TiB2/Si-Al电子封装复合材料的微观组织及其热物理性能的研究

摘要

本文利用金相、XRD、SEM等方法研究了利用原位反应喷射沉积成形及后续引入热等静压工艺后的TiB2/Si-Al复合材料的微观组织结构、热导率及其热膨胀系数与相成分的相互关系。结果表明，原位引入的TiB2颗粒大部分位于初生Si相内部且分布较均匀，初生Si相得到了显著细化且Si相尺寸均一。随着TiB2颗粒数量增加，细化效果明显。随着Si含量的增加，TiB2/Si-Al复合材料中Si相尺寸增大。热等静压处理后，TiB2/Si-Al复合材料的致密度提高。
　　应用P.G.模型（P.G.Klemens）、H-J模型（Hasselman-Johnson）与MEMA（Multiple-effective-medium-approximation model）模型研究了TiB2/Si-Al复合材料的热导率随TiB2颗粒与Si颗粒变化的情况。结果表明，TiB2颗粒和Si颗粒含量的增加，复合材料的热导率数值下降。少量（1％～2%）TiB2颗粒变化对复合材料热导率的影响不大。利用热导率实测值对H-J模型进行了修正。
　　实验测量Si-Al合金以及TiB2/Si-Al复合材料的热膨胀系数研究，结果表明，Si颗粒含量增加，Si-Al复合材料的热膨胀系数变小；温度升高，Si-Al复合材料的热膨胀系数增大。在较高的温度范围内，经热等静压处理的60Si-Al合金的热膨胀系数小于沉积态的合金。应用ROM、Turner与Kerner模型预测了Si-Al合金的热膨胀系数。结果表明：Si-Al复合材料的热膨胀系数随着Si相含量的增加而减小上述三个模型中Kerner模型预测的热膨胀系数与实测数值最为接近。

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1绪论

1.1 引言

1.2 电子封装材料的概况

1.3 颗粒增强电子封装复合材料

1.4 复合材料的热传导理论的研究进展

1.5 TiB2/Si-Al电子封装复合材料研究热点与存在的主要问题

1.6 课题研究意义

2 试验材料与分析测试方法

2.1 试验材料与制备工艺

2.2 分析测试方法

3 TiB2/Si-Al复合材料的显微组织

3.1 硅含量对材料显微组织的影响

3.2 TiB2颗粒对材料显微组织的影响

3.3 热等静压处理对Si-Al合金显微组织的影响

3.4 本章小结

4 TiB2/Si-Al复合材料的热导率

4.1 硅含量变化对Si-Al合金热导率的影响

4.2 TiB2颗粒变化对Si-Al合金热导率的影响

4.3 沉积坯中孔隙对Si-Al合金热导率的影响

4.4 热导率数值模拟改进

4.5 本章小结

5 TiB2/Si-Al复合材料的热膨胀性能的研究

5.1 颗粒含量变化对Si-Al合金热膨胀系数的影响

5.2 沉积态合金和热等静压态合金的热膨胀曲线

5.3 各模型之间的差异性比较

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

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附录一

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