本發(fā)明涉及一種封裝材料，具體涉及一種鋁基碳化硅復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電子封裝材料是集成電路的密封體，它不僅是芯片的支撐體而且還是保護(hù)體，使其避免大氣中的水汽、雜質(zhì)及各種化學(xué)氣氛的污染和侵蝕，從而使集成電路芯片能穩(wěn)定地發(fā)揮正常的電氣功能，所以封裝材料對(duì)電子器件和電路的熱性能乃至可靠性起著舉足輕重的作用?，F(xiàn)在，電子封裝材料行業(yè)已成為半導(dǎo)體行業(yè)中的一個(gè)涉及化學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械和工藝設(shè)備等多種學(xué)科的重要分支。
作為金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)物的SiC顆粒具有高模量、高硬度、低熱膨脹、高熱導(dǎo)率、來源廣泛和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。Al具有低密度、高熱導(dǎo)率(170-220W/m·K)價(jià)格低廉以及熱加工容易等優(yōu)點(diǎn)。鑒于以上因素，和電子封裝材料必須具備低且與基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)匹配，高的熱導(dǎo)率，高剛度，低密度，及低成本等特性，將二者復(fù)合而成的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有Al和SiC二者的優(yōu)點(diǎn)，幾乎具備了理想封裝材料的所有性能要求，這使得SiC/Al復(fù)合材料成為電子封裝用金屬基復(fù)合材料中的佼佼者，潛在的應(yīng)用范圍十分廣闊。
現(xiàn)有的SiC/Al復(fù)合材料電子封裝材料采用的滲浸法在導(dǎo)熱性能、制造工藝和焊接性能上均存在不足，難以采用現(xiàn)有封裝焊接進(jìn)行焊接，大大制約了該類材料的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱性能高，熱膨脹系數(shù)合適的鋁基碳化硅復(fù)合電子封裝材料及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料，該復(fù)合材料由基材和增強(qiáng)材料組成，基材包括鋁和鋁合金粉末，增強(qiáng)材料包括SiC顆粒，按照體積百分比計(jì)，SiC顆粒為40％～60％，余量為鋁粉末末。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的第一優(yōu)選方案，按質(zhì)量百分比計(jì)，鋁粉末中鋁含量≥99.99％，其余不可避免的雜質(zhì)。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的第二優(yōu)選方案，SiC顆粒的粒徑為20～25μm。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的第三優(yōu)選方案，按質(zhì)量百分比計(jì)，SiC顆粒包括SiC：99.21％，C：0.11％，F(xiàn)e2O3：0.13％，余量為不可避免的雜質(zhì)。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法如下：
(1)混合SiC顆粒和鋁粉末；
(2)制備包套，真空除氣；
(3)熱等靜壓制備復(fù)合材料。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法的第一優(yōu)選方案，于750～900轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度下混合0.5～1.5h。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法的第二優(yōu)選方案，按質(zhì)量百分比計(jì)，步驟(2)的包套材料由下述組份制得：Cu：0.15～0.4％，Mn：0.15％，Mg：0.8～1.2％，Zn：0.25％，Cr：0.04～0.35％，Ti：0.15％，Si：0.4～0.8％，F(xiàn)e：0.7％，余量為Al。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法的第三優(yōu)選方案，包套為上端設(shè)有進(jìn)料口的直徑大于排氣孔圓柱體。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法的第四優(yōu)選方案，步驟(2)中真空除氣步驟：室溫冷抽至1Pa后，放入除氣爐中，300℃下保溫2h，500℃和2×10-3Pa真空度下，保溫6h。
一種鋁基碳化硅復(fù)合材料的制備方法的第五優(yōu)選方案，于440～630℃和80～160MPa壓力下熱等靜壓3～5h。
與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果如下：
1、焊接性能好。本發(fā)明提供的技術(shù)方案獲得的電子封裝材料不僅具備SiC/Al基復(fù)合電子封裝材料導(dǎo)熱系數(shù)高和成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)改變了以往SiC/Al基復(fù)合電子封裝材料機(jī)加工困難、難以焊接的缺點(diǎn)。
2、生產(chǎn)成本低，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化制備，同時(shí)操作工藝簡(jiǎn)便，原料的利用率高，制得材料滿足熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)的要求。與現(xiàn)在常用的壓力滲透的方法相比，本發(fā)明的熱等靜壓溫度較低，減少了新相，即碳化鋁的形成，從而改善了復(fù)合材料的性能。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
按體積分?jǐn)?shù)計(jì)，SiC顆粒為40％～60％，余量為鋁粉末。制備步驟如下：
將鋁粉末和烘干后的碳化硅粉依次放入混料機(jī)中混粉。取出一定量的混合粉裝入預(yù)先制備好的鋁合金包套中。對(duì)裝有混合粉的鋁合金包套進(jìn)行真空除氣和熱等靜壓處理，最終制得所需要的碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
真空除氣步驟：室溫冷抽至1Pa后，放入除氣爐中升溫至300℃，保溫2h，繼續(xù)升溫至500℃，待真空度達(dá)到2×10-3Pa后，保溫6h。
包套材料按質(zhì)量百分比計(jì)由下述組份制得：Cu：0.15～0.4％，Mn：0.15％，Mg：0.8～1.2％，Zn：0.25％，Cr：0.04～0.35％，Ti：0.15％，Si：0.4～0.8％，F(xiàn)e：0.7％，余量為Al。包套為圓柱體，上端包括進(jìn)料口和排氣孔，進(jìn)料口的直徑大于排氣孔。
不同成分鋁基碳化硅復(fù)合材料主要性能見表1，表中的百分含量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
表1不同成分電子封裝材料主要性能對(duì)比
以SiC體積含量為50％，余量為鋁粉末為例，不同工藝條件下制備復(fù)合材料，如表2所示：
表2為不同工藝條件下制備的復(fù)合材料的主要性能對(duì)比
表1和2的數(shù)據(jù)說明本發(fā)明方法制備的鋁基碳化硅復(fù)合材料高散熱系數(shù)，線膨脹系數(shù)可控和易于焊接。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。