鋁基碳化硅的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管用散熱材料制造技術領域，更具體地說，特別涉及一種鋁 基碳化硅的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著LED制造技術的飛躍以及器件更高性能的要求，對封裝材料提出了更新、更 高的要求，傳統(tǒng)材料不再適用于高功率密度器件的封裝。過去大量使用的鋁、銅、可伐材料 或半導體材料等不能達到良好的導熱指標和輕便的要求，而且成本較高，已不能滿足現(xiàn)有 高功率密度的需要，這使得電子器件熱管理問題成為瓶頸。
[0003] 電子器件熱管理問題得不到很好的解決，會導致電子器件的熱失效，從而造成封 裝體與芯片因受熱膨脹而開裂，芯片散熱性不佳而停止工作。當兩種接觸材料的熱膨脹系 數(shù)差異達到12ppm/K時，僅100次熱循環(huán)就會出現(xiàn)熱疲勞失效，在大功率LED應用中，高亮 度產(chǎn)品的電流量提高（電流由早期〇. 3A發(fā)展到目前約1A)或因其高功率（由早期IW發(fā)展 到目前約可達5W)致使單位面積高熱量產(chǎn)生。目前光電轉換效率，每100%的能源只有約 20%產(chǎn)生光，而有80%的能源變?yōu)闊崮軗p耗，因此熱量是能源最大的消耗。但同時若不移除 多余的熱能，則LED使用壽命及效能將折損。
[0004] 為了保證此類設備的可靠性，就需要解決熱管理這個問題。解決這一瓶頸最好的 方法就是通過改變提高封裝材料的性能。
[0005] 鋁基碳化硅（AlSiC)具有低密度、匹配的熱膨脹系數(shù)和高導熱率這三個優(yōu)勢，是 所有材料中最理想封裝材料的一種，此外，由于它有材料可調(diào)性（即可以通過調(diào)整碳化硅 的含量來適應各種芯片或器件的要求），在微電子封裝材料中有無可比擬的優(yōu)勢。因此近年 來成為研究的熱點。
[0006] 在專利CN102618740A中報道了一種粉末冶金制備碳化硅鋁基復合材料的方法， 該方法存在工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低、成本高，而且得到的制品密度低、材質不均勻、機械性能 低、不易成型薄壁等缺點；在專利CN103160702A中公開了一種原位復合制備碳化硅顆粒增 強鋁基復合材料的方法，該方法以改性石墨粉和鋁硅合金為原料，將兩種粉料進過物理機 械混合后，在真空燒結過程中進行原位生成碳化硅粉體增強鋁基復合材料，存在限制條件 比較多，成本高，不適合大規(guī)?；a(chǎn)，原材料要求高，工藝繁瑣等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] ( -）技術方案
[0008] 本發(fā)明提供了一種鋁基碳化硅的制備方法，包括步驟：
[0009] S1、制備SiC/Al漿料，首先使用SiC微粉配制得到固含量為50-60%的SiC漿料， 然后按照SiC : Al : Mg為（1-2) : 1 : (0-0.4)的質量比加入鋁粉和鎂粉，混合均勻，得 到 SiC/Al漿料；
[0010] S2、流延成型，對步驟一中得到的SiC/Al漿料除泡后，加入SiC/Al漿料總重量 1-3%的引發(fā)劑和2-4%的單體，混合均勻后，進行流延得到SiC/Al流延膜；
[0011] S3、流延膜素燒，對步驟二得到的流延膜進行素燒，得到SiC/Al素坯；
[0012] S4、真空燒結，將SiC/Al素坯在真空狀態(tài)下燒結，得到鋁基碳化硅。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，所述SiC漿料是由50-60wt%的SiC微粉、2-10wt%的塑化 劑、l-5wt %的分散劑和余量的水混合均勻球磨10-20h得到的。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，所述SiC微粉的平均粒徑為3-10微米。
[0015] 優(yōu)選地，所述塑化劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和甘油中的任意一種 或者幾種的混合物。
[0016] 優(yōu)選地，所述分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨、聚乙二醇和聚甲基丙烯酸胺中的任 意一種。
[0017] 優(yōu)選地，在步驟S2中，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，單體為丙烯酰胺單體。
[0018] 優(yōu)選地，在步驟S3中，素燒溫度為300-400 °C。
[0019] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，鎂粉和鋁粉的平均粒徑為5-20微米。
[0020] 優(yōu)選地，在步驟S4中，真空燒結溫度為900-1000°C。
[0021] 優(yōu)選地，在步驟S4中，對SiC/Al素坯燒結后對其進行1-2h的保溫，之后得到鋁基 碳化娃。
[0022] (二）有益效果
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：通過采用凝膠流延法制備鋁基氮化鋁，得到的產(chǎn)品成分分 布均勻，氣孔率低，導熱率高，且通過引入鎂粉，改善燒結性能，降低燒結溫度。本發(fā)明涉及 的工藝簡單，能耗較少。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例中鋁基碳化硅的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個"的含義是兩個或兩個以上；術語"上"、 "下"、"左"、"右"、"內(nèi)"、"外"、"前端"、"后端"、"頭部"、"尾部"等指示的方位或位置關系為 基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對 本發(fā)明的限制。此外，術語"第一"、"第二"、"第三"等僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對重要性。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語"相連"、"連 接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的 普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0028] 為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種鋁基碳化硅的制備方法，該制備方法 工藝簡單，且得到的碳化硅導熱系數(shù)高。
[0029] 請參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例中鋁基碳化硅的制備方法的流程圖。
[0030] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種鋁基碳化硅的制備方法， 在該方法中：
[0031] 步驟一、
[0032] 制備SiC/Al漿料：選用粒度為3-10微米的SiC配制得到固含量為50-60 %的漿 料，然后按照SiC : Al : Mg= (1-2) : 1 : (0-0.4)的質量比加入鋁粉和鎂粉，混合均勻， 得到SiC/Al漿料；
[0033] 其中，SiC漿料是由50-60wt%的SiC微粉、2-10wt%的塑化劑、l-5wt%的分散劑 和余量的水，混合均勻，球磨10_20h得到的。
[0034] 塑化劑和分散劑可以采用常用于SiC燒結的本領域技術人員熟知的塑化劑和分 散劑。
[0035] 進一步可優(yōu)選：塑化劑是由聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和甘油中的任意 一種或者幾種復配而成的；分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨、聚乙二醇和聚甲基丙烯酸胺中 的任意一種。
[0036] 步驟二、
[0037] 對步驟一中得到的SiC/Al漿料除泡后，加入漿料重量1-3%的引發(fā)劑和2-4%的 單體，混合均勻后，進行流延，得到SiC/Al流延膜；本發(fā)明采用凝膠流延成型，如此可以快 速固化，避免漿料中固體顆粒沉淀分層，影響均勻性。
[0038] 優(yōu)選地，引發(fā)劑為過硫酸銨，單體為丙烯酰胺單體。
[0039] 步驟三、
[0040] 將流延膜進行素燒，得到SiC/Al素坯；素燒的目的主要是為了排除有機成分。
[0041 ] 優(yōu)選地，素燒溫度為300-400 °C。
[0042] 步驟四、
[0043] 將SiC/Al素坯在真空狀態(tài)下燒結，得到鋁基碳化硅。
[0044] 為了改善Al與SiC之間的潤濕性能，促進燒結，在本發(fā)明中引入了鎂粉。
[0045] 優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的制備方案中使用的鎂粉和鋁粉的平均粒徑（d5。）為5-20 微米，以球形為優(yōu)。
[0046] 優(yōu)選地，高溫燒結溫度為900-1000°C，保溫時間