[发明专利]一种通过激光熔覆甩带材料制备梯度铝硅电子封装材料的方法

说明书

本发明公开了一种通过激光熔覆甩带材料制备梯度铝硅电子封装材料的方法，其特征在于：以铸造铝硅合金为基体，以通过快速凝固的方式加工成的铝硅合金甩带材料为熔覆材料，利用激光器进行激光熔覆，使不同质量百分比的铝硅合金甩带材料在基体表面逐层堆积，从而获得组元呈梯度分布的铝硅电子封装材料。本发明通过激光熔覆，利用铝硅合金甩带材料制备铝硅梯度材料，具有梯度层成型速度快、制备用时短、梯度层厚度易于控制等优点，而且自动化程度高，易于大规模工业生产应用。

技术领域

本发明属于铝硅合金材料制备技术领域，具体涉及一种通过激光熔覆甩带材料制备梯度铝硅电子封装材料的方法。

背景技术

近年来，在电子封装领域，对封装材料的要求正朝着轻便、小型化、低成本和高性能方向发展。传统的金属材料及塑料制品不能满足对于其高热导、低膨胀系数和良好加工性能的要求。而高硅铝合金的研制成功将使其成为满足电子通讯、航空航天、国防和其他相关电子元器件所需求的新型封装材料。

成分均匀的高硅铝合金尽管性能较好，但很多时候，在使用过程中，希望高硅铝合金在组元成分上呈梯度变化，如内部高韧性、表面高强度。新型梯度铝硅电子封装材料不仅具有低的热膨胀系数、较高的热导率、较小的密度，并且还具有复合要求放入良好力学性能、机械加工性能，因此越来越受到电子封装行业研究人员的重视。

常规制备方法如粉末冶金法、化学气相沉积法、自蔓延高温合成法、离心铸造法、等离子喷涂法等，制备效果不理想、设备昂贵、工艺繁琐，且难以得到铝硅成分梯度变化的材料，在铝硅梯度材料制备的实际应用中很难得到广泛推广。一种新型制备铝硅梯度材料的方法是现阶段生产铝硅梯度材料急需的。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种采用甩带材料为熔覆材料，通过激光熔覆制备梯度铝硅电子封装材料的方法。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明公开了一种通过激光熔覆制备梯度铝硅电子封装材料的方法，其特征在于：以铸造铝硅合金为基体，以通过快速凝固的方式加工成的高硅铝合金甩带材料为熔覆材料，进行激光熔覆，使不同质量百分比的铝硅合金甩带材料在基体表面逐层堆积，从而获得组元呈梯度分布的铝硅电子封装材料。具体包括如下步骤：

(1)基体制备

采用传统铸造方法，制备出硅质量百分含量m₀为10％-60％的铝硅合金板材；对所述铝硅合金板材的上表面进行包括砂纸打磨、酒精清洗、丙酮去污和干燥各过程的表面处理；

(2)甩带材料制备

通通过感应熔炼，利用电磁感应和电热转换所产生的热量来熔炼所需硅质量百分含量的铝硅合金，快速凝固获得所需硅质量百分含量的铝硅合金甩带材料；

(3)第一层激光熔覆

以步骤(1)所获得的铸造铝硅合金板材作为基体，固定在激光熔覆设备工作台上，以步骤(2)所获得的硅质量百分含量为a₁的铝硅合金甩带为熔覆材料，固定在基体上表面，对基体的整个上表面进行第一层激光熔覆，熔覆层厚度h₁在10-3000μm范围内，熔覆层与基体的重合区域厚度为则第一层熔覆层与基体的重合度为k₁，60％≥k₁≥10％；

熔覆完成后，第一层熔覆层的硅含量均匀，则第一层熔覆层的硅质量百分含量为m₁：

其中：激光熔覆的参数为，扫描速度为100-5000mm/min、激光功率为100-5000w；

(4)第二层激光熔覆