一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于电子封装材料技术领域，具体涉及一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法。本发明专利技术提供的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法包括如下步骤：将铝基合金至于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温条件下进行超重力场熔渗，得到复合材料；所述超重力场熔渗的温度为800℃以下；将所述复合材料的缩孔区域切除，得到碳化硅增强铝基复合材料。本发明专利技术提供的制备方法不仅可以在较低温度下完成熔渗，而且可以快速熔渗，制备得到的复合材料的抗弯强度、导热性和热膨胀系数等各项性能能够很好地满足电子封装材料的要求。地满足电子封装材料的要求。地满足电子封装材料的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于电子封装材料
，具体涉及一种碳化硅增强铝基复合材料及其的制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术及半导体技术的快速发展，集成电路的集成度不断升高，单位面积的发热量不断增加，这对电子封装材料提出了更高的要求。电子封装材料应具备以下性能：较高的热导率，将芯片工作产生的热量有效散发，避免芯片故障；合适的线膨胀系数，与芯片的热膨胀相匹配，避免热应力损坏；高强度，对芯片起支撑和保护作用；成本低，制备材料来源广泛，可以大规模工业化生产。但是，传统电子封装材料如陶瓷封装，金属封装，高聚物封装等封装材料不能实现有效散热，芯片工作时散发的热量容易导致封装材料热膨胀变形，导致芯片不能正常工作，并且其综合性能较差，已无法满足电子封装对材料的要求，复合型封装材料已经成为新的研究对象，其中碳化硅增强铝基复合材料受到广泛的关注。
[0003]目前，SiC颗粒增强铝基复合材料主要采用无压熔渗的方法制备，虽然该方法制备的SiC颗粒增强铝基复合材料具有良好的性能，但是仍然存在各种问题：文献“孙晓晔.无压渗透法制备电子封装用SiC
p
/Al复合材料工艺及性能研究[D].南京航空航天大学.2012”采用无压渗透法制备的材料的热导率为110W/(m
·
K)，热膨胀系数为6.5～8.4
×
10
‑6K
‑1；文献“张小明.无压渗透法制备SiC/Cu基复合材料[D].南昌大学,2008.”采用无压渗透法制备的材料的制备试样的热导率为160W/(m
·
K)，热膨胀系数为10～12
×
10
‑6K
‑1；文献“刘君武.高增强体含量的SiC/Al复合材料无压渗透法制备及性能研究[D].合肥工业大学,2008.”，采取无压渗透法制备的材料的抗弯强度为300～330MPa，热导率为118～136W/(m
·
K)，热膨胀系数为7.69～9.98
×
10
‑6K
‑1。无压熔渗法的生产流程简单，不需要高压设备，制备的材料的增强相的体积分数高，但是熔渗过程需要在高温环境(950
‑
1400℃)下进行，不仅时间长(2～4h)，而且存在严重的Al/SiC界面反应和增强体无法快速熔渗的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，本专利技术提供的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法不仅可以在较低温度下完成熔渗，而且可以快速熔渗，缩短生产周期，并且避免发生严重的Al/SiC界面反应，保证复合材料的力学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将铝基合金置于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温的条件下进行超重力场熔渗，得到复合材料；所述超重力场熔渗的温度为800℃以下；
[0008](2)将所述复合材料的缩孔区域切除，得到碳化硅增强铝基复合材料。
[0009]优选的，所述超重力场熔渗的超重力场参数为500g～2000g；所述超重力场熔渗的时间为2～5min。
[0010]优选的，所述铝基合金和SiC颗粒的质量比大于3:1。
[0011]优选的，所述铝基合金的化学成分包括：Al 80～96wt％、Si 4～14wt％和Mg 0～6wt％。
[0012]优选的，所述超重力场熔渗在无保护气氛的条件下进行。
[0013]优选的，所述加热的温度为750～800℃。
[0014]优选的，所述SiC颗粒的粒径为25μm～75μm。
[0015]优选的，所述SiC颗粒的纯度大于98％。
[0016]本专利技术提供了一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将铝基合金置于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温条件下进行超重力场熔渗，得到复合材料；所述超重力场熔渗的温度为800℃以下；将所述复合材料的缩孔区域切除，得到碳化硅增强铝基复合材料。本专利技术提供的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法对基体合金成分无要求，采用超重力场熔渗，且熔渗过程在较低温度和无保护气氛的条件下进行，使增强相能够快速熔渗，实现了高效率制备，有效缩短SiC增强铝基复合材料的生产流程；并且本专利技术在较低温度下进行熔渗，不会发生严重的Al/SiC界面反应，提高了复合材料的强度。
[0017]进一步的，现有技术中的熔渗需要高纯氮气保护条件，而本专利技术的超重力溶渗无需在保护气氛的条件下即可进行，这是因为本专利技术通过利用超重力场条件，可以使熔渗过程在较低温度下进行，在没有保护气氛的条件下铝基合金和碳化硅颗粒仍然可以稳定存在，基本不影响熔渗过程的进行。本专利技术的制备方法不需要保护气氛，不仅简化了工艺流程，降低了生产成本，而且操作简便，适合大规模工业化生产，产生了良好的经济价值和社会效益。
[0018]进一步的，本专利技术通过控制SiC颗粒与基体合金Si的含量，实现热膨胀系数可调；本专利技术提供的制备方法不仅工艺简单，而且能耗低。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术碳化硅增强铝基复合材料的生产流程图；
[0021]图2为本专利技术离心机的高速离心转子的结构示意图。
[0022]图3为本专利技术实施例2的碳化硅增强Al
‑
12Si复合材料的金相形貌图；
[0023]图4为本专利技术实施例2的碳化硅增强Al
‑
12Si复合材料的断口形貌图；
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0025](1)将铝基合金置于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温条件下进行超重力场熔渗，得到复合材料；所述超重力场熔渗的温度为800℃以下；
[0026](2)将所述复合材料的缩孔区域切除，得到碳化硅增强铝基复合材料。
[0027]本专利技术将铝基合金至于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温条件下进行
超重力场熔渗，得到复合材料。在本专利技术中，所述铝基合金的化学成分优选包括：Al 80～96wt％，优选为85～92wt％，更优选为88～90wt％，Si 4～14wt％，优选为6～12wt％，更优选为8～10wt％和Mg 0～6wt％，优选为1～5wt％，更优选为2～4wt％。在本专利技术中，所述铝基合金的制备方法优选包括以下步骤：将铝基合金原料混合后依次进行熔炼和浇注，得到铝基合金；在本专利技术中，所述铝基合金的原料优选为Al、Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铝基合金置于SiC颗粒上方，加热至铝基合金融化后，在保温条件下进行超重力场熔渗，得到复合材料；所述超重力场熔渗的温度为800℃以下；(2)将所述复合材料的缩孔区域切除，得到碳化硅增强铝基复合材料。2.根据权利要求1所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述超重力场熔渗的超重力场参数为500g～2000g；所述超重力场熔渗的时间为2～5min。3.根据权利要求1所述的碳化硅增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述铝基合金和SiC颗粒的质量比大于3:1。4.根据权利要求1或3所述的碳化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传栋，鲁越辉，甘章华，沈帅，谢天赋，刘静，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：