[发明专利]铝碳化硅制备方法、所得铝碳化硅及电子元器件封装底板

说明书

技术领域

本发明涉及铝碳化硅材料领域，特别地，涉及一种铝碳化硅制备方法、所得铝碳化硅及电子元器件封装底板。

背景技术

随着电子元器件集成度不断提高和电力半导体器件功率不断增大，对电子封装器件可靠性的要求也越来越高，对用于电子封装的底板材料和结构提出了新的要求。传统的铜底板虽然导热性能良好，但其膨胀系数与电力电子元器件的陶瓷基板及半导体芯片不匹配，影响了器件的可靠性，难以满足大功率电力电子器件的使用要求。

现有铝碳化硅材料组织内部均匀性较差，降低了其作为电子器件封装底板使用的各项性能。

发明内容

本发明提供了一种可提高铝碳化硅组织均匀性的制备方法，该方法制得的铝碳化硅材料组织内部颗粒均匀，可避免渗铝过程中铝液对表面碳化硅粉末的冲刷，提升铝碳化硅材料的均匀性。

根据本发明的一个方面，提供了一种铝碳化硅的制备方法，包括填粉和渗铝，填粉步骤包括：将粉料填充至铝基板的凹槽中，形成粉料板；在粉料板的表面铺设厚度为0.5mm的铝箔；铝碳化硅中不加除铝和碳化硅以外的其他添加剂。

进一步地，还包括粉料的配制过程，过程包括将D₅₀为10～15μm的球形碳化硅粉与D₅₀为70～80μm的球形碳化硅粉按体积比为1：3混合，过50目筛。

进一步地，过程包括将D₅₀为12μm的球形碳化硅粉与D₅₀为73μm的球形碳化硅粉按体积比为1：3混合。

进一步地，渗铝的步骤中，渗铝压力为5MPa，保压时间为10分钟。

进一步地，渗铝的步骤包括将表面铺设铝箔的粉料板浸入750℃的熔融铝液中，在室温下先抽真空至700Pa，之后再加压至5MPa保压时间为10分钟渗铝。

进一步地，铝基板为厚5mm的铝块，铝块表面至少设置一个深度为3mm的方型槽。

进一步地，铝基板包括铝金属区和填充区，填充区为开设于铝金属区内的凹槽，填充区中填充碳化硅粉末。

根据本发明的另一方面还提供了一种按上述方法制得的铝碳化硅，包括铝金属区和铝碳化硅区，铝碳化硅区嵌入铝金属区内，铝碳化硅区的一面裸露。

进一步地，铝碳化硅热导率为250～280W/mK；在50～150℃下热膨胀系数为6～7ppm/K。

根据本发明的另一方面还提供了一种上述铝碳化硅制成的电子元器件封装底板。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的铝碳化硅制备方法通过在碳化硅粉料的表面铺设0.5mm厚的铝箔，再进行渗铝，可防止渗铝过程中铝液对碳化硅层的冲刷，保证渗铝步骤后所得铝碳化硅材料内部组织均匀。而且本发明提供的方法在未加入任何添加剂的情况下，保持了铝碳化硅材料的抗弯强度，从而将所得铝碳化硅材料的热导率提高至250～280W/mK。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的铝基板俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

若未特别指明，本文中及实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本文中涉及到的百分号“％”，若未特别说明，是指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100m1中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指在20℃时容量的比例。

本发明提供的铝碳化硅制备方法中包括填粉和渗铝步骤。这些步骤中未特别限定的内容均可按常规步骤进行。其中填粉步骤包括将粉料填充至铝基板中，得到粉料板。粉料板为将碳化硅粉料填充至铝板表面的凹陷中。该凹陷形状深度不限，但不可穿透铝板。

现有渗铝步骤中，如未在碳化硅表面铺设铝箔，则铝液淹没该碳化硅粉料时，填料后的碳化硅粉料会受到铝液的冲刷而发生局部堆积。在经过压实的碳化硅粉料表面铺设厚度为0.5mm的铝箔。通过在填粉后的碳化硅粉末表面设置该厚度的铝箔，可以减少铝液对碳化硅粉料的冲刷，从而提高了渗铝步骤后所得铝碳化硅材料的内部组织均匀性。同时还能提高所得铝碳化硅材料内部铝液对碳化硅颗粒包覆的均匀性，从而提高所得铝碳化硅材料的性能。过厚的铝箔无法达到该效果。