[發(fā)明專利]一種通過激光熔覆甩帶材料制備梯度鋁硅電子封裝材料的方法

有效

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• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108866545B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華鵬;李枘;肖萌;李先芬;吳玉程
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C21/02
• 代理公司: 34101 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 盧敏

本發(fā)明公開了一種通過激光熔覆甩帶材料制備梯度鋁硅電子封裝材料的方法，其特征在于：以鑄造鋁硅合金為基體，以通過快速凝固的方式加工成的鋁硅合金甩帶材料為熔覆材料，利用激光器進(jìn)行激光熔覆，使不同質(zhì)量百分比的鋁硅合金甩帶材料在基體表面逐層堆積，從而獲得組元呈梯度分布的鋁硅電子封裝材料。本發(fā)明通過激光熔覆，利用鋁硅合金甩帶材料制備鋁硅梯度材料，具有梯度層成型速度快、制備用時短、梯度層厚度易于控制等優(yōu)點，而且自動化程度高，易于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁硅合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過激光熔覆甩帶材料制備梯度鋁硅電子封裝材料的方法。

背景技術(shù)

近年來，在電子封裝領(lǐng)域，對封裝材料的要求正朝著輕便、小型化、低成本和高性能方向發(fā)展。傳統(tǒng)的金屬材料及塑料制品不能滿足對于其高熱導(dǎo)、低膨脹系數(shù)和良好加工性能的要求。而高硅鋁合金的研制成功將使其成為滿足電子通訊、航空航天、國防和其他相關(guān)電子元器件所需求的新型封裝材料。

成分均勻的高硅鋁合金盡管性能較好，但很多時候，在使用過程中，希望高硅鋁合金在組元成分上呈梯度變化，如內(nèi)部高韌性、表面高強度。新型梯度鋁硅電子封裝材料不僅具有低的熱膨脹系數(shù)、較高的熱導(dǎo)率、較小的密度，并且還具有復(fù)合要求放入良好力學(xué)性能、機械加工性能，因此越來越受到電子封裝行業(yè)研究人員的重視。

常規(guī)制備方法如粉末冶金法、化學(xué)氣相沉積法、自蔓延高溫合成法、離心鑄造法、等離子噴涂法等，制備效果不理想、設(shè)備昂貴、工藝繁瑣，且難以得到鋁硅成分梯度變化的材料，在鋁硅梯度材料制備的實際應(yīng)用中很難得到廣泛推廣。一種新型制備鋁硅梯度材料的方法是現(xiàn)階段生產(chǎn)鋁硅梯度材料急需的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種采用甩帶材料為熔覆材料，通過激光熔覆制備梯度鋁硅電子封裝材料的方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種通過激光熔覆制備梯度鋁硅電子封裝材料的方法，其特征在于：以鑄造鋁硅合金為基體，以通過快速凝固的方式加工成的高硅鋁合金甩帶材料為熔覆材料，進(jìn)行激光熔覆，使不同質(zhì)量百分比的鋁硅合金甩帶材料在基體表面逐層堆積，從而獲得組元呈梯度分布的鋁硅電子封裝材料。具體包括如下步驟：

(1)基體制備

采用傳統(tǒng)鑄造方法，制備出硅質(zhì)量百分含量m₀為10％-60％的鋁硅合金板材；對所述鋁硅合金板材的上表面進(jìn)行包括砂紙打磨、酒精清洗、丙酮去污和干燥各過程的表面處理；

(2)甩帶材料制備

通通過感應(yīng)熔煉，利用電磁感應(yīng)和電熱轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的熱量來熔煉所需硅質(zhì)量百分含量的鋁硅合金，快速凝固獲得所需硅質(zhì)量百分含量的鋁硅合金甩帶材料；

(3)第一層激光熔覆

以步驟(1)所獲得的鑄造鋁硅合金板材作為基體，固定在激光熔覆設(shè)備工作臺上，以步驟(2)所獲得的硅質(zhì)量百分含量為a₁的鋁硅合金甩帶為熔覆材料，固定在基體上表面，對基體的整個上表面進(jìn)行第一層激光熔覆，熔覆層厚度h₁在10-3000μm范圍內(nèi)，熔覆層與基體的重合區(qū)域厚度為則第一層熔覆層與基體的重合度為k₁，60％≥k₁≥10％；

熔覆完成后，第一層熔覆層的硅含量均勻，則第一層熔覆層的硅質(zhì)量百分含量為m₁：

其中：激光熔覆的參數(shù)為，掃描速度為100-5000mm/min、激光功率為100-5000w；

(4)第二層激光熔覆