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基本信息

項(xiàng)目名稱：
電子封裝用SiC/Al金屬陶瓷的制備
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
SiCp/Al復(fù)合材料以其低熱膨脹系數(shù)(CTE)、高熱導(dǎo)率、高剛度、低密度、及低成本等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在電子封裝領(lǐng)域。盡管無壓浸漬是全新概念的低成本復(fù)合工藝，無需外加壓力和真空環(huán)境，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的要求較低，投資小，與粉末冶金相比，可以低成本的制備高陶瓷體積分?jǐn)?shù)的金屬基復(fù)合材料，尤其是易于制備大尺寸構(gòu)件，有著強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
詳細(xì)介紹：
碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁復(fù)合材料（SiCp/Al）不僅具有密度小，比強(qiáng)度、比模量高，熱膨脹系數(shù)低，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，以及良好的耐磨性等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且在世界范圍內(nèi)有豐富的資源，加之可用常規(guī)設(shè)備和工藝加工成型和處理，因而鋁基復(fù)合材料是諸多金屬基復(fù)合材料中研究最多，工業(yè)應(yīng)用也最成功的一類。利用SiCp/Al復(fù)合材料的極低熱膨脹系數(shù)(可與陶瓷相當(dāng))、高熱導(dǎo)率（(可與金屬相當(dāng))）、高彈性模量（可超過200GPa，與鋼材相當(dāng)）、 超高的比模量（接近鋁合金、鈦合金的3倍）、低密度、原材料價(jià)格（重量不到鎢銅的1/5，價(jià)格也不及其1/10，）和加工成本低等特點(diǎn)，將其作為電子封裝材料應(yīng)用在軍工電子、商用電子、通訊領(lǐng)域以及無繩電話、DVD機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、光纖通訊等領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿1,2]。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

SiC/Al復(fù)合材料中，基體/增強(qiáng)體之間的潤(rùn)濕性和界面反應(yīng)的發(fā)生是影響界面結(jié)合狀態(tài)及強(qiáng)度的主要因素。由于金屬鋁與碳化硅的表面結(jié)構(gòu)和能量差異較大，解決兩相之間的化學(xué)相容性（潤(rùn)濕）問題成為制備該類復(fù)合材料的技術(shù)關(guān)鍵。我們通過改善碳化硅表面性質(zhì)來解決其與金屬鋁的潤(rùn)濕性問題，并加以無壓浸漬的方法來制備該類復(fù)合材料。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本實(shí)用首次采用化學(xué)鍍和無壓浸漬相結(jié)合的新工藝，有效地解決碳化硅與金屬基體融合性差的問題，制備碳化硅在金屬基體中分布均勻的高體積分?jǐn)?shù)SiC/Cu/Al復(fù)合材料，大幅度縮短浸漬周期，復(fù)合材料的熱性能明顯改善。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

SiC/Al復(fù)合材料兼?zhèn)淞私饘黉X的高熱導(dǎo)率和碳化硅陶瓷的低熱膨脹系數(shù)，由于具有上述突出的優(yōu)點(diǎn)，SiC/ Al復(fù)合材料現(xiàn)已成為生產(chǎn)量最大和應(yīng)用面最廣的金屬基復(fù)合材料,是一種非常理想的電子封裝材料。

學(xué)術(shù)論文摘要

利用化學(xué)鍍法在SiC顆粒表面包覆Cu層形成SiCp/Cu復(fù)合粉體，將其壓制成預(yù)制體在熔融鋁液中無壓浸漬，制備了SiCp/Al復(fù)合材料。利用SEM、OM、XRD對(duì)其相結(jié)構(gòu)和顯微組織進(jìn)行了分析，研究了溫度和浸漬時(shí)間對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料的浸漬效果的影響。結(jié)果表明，SiC顆粒表面的Cu包覆層分布均勻；800℃、2h條件下制備的SiCp/Al復(fù)合材料顯微組織致密；在700~900℃浸漬時(shí)，浸漬深度隨著溫度的升高呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)；浸漬2h的復(fù)合材料顯微組織比浸漬1h更加致密；Cu包覆層有效地改善了SiC顆粒與鋁熔體間的潤(rùn)濕性，抑制了Al4C3脆性相生成。

獲獎(jiǎng)情況

無

鑒定結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足實(shí)際要求，符合工廠實(shí)際生產(chǎn)需要，對(duì)設(shè)備要求較低，生產(chǎn)成本較低，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

電子封裝 化學(xué)鍍銅；SiCp/Cu復(fù)合粉體；無壓浸漬；SiCp/Al復(fù)合材料

同類課題研究水平概述

目前生產(chǎn)SiCp/Al復(fù)合材料的方法主要有粉末冶金法，噴霧沉積法、攪拌鑄造法、壓力浸漬法和無壓浸漬法。
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