SiC_Al电子封装材料的制备工艺研究.pdf

第26卷第2期西安科技大学学报Vol.26No.2
2006年6月JOURNALOFXI’ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYJun.2006

文章编号:1672-9315(2006)02-0224-03

SiC/Al电子封装材料的制备工艺研究

王涛,王志华
(西安科技大学材料科学与工程系,陕西西安710054)

摘要:对用无压浸渗法制备高体积分数的SiC/Al复合材料的浸渗过程进行了分析。结果表明:温度
在900～1100℃之间变化时,随着温度的升高浸渗深度增加;充分的浸渗时间可提高界面的润湿性,

促使铝合金液顺利浸渗;Mg量为10%时浸渗能顺利进行;N2作为保护气氛,不但可以防止氧化,而且
可以促进铝合金液对SiC颗粒的浸渗。
关键词:SiC/Al复合材料;无压浸渗;制备工艺
中图分类号:TB333文献标识码:A

PreparationtechniqueofSiC/Alcomposite

WANGTao,WANGZhi2hua
(Dept.ofMaterialScienceandEngineering,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054,China)

Abstract:Anapproachtopressure-freemetalinfiltrationtechnologyforfabricatingSiC/Alcompos2
iteisfund.Theresultsindicatethatparameterssuchasinfiltrationtemperatureandtime,andthe
contentofMgandN2havemucheffectonthefabricationprocessandpropertiesofSiC/Alcompos2
ite.
Keywords:SiC/Alcomposite;pressure-freeinfiltration;fabricationtechnology

SiC/Al基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[1-2]。无压浸渗是一种低成本的、可制造高体积分数陶瓷增强体金属基复合材料复杂零件的新工
艺技术。因而无压浸渗方法制备SiC/Al基复合材料日益受到材料科学与工程界的关注[3]。文中主要研究的是
无压浸渗的工艺参数对SiC/Al复合材料成型的影响。

1实验方法

1.1实验原料和方法
SiC预制型采用的是纯度为96%的α-SiC颗粒,其平均粒径为45μm;铝合金为ZL101铝合金。
SiC颗粒预制型制备时,粘结剂、增塑剂、润滑剂和溶剂分别采用聚乙烯醇、丙三醇、硬脂酸和蒸馏水[4],模压
压力约为30MPa。模压成型后150℃烘干,经1100℃的焙烧处理得到SiC预制型。将预制型加热至1000℃,
随后完全浸入900～1100℃[5]的熔融铝液中,在氮气气氛下自发浸渗1～4h,得到SiC/Al复合材料。
1.2实验样品的微观结构分析
用光学显微镜观察铝渗碳化硅复合材料的金相组织,用AMRAY-1000型扫描电子显微镜观察铝渗碳化硅
复合材料的断口形貌。

收稿日期:2005-04-27繱
作者简介:王涛(1978-),女,湖北天门人,讲师,硕士,主要从事无机材料的教学与研究.
第2期王涛等SiC/Al电子封装材料的制备工艺研究522

2实验结果与分析

图1是制备得到的SiC/Al复合材料试样在扫描电镜下的照片。由图1可以看出:铝液和SiC颗粒间的结合
是很充分的,细小的颗粒间的孔隙也能够良好地浸渗和结合,制备的坯体致密。

图1SiC/Al复合材料的SEM照片图2温度对浸渗深度的影响

Fig.1SEMphotographyofSiC/AlcompositeFig.2Effectoftemperatureoninfiltrationdepth

2.1浸渗温度对浸渗过程的影响
在浸渗温度分别为900,950,1000,1050,1100℃时,研究浸渗深度的变化规律。如图2,当浸渗温度为900
～1000℃时,随着温度的升高浸渗深度增加,900～1000℃之间增加较快,1000～1100℃之间浸渗深度的增
加较慢。
浸渗深度随着浸渗温度的升高而增加是因为温度升高会减小Al和SiC之间的润湿角[6],从而提高界面润
湿性,促进浸渗过程的顺利进行。
2.2浸渗时间对浸渗过程的影响
将Al液浸渗保温时间分别定为1,2,3和4h,验证浸渗时间对浸渗深度的影响。试验表明,浸渗时间对浸
渗深度和复合材料的致密度有重要的影响。图3是在1000℃,铝液中加入了10%的Mg的条件下,浸渗的深度
h与