復合添加材料體系對陶瓷散堆填料熱膨脹系數的影響

       對于此兩種體系的陶瓷散堆填料而言，由圖3可知，相同體積含量時，f123S13N;復合體系的熱導率比SIOzS13N4復合體大，而且前者熱導率隨體積百分含量的變化比后者略快，這是因為A12O。陶瓷顆粒本身熱導率高于5102。當兩種體系的體積百分含量達到60%a時，陶瓷散堆填料的熱導率分別達到2.254W(mK)、2.04W(mK)，近似為樹脂基體的10倍。

       固體物質的熱膨脹系數取決于原子間作用力的大小，聚合物鏈間力很小，結合很弱，所以熱膨脹系數比較大，約在105K‘數量級。聚合物基陶瓷散堆填料的熱膨脹系數與兩相材料的線膨脹系數以及它們的體積百分含量有關，可以用式(1)表示c=。m(fm)y9,iof(1)這里為陶瓷散堆填料的線膨脹系數m為聚合物的線膨脹系數，of為填加劑材料的線膨脹系數，Vf為填加劑的體積百分數。由此式可知，低膨脹系數的填加劑體積含量越高，陶瓷散堆填料的熱膨脹系數越小。對于環氧模塑料而言，要求其熱膨脹系數接近硅芯片的熱膨脹系數(約為3.5x10-6K4.1x10-6K-io,y，以免二者熱膨脹系數差異過大產生應力，造成布線破壞。其應力近似可表示為=KEaOTiz,is(2)這里K是常數，E是封裝材料的彈性模量，。是線膨脹系數，OT是Tg與常溫的溫度差。因此本體系就是加入了高填充量的、低膨脹系數的陶瓷粉末來達到此目的。兩種體系陶瓷散堆填料的熱膨脹系數隨填料體積百分含量變化的曲線如圖4所示。圖4中，曲線各數據均是在20℃一150℃范圍測得的平均線膨脹系數。由圖知，陶瓷散堆填料的熱膨脹系數隨著填料體積含量的增加而減小，填料體積含量相同時，A1203,Si3N4復合體系的CTE要比Si02,Si3N4復合體系小，而且前者CTE下降的速率稍微比后者大些。兩者在體積含量為65%時的CTE分別為14.93x10"6K"1,16.43x10-6K"1，與Baes]用A1N級配填充陶瓷散堆填料時獲得的熱膨脹系數值相差不多(65%A1N,CTE為14.5x10-6K"118.5x106Ku)，該值接近與銅引線的熱膨脹系數(17x10-6Kn)。由此看來，復合陶瓷顆粒復合填充樹脂也可以有效地減小熱膨脹系數。www.www.dztown.com