[發明專利]一種電子封裝材料

在審

• 申請號: 201510971823.3
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105463266A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 王旭東;羅傳彪;李炯利;王勝強;黃粒
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C32/00;C22C29/06;C22C30/00;C22C1/05;B22F3/10
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種封裝材料，具體涉及鋁合金基體，氧化石墨烯和SiC顆粒為增強體的電 子封裝材料。

背景技術

電子封裝材料是指集成電路的密封體，它不僅對芯片具有機械支撐和環境保護作用，使 其避免大氣中的水汽、雜質及各種化學氣氛的污染和侵蝕，從而使集成電路芯片能穩定地發 揮正常電氣功能，封裝材料對電子器件和電路的熱性能乃至可靠性起著舉足輕重的作用。現 在，電了封裝材料行業已成為半導體行業中的一個重要分支，它已經廣泛涉及到化學、電學、 熱力學、機械和工藝設備等多種學科。

作為金屬基復合材料的增強物，SiC顆粒具有高模量、高硬度、低熱膨脹、高熱導率、 來源廣泛和成本低廉等優點。Al合金具有低密度、高熱導率(170-220W/m·K)價格低廉以 及熱加工容易等優點。綜合以上因素，并考慮到電子封裝材料必須具備很低的且與基板匹配 的熱膨脹系數(CTE)，高的熱導率，高剛度，低密度，及低成本等特性，將二者復合而成 顆粒增強鋁基復合材料后，材料具有了Al和SiC二者的優點，幾乎代表了理想封裝材料的所 有性能要求，這使得SiC/Al復合材料成為電子封裝用金屬基復合材料中最倍受矚目，潛在應 用最廣的復合材料。

石墨烯是世界上最堅固的材料(楊氏模量1.7TPa)，理論比表面積高達2630m²/g，具有良 好的導熱性(5000W/(m.k))和室溫下高速的電子遷移率(200000cm²/(V.s))。同時，其獨特的結構 使其具有完美的量子霍爾效應、獨特的量子隧道效應、雙極電場效應等特殊的性質。由于石 墨烯優異的性能，極大的比表面積和較低的生產成本(相對于碳納米管)；石墨烯各碳原子之 間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就會彎曲變形來適應外力，而不必使碳 原子重新排列，這樣就保持了結構的穩定?；谑┻@些優良的性能，如果將其添加在金 屬鋁或銅中制成電子封裝材料，將大大提高材料的電導率；石墨烯密度小，得到的復合材料 的密度比金屬基體低；熱膨脹系數??；同時解決電子封裝復合材料中的界面潤濕問題，有利 于降低界面熱阻；易于加工。因此，石墨烯金屬基復合材料對于電子封裝領域有廣闊的應用 前景。

現有的SiC/Al復合材料電子封裝材料主要采用滲浸法制造，其在導熱性能，制造工藝和 焊接性能上均存問題，特別是難以采用我國現有封裝焊接進行焊接，限制了該類材料在我國 有源相控陣雷達上的應用，需要一種新型的封裝材料彌補傳統材料的不足。石墨烯具備極佳 的導熱性，由石墨烯和Al/SiC復合形成的電子封裝材料，不僅保持各自的性能優勢，大幅度 提高了材料的導熱性能，而且在制造工藝和焊接性能有了明顯改善，將有望成為新一代電子 封裝材料。

發明內容

本發明提供一種線膨脹系數可控高導熱可焊電子封裝材料，是通過將一定比例氧化石墨 烯、SiC和鋁合金粉末的進行混合，再經過熱物理燒結制備而成。采用本發明可制備出密度 低于3.1g/cm³，導熱率大于180W/(m·K)的輕質電子封裝材料，從而大幅度提高我國有源相控 陣雷達等軍用電子設備的綜合性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種電子封裝材料，由基體和增強體組成，所述基體包括鋁和鋁合金粉末，所述增強體 包括氧化石墨烯和SiC顆粒，按照質量百分比計，所述氧化石墨烯為0.5％～3％，所述SiC顆 粒為35％～65％，余量為鋁合金粉末，所述鋁合金粉末含50％Al-Si和50％Al-Ti-B合金粉末。

一種電子封裝材料的第一優選方案，Al-Si合金粉末中Si的含量為30％～50％，所述Al-Ti-B 合金粉末中Ti的含量為4％～6％。

一種電子封裝材料的第二優選方案，Al-Si合金粉末中Si的含量為35％～45％，所述Al-Ti-B 合金粉末中Ti的含量為4.5％～5.5％。

一種電子封裝材料的第三優選方案，Al-Si合金粉末中Si的含量為40％，所述Al-Ti-B合 金粉末中Ti的含量為5％。

一種電子封裝材料的第四優選方案，氧化石墨烯為1％～2％，所述SiC顆粒為40％～60％。

一種電子封裝材料的第五優選方案，氧化石墨烯為1.5％，所述SiC顆粒為50％。

一種電子封裝材料的制備方法包括如下步驟：

(1)制備混合粉末；