[发明专利]一种梯度铝硅电子封装材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度铝硅电子封装材料的制备方法，其是首先通过传统铸造方法获得不同硅含量的铝硅合金板材；然后通过快速凝固法对各铝硅合金板材进行细化，获得薄带状铝硅合金；再将相同硅含量的薄带状铝硅合金叠加、超声波焊接，获得所需厚度的块状铝硅合金；最后按需将不同硅含量的块状铝硅合金叠加后，热压成型，即获得梯度铝硅电子封装材料。本发明综合采用快速凝固法、超声波焊接和热压法多种先进制备工艺，在保持相对较高的硅含量的前提下，得到了铝基体和细小的硅相两相均匀分布的近乎于完全致密化的梯度铝硅电子封装材料，具有操作简单、设备简易、孔隙率低、性能优异、梯度渐变性可控、绿色环保、技术成熟等优点。

技术领域

本发明涉及一种梯度铝硅电子封装材料的制备方法。

背景技术

铝硅合金作为新一代电子封装材料，具有密度低、导热性能好、热膨胀系数低、比强度和比刚度高等优点，得到国内外科技工作者的广泛关注，有望在航天航空、电子科技中得到广泛应用。近些年来，随着铝硅电子封装材料在航天航空等领域的应用研究不断深入，需要新型技术改善铝硅合金封装材料，使其满足各种生产需求，梯度功能铝硅材料应运而生。

目前已开发的梯度铝硅电子封装材料的制备方法有：(1)激光加热合成法。该法具有烧结无污染、高效率等优点，但是成本较高、技术难度大，因此应用较少。(2)干式喷涂+温度梯度烧结法。该法实验过程比较复杂，且对设备要求高。(3)气相沉积法。该法基于制备工艺、结构形成与性能三者之间关系，要求严格，难以实现。由于上述各种方法原理不同、制备工艺不同、使用范围不尽相同，各有优缺点，因此制备出的电子封装材料尺寸大小、组织和性能等各不相同。

甩带是通过感应熔炼，利用电磁感应和电热转换所产生的热量来熔炼金属的一种快速凝固方法，因为其冷却速率很大，可制备出无偏析或少偏析的超细晶材料。超声波焊接作为新型焊接方法，能有效焊接不同厚度的有色金属箔、片、带材，尤其是对最难焊接的铝及其合金材料的焊接质量，更能突出其无可比拟的优越性能。热压烧结是通过在烧结过程中施加外在压力以促进材料致密化，相比较而言，材料可以在比无压烧结低几十甚至几百摄氏度的温度下达到致密状态，且晶粒生长较少，可获得细晶粒的材料。

若能结合甩带法、超声波焊接和热压法制备细晶粒高性能的梯度铝硅电子封装材料，将会极大改进现有的制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种制备梯度铝硅电子封装材料的新方法。

本发明为实发明目的，采用如下技术方案：

本发明梯度铝硅电子封装材料的制备方法，其特点在于：首先通过传统铸造方法获得不同硅含量的铝硅合金板材；然后通过快速凝固法对各铝硅合金板材进行细化，获得薄带状铝硅合金；再将相同硅含量的薄带状铝硅合金叠加、超声波焊接，获得所需厚度的块状铝硅合金；最后按需将不同硅含量的块状铝硅合金叠加后，热压成型，即获得梯度铝硅电子封装材料。具体包括如下步骤：

(1)板材制备

采用传统铸造方法，制备出硅质量百分含量在12％-60％范围的、不同硅含量的铝硅合金板材；对各铝硅合金板材的上表面进行包括砂纸打磨、酒精清洗、丙酮去污和干燥各过程的表面处理；将表面处理后各铝硅合金板材放在酒精中备用；

(2)快速凝固法细化

将各铝硅合金板材分别放置在甩带机的腔体内，设置甩带温度为高于相应铝硅合金板材熔点30～50℃、铜锟旋转速度为600rpm～1600rpm，甩出后即获得不同硅含量的薄带状铝硅合金；

(3)超声波焊接

将步骤(2)中相同硅含量的薄带状铝硅合金裁剪为所需长度，然后沿厚度方向整齐叠加，再通过超声波焊接的方式固定成型，获得所需厚度的块状铝硅合金；

将不同硅含量的薄带状铝硅合金依次处理，即获得若干不同硅含量的块状铝硅合金；

(4)热压成型