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微电子工业的迅速发展,使得电子元器件散热量的大大增加,因而对封装材料的热性能提出了更高的要求。即需要较低的热膨胀系数(和Si或GaAs相匹配)和较高的导热系数的封装材料,因此以金属、氧化物及其复合材料作为封装材料成为新的研究热点。本文围绕负热膨胀材料ZrW2O8的合成及其与Cu复合制备新型膨胀系数可控的封装材料展开相关的研究工作。负热膨胀(Negative thermal expansion,简称NTE)材料研究是材料科学中近年来新兴的学科分支。本文利用Cu的高导热率和ZrW2O8优异的负热膨胀性能制备了Cu-ZrW2O8复合材料,以满足上述性能要求。同时,为了改善ZrW2O8在Cu基体中的分散特性;改变Cu和ZrW2O8的异相结合状态;降低界面残余应力,采用非均匀沉淀法和化学镀法制备了Cu-ZrW2O8包覆粉体,作为制备复合材料的原料。据此,本文进行了如下研究:(1)以ZrO2和WO3为原料,在传统固相法的基础上采用分步固相法制备ZrW2O8粉体,粉体颗粒尺寸比传统固相法制备的有所降低,达到1×2μm。研究了ZrW2O8粉体的负热膨胀性能,热膨胀仪测试表明,在室温到160℃时,热膨胀系数为-8.51×10-6K-1;200~700℃时,热膨胀系数为-2.44×10-6K-1。整个测量温度范围内的平均热膨胀系数为-3.81×10-6K-1。(2)以非均匀成核法和化学镀法成功制备出Cu包覆ZrW2O8粉体,在非均匀成核法中研究了不同的反应液浓度和反应液滴加方式对包覆效果的影响,研究了不同的表面活性剂对包覆粉体分散效果的影响;在化学镀法中考察了pH值,主盐浓度,还原剂浓度,络合剂浓度,装载量等对包覆效果的影响,用X射线衍射仪(XRD)对复合粉体进行物相分析;用扫描电子显微镜(SEM)对粉体的形貌进行表征。(3)以化学镀法制备的包覆粉体为原料,制备复合材料。通过压制压力的优选,以冷压方式压制获得了复合材料的坯体,进而对烧结工艺进行了系统试验,获得了400℃保温2h的优化工艺,获得了较好的效果,利用H2保护可以避免Cu的氧化。以扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的表面和断面进行了表征;考察了不同质量比的Cu-ZrW2O8复合粉体所制备的复合材料的热膨胀性能,发现ZrW2O8的加入可以对Cu的热膨胀系数进行控制。