Fabrication Process and Impact Characteristic Analysis of Metal Matrix Composite for Electronic Packaging Application

This study developed fabrication process of $SiC_p/Al$ metal matrix composites as electronic packaging materials by squeeze casting method. The $SiC_p$ preform were fabricated in newly designed preform mold using about 0.8 % of inorganic binder(SiO$_2$) and 5 vol.% of $Al_2O_3$fiber. To infiltrate the molten metal into the preform, fabrication condition such as the temperature and the pressure were selected. Applying the fabrication conditions, heat transfer analysis were preformed using finite element method and thus analyzed the temperature distribution and cooling characteristic during the squeeze casting. For the fabricated composites, impact toughness and thermal expansion coefficient were measured. The metal matrix composites developed in this study have 0.2~0.3 J impact toughness, $8~10 ppm/^{\circ}C$ thermal expansion coefficient and $2.9~3.0g/cm^3$density which is appropriate properties for electronic packaging application.

전자패키징용 금속복합재료의 제조공정 해석 및 충격특성평가

가압주조법을 이용하여 전자 패키징용 고부피분율 $SiC_p/Al$ 금속복합재료를 제조하였다. $SiC_p$ 예비성형체를 제조하기 위하여 예비성형체 금형을 고안하였으며, $Al_2O_{3f}$섬유 보강재를 $SiC_p$ 입자 보강재의 1/10비율로 첨가하고, 무기 성형제($SiO_2$)를 0.8% 이하로 사용하여 49~70 vol.% 의 예비성형체 제작에 성공하였다. 제조된 고부피분율 예비성형체로 금속용탕을 원활히 침투시키기 위해 온도, 가압력 등의 제조조건을 정하였으며, 이러한 새로이 고안된 금형조건을 FEM 열전도 해석에 도입하여 금속복합재료 제조시 몰드 내부에서 발생하는 온도변화를 분석하였다. 제조된 금속복합재료에 대해서는 충격특성 및 열팽창계수 특성평가를 실시하였다. 본 연구를 통해 제조된 금속복합재료의 충격흡수 에너지는 0.2~0.3J, 열팽창계수는 $8~10ppm/^{\circ}C$, 밀도는 $2.9~3.0g/cm^3$로 나타나 패기징 재료로서 적합한 특징을 가진 복합재료가 성공적으로 개발되었음을 확인하였다.