USTB开题报告..doc

目 录 1前言 1 1.1 课题来源 1 1.2 课题的研究目的和意义 2 1.2.1 研究目的 2 1.2.2 课题的意义 2 2 文献综述 3 2.1 铜基电子封装复合材料简介 3 2.1.1 颗粒增强型铜基电子封装材料 3 2.1.2 铜基复合材料的制备方法 4 2.2 半固态加工技术简介 7 2.2.1 半固态加工概述 7 2.2.2 半固态金属的形成机理 9 2.2.3 半固态金属浆料的制备方法 10 2.2.4 半固态成形工艺 12 2.2.5 半固态金属成形的工业应用 16 2.2.6 半固态成形技术现状 18 3 课题的研究内容和难点 20 3.1 研究内容 20 3.2 难点 20 4 实验条件 21 4.1 实验材料 21 4.2 实验设备 24 5 实验方案与技术路线 26 5.1 SiC铜基复合材料的制备 26 5.2 电子封装壳体的触变锻造 26 6 研究工作计划和时间安排 28 参考文献 29 1前言 金属封装是采用金属作为壳体或底座，芯片直接或通过基板安装在外壳或底座上，引线穿过金属壳体或底座大多采用玻璃—金属封接技术的一种电子封装形式。它广泛用于混合电路的封装，主要是军用和定制的专用气密封装，在许多领域，尤其是在军事及航空航天领域得到了广泛的应用[1]。 传统的电子封装材料由于具有一些不可避免的问题，只能部分满足电子封装的发展要求。Invar、Kovar 的加工性能良好，具有较低的热膨胀系数，但导热性能很差；Mo 和W 的热膨胀系数较低，导热性能远高于Invar 和Kovar，而且强度和硬度很高，所以，Mo 和W 在电力半导体行业中得到了普遍的应用。但是，Mo 和W 价格昂贵、加工困难、可焊性差、密度大，而且导热性能比纯Cu要低得多，这就阻碍了其进一步应用。Cu的导热导电性能很好，可是热膨胀系数过大，容易产生热应力问题。金属基复合材料兼备金属易加工、高导热、高导电的性能以及增强体轻质、低膨胀的性能，同时它还具有良好的尺寸稳定性、高的耐磨性和耐腐蚀性及性能的可设计性[2,3]。这一系列优点使它成为替代传统电子封装材料的最佳选择。 可以预见，随着信息技术继续向小型化、微型化、大容量和高可靠性方向发展，电子封装将朝着高性能、低成本、低密度和集成化方向的发展，对金属封装材料提出越来越高的要求，金属基复合材料将为此发挥着越来越重要的作用，因此，国内对金属基复合材料的研究和使用将是今后的重点和热点之一。 本课题将在实验室条件下，利用现有的实验设备，设计配套的实验模具，分别采用半固态加工方法和粉末冶金法制备SiC/Cu复合材料。以此为基础，设计新型的挤压模具并研究挤压工艺参数，采用半固态挤压成形技术，生产优质的电子封装壳体器件。 课题来源 国家高技术研究发展计划（863）项目（2007AA03Z119）；中电集团第四十三研究所创新基金项目。 课题的研究目的和意义 研究目的 1）在实验条件下，探索采用半固态加工法制备SiC/Cu复合材料的工艺参数，制备得到符合要求的复合材料。 2）优化粉末冶金法制备SiC/Cu复合材料各项参数及模具。 3）研究该铜基复合材料的半固态触变锻造成形工艺，优化半固态重熔工艺参数和锻压工艺参数；获得符合工业化生产的半固态模锻成形的工艺参数。 课题的意义 到目前为止，颗粒及纤维增强铝基复合材料已在电子封装材料领域得到了广泛应用，其材料制备及加工工艺已日臻成熟，铝基复合材料产品的使用开发及理论研究也逐渐深入。然而与铝基复合材料相比，有关铜基复合材料的理论研究与开发应用尚不成熟，迫切需要进行更多的探索和研究。铜基复合材料具有与铝基复合材料相似的性能，如优良的物理和力学性能以及适中的价格，可以作为导电、导热功能材料用于航空航天、微电子等领域。而且由于Cu 的热膨胀系数比Al 低，但导热率比Al 高，因此选用Cu 代替Al 制备的铜基复合材料将是极具竞争力的候选材料之一。目前，高强度导电铜基复合材料在美国、日本、德国等发达国家开发研究异常活跃，并在某些方面取得突破性进展；我国也把目光投向铜基复合材料，并对其物理和力学性能进行了逐步的探索和研究[4]。 文献综述 铜基电子封装复合材料简介 颗粒增强型铜基电子封装材料 颗粒增强型铜基复合材料所用的增强相粒子主要有W、Mo、SiCp 等低膨胀系数粒子。在常规的颗粒增强型结构复合材料中，增强相的体积分数一般都很小，而对于电子封装用颗粒增强铜基复合材料而言，由于Cu 本身的热膨胀系数较大，为了能够与Si、GaAs 等芯片的基体相匹配，需要加入大量的低膨胀颗粒，才能得到热膨胀系数较低的电子封装材料。如在Mo/Cu 复合材料中，Mo 的质量分数为60%～85%，其热膨胀系数在(6.27～9.0)×10?6/K，热导率在150～22