一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半固态振荡热压烧结高硅铝合金电子封装材料的制备方法，该方法以雾化沉积

【技术实现步骤摘要】
一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及高硅铝合金材料制备领域，尤其涉及一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的高速发展，对电子元器件的性能提出了更高的要求，这就使得电子器件和电子装置中元器件的复杂性和密集性日益提高，电子封装作为为电路的一个重要组成部分起着电路支撑、密封、内外点连接、散热和屏蔽作用，对电路的性能和可靠性具有重要影响。因此需要研究和开发性能优异、可满足各种需求的新型电子封装材料。高硅铝合金作为新一代电子封装材料，具有密度低、导热性能好、热膨胀系数低、机械加工性能良好、比强度和刚度较高、与基材可焊和易于精密机加工等优点，高硅铝合金作为新型轻质电子封装材料,有着十分开阔的发展空间和应用前景。
[0003]传统的高硅铝合金电子封装材料所用的制备方法主要有液相法和固相法。液相法包括铸造法、液相浸渗法等，固相法包括粉末冶金法(PMM)、喷射沉积法(SDM)等。传统的制备方法所获得的高硅铝合金存在颗粒分布不均匀、复合材料致密化程度低等缺陷。
[0004]因此，如何采用先进的制备工艺细化组织，改善粒子的形态、大小及分布、提高力学性能，最终制备出综合性能优异的高硅铝合金材料，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法，本方法首先采用雾化沉积-快速凝固法制备颗粒尺寸细小的高硅铝合金粉，再利用半固态振荡热压烧结技术成形，得到性能优良、成本较低的半固态振荡热压烧结高硅铝合金电子封装材料，从而解决了现有技术中高硅铝合金颗粒分布不均匀、复合材料致密化程度低的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0007]一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法，其特征在于，该方法以雾化沉积-快速凝固法制备得到的高硅铝合金粉末为原料；将原料装入铝包套后进行预处理得到高硅铝合金预制体；对得到的高硅铝合金预制体在惰性气体气氛中进行半固态振荡热压烧结处理，制备得到高硅铝合金初产品；对得到的高硅铝合金初产品经固溶和时效处理得到高硅铝合金电子封装材料；
[0008]所述半固态振荡热压烧结处理的温度为630～680℃，振荡压力为35
±
5MPa，振荡频率为1～5HZ，烧结时间为60～90min。
[0009]本专利技术还具有如下技术特征：
[0010]优选的，所述的预处理具体包括热除气处理和致密化处理。
[0011]优选的，该方法按照以下步骤进行：
[0012]步骤S1、以雾化沉积-快速凝固法制备高硅铝合金粉末；
[0013]步骤S2、将得到的高硅铝合金粉末装入铝包套后进行热除气处理；
[0014]步骤S3、对热除气处理后的铝包套进行致密化预处理，制得高硅铝合金预制体；
[0015]步骤S4、对得到的高硅铝合金预制体进行半固态振荡热压烧结，冷却处理得到高硅铝合金初产品；
[0016]步骤S5、对得到的高硅铝合金初产品进行固溶和时效处理即得；
[0017]其中，步骤S4具体包括以下子步骤：
[0018]步骤S41、将得到的高硅铝合金预制体装入高合金钢热压模具，在通有惰性气体气氛的振荡热压烧结炉中，以5～10℃/min的升温速率加热到350～450℃后进行保压处理，保压压力为40MPa，保压时间为60min；
[0019]步骤S42、以3～8℃/min的升温速率继续加热至630～680℃后进行振荡热压烧结处理得到高硅铝合金初产品，所述振荡热压烧结处理的振荡压力为35
±
5MPa，振荡频率为1～5HZ，烧结时间为90min；
[0020]步骤S43、将高合金钢热压模具与高硅铝合金初产品随炉冷却至室温得到高硅铝合金初产品。
[0021]优选的，步骤S1制备的高硅铝合金粉末的含硅量为35％～75％，粉末平均粒径≤-200目。
[0022]优选的，步骤S2所述的热除气处理具体操作包括：将密封好的铝包套加热到200～250℃保温30～60min，随后继续加热至450～500℃保温60～90min。
[0023]优选的，步骤S3所述的对热除气处理后的铝包套进行致密化预处理，制得高硅铝合金预制体具体包括：将热除气处理后的铝包套放入高合金钢模具，在通有惰性气体气氛的振荡热压烧结炉中，以10℃/min的加热速率加热至150～200℃，然后在100～150MPa的压力下保压90min。
[0024]优选的，步骤S5所述的固溶和时效处理具体包括：在450～500℃的温度条件下进行1h～3h的固溶处理，然后在150～250℃下进行2h～4h的时效处理。
[0025]优选的，步骤S43所述的将高合金钢热压模具与高硅铝合金初产品随炉冷却至室温得到高硅铝合金初产品具体包括：以8℃/min的降温速率将振荡热压烧结炉的温度降至450℃，然后以5℃/min的降温速率将振荡热压烧结炉的温度降至200℃，随后卸压，自然冷却。
[0026]本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0027](1)通过半固态振荡热压烧结技术，硅相的扩散与偏析可控，避免了在完全液相条件下硅相的长大与共晶硅的析出。同时在振荡压力作用下可以大幅缩短烧结时间，降低烧结温度，提高致密化速率，抑制晶粒生长。
[0028](2)本专利技术采用半固态振荡热压烧结技术，所制备的高硅铝合金电子封装材料具有初生硅颗粒细小(≤30μm)，材料致密化程度高，制备设备简单，生产成本较低等优点。
[0029](3)通过雾化沉积-快速凝固法制备高硅铝合金粉末，避免了利用铝粉和硅粉粉末冶金法制备高硅铝合金存在的粉末制备工艺繁琐、颗粒污染、易氧化等不足。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的振荡热压烧结过程中温度与压力曲线图。
[0031]图2为实施例1制备得到的高硅铝合金电子封装材料光学显微组织图。
[0032]图3为实施例2制备得到的高硅铝合金电子封装材料光学显微组织图。
[0033]图4为实施例3制备得到的高硅铝合金电子封装材料的SEM显微组织图和EDS能谱图：(a)为合金的SEM显微组织图；(b)为Al元素的EDS面扫描图；(c)为Si元素的EDS面扫描图。
[0034]图5为利用铸造法制备的含硅量为35％的高硅铝合金电子封装材料SEM显微组织图：(a)为低倍显微镜下的SEM显微组织图；(b)为高倍显微镜下的SEM显微组织图。
[0035]图6为利用3D打印法制备的含硅量为35％的高硅铝合金电子封装材料的SEM显微组织图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。
[0037]以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硅铝合金电子封装材料的制备方法，其特征在于，该方法以雾化沉积-快速凝固法制备得到的高硅铝合金粉末为原料；将原料装入铝包套后进行预处理得到高硅铝合金预制体；对得到的高硅铝合金预制体在惰性气体气氛中进行半固态振荡热压烧结处理，制备得到高硅铝合金初产品；对得到的高硅铝合金初产品经固溶和时效处理得到高硅铝合金电子封装材料；所述半固态振荡热压烧结处理的温度为630～680℃，振荡压力为35
±
5MPa，振荡频率为1～5HZ，烧结时间为60～90min。2.如权利要求1所述的高硅铝合金电子封装材料的制备方法，其特征在于，所述的预处理具体包括热除气处理和致密化处理。3.如权利要求1所述的高硅铝合金电子封装材料的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：步骤S1、以雾化沉积-快速凝固法制备高硅铝合金粉末；步骤S2、将得到的高硅铝合金粉末装入铝包套后进行热除气处理；步骤S3、对热除气处理后的铝包套进行致密化处理，制得高硅铝合金预制体；步骤S4、对得到的高硅铝合金预制体进行半固态振荡热压烧结，冷却处理得到高硅铝合金初产品；步骤S5、对得到的高硅铝合金初产品进行固溶和时效处理得到高硅铝合金电子封装材料；其中，步骤S4具体包括以下子步骤：步骤S41、将得到的高硅铝合金预制体装入高合金钢热压模具，在通有惰性气体气氛的振荡热压烧结炉中，以5～10℃/min的升温速率加热到350～450℃后进行保压处理，保压压力为40MPa，保压时间为60min；步骤S42、以3～8℃/min的升温速率继续加热至630～680℃后进行振荡热压烧结处理得到高硅铝合金初产品，所述振荡热压烧结处理的振荡压力为35
±
5MPa，振荡频...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国芳，马俊，王宁宇，高冲，牛立斌，王延年，
申请(专利权)人：宁夏荣华缘特种新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：