电子方面的本科毕业论文答辩.ppt

电子封装用金刚石/2024Al复合材料的微观组织与性能研究 —— 06级本科生毕业设计(论文)答辩 导 师：何 鹏 学 生：杨军涛 本论文研究的意义 传统的封装材料由于自身的种种缺陷已不适应大规模集成电路高功率、高速度、高精度这一发展要求，因此开发具有高热导率及良好综合性能的新型电子封装材料显得更加重要。 而颗粒增强铝基复合材料在电子封装方面具有极大的优势，它既能保持基体合金和增强体的良好性能，又可以通过对基体合金和增强体的合理选择实现材料热物理性能的设计。 金刚石作为电子封装用复合材料增强体的优点： 1、低密度、低膨胀、高导热，优异的加工性能等良好的特性。 2、高的弹性模量有利于减小变形, 提高封装器件的密封性能 。 因此金刚石/铝复合材料是一种新型的有着极大发展潜力的电子封装用复合材料，具有良好的前景，对其复合材料进行研究具有十分重要的理论意义和工程价值。 复合材料的性能与基体合金和增强体材料的性能密切相关，因此可以通过对基体和增强体的选择来对复合材料的性能进行设计，以满足不同的需求。 增强体种类、粒径大小、体积分数等因素对复合材料性能影响的研究已经比较全面，而基体合金对复合材料性能影响方面的研究还比较少。所以本试验选择了三种不同热处理状态的金刚石/2024Al复合材料，以研究基体合金对复合材料的显微组织及力学性能的影响。 试验材料与研究手段 试验材料 本试验所用的金刚石/2024Al复合材料采用挤压铸造法制备。 增强体选用平均粒径5 ?m的金刚石颗粒，体积分数50%。 基体合金的选择见下表： 材料热处理工艺 实验手段 金相显微分析 扫描电镜观察 XRD成分分析 密度测试 硬度测试 电子拉伸机 材料显微分析 增强体金刚石颗粒形貌扫描 显微组织观察 力学性能测试 试验结果 弹性模量 试样断口扫描照片 结 论 采用挤压铸造法可以获得致密度为99.4%的金刚石/2024Al复合材料。微观组织观察表明，复合材料的颗粒增强体分布比较均匀，材料没有明显的气孔、偏聚等缺陷。 退火态复合材料的抗弯强度比铸造态的低21.5 MPa；固溶时效态复合材料的抗弯强度比铸造态的高22.6MPa。其变化与硬度的变化相一致。因为退火处理使基体软化，强度降低；固溶时效处理使基体硬化，强度升高。 铸态、退火态和固溶时效态的金刚石/2024Al复合材料的弹性模量相差不大，对于金属材料而言显微组织对弹性模量的影响很小，晶粒大小对弹性模量无影响。 SEM断口分析表明，金刚石/2024Al复合材料断裂时，有大量晶粒完整拔出后留下的凹坑，同时也有小颗粒的断裂，断口变得不规则。还可以看到断口有Al的撕裂棱，这是Al的韧性断裂方式。金刚石/2024Al复合材料的断裂方式主要是以颗粒拔出为主，为脆性断裂。 谢谢各位老师！！ * * 本论文研究的目的 134~192 21.1~24.7 68 470 2.82 2024 700～2000 1.7 435 － 3.52 Diamond 热导率 W/(m·K) 热膨胀系数 ×10-6/K 弹性模量 GPa 抗拉强度 MPa 密度 g/cm3 材料 退火处理方案 固溶时效处理方案 颗粒尺寸比较均匀，直径约5μm；颗粒为不规则多边形，有棱角 500μm 500μm 500μm （a）铸态金相 （b）退火态金相 （c）固溶时效态金相 （d）铸态扫描 （e）退火态扫描 （f）固溶时效态扫描 利用挤压铸造法制备的该复合材料组织致密，通过密度测试，其密度为3.15g/cm3，致密度为99.4%；无明显气孔、偏聚等缺陷。 抗拉强度 抗弯强度 布氏硬度 退火态复合材料的抗弯强度比铸造态的低21.5 MPa；固溶时效态复合材料的抗弯强度比铸造态的高22.6MPa。其变化与硬度的变化相一致。因为退火处理使基体软化，强度降低；固溶时效处理使基体硬化，强度升高。 铸态、退火态和固溶时效态的金刚石/2024Al复合材料的弹性模量相差不大，对于金属材料而言显微组织对弹性模量的影响很小，晶粒大小对弹性模量无影响。 （a）铸态拉伸 （b）退火态拉伸 （c）固溶时效态拉伸 （d）铸态拉弯曲 （e）退火态弯曲 （f）固溶时效态弯曲