[發明專利]鋁基碳化硅封裝部件材料及其碳化硅預置坯體制備方法

有效

• 申請號: 202011603007.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112759399B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 包建勛;張舸;崔聰聰;郭聰慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/638;C04B41/88;C04B41/85
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種碳化硅預置坯體制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將顆粒粒徑范圍為0.5-120的高純碳化硅微米顆粒與顆粒粒徑小于0.1的碳化硅納米顆粒均勻混合于含有一種或多種堿性分散劑和空間位阻型分散劑的水基溶液介質中，其中所述微米顆粒和所述納米顆粒的體積比在1000：1~20之間，配制具有穩定懸浮特性和含有高燒結活性的濃碳化硅水基漿料；在步驟S1中，在所述濃碳化硅水基漿料內，在物料混合過程中加入高分子粘結劑，或者可引發凝膠的有機單體和交聯劑，以調整后續坯體凝固過程；

S2：將配制的所述濃碳化硅水基漿料注入到按照部件相應結構設計的模具中，靜止等待所述濃碳化硅水基漿料固化，并進行干燥處理得到碳化硅生坯；在步驟S2中，所述模具為具有半封閉結構碳化硅多孔預置坯體成型模具，或者板狀碳化硅生坯注漿成型模具；

S3：干燥完畢在500~800℃空氣條件下對所述碳化硅生坯做排膠處理，將所述碳化硅生坯中可燒除型腔型芯、有機粘結劑加熱分解，得到多孔的碳化硅預置坯體；在步驟S3中，所述碳化硅生坯中所述可燒除型腔型芯由低灰分的樹脂材料或者是石蠟基高分子材料，或者是泡沫相對柔性的材料制作；所述碳化硅預置坯體的碳化硅體積含量最高達到75.0±1.0%、強度達到15MPa以上。

2.根據權利要求1所述的碳化硅預置坯體制備方法，其特征在于，在步驟S2中，所述碳化硅生坯在室溫下，或者30~50℃條件下干燥；和/或采用風機加速空氣流動，加速干燥。

3.一種碳化硅預置坯體，其特征在于，所述碳化硅預置坯體由權利要求1或2所述的方法制備而成。

4.一種鋁基碳化硅封裝部件材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10：由權利要求1或2所述的方法制備碳化硅預置坯體；

S20：選取所述碳化硅預置坯體中面積大的表面平面作為浸滲面，對其余非浸滲面進行表面預處理；所述步驟S20中，所述表面預處理為選用碳基、硫酸鹽基或者石膏基漿料涂刷非浸滲面，實現熔融鋁合金浸滲工藝制備所述鋁基碳化硅結構封裝部件材料的表面保型；

S30：采用熔融鋁合金浸滲的方法合成近凈尺寸的鋁基碳化硅封裝部件材料。

5.根據權利要求4所述的鋁基碳化硅封裝部件材料制備方法，其特征在于，所述步驟S30包括：

S301：將鋁合金放置于所述碳化硅預置坯體浸滲面上方，或將所述碳化硅預置坯體放置于平整的鋁合金上方，而后固定在表面具有保護層的耐火材料坩堝中；

S302：在高純N₂和NH₃氣氛下，加熱至鋁合金熔點以上100~200℃的較低溫度水平，視封裝部件高度調整保溫時間；

S303：保溫時間結束后隨爐冷卻至100℃以下，獲得所述近凈尺寸的鋁基碳化硅結構封裝部件材料。

6.一種鋁基碳化硅結構封裝部件材料，其特征在于，所述鋁基碳化硅結構封裝部件材料由權利要求4或5所述的方法制備而成。