Síntesis Fácil y las Propiedades Térmicas de Compuestos de Al/Si Preparados a Través de Sinterización por Prensado en Caliente Rápido
Autores: Jia, Jianping; Hei, Xiaoxuan; Li, Zhou; Zhao, Wei; Wang, Yuqi; Zhuo, Qing; Dong, Hangyu; Li, Yuanyuan; Liu, Futian; Li, Yingru
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Técnica de sinterización por poder novel
Sinterización por prensado en caliente rápido
Compuestos de Al/Si
Conductividad térmica
Coeficientes de expansión térmica
Materiales de embalaje
Licencia
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En este artículo, se aplicó una nueva técnica de sinterización por poder, llamada sinterización por prensado en caliente rápido (FHP), que es capaz de lograr una tasa de calentamiento ultralta similar a la técnica de sinterización por plasma de chispa (SPS), pero a un costo mucho más bajo, para preparar una serie de compuestos de Al/Si con diferentes proporciones de volumen de Si (del 12 % al 70 %) para cumplir con los requisitos de materiales de embalaje avanzados para dispositivos electrónicos. En contraste con SPS, el horno FHP posee una fuente de alimentación eléctrica segura y económica, en lugar de una fuente de alimentación de pulso compleja y costosa, para su potencia de calentamiento. Se investigaron y determinaron los parámetros de sinterización optimizados (temperatura, presión y tiempo de mantenimiento) de FHP para preparar compuestos de Al/Si como 470 grados C, 300 MPa y 5 min, respectivamente. Con el fin de caracterizar el potencial de los compuestos de Al/Si como materiales de embalaje, se estudiaron las conductividades térmicas y los coeficientes de expansión térmica. La conductividad térmica del compuesto Al-40Si sinterizado por el método FHP es más alta que la del método SPS convencional (139 frente a 107 W m-1 K-1). Con el aumento de Si, las conductividades térmicas y los coeficientes de expansión térmica disminuyen. Además, las conductividades térmicas obedecen al modelo de Agari, mientras que el coeficiente de expansión térmica y las proporciones de volumen de Si obedecen a la aditividad. La modelización numérica ayudaría a desarrollar los materiales de embalaje requeridos basados en el rendimiento térmico de los materiales de sustrato, como dispositivos semiconductores de Si o GaAs.
Descripción
En este artículo, se aplicó una nueva técnica de sinterización por poder, llamada sinterización por prensado en caliente rápido (FHP), que es capaz de lograr una tasa de calentamiento ultralta similar a la técnica de sinterización por plasma de chispa (SPS), pero a un costo mucho más bajo, para preparar una serie de compuestos de Al/Si con diferentes proporciones de volumen de Si (del 12 % al 70 %) para cumplir con los requisitos de materiales de embalaje avanzados para dispositivos electrónicos. En contraste con SPS, el horno FHP posee una fuente de alimentación eléctrica segura y económica, en lugar de una fuente de alimentación de pulso compleja y costosa, para su potencia de calentamiento. Se investigaron y determinaron los parámetros de sinterización optimizados (temperatura, presión y tiempo de mantenimiento) de FHP para preparar compuestos de Al/Si como 470 grados C, 300 MPa y 5 min, respectivamente. Con el fin de caracterizar el potencial de los compuestos de Al/Si como materiales de embalaje, se estudiaron las conductividades térmicas y los coeficientes de expansión térmica. La conductividad térmica del compuesto Al-40Si sinterizado por el método FHP es más alta que la del método SPS convencional (139 frente a 107 W m-1 K-1). Con el aumento de Si, las conductividades térmicas y los coeficientes de expansión térmica disminuyen. Además, las conductividades térmicas obedecen al modelo de Agari, mientras que el coeficiente de expansión térmica y las proporciones de volumen de Si obedecen a la aditividad. La modelización numérica ayudaría a desarrollar los materiales de embalaje requeridos basados en el rendimiento térmico de los materiales de sustrato, como dispositivos semiconductores de Si o GaAs.