電子構裝用金屬基複合材料之研究; PProcessing and Properties of Metal Matrix Composites for Electronic Peackaging Applications

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Title:	電子構裝用金屬基複合材料之研究;PProcessing and Properties of Metal Matrix Composites for Electronic Peackaging Applications
Authors:	簡建偉;Chien-Wei Chien
Contributors:	機械工程研究所
Keywords:	金屬基複合材料;電子構裝;Metal Matrix Composites;Electronic Package
Date:	2003-06-16
Issue Date:	2009-09-21 11:32:18 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	摘要本論文利用粉末冶金法，製作一系列之金屬基複合材料，研究其製程、微結構，及性質。論文主要分為三大部分，第一部分為熱壓法(Hot Press) 製作高Sip體積分率之Al/Sip複合材料之研究，第二部分為Si預形體(Si Preform)之製作及擠壓浸透法(Squeeze Infiltration)製作高Sip體積分率Al/Sip複合材料之研究，第三部分則為無壓浸透法( Pressureless Infiltration)製作W-15wt.%Cu 複合材料之研究。第一部分研究以400及550MPa 之熱壓壓力製作矽體積分率75%~85% 之鋁基複合材料。探討燒結溫度、矽顆粒尺寸，及體積分率對於複合材料性質之影響。實驗結果顯示，以液相燒結法（620℃）製作試片，可達到較高之緻密度、熱傳導性及較佳之抗彎強度。隨著矽顆粒體積分率之增高，複合材料之熱膨脹係數、熱傳導率，及抗彎強度會隨之降低。而在相同之Si體積分率下，較細小之Si顆粒可降低熱膨脹係數並有效提升複合材料之抗彎強度。第二部分之研究係以擠壓浸透法製作高Sip體積分率之Al/Sip複合材料；除了探討冷壓壓力對Sip預型體體積分率之影響外，並以物理量測與機械測試等方法，評估Si顆粒尺寸與體積分率對於高Sip體積分率Al/Sip複合材料性質之影響。以40~130MPa之冷壓壓力搭配不同之Si顆粒尺寸，經1000℃，7個小時之燒結，可製作體積分率約60-70%之Sip預型體。而以500℃之模具預熱溫度，搭配750℃之Al合金溶湯以及75MPa之擠壓浸透壓力，可製作緻密度極高之Al/Sip複合材料。經測試，複合材料之各項性質皆隨著Sip體積分率增高而降低；而當Sip體積分率相近時，複合材料之緻密度、熱膨脹係數，以及熱傳導率等性質皆隨著Si顆粒增大而升高，至於抗彎強度，則呈現相反之趨勢。實驗結果顯示，高Sip體積分率之Al/Sip複合材料，兼具低密度、低熱膨脹係數、高熱傳導率，以及適當之抗彎強度，頗具應用於電子構裝領域之潛力。第三部分則以無壓浸透法（Pressureless Infiltration），將三種不同粒徑（1μm, 3μm, 21μm）之鎢粉末，在400-550MPa下成型後，於不同燒結溫度下，製作鎢骨架以及W-15wt%Cu複合材料。藉由顯微結構、物理性質、機械性質及抗電弧沖蝕能力的探討，評估鎢顆粒大小對W-15wt%Cu複合材料性質之影響。實驗結果得知，W/Cu複合材料之熱膨脹係數與熱傳導率皆隨著鎢粉顆粒增大而逐漸升高，而電阻係數及鎢骨架之抗彎強度，則隨著鎢顆粒尺寸增大而降低。經定距單弧沖蝕試驗，細鎢顆粒之W/Cu複合材料，其鎢骨架仍完整，而粗鎢顆粒之W/Cu複合材料的鎢顆粒有被沖蝕剝離現象，且經沖蝕後，粗鎢顆粒之W/Cu複合材料的表面粗度遠大於細鎢顆粒之W/Cu複合材料。
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