本发明涉及一种封装材料,尤其涉及一种具有抗辐射加固功能的高导热电子封装材料。
背景技术:
随着电子技术的飞速发展,电子元器件对于封装材料的要求也随之提高。在某些特殊环境(如X射线辐射环境)下,为保证电子器件能够正常工作,要求封装材料除了具有传统封装材料高导热、低膨胀系数的特性外,还需兼具抗辐射加固性能,保护内部电子器件不受硬X射线的辐射损伤。当前,主要的金属基电子封装材料有Al-Si、Al-SiC、Cu-金刚石、W-Cu、Mo-Cu、可伐合金等几种材料体系。上述材料体系中,Al-Si、Al-SiC体系封装材料比重小,具有良好的热导率和较低的热膨胀系数,受到广泛关注并得到实际应用,但该材料对硬X射线的防护性能较差,无法满足电子器件对抗辐射加固性能的要求。而W-Cu、Mo-Cu等体系封装材料除具有传统封装材料的优良性能外,也具有一定的硬X射线屏蔽性能,但由于比重大、成本高、加工困难等因素限制其发展应用。
Al-W-Si复合材料是一种新型的三元体系的复合材料,实现了传统封装材料高导热、低膨胀系数与抗辐射加固性能的有效集成,使材料兼具低密度、高热导率、低膨胀系数和硬X射线防护等性能,可以满足某些特殊应用环境下对器件小型化、轻量化和多功能集成的要求。
技术实现要素:
本发明针对现有封装材料对硬X射线的防护性能较差的问题,提供了一种具有抗辐射加固功能的高导热电子封装材料,其特征在于:
该材料是一种Al-W-Si三元体系的复合材料,其中W的质量分数为20~40%,Si的质量分数为10~60%,其余为Al,所述复合材料的密度为2.9~4.01g/cm3,热导率为130~200W/(m×K),热膨胀系数为8~19×10-6/K。
所述厚度为2mm的封装材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能超过75%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能分别超过40%。
本发明的优点在于:
本发明可以实现传统封装材料和抗辐射加固材料性能的有效集成,使该封装材料具有低比重、高热导率、低膨胀系数的性能,同时兼具抗辐射加固性能,可以满足某些特殊应用环境下对器件小型化、轻量化和多功能集成的要求。
具体实施方式
本发明提供了一种抗辐射加固用高导热电子封装材料,以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
成分为20W60SiAl的复合封装材料,其密度为2.9g/cm3;热导率为131W/(m×K);热膨胀系数为8.16×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为78%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为43%。
实施例2
成分为40W40SiAl的复合封装材料,其密度为3.72g/cm3;热导率为142W/(m×K);热膨胀系数为9.33×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为98%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为71%。
实施例3
成分为20W50SiAl的复合封装材料,其密度为2.95g/cm3;热导率为145W/(m×K);热膨胀系数为10.31×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为91%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为44%。
实施例4
成分为40W30SiAl的复合封装材料,其密度为3.81g/cm3;热导率为160W/(m×K);热膨胀系数为12.13×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为98%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为72%。
实施例5
成分为20W40SiAl的复合封装材料,其密度为3.01g/cm3;热导率为158W/(m×K);热膨胀系数为12.53×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为91%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为45%。
实施例6
成分为40W10SiAl的复合封装材料,其密度为4.01g/cm3;热导率为197W/(m×K);热膨胀系数为18.16×10-6/K;2mm厚度材料对40KeV能量X射线的屏蔽效能为99%,对60KeV能量X射线的屏蔽效能为74%。
上述实施例中涉及的Al-W-Si复合材料,其成分只是Al-W-Si复合材料体系中的几种,本发明中涉及的复合材料成分并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,依据本发明技术方案实质,可通过调整材料成分来实现对材料性能的调控。凡依据本发明技术方案实质,对上述实施例进行简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案范围内。