[发明专利]定向多孔SiC与金刚石增强的Al基复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种定向多孔SiC与金刚石增强的Al基复合材料及制备方法，该复合材料由SiC陶瓷相、金刚石颗粒相和Al金属相组成；其制备方法由①定向多孔SiC陶瓷的制备、②在金刚石颗粒表面涂覆WC涂层、③金刚石颗粒在多孔SiC陶瓷定向孔隙中的填充及④Al自发熔渗入填充有金刚石颗粒的定向孔中四个步骤完成。采用本发明方法制备的定向多孔SiC与金刚石增强的Al基复合材料，其在平行于定向孔方向具有很高的热导率，能将半导体产生的热量及时传递给热沉而散除；其在垂直于定向孔方向(半导体器件所在的平面)能获得与封装基板相匹配的热膨胀系数，从而减小封装材料与半导体器件之间的热应力，提高半导体工作效率和使用寿命。

主权项

一种定向多孔SiC与金刚石增强的Al基复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：第一步，制备定向多孔SiC陶瓷：(1)按质量百分比，称取40‑70％的SiC微粉，30‑60％的萘粉混合均匀，然后加入质量浓度为5％聚乙烯醇溶液作为粘结剂进行造粒，将造粒料模压成圆盘坯体，将圆盘坯体干燥至萘完全挥发，得到SiC生坯；(2)将SiC生坯置于烧结炉中，在真空条件下于2100‑2400℃、至少保温2小时烧结，随炉冷却后得到具有定向排列孔的多孔SiC陶瓷；第二步，通过熔盐法在金刚石颗粒表面涂覆WC涂层，得覆膜金刚石颗粒；第三步，按体积百分比，多孔SiC陶瓷30‑55％、覆膜金刚石颗粒10‑40％，利用震动的方法将覆膜金刚石颗粒填充到多孔SiC陶瓷定向排列孔中；第四步，按体积百分比，多孔SiC陶瓷30‑55％、Al30‑50％，用自发熔渗工艺使熔融的Al渗入填充有覆膜金刚石颗粒的定向多孔中，使覆膜金刚石颗粒间、覆膜金刚石颗粒与孔壁间的缝隙完全填满，得到定向多孔SiC与金刚石增强的Al基复合材料；第二步所述的熔盐法涂覆WC涂层工艺，包括以下步骤：(1)首先按摩尔比为1:1称取NaCl及KCl，然后加入质量分数为10％的钨酸铵，倒入研钵中混合均匀，得涂层粉；(2)按质量比为1:8，将粒径为30～100微米的金刚石颗粒埋入涂层粉中，置于真空气氛熔渗炉中；(3)先抽真空，后通入高纯氩气，在流动氩气保护的条件下，升温到1100℃，保温2小时，随炉冷却至室温，用蒸馏水煮掉盐，烘干后得到覆膜金刚石颗粒。