[发明专利]一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法，属于铝基粉末材料热成形工艺。本发明解决了现有Al‑Si电子封装材料制备方法，无法实现封装料梯度结构设计及近净成形的不足。本发明通过粉末冶金结合多次装料冷压、分步热压等工艺制备的梯度结构电子封装材料，具有成分梯度可以调控、成本低廉且具备精密成形的优点，可以在保障良好性能的同时大幅度降低后续的机加工变形量。本发明适用于Si质量含量从20％～75％的梯度铝基电子封装材料的制备，以及高性能电子封装料坯材以及半成品的制备。

技术领域

本发明涉及一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法，属于铝基粉末材料热成形工艺。

背景技术

随着集成电路集成度以及电流频率的迅猛增加，通过的电流越来越大，单一微电路基片上所受的热载荷急剧上升，导致在微电子集成电路以及大功率整流器件中，因材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳成为微电子电路和器件的主要失效形式，而具有良好性能的电子封装料成为解决上述问题的主要措施。

目前，在众多的电子封装材料中，铝基复合材料具有较低的膨胀系数、良好的导热性能成为高性能封装料的首选。铝基复合材料中Al-SiCp以及Al-Si是最为常见的两种。相对Al-SiCp封装料来说，Al-Si电子封装料具有更低的成本、更好的成形性能、机加工性能以及焊接性能，是现阶段应用最为广泛的电子封装材料。

现阶段Al-Si电磁封装材料常用的制备方法有无压浸渗、压力浸渗、喷射沉积、粉末冶金等方法。采取喷射沉积方法可制备梯度材料，但无法制备成近净成形的产品，需要后续采取机加工成形，周期长成本高。因此，针对现有Al-Si电子封装材料制备方法，无法实现封装料梯度结构设计及近净成形的不足，提供一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法，实现封装料的梯度成分设计与近净成形制备，降低制备成本，实现工业化批量生产是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法。

本发明的技术方案：

一种高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤1，混粉：将Si质量含量为10％～30％的铝硅合金粉末和高纯硅粉混合，制备成不同Si质量含量的铝基材料粉末；

步骤2，冷压成形：按照Si质量含量从高到低的顺序将铝基材料粉末先后加入模具中，每加入一种Si质量含量的铝基材料粉末采用压机进行压实，然后加入下一种Si质量含量的铝基材料粉末进行压实，且按照装粉顺序逐渐升高冷压压力，直至最后一种Si质量含量的铝基材料粉末压实完成，获得致密度为70％～90％的梯度压坯；

步骤3，加热抽真空：将梯度压坯装入带有真空密封和加热装置的热压模具内，抽真空到设定压力后开始进行加热，直至真空度及加热温度达到设定范围为止；

步骤4，热压密实化：当步骤3的真空度及加热温度达到设定范围后，立即加压进行密实化，当梯度压坯致密度达到95％以上停止加压，进行保压处理，然后进行保温降压处理，获得梯度材料块体；

步骤5，热压成形：将步骤4获得的梯度材料块体置于热压成形模具中进行热压成形处理，保压一定时间后冷却至室温，脱模获得高硅含量的铝基梯度电子封装复合材料。

进一步地，Si质量含量为10％～30％的铝硅合金粉末的平均颗粒直径为5μm～60μm。

进一步地，高纯硅粉平均颗粒直径为5μm～40μm，高纯硅粉的纯净度为99.5％以上。

进一步地，步骤1中铝基材料粉末的Si质量含量为20％～75％。