[发明专利]一种金刚石/碳化硅预制件及金刚石/碳化硅/铝复合材料的制备方法

说明书

本发明提供的一种金刚石/碳化硅预制件及金刚石/碳化硅/铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步，将碳化硅粉和金刚石粉以5：2的质量比进行混合，继续混合均匀后得到金刚石微粉；第二步，向金刚石微粉中加入粘结剂，得到混合粉体；第三步，将上述所得金刚石预制件生坯烧结制得金刚石/碳化硅预制件；第四步，在差压铸造炉中，将铝合金液浸渗到金刚石/碳化硅预制件上，即得金刚石/碳化硅/铝复合材料；通过该方法制备所得的金刚石/碳化硅/铝复合材料具有密度小、膨胀系数可调节、热导率高、弹性模量高、气密性好、成本低廉特点，可广泛应用于混合集成电路、毫米波/微米波集成电路、多芯片组件和大电流功率IGBT模块等微电子领域。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，特别涉及一种金刚石/碳化硅预制件及金刚石/碳化硅/铝复合材料的制备方法。

背景技术

随着微电子技术的快速发展,不断提高的电路集成度对电子封装材料提出了更高的要求。特别是宇航、火箭、原子能以及机械和化工等工业的发展，对工程材料性能的要求越来越高，如高比强度、高比刚度、耐高温、抗腐蚀、抗疲劳等。这对于单一的金属材料、陶瓷材料或高分子材料来说多是较难实现的。因此，促进了金属基复合材料的问世与发展。

与传统材料相比，颗粒增强金属基复合材料同时具有金属的高韧性、高塑性优点和增强颗粒的高硬度、高模量优点。金刚石/碳化硅/铝合金复合材料具有低膨胀系数、高导热率、低密度、以及较高耐磨性等优异的综合性能，这不仅能有效解决因高温工作环境所引起的热失效问题，同时可以在300～450℃的高温下保持优异的稳定性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金刚石/碳化硅预制件及金刚石/碳化硅/铝复合材料的制备方法，解决了现有的单一工程材料不能满足高比强度、高比刚度、耐高温、抗腐蚀和抗疲劳的性能要求。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种金刚石/碳化硅预制件的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将碳化硅粉和金刚石粉以5：2的质量比进行混合，混合均匀后再加入高岭土，继续混合均匀后得到金刚石微粉，其中，高岭土的质量占金刚石微粉总质量的1％～2％；

第二步，向金刚石微粉中加入粘结剂，得到混合粉体，其中，粘结剂与金刚石微粉的质量比为1：2；

第三步，利用上述所得的混合粉体制备金刚石粉料，接着将所得的金刚石粉料进行过筛造粒，之后利用模压成型方法制备所得金刚石预制件生坯；

第四步，将上述所得金刚石预制件生坯烧结制得金刚石/碳化硅预制件。

优选地，第一步中，碳化硅粉的粒度为600～800目，金刚石粉的粒度为1000～1500目。

优选地，第一步中，所述粘接剂的制备方法是：

在搅拌状态下，向蒸馏水中加入聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和淀粉，并搅拌至充分溶解，得到混合液，之后将所得的混合液经过40～60目不锈钢进行过滤除杂，最终所得粘接剂；其中，蒸馏水、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和淀粉的质量比为(48～67)：(30～45)：(2～5)：(1～2)。

优选地，第四步中，将金刚石预制件生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结的工艺参数：在惰性气体保护下，以(0.3～2)℃/min的速率阶梯加热至1200～1250℃，恒温2～4h。

一种金刚石/碳化硅/铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在差压铸造炉中，将铝合金液浸渗到由权利要求1-3中任一项所述制备方法制备所得的金刚石/碳化硅预制件上，即得金刚石/碳化硅/铝复合材料，其中，铝合金液和金刚石/碳化硅预制件的体积比为(25～55)：(55～75)。

优选地，差压铸造炉中的工艺条件是：