本发明专利技术公开了一种电子封装用ＳｉＣ／Ａｌ复合材料的制备方法，包括以下步骤：一、将聚乙烯醇溶液和饱和ＳｉＯ２溶胶混合制成粘结剂；二、将粘结剂添加到β－ＳｉＣ颗粒中混合、造粒、模压制成坯体；三、将坯体干燥，排胶，升温保温后随炉冷却制成ＳｉＣ预制体；四、制备合金；五、将预热的ＳｉＣ预制体放入熔化的合金中浸渗，制得ＳｉＣ／Ａｌ复合材料。本发明专利技术制备过程简单，无需复杂昂贵的设备，浸渗过程无需真空、压力、气氛保护条件。本发明专利技术制备方法简单，设备要求不高，所制备材料的热物理性能可在较宽范围内调节，能够满足电子封装要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子封装材料领域，具体涉及一种电子封装用SiC/AI复合材料的制 备方法。
技术介绍
半导体技术的发展日新月异，自1958年第一块半导体集成电路问世以来，到目前 为止，IC芯片集成度的发展越来越高，功率越来越大，而集成度的提高必然导致其发热率的 升高，使得电路的工作温度不断上升，从而导致元件失效率的增大，因此全力研究和制备具 有高热导及良好综合性能的新型封装材料显得尤为重要。为了满足高密度、小型化、大功率集成电路的要求，理想的电子封装材料必须具备 以下特性(1)有较高的热导率，能够将半导体芯片在工作时所产生的热量及时地散发出 去，以免芯片温度过高而失效；(2)有较低的热膨胀系数，且与Si或GaAs等芯片相匹配，以 免芯片因热应力损坏；(3)有足够的强度和刚度，对芯片能起到支撑和保护作用；(4)有较 好的气密性，阻止环境中的水汽、有害离子或气体进入封装构件中，引起参数变化等失效模 式；(5)在某些特殊场合要求密度尽可能小，如航空应用、轻量化移动通讯设备；(6)成本要 尽可能低，以满足大规模商业化应用。金属基复合材料(MMC)可以将金属基体优良的导热性能和增强体材料低膨 胀系数的特点结合起来，而SiC/AI复合材料正是有效的利用了铝基体的高导热系数 (230W · πΓ1 · k-1)和SiC的低膨胀系数(3. 8 X 10_6 4. IX ΙΟ—Κ-1)相结合，具有较低的密 度，优良的力学性能。SiC/AI复合材料能与芯片热膨胀系数匹配，有效散热，具有足够的支 撑保护作用，而且可以任意调节SiC颗粒的体积分数和改变基体铝合金成分，以达到复合 材料综合性能的优良设计。但由于电子封装材料用SiC/AI复合材料中SiC体积分数要求55%以上，而且熔融 铝液粘度大，表面张力大，与SiC颗粒几乎不润湿，因此不能采用常规的搅拌铸造，粉末冶 金等方法制备，通常需要借助于复杂的工艺和昂贵的设备实现，大大增加了该材料的成本， 也限制了其发展和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服
技术介绍
的不足，提供一种电子封装用SiC/AI复合材料 的制备方法，该制备方法简单，设备要求不高，所制备材料的热物理性能可在较宽范围内调 节，能够满足电子封装要求。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种电子封装用SiC/AI复合材料的 制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)将质量分数为2% 8%的聚乙烯醇水溶液与质量分数为30% 40%的SiO2 溶胶混合制成粘结剂；(2)将步骤(1)中所述的粘结剂添加到β -SiC颗粒中混合均勻，造粒，然后放入圆柱形钢制模具中，在30MPa 80MPa压力下压制成坯体；(3)将步骤(2)中所述的坯体置于干燥箱中，在温度为100°C 180°C的条件下干 燥1 3小时；将干燥后的坯体在温度为250°C、450°C的条件下分别排胶两次，每次排胶时 间为1小时；将排胶后的坯体放入电阻炉中，在升温速率为10°C /min 50°C /min的条件 下升温至1100°C 1200°C，保温I 2小时，然后随炉冷却得到SiC预制体；(4)将铝块、镁块和硅块按质量比100 8 13置于感应炉中熔炼，冷却后形成合 金，将合金切割成块；(5)将步骤(4)中切割成块的合金置于刚玉坩埚中，然后放入电阻炉中加热熔化， 得到合金熔液；将步骤(3)中所述的SiC预制体在另一电阻炉中预热至700°C 800°C ；将 预热后的SiC预制体迅速放入合金熔液中浸渗，同时加入由SiO2粉末与CaF2粉末按质量比 1 1 5混合而成的造渣剂，在合金熔液表面形成一层用以保护合金熔液的致密渣层，然 后迅速升温至850°C 950°C，并保温1 3小时，待合金熔液冷却至680°C时清除合金熔液 表面的致密渣层，将SiC预制体从合金熔液中取出，冷却即得到SiC/Al复合材料。上述步骤(1)中所述聚乙烯醇水溶液与SiO2溶胶的体积比为1 1 2。上述步骤(2)中所述0-3比颗粒由粒度为5(^111的β-SiC和粒度为10 μ m的 β -SiC按质量比10 1 3混合而成；步骤(2)中所述粘结剂与β -SiC颗粒的质量比为 3 5 100。上述步骤(3)中所述SiC预制体的孔隙率为30% 42%。上述步骤(4)中所述铝块的质量纯度为99. 7%，镁块的质量纯度为99. 5%，硅块 的质量纯度为99%，熔炼的温度为1650°C，熔炼的时间为5分钟。上述步骤(5)中所述熔化的温度为680°C，致密渣层的厚度为IOmm 20mm。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、制备过程不需真空设备、压力设备、保护气氛的支持；原料来源广、价格便宜，能 最大程度降低材料成本和简化制备工艺。2、所采用的合金能充分改善与SiC颗粒的润湿性和阻止不良的界面反应，解决制 备该复合材料的关键问题，使浸渗过程顺利进行。3、所采用的熔渣保护法，能使合金熔液在空气条件下多次使用。4、本专利技术所制备的SiC/Al复合材料选用β _SiC，替代相同体积分数的α _SiC，能 使复合材料的热导率提高4 % 6 %，热膨胀系数降低5 % 8 %，完全能够满足电子封装的 要求。5、本专利技术所制备的SiC/Al复合材料性能优良，相对密度为98. 2% 99.4%，热导 率为166 189W · πΓ1 · k—1，热膨胀系数为6. 4 X IO"6 7.8X10^, β -SiC的体积分数为 58% 70%。附图说明图1为按照本专利技术实施例1制备的SiC/Al复合材料的微观组织图。图2为按照本专利技术实施例2制备的SiC/Al复合材料的微观组织图。图3为按照本专利技术实施例3制备的SiC/Al复合材料的微观组织图。图4为按照本专利技术实施例4制备的SiC/Al复合材料的微观组织图。具体实施例方式实施例1(1)将质量分数为4%的聚乙烯醇水溶液与质量分数为30%的SiO2溶胶按体积比 11混合制成粘结剂；(2)采用粒度为50 μ m的β -SiC和粒度为10 μ m的β -SiC按质量比10 1混合 而成的β-SiC颗粒，将粘结剂与β-SiC颗粒按质量比5 100混合均勻，造粒，放入圆柱 形钢制模具中在55MPa的压力下压制成坯体；(3)将坯体置于干燥箱中，在120°C条件下干燥2小时，然后在250°C、450°C条件下 分别排胶1小时，随后放入电阻炉中，以30°C /min的速率升温至1200°C，保温1小时，然后 随炉冷却得到孔隙率为30%的SiC预制体；(4)将质量纯度99. 7%的铝块，质量纯度99. 5%的镁块，质量纯度99%的硅块按 质量比100 8 13置于感应炉中，在1650°C条件下熔炼5分钟，冷却后形成合金，切割成 块；(5)将切割成块的合金置于刚玉坩埚中，然后放入电阻炉中加热至680°C熔化，得 到合金熔液；将SiC预制体在另一电阻炉中预热至700°C;将预热后的SiC预制体放入合金 熔液中浸渗，同时加入由SiO2粉末与CaF2粉末按质量比1 1混合而成的造渣剂，在合金熔 液表面形成一层IOmm厚的用以保护合金熔液的致密渣层，然后迅速升温至850°C，保温3小 时，待合金熔液冷却至680°C时清除合金熔液表面的致密渣层，将SiC预制体从合金熔液中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电子封装用ＳｉＣ／Ａｌ复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（１）将质量分数为２％～８％的聚乙烯醇水溶液与质量分数为３０％～４０％的ＳｉＯ↓［２］溶胶混合制成粘结剂；（２）将步骤（１）中所述的粘结剂添加到β－ＳｉＣ颗粒中混合均匀，造粒，然后放入圆柱形钢制模具中，在３０ＭＰａ～８０ＭＰａ压力下压制成坯体；（３）将步骤（２）中所述的坯体置于干燥箱中，在温度为１００℃～１８０℃的条件下干燥１～３小时；将干燥后的坯体在温度为２５０℃、４５０℃的条件下分别排胶两次，每次排胶时间为１小时；将排胶后的坯体放入电阻炉中，在升温速率为１０℃／ｍｉｎ～５０℃／ｍｉｎ的条件下升温至１１００℃～１２００℃，保温１～２小时，然后随炉冷却得到ＳｉＣ预制体；（４）将铝块、镁块和硅块按质量比１００∶８∶１３置于感应炉中熔炼，冷却后形成合金，将合金切割成块；（５）将步骤（４）中切割成块的合金置于刚玉坩埚中，然后放入电阻炉中加热熔化，得到合金熔液；将步骤（３）中所述的ＳｉＣ预制体在另一电阻炉中预热至７００℃～８００℃；将预热后的ＳｉＣ预制体迅速放入合金熔液中浸渗，同时加入由ＳｉＯ↓［２］粉末与ＣａＦ↓［２］粉末按质量比１∶１～５混合而成的造渣剂，在合金熔液表面形成一层用以保护合金熔液的致密渣层，然后迅速升温至８５０℃～９５０℃，并保温１～３小时，待合金熔液冷却至６８０℃时清除合金熔液表面的致密渣层，将ＳｉＣ预制体从合金熔液中取出，冷却即得到ＳｉＣ／Ａｌ复合材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓刚，黄俊，朱明，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：87
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