[發明專利]金屬陶瓷復合材料及金屬陶瓷復合材料零件的制造方法

有效

• 申請號: 201410130917.3
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN104499031B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 郭干;周純;吳新斌
• 申請（專利權）人: 深圳市國新晶材科技有限公司
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02
• 代理公司: 深圳市神州聯合知識產權代理事務所(普通合伙)44324
• 代理人: 周松強

技術領域

本發明涉及微電子技術設備材料和零部件生產及其材料結構領域，尤其是涉及一種芯片封裝材料和部件生產領域和手持及便攜式無線電用具殼體的生產領域

背景技術

隨著高寬度、高集成、大功率、小型化電子產品的發展，及半導體集成電路技術日新月異的發展，電子器件的散熱問題集各部件材料熱膨脹相互匹配問題日益突出。在芯片封裝中，如何有效的克服熱阻，把大量的熱能向外界散發，芯片封裝材料的選擇和殼體材料化學成份的構成和匹配，顯得尤為重要。

通常的芯片封裝材料和殼體材料一般是鋁合金、銅合金、鎳合金、陶瓷材料等，但這些材料很難同時滿足高散熱、低熱膨脹系數、比重輕、高強度及一定的耐磨腐蝕性、耐磨性要求。

發明內容

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種高散熱、低熱膨脹系數、比重輕的金屬陶瓷復合材料，以及應用了此材料的零件生產方法。

為實現上述目的，本發明提供一種金屬陶瓷復合材料，該金屬陶瓷復合材料由以下成份按照質量配比組成：

碳化硅76-92%

鋁3-22.5%；

硅0.4-0.8%；

鋅0.8-1.5%

鎂0.1-1.6%；

稀土0.2-1.5%。

進一步來說，由以下成份按照質量配比組成：

碳化硅76-92%

鋁6-22%；

硅0.4-0.8%；

鋅0.8-1.5%

鎂0.1-1.5%；

稀土0.5-1.5%。

其中，所述稀土為稀土為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，鈧(Sc)和釔(Y)中的一種或幾種。

其中，所述金屬陶瓷復合材料由以下成份按照質量配比組成：碳化硅89%，鋁6.2%，硅0.6%，鋅1.5%，鎂1.4%，鈰1.3%。

其中，所述金屬陶瓷復合材料由以下成份按照質量配比組成：碳化硅84%，鋁12%，硅0.6%，鋅1.2%，鎂1.1%，鑭1.1%。

其中，所述金屬陶瓷復合材料由以下成份按照質量配比組成：碳化硅79%，鋁18.4%，硅0.7%，鋅0.7%，鎂0.7%，釔0.5%。

本發明還提供一種金屬陶瓷復合材料零件的制造方法，包括以下幾個步驟：

步驟一，利用碳化硅材料制成具有微網格高通孔的制成體；

步驟二，將制成體放入熱壓力加工的上模具和下模具之間的空腔內；

步驟三，以步驟一中的碳化硅材料為基準，將鋁、硅、鎂和稀土按權利要求1中與所述的組分比例混合后，加熱熔成半凝固狀或液態的金屬液；

步驟四，將金屬液通過注入口注入上模具和下模具之間的空腔內，金屬在壓力下通過通孔微網眼滲入到制成體內部，凝固后形成金屬陶瓷復合材料的零件初級胚；

步驟五，將初級胚進行熱處理；

步驟六，將熱處理后的初級胚再進行精細加工。

其中，所述步驟五具體為以下操作：將初級胚放入真空或非真空熱處理爐中退火，并保溫0.5-2小時。

其中，步驟六還包括以下步驟：將熱處理后的初級胚進行磨床粗加工、電腦加工中心粗加工、電腦加工中心精加工和激光機表面掃描精加工。

其中，在步驟四中，利用高壓液態金屬注槍將金屬液通過注入口注入上模具和下模具之間的空腔內的。

相較于現有技術，本發明提供的金屬陶瓷復合材料，具有膨脹系數低、質量輕、散熱率高的優點；而且經過反復的力學性能測試，證明該金屬陶瓷復合材料還具有較高強度、良好的耐磨腐蝕性和耐磨性。將本發明的金屬陶瓷復合材料應用在電子零件和部件上，可滿足芯片封裝、高功率電子材料及散熱保護材料的性能要求，可改善芯片的散熱性能，同時使芯片與基材有很好的熱膨脹匹配，提高抗熱冷循環沖擊能力，延長器件的使用壽命；尤其重要的是，本案在材料中加入了鋅，可增加材料的流動性，有利于后續的操作。