基本信息
- 项目名称：
- 电子封装用SiC/Al金属陶瓷的制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- SiCp/Al复合材料以其低热膨胀系数(CTE)、高热导率、高刚度、低密度、及低成本等优点而被广泛应用在电子封装领域。尽管无压浸渍是全新概念的低成本复合工艺，无需外加压力和真空环境，工艺简单，对设备的要求较低，投资小，与粉末冶金相比，可以低成本的制备高陶瓷体积分数的金属基复合材料，尤其是易于制备大尺寸构件，有着强大的市场竞争力。
- 详细介绍：
- 碳化硅颗粒增强铝复合材料（SiCp/Al）不仅具有密度小，比强度、比模量高，热膨胀系数低，良好的导电、导热性，以及良好的耐磨性等一系列优点，而且在世界范围内有丰富的资源，加之可用常规设备和工艺加工成型和处理，因而铝基复合材料是诸多金属基复合材料中研究最多，工业应用也最成功的一类。利用SiCp/Al复合材料的极低热膨胀系数(可与陶瓷相当)、高热导率（(可与金属相当)）、高弹性模量（可超过200GPa，与钢材相当）、 超高的比模量（接近铝合金、钛合金的3倍）、低密度、原材料价格（重量不到钨铜的1/5，价格也不及其1/10，）和加工成本低等特点，将其作为电子封装材料应用在军工电子、商用电子、通讯领域以及无绳电话、DVD机、数码相机、笔记本电脑、光纤通讯等领域具有极大的发展潜力[1,2]。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- SiC/Al复合材料中，基体/增强体之间的润湿性和界面反应的发生是影响界面结合状态及强度的主要因素。由于金属铝与碳化硅的表面结构和能量差异较大，解决两相之间的化学相容性（润湿）问题成为制备该类复合材料的技术关键。我们通过改善碳化硅表面性质来解决其与金属铝的润湿性问题，并加以无压浸渍的方法来制备该类复合材料。
科学性、先进性及独特之处
- 本实用首次采用化学镀和无压浸渍相结合的新工艺，有效地解决碳化硅与金属基体融合性差的问题，制备碳化硅在金属基体中分布均匀的高体积分数SiC/Cu/Al复合材料，大幅度缩短浸渍周期，复合材料的热性能明显改善。
应用价值和现实意义
- SiC/Al复合材料兼备了金属铝的高热导率和碳化硅陶瓷的低热膨胀系数，由于具有上述突出的优点，SiC/ Al复合材料现已成为生产量最大和应用面最广的金属基复合材料,是一种非常理想的电子封装材料。
学术论文摘要
- 利用化学镀法在SiC颗粒表面包覆Cu层形成SiCp/Cu复合粉体，将其压制成预制体在熔融铝液中无压浸渍，制备了SiCp/Al复合材料。利用SEM、OM、XRD对其相结构和显微组织进行了分析，研究了温度和浸渍时间对SiCp/Al复合材料的浸渍效果的影响。结果表明，SiC颗粒表面的Cu包覆层分布均匀；800℃、2h条件下制备的SiCp/Al复合材料显微组织致密；在700~900℃浸渍时，浸渍深度随着温度的升高呈现先增加后减小的趋势；浸渍2h的复合材料显微组织比浸渍1h更加致密；Cu包覆层有效地改善了SiC颗粒与铝熔体间的润湿性，抑制了Al4C3脆性相生成。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 实验结果满足实际要求，符合工厂实际生产需要，对设备要求较低，生产成本较低，可用于大规模生产。
参考文献
- 电子封装 化学镀铜；SiCp/Cu复合粉体；无压浸渍；SiCp/Al复合材料
同类课题研究水平概述
- 目前生产SiCp/Al复合材料的方法主要有粉末冶金法，喷雾沉积法、搅拌铸造法、压力浸渍法和无压浸渍法。
