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         復合材料是由兩種及以上不同的材料組成,可以兼具不同組成材料的綜合性能。目前,電子封裝領域的復合材料主要包含3種。
    (1)聚合基復合材料。
      聚合物熱導率較低,而在聚合物中填充高導熱的無機填料,可以提高其導熱性能。環氧樹脂導熱性能差,通過添加高導熱的填料可以改進其導熱性能。除了填料,偶聯劑和固化劑也是環氧樹脂基復合材料中的重要添加劑。
    (2)陶瓷基復合材料。  
      這類材料的優點有:
    ① 介電常數較低,高頻應用性能穩定;
    ② 絕緣性能良好;
    ③ 力學強度高,耐熱性能良好;
    ④ 熱膨脹系數較低,導熱系數較高;
    ⑤ 氣密性能良好,化學穩定性良好,可靠性高;
    ⑥ 吸濕率低,較難發生微裂現象。但是陶瓷工藝復雜,成本較高,適用于高級微電子器件封裝,以及高可靠、耐高溫、氣密性強的封裝。
    (3)金屬基復合材料 (MMC)。
      金屬材料具有優異的導熱性能,向金屬基體材料中添加低膨脹系數的增強相材料,優勢互補,可以得到既滿足導熱性能要求又滿足熱膨脹系數匹配性要求的復合材料,擴大材料在封裝領域的應用范圍。金屬 W,Mo 基 復 合 材 料 的 熱 導 率 能 達 到150~230W/(m·K),熱膨脹系數為5.7×10-6~10×10-6/K,屬于傳統的金屬基電子封裝材料,但其成本高,可焊性差,而且密度大,不利于對質量有要求的應用場景。而 Al,Cu,Ag 基復合材料不僅密度相對較低,而且熱導率比 W,Mo 基復合材料更高。Al,Cu,Ag 基電子封裝復合材料按增強體主要分為Si C、Si、碳纖維和金剛石等。高體積分數比Si Cp/ Al復合材料具有優異的綜合性能:較高的導熱系數、可調的熱膨脹系數、較高的強度和硬度、較低的密度。這使其成為了電子封裝領域,尤其是應用環境較為苛刻的航天和光電器件等領域的理想材料。但是高體積分數比Si Cp/Al 復合材料也有制約其發展的劣勢:高昂的成本、工藝難度大(尤其是難以進行二次機械加工),這就限制了該材料的廣泛應用。由于金剛石具有所有物質中最高的導熱率(700~2000 W/(m·K)),密度只有3.48 ~ 3.54g/cm3;利用金剛石顆粒與 Cu 或 Al 復合,通過特定的工藝可以制得體積分數的研發。對于電子封裝復合材料,改善增強相和基體之間的界面結合,減少兩者之間的熱阻,始終是需要深入研究的問題。Si Cp/ Al 復合材料的熱導率為150~200 W/(m·K),密度僅為3.0g/cm3左右;而金剛石/Cu 復合材料的熱導率和熱膨脹系數可分別達到600~700 W/(m·K)和6 ×10-6~8×10-6/ K。
      金屬基復合材料可以將金屬材料和陶瓷材料進行有效匹配,既滿足導熱性能的要求又滿足熱膨脹系數匹配性要求,從而獲得復合材料各組成相的綜合性能,是研究較早、理論解釋較完善的一類復合材料。金屬基復合材料又包含 Si C /Al 顆粒增強復合材料,W/Cu 和 C /Cu 復合材料,以及平板型復合材料 CIC (Cu /Invar/Cu)、CMC ( Cu /Mo /Cu)、CPC (Cu / Mo Cu / Cu)和 CKC (Cu /Kovar/Cu)等。其中 Si C /Al 復合材料的研究較早,理論解釋也較為完善。

     
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    此文關鍵詞:電子封裝用復合材料,熱沉材料
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