Cu-Mo-Cu層狀復(fù)合基板制備及性能研究.pdf

1、本文研究了Cu/Mo/Cu層狀復(fù)合基板的制備工藝及其熱膨脹、導(dǎo)熱等性能。結(jié)果表明，利用熱軋復(fù)合工藝獲得的“三明治”層狀結(jié)構(gòu)基板，結(jié)合強度高、力學(xué)性能好；建立基板熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率計算模型，求出它們的理論值，并與相應(yīng)的實驗測量值作對比；在鉬層中增加散熱通道，有效提高基板散熱性能，以滿足不同領(lǐng)域電子封裝基板的性能需求。
　　對基板制備過程中的表面處理方式、熱軋工藝流程及相關(guān)參數(shù)、后期熱處理及冷軋工藝進(jìn)行確定。熱軋的溫度選為：850℃、

2、900℃、950℃，壓下量為30％、40%、50%、60%、70%。利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡等對基板的界面結(jié)合效果進(jìn)行觀察，對界面的元素擴散情況進(jìn)行EDS能譜分析，發(fā)現(xiàn)在軋制溫度為950℃、壓下量為60%時，Cu與Mo的力學(xué)性能達(dá)到最佳，且界面結(jié)合效果最好，界面的結(jié)合以機械嚙合機理和硬化塊破碎機理為主。同時發(fā)現(xiàn)，在壓下量達(dá)到70%時，鉬層會出現(xiàn)裂紋，對裂紋產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。
　　進(jìn)行彎曲性能試驗，發(fā)現(xiàn)在軋制成復(fù)合板后基板整體

3、可實現(xiàn)大角度彎曲。通過對比軋制前后材料厚度層的變化，得出軋制復(fù)合厚度變化的一般規(guī)律，同時推導(dǎo)出層狀復(fù)合材料制備過程中變形的一般經(jīng)驗公式及變形偏差公式，它們可作為生產(chǎn)中的考慮因素以降低生產(chǎn)成本。
　　對層狀復(fù)合基板的熱膨脹系數(shù)（CTE）理論值計算模型及公式進(jìn)行討論，并與實驗的測量值進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在低溫時，它們的值均不大，且與理論值較接近；高溫時實驗值則遠(yuǎn)小于理論值；同時隨著溫度的升高，所有基板的熱膨脹系數(shù)呈先增加后緩慢降低的趨勢。分

4、析發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是Cu、Mo的熱膨脹系數(shù)差異較大且它們之間的約束力隨溫度升高逐漸變大。
　　利用閃光法測量基板熱擴散系數(shù)，并計算得到熱導(dǎo)率（TC）的值；推導(dǎo)層狀復(fù)合材料熱導(dǎo)率理論計算公式，求得熱導(dǎo)率理論值。結(jié)果表明，基板的熱導(dǎo)率實測值均低于理論值，這主要是受到界面熱阻、電子散射、能量損耗等方面的影響。
　　制備不同厚度層比例的Cu/Mo/Cu層狀復(fù)合基板，獲得的基板厚度比例分別為1:1:1、1:3:1、1:5:1、1:

5、7:1，并測量它們的熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率。發(fā)現(xiàn)復(fù)合基板中隨著鉬層所占厚度比例的增加，基板的熱膨脹系數(shù)逐漸減小，熱導(dǎo)率也相應(yīng)降低。
　　在中間的鉬層中設(shè)置了散熱通道，通過改變散熱通道的直徑與間距，基板的導(dǎo)熱性能與熱膨脹性能得到調(diào)節(jié)，設(shè)計的直徑分別為Φ=1mm、Φ=2mm、Φ=3mm，間距為1.5mm、2.5mm、3.5mm。與無散熱通道的基板相比，改變通道直徑熱導(dǎo)率分別提高：22.47%、43.71%、63.93%；改變通道間距分別提