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SiCp/A356 复合材料触变成形电子封装外壳与数值模拟王开坤汪富玉陈学军王路马春梅(1 北京科技大学,材料科学与工程学院,北京 100083 ,中国; 2 华东微电子工程研究所, 合肥 230088 ,中国) 摘要: 基于现代电子封装材料的研究,触变成形技术用于制造电子封装外壳。 SiCp/A356 复合材料的触变挤压过程有限元软件模拟 3D 变形,然后对流速场,等效的应变场和温度场进行了分析。根据数值模拟结果,电子封装外壳是通过挤压法生产制造的。结果显示,触变成形技术可以用于生产电子封装外壳的碳化硅铝基复合材料,高体积分数的 SiCp 可以实现均匀分布,并与电子封装材料的要求一致。关键词:触变成形; SiCp/A356 复合材料;电子封装外壳;数值模拟 1简介伴随着航空航天和大规模集成电路的发展,近年来电子封装材料的应用也迅速发展,电子封装材料一般应用于高导热和低热膨胀系数的领域,考虑到在高热导率。低热膨胀系数及轻质的因素, SIC 颗粒增强铝基复合材料是一种最好的电子封装材料类型。另一方面,伴随着各种各样的电子系统朝轻质化、高可靠性、高的使用寿命发展, SIC 增强的铝基复合材料应用的越来越广泛,热膨胀系数精确的控制在一定的范围,热导率和各种连接材料的非常相称。然而,在当前时期,在制备高体积分数的 sic增强铝合金的电子封装材料中存在很多困难。第一,碳化硅铝基复合材料加工起来很困难,需要开发新的成型方法,第二,电子封装材料的制备技术的进一步发展趋势的向更加网络化成型、更加的简单化、更加的方便。因此, 目前的高体积分数的 SIC粉末注射成型制备电子封装复合材料的方法应进一步得到发展,或者被其他新的技术所取代。与传统的成型方法相比半固态成型技术有许多好处,比满液、层流有更高的粘度,为生产低成本、低的凝固收缩的复合材料开创了一种新的方法,这种方法生产的复合材料有更加精确的尺寸,网络成型方法可以填充许多更加复杂的很薄的区域,可以降低铸造温度和减少潜热,从而减少对钢模的热冲击。液体和固体的分离在半固体成型方法中一直以来被认为是一种负面的特性,但是,在我们的研究中,一种新的成型方法挤压触变成型,用来生产碳化硅颗粒增强铝基复合材料。其基本理论是在固相和液相之间触变成型, 很小的 SIC 粒子流与前面的液相和固相的分离,如此将会制备出使电子包装外壳碳化硅含量高的满足要求的电子封装材料。这项工作,用触变成形的有限元半固态方坯变形— 3D 软件进行了模拟,然后对验证仿真结果进行验证。 2数值的模拟 边界条件和模型基本的假设如下: 1半固态金属坯是单相介质 2半固态金属坯假定为为连续和不可压缩流体 3成型模具是刚体没有弹性变形 4半固态浆料满足 Carreau 粘度型号: 此处η为当剪切速率为无穷大时的粘度,单位为 Pa·S;η为当剪切速率为 0时的连读 Pa·S;λ是时间常数, n为幂指数, 此处是在剪切方向的温度梯度,钢模和方坯的的摩擦关系满足剪切摩擦模型: 此处 f是摩擦负载,单位 N牛顿, Mf 是摩擦因数, k是材料的剪切屈服应力强度, 单位: MPa ;图1显示了典型的三维图形的电子包装外壳,底部和墙的厚度是 1毫米的。钢坯是由半固态 SiCp/A356 复合材料编写的。模拟环境温度是 20 °C;模具预热温度是 300 ° C; 图1 电子包