[发明专利]一种性能高的电子封装用SiC／Al复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子封装材料领域，特别是涉及一种性能高的电子封装用SiC／Al复合材料的制备方法。

背景技术

半导体技术的发展日新月异，自1958年第一块半导体集成电路问世以来，到目前为止，IC芯片集成度的发展越来越高，功率越来越大，而集成度的提高必然导致其发热率的升高，使得电路的工作温度不断上升，从而导致元件失效率的增大，因此全力研究和制备具有高热导及良好综合性能的新型封装材料显得尤为重要。

为了满足高密度、小型化、大功率集成电路的要求，理想的电子封装材料必须具备以下特性：(1)有较高的热导率，能够将半导体芯片在工作时所产生的热量及时地散发出去，以免芯片温度过高而失效；(2)有较低的热膨胀系数，且与Si或GaAs等芯片相匹配，以免芯片因热应力损坏；(3)有足够的强度和刚度，对芯片能起到支撑和保护作用；(4)有较好的气密性，阻止环境中的水汽、有害离子或气体进入封装构件中，引起参数变化等失效模式；(5)在某些特殊场合要求密度尽可能小，如航空应用、轻量化移动通讯设备；(6)成本要尽可能低，以满足大规模商业化应用。

SiC／Al复合材料结合了Al集体的低密度、高导热性及SiC的低膨胀、高强度性，具有轻质、高导热、低热膨胀以及高比强度、比刚度、弹性模量等性能优点，而且可通过SiC体积分数来调整膨胀系数，实现与GaAs芯片和氧化Al基板的热匹配，在微博集成电路、功率模块和微处理盖板及散热板等领域广泛应用。

但目前相关材料的制备方法存在产品致密度低、原材料损失大、SiC增强颗粒的体积分数受到限制等缺点，并不适合低成本批量生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种性能高的电子封装用SiC／Al复合材料的制备方法。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种性能高的电子封装用SiC／Al复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.混合：将SiC粉与Al粉混合；

b.制坯：将上述粉末压制成圆柱形坯体；

c.烧结：将圆柱形坯体在高温下进行烧结、热压；

d.半固态触变：将上述烧结处理后的坯体经过半固态触变处理，即得。

进一步地，所述a.混合步骤中，SiC粉与Al粉体积比为3：（7.5~8.5）。

进一步地，所述b.制坯步骤中，压制成圆柱形坯体采用220~250Mpa压制压力。

进一步地，所述c.烧结步骤中，采用460~480℃处理15~20min，再620~650℃处理65~80min的烧结方式，并采用650~700℃、135~150Mpa的参数进行热压处理。

进一步地，所述d.半固态触变步骤中，半固态触变处理采用780~800℃，130~140Mpa，8~8.5mm／s的变形温度，变形压力和变形速度参数。

本发明是利用半固态触变处理，当处于液、固两相共存的混合体系受到外力作用时，材料内部的液相和固相就会出现分别流动，一般液相流动的倾向大于固相，当外力增加到一定程度时，液相就会加剧流动，导致液、固两相发生分离，液相Al从固相SiC颗粒的间隙中排出，随着压力的加剧，Al液会携带部分小颗粒SiC从模具的缝隙中分离出去流向体积定量的滤液槽内，而大部分固相SiC颗粒策在模具内发生聚集，即可获得SiC／Al符合材料。

本发明提供了一种利用半固态压铸触变时固液分离的特点，开发了一种新型短流程、易操控、低成本的SiC／Al复合材料制备工艺，SiC颗粒的体积分数可达72vol.%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

一种性能高的电子封装用SiC／Al复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.混合：将SiC粉与Al粉混合；

b.制坯：将上述粉末压制成圆柱形坯体；

c.烧结：将圆柱形坯体在高温下进行烧结、热压；

d.半固态触变：将上述烧结处理后的坯体经过半固态触变处理，即得。

所述a.混合步骤中，SiC粉与Al粉体积比为3：8.2。

所述b.制坯步骤中，压制成圆柱形坯体采用240Mpa压制压力。

所述c.烧结步骤中，采用475℃处理15min，再630℃处理70min的烧结方式，并采用680℃、135Mpa的参数进行热压处理。

所述d.半固态触变步骤中，半固态触变处理采用800℃，135Mpa，8.5mm／s的变形温度，变形压力和变形速度参数。