[发明专利]高性能铝碳化硅复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种电子封装用高性能铝碳化硅复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤使用不同粒度的碳化硅粉体进行合理的颗粒级配，加入高温粘结剂，低温粘结剂和造孔剂，模压成型坯体，烧结后得到孔隙率60‑70％的预制坯，将铝液在气体压力下浸渗入预制坯中，得到高性能铝碳化硅复合材料。本发明采用造孔剂法制备的预制坯孔隙率高且多为贯通的直孔，便于铝液的浸渗，解决复合材料成分偏析和润湿性差的问题，可以制备碳化硅体积分数60％以上的高性能铝碳化硅复合材料。材料的热导率高、抗弯强度高，满足电子封装材料的使用要求。整个制备过程中无需特殊的机械设备，可通过模具改变产品形状，进行“近净”生产，是一种成本低、效率高、可进行大批量生产的理想方法。

主权项

一种高性能铝碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于该方法是通过下述步骤实现的：步骤一：碳化硅颗粒的级配根据预制坯碳化硅体积分数和孔隙率的要求，将2‑3种不同粒度的碳化硅进行球磨混合，碳化硅原料粒度0.1‑500μm，使用氧化铝磨球，料球按重量份额比1：2，料水比4:3，球磨混合2‑8h后备用，进行浆料的制备；步骤二：浆料的制备(1)根据预制坯碳化硅体积分数和强度的要求，使用烘箱90℃将低温粘结剂阿拉伯树胶和高温粘结剂磷酸二氢铝各自溶于水中，按重量百分比制备出5‑10％的溶液；(2)将低温粘结剂溶液加入浆料中，浆料中低温粘结剂按重量百分比含量1‑5％，球磨机频率20‑25HZ，球磨1‑2h；(3)将高温粘结剂溶液加入浆料中，浆料中高温粘结剂按重量百分比含量1‑5％，球磨机频率30‑40HZ，球磨1‑2h；步骤三：喷雾造粒将上述步骤制得的浆料使用压力式喷雾造粒机进行喷雾造粒，喷雾干燥温度为150‑190℃，压力0.05‑0.1Mp，喷口尺寸Ф0.5‑2mm，得到粒度均匀，流动性好的碳化硅造粒粉；步骤四：造孔剂的混合(1)根据预制坯的形状、孔隙率和拍烧的要求，选择淀粉、钠盐、铵盐等材料中的一种或几种作为造孔剂；(2)将造孔剂和造粒粉进行机械混合，根据对预制坯孔隙率和强度要求，造孔剂按重量百分比含量10‑80％；混合机转数2‑30r/min，混合时间1‑5h；步骤五：预制坯的成型将造孔剂和造粒粉混合后的粉体，加入模具中进行模压成型，，使用振动平台使粉体震实，成型压力10‑50MPa，成型时间2‑10min，将成型的坯体于室温条件下脱模；步骤六：预制坯的烧结将坯体放入高温马弗炉内，以1‑5℃/min升温至800‑1200℃保温2‑8h，然后随炉冷却，得到预制坯；步骤七：铝液的压力浸渗(1)根据高性能的铝碳化硅复合材料的要求，选择102、5083、6061等不同的铝合金材料；(2)将碳化硅预制坯和铝合金型材置于窑具中，放入气压炉，碳化硅与铝合金的体积比大于6:4，选择不与碳化硅和铝合金反应的氮气作为保护气体，压强3‑10MPa，500‑1000℃温度进1‑5h气体压力渗铝，冷却后得到高性能的铝碳化硅复合材料；步骤八：后期加工根据产品尺寸的要求，进行微量的后期加工，得到成品。