一种电子封装高硅铝基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电子封装高硅铝基复合材料，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB

A high silicon aluminum matrix composite for electronic packaging and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种电子封装高硅铝基复合材料及其制备方法
本专利技术涉及铝基复合材料
，具体涉及一种电子封装高硅铝基复合材料及其制备方法。
技术介绍
电子封装材料在集成电路产业中的重要性十分突出，为了保证系统，组件，器件等的结构和功能可靠性，大多数军用产品都采用金属、陶瓷材料进行封装。采用金属材料封装具有很多优点，如：气密性较高、强度高、散热性能好等。但是传统的金属材料，由于其各种性能缺陷，显然不能满足航空航天、军用雷达、舰船、电子战等对电子封装的要求。而Al-Si合金结合了Al和Si的优异性能，其综合性能优异，恰好可以在这些领域发挥作用，形成规模化生产，逐步推向民用市场并扩大应用范围。电子封装应用场景的扩大和某些场景条件日趋苛刻，对电子封装材料的力学性能和表面性能都提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种力学性能优良的电子封装高硅铝基复合材料。为了实现上述技术效果，本专利技术的技术方案为：一种电子封装高硅铝基复合材料，其特征在于，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB20.1～5.0%、Si15～40%、Mg0.25～0.45%，其余为Al。进一步的，所述电子封装高硅铝基复合材料中的TiB2经由原位反应生成。本专利技术的目的之二在于提供一种电子封装高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述高硅铝基复合材料中包含原位反应生成的TiB2；电子封装高硅铝基复合材料的制备方法包括如下步骤：S1：将粉状的Al、Ti和B按比例混匀，压制成坯料；S2：熔化纯铝及纯硅，向熔体中加入纯镁制成合金熔体；S3：合金熔体升温至850～900℃，保温，将S1所得坯料加入合金熔体中混匀；S4：精炼，将合金熔体浇入预热好的模具成型。优选的技术方案为，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB20.1～5.0%、Si15～40%、Mg0.25～0.45%，其余为Al。优选的技术方案为，所述S2中熔化工业纯铝及纯硅的温度为800～850℃。优选的技术方案为，所述S1所得坯料中粉状Al的质量分数为50～70%；所述S1所得坯料中粉状Ti和B的摩尔比例为1：2.0~2.5。优选的技术方案为，所述S4中模具的预热温度为200～250℃。优选的技术方案为，还包括对S4所得成型铸件的固溶和时效热处理。优选的技术方案为，所述固溶热处理的工艺参数为：温度为520～560℃，时间为10～24h。优选的技术方案为，所述时效热处理的工艺参数为：温度为150～180℃，时间为4～8h。优选的技术方案为，还包括热处理后成型件的激光表面处理；所述激光表面处理的工艺参数为：激光脉宽5～30ns，脉冲能量1～100J，重复频率1Hz。本专利技术的优点和有益效果在于：电子封装高硅铝基复合材料中含有TiB2颗粒，可以有效地改善高铝硅合金的微观组织，提高铝硅合金的力学性能；进一步的，采用激光表面处理的方法，可以有效地提高铝硅合金的表面性能例如耐磨性能和抗疲劳性能，适于用作电子封装材料；电子封装高硅铝基复合材料的制备方法以粉状钛和硼为原料，通过在高硅铝合金中熔体中加入Al-Ti-B混合粉末制成的坯料，Ti和B在熔体中完全的原位反应生成TiB2颗粒，工艺简单可靠、方便且易于推广。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。电子封装高硅铝基复合材料的检测标准如下：1、抗弯强度国标(GB/T6569-86)；2、拉伸试验和延伸率依据国标GB/T228.1-2010。实施例1（0.5wt.%TiB2颗粒增强Al-15Si电子封装材料）实施例1电子封装高硅铝基复合材料的制备方法包括以下步骤：S1：按照Al粉质量百分比60%，Ti和B粉摩尔比为1:2将粉料压制成坯料；S2：将纯Al放入熔炼炉中，加热至800～850℃熔化，然后按照配比先后加入纯Si和纯Mg，熔化后搅拌均匀；S3：升温至850～900℃，将S1所得坯料加入S2所得合金熔体中，待完全反应后搅拌2～5min；S4：加入精炼剂，保温10min，打渣，保温至750～850℃后浇注到预热温度为200～250℃的模具中；S5：将制备的铝硅合金放入电阻箱式炉中进行固溶和时效热处理，固溶温度为550℃，时间为16h，时效温度为175℃，时间为4h；S6：热处理后将试样切割成所需形状后进行激光表面处理，工艺参数为激光脉宽15ns，脉冲能量30J，重复频率1Hz。经检测，实施例1所制备0.5wt.%TiB2颗粒增强Al-15Si电子封装材料的抗弯强度260MPa，抗拉强度为240MPa，延伸率为5%。实施例2（1.0wt.%TiB2颗粒增强Al-25Si电子封装材料）实施例2基于实施例1，区别在于：1、制备与实施例1相同质量的电子封装高硅铝基复合材料，坯料的加入量为实施例1加入量的两倍；2、实施例2电子封装高硅铝基复合材料中硅的质量分数为25%；经检测，实施例2所制备1.0wt.%TiB2颗粒增强Al-25Si电子封装材料的抗弯强度240MPa，抗拉强度为220MPa，延伸率为4%。实施例3（1.0wt.%TiB2颗粒增强Al-35Si电子封装材料）实施例3同样基于实施例1，区别在于：1、制备与实施例1相同质量的电子封装高硅铝基复合材料，坯料的加入量为实施例1加入量的两倍；2、实施例2电子封装高硅铝基复合材料中硅的质量分数为35%；经检测，实施例3所制备1.0wt.%TiB2颗粒增强Al-35Si电子封装材料的抗弯强度215MPa，抗拉强度为210MPa，延伸率为4%。对比例（Al-15Si电子封装材料）对比例基于实施例1，区别在于，对比例的原料中不含有粉状Ti和B压制成的坯料，Al-15Si电子封装材料的制备方法包括以下步骤：S1：将纯Al放入熔炼炉中，加热至800～850℃熔化，然后按照配比先后加入纯Si和纯Mg，熔化后搅拌均匀；S2：加入精炼剂，保温10min，打渣后保温至750～850℃后浇注到预热温度为200～250℃的模具中；S3：将制备的铝硅合金放入电阻箱式炉中进行固溶和时效热处理，固溶温度为550℃，时间为16h，时效温度为175℃，时间为4h；S4：热处理后将试样切割成所需形状后进行激光表面处理，工艺参数为激光脉宽为15ns，脉冲能量30J，重复频率1Hz。经检测，对比例所制备Al-15Si电子封装材料制备的抗弯强度230MPa，抗拉强度为200MPa，延伸率为4%。根据GBT12444-2006对实施例和对比例试样磨损试验，根据GBT3075本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子封装高硅铝基复合材料，其特征在于，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB

【技术特征摘要】
1.一种电子封装高硅铝基复合材料，其特征在于，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB20.1～5.0%、Si15～40%、Mg0.25～0.45%，其余为Al。


2.一种电子封装高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述高硅铝基复合材料中包含原位反应生成的TiB2；电子封装高硅铝基复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1：将粉状的Al、Ti和B按比例混匀，压制成坯料；
S2：熔化纯铝及纯硅，向熔体中加入纯镁制成合金熔体；
S3：合金熔体升温至850～900℃，保温，将S1所得坯料加入合金熔体中混匀；
S4：精炼，将合金熔体浇入预热好的模具成型。


3.根据权利要求2所述的电子封装高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，电子封装高硅铝基复合材料的组成为：TiB20.1～5.0%、Si15～40%、Mg0.25～0.45%，其余为Al。


4.根据权利要求2所述的电子封装高硅铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中熔化工业纯铝及纯硅的温度为850～900℃。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周东帅，百志好，汤大龙，
申请(专利权)人：苏州先准电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32