[發明專利]一種碳化硅/鋁復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710741635.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107540378B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 孫衛康;董會娜;張東生;姚棟嘉;牛利偉;吳恒;劉喜宗
• 申請（專利權）人: 鞏義市泛銳熠輝復合材料有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于電子封裝材料的制備領域，具體公開一種碳化硅/鋁復合材料的制備方法。將酚醛樹脂粉溶解于無水乙醇中；將SiC粉加入所得溶液中，40~60 ℃攪拌均勻；將SiO₂氣凝膠粉和Al粉依次加入所得溶液中，攪拌均勻后球磨10~12 h；將球磨后所得漿料烘干，造粒過篩，再將所得顆粒粉壓制成型，得到坯體；將一定質量的Al₂O₃板塊置于坯體上，在真空900~1000 ℃下反應燒結1~2 h，獲得SiC坯體；將SiC坯體在真空900~1100 ℃下氣態滲鋁0.5~1 h，隨后自然降溫冷卻，即得碳化硅/鋁復合材料。本發明具有工藝簡單、操作方便生產成本低，產品性能良好等優點，SiC/Al復合材料擁有良好的機械強度、導熱性能和低的熱膨脹系數，在電子封裝材料方向將具有較大的應用前景。

技術領域

本發明屬于電子封裝材料的制備領域，具體涉及一種碳化硅/鋁復合材料的制備方法。

背景技術

金屬基復合材料綜合了增強相和金屬基體各自的優點，碳化硅/鋁基復合材料兼具有增強相的強度等優點和鋁基體的便于加工和高熱導率等優點，具有優良的綜合性能。近年來，鋁基復合材料在電子封裝、航空航天、民用汽車等領域蓬勃發展，在航空航天領域逐步取代了傳統材料，在電子封裝領域也展現出了良好的應用前景。

電子工業的發展離不開電子封裝的發展，20世紀最后二十年，隨著微電子、光電子工業的巨變，為封裝技術的發展創造了許多機遇和挑戰，封裝結構更加小型化，功率更高，功率密度大大增加，各種先進的封裝技術不斷涌現。當前電子封裝材料應當具備以下幾個特點：一是封裝材料應具備優異的導熱性能；二是封裝材料的熱膨脹系數應與Si芯片（4.1×10^-6K^-1）或GaAs芯片（5.8×10^-6K^-1）等相匹配；三是封裝材料應具有一定的強度和硬度，以支撐和保護芯片；四是封裝材料應具有良好的氣密性，以防止大氣中的水汽、有害離子等進入，使封裝結構出現漏電、性能參數改變等失效情況；五是封裝材料應盡量具有低密度，低密度有利于微電子器件的小型化、輕量化發展趨勢；六是封裝材料的生產成本應盡量低，效率盡量高，有利于大規模工業化生產。以上6個方面中優異的導熱性能和合適的熱膨脹系數是尤為重要，且較難實現的。

傳統的電子封裝材料主要分為三類，第一類是金屬及合金電子封裝材料，主要包括Invar合金、Kovar合金、W、Mo、Cu及Al等；Invar合金和Kovar合金熱膨脹系數低，與Si、GaAs等芯片可以較好的匹配，加工性能也較好，但缺點是熱導率較低，且合金密度較大；W、Mo電子封裝材料具有較為合適的熱膨脹系數，熱導率也很高，足以滿足封裝需要，但是其缺點是密度過大，可焊接性差，價格也較為昂貴；Cu、Al價格低廉，易于加工，熱導率高，具有很好的散熱性能，密度也適中，但是熱膨脹系數與Si、GaAs等微電子芯片相差過大。第二類是陶瓷電子封裝材料，這類電子封裝材料主要有Si、Al₂O₃、AlN等，Al₂O₃陶瓷基板應用較為普遍，有賴于其低廉的價格、合適的熱膨脹系數及低的密度，但隨著微電子器件向高功率、小型化發展，Al₂O₃散熱性能已遠遠不能滿足散熱要求。第三類是高分子類電子封裝材料，高分子封裝材料主要包括聚酯類、酚醛樹脂、環氧樹脂及有機硅類熱固性樹脂；熱固性樹脂的共同優點是密度低、絕緣性好、價格低廉、易于加工，但它們的缺點極為突出，以環氧樹脂為例，熱膨脹系數過高，且遇水易膨脹，熱導率極低，且在使用過程中會發生老化等現象。可見，傳統的封裝材料，均不能很好地同時滿足電子封裝材料的各方面要求，亟需要開發新型電子封裝材料，以滿足越來越苛刻的電子封裝領域的要求。SiC/A1復合材料發展十分迅速，特別是作為電子功能復合材料的優勢逐漸被人們所認識，SiC/A1復合材料具有高熱導率、低線膨脹系數、密度小等優點，因而用作新型電子封裝材料前景廣闊。

發明內容