[發明專利]鋁基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011045478.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112143987B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 劉春軒;高平平;吳云;張揚;羅任;曹柳絮;張杰;蘇新
• 申請（專利權）人: 湖南金天鋁業高科技股份有限公司
• 主分類號: C22C49/06
• 分類號: C22C49/06;C22C49/14;C22C47/14;C22C47/04;C22C101/10
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務所(普通合伙) 45129
• 代理人: 鄧世江

本發明公開一種鋁基復合材料的制備方法，將SiO₂，碳纖維，膨脹石墨粉末和Al₂O₃的混合物高溫燒結后，球磨，加入Si，高溫燒結使Si熔滲包覆或者負載在SiC表面，然后進行二次球磨，加入鋁粉和石蠟壓制成板料，將板料脫脂燒結，再進行多溫度階段、多次致密化壓制，即得。本發明的復合材料Si/SiC/Al三者之間達到良好的界面結合，原子和分子物化性能匹配性好，同時減少因膨脹系數差異帶來的材料變形等問題，熱膨脹系數低，質輕，力學性能好，導熱性、強度、塑性和散熱性等性能較佳，操作工藝簡單，利于生產控制，成本低廉，易于焊接，容易工業化生產，可廣泛應用于電子封裝領域，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及電子封裝材料技術領域，具體涉及一種鋁基復合材料的制備方法。

背景技術

電子封裝是利用膜技術及微細連接技術將半導體元器件及其它構成要素在框架或基板上布置、固定及連接，引出接線端子，并通過可塑性絕緣介質密封固定，構成完整的立體結構的工藝。

隨著微電子器件向高性能、輕量化和小型化方向發展，微電子對封裝材料提出越來越苛刻的要求。電子器件封裝及軍事工業中低膨脹系數材料向著高密度、薄型化、微型化、高要求力學性能急速發展，導致原有封裝材料因膨脹而引起材料失效等技術瓶頸。

采用金屬鋁或銅等材料所制作的散熱原件具有較好導熱性能，但金屬的熱膨脹系數遠遠大于半導體等無機非金屬材料。當應用工況從夏季炎熱海南島到冬天得漠河時，由于熱失配產生的熱應力很容易導致材料翹曲、開裂、脫層、斷裂等失效問題。碳化硅顆粒增強體金屬基復合材料，具有金屬較好的導熱性能，同時兼有非金屬材料低膨脹系數的特點，現被廣泛用于微電子封裝、汽車電子、微波封裝、功率封裝等領域以及環境嚴苛、對重量敏感的航空航天器件當中。

現有的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料需要高體積百分數的碳化硅顆粒，制備出的材料因SiC和鋁的界面問題，以及SiC分散問題導致復合材料強度和膨脹系數差異較大，影響了其使用性能，因此需要開發新的工藝和方法解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種用于電子封裝的鋁基復合材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋁基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將SiO₂和碳纖維混合后，加入膨脹石墨粉末和Al₂O₃，在氬氣保護氣氛下，1600℃-2200℃燒結10-20小時，得到SiC顆粒和表面包覆有SiC的碳纖維的混合物，記為混合物1；

(2)將混合物1在400℃-1200℃下燒結0.5-10小時，除去混合物1中未被SiC包覆的碳纖維，得到混合物2；

(3)將混合物2與Si片或Si粉混合后進行球磨2-10小時，然后在氬氣保護氣氛下，1450℃-1500℃燒結2-12小時，得到混合物3；

(4)將混合物3球磨1-12小時，在氬氣保護氣氛中冷卻后，加入鋁粉混合均勻后，再加入石蠟，混合均勻后，在20MPa-80MPa壓力下壓制成板料；

(5)將板料在450℃-550℃下脫脂燒結6-15小時，然后采用液壓機對脫脂燒結后的板料進行多溫度階段、多次致密化壓制，即得。

優選地，步驟(1)中，SiO₂和碳纖維的質量比為(3-4):1。

優選地，步驟(1)中，膨脹石墨粉末的添加量為SiO₂和碳纖維總質量的6％-10％。

優選地，步驟(1)中，Al₂O₃的添加量為SiO₂和碳纖維總質量的0.8％-1.5％。