[发明专利]气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的设备及方法

说明书

本发明公开了一种气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的设备及方法，属于铝基碳化硅复合材料技术领域。包括气体铝化物发生炉和渗铝炉，气体铝化物发生炉通过渗铝炉进气控制阀门与渗铝炉相连接，气体铝化物发生炉通过第一进气控制阀门与氯化氢气瓶相连接，渗铝炉通过第二进气控制阀门与氢气瓶相连接，渗铝炉底部通过尾气控制阀门与气泵相连接，内循环管道将渗铝炉和气体铝化物发生炉连接，渗铝炉和气体铝化物发生炉通过第二管道和内循环管道构成闭合的循环气路，内循环阀门安装在内循环管道上控制所述循环气路通断，渗铝炉内设置有炉内循环挂架，得到近净成型的铝基碳化硅箔材，残留的铝和HCl气体通过内循环系统重新进入气体铝化物发生炉。

技术领域

本发明涉及铝基碳化硅复合材料技术领域，具体涉及一种气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的设备及方法。

背景技术

电子封装是连接半导体芯片和电子系统的一道桥梁，集成电路和计算机、通信、汽车电子等系统的蓬勃发展对微电子封装提出了更高要求。

普通的纯金属材料，如Al、Cu、Ag的热膨胀系数(CTE)较高，很难与半导体器件匹配；W、Mo熔点高、二次加工困难、价格相对昂贵，限制了其发展应用。Al2O3是目前应用最成熟的陶瓷基片材料，价格低廉、耐热冲击及电绝缘性好、制作加工技术成熟,使用最为广泛；但低热导率限制了其在大规模集成电路中的应用。AlN陶瓷的热导率较高、热膨胀系数与硅芯片匹配较好，其优良的电性能、机械性能、无毒等特点被视为最好的封装材料之一；因其制备工艺复杂、成本较高，尚未实现大规模应用。

由于传统封装材料存在种种弊端，电子封装用金属基复合材料应时、应需而生。尤其是颗粒增强金属基复合材料能够综合吸收各组元性能的优点、甚至产生新的优异性能，成为代替传统电子封装材料的最佳选择。以高体分SiC颗粒为增强体的铝基碳化硅复合材料具有密度低、热导率高、热膨胀系数低且可调整等优异性能，可以满足电子元器件轻量化、高功率密度设计要求，在微波功率器件、高可靠性IGBT模块基板及CPU盖板等领域已实现广泛应用，成为第三代封装材料的主流。

铝基碳化硅中加入的高硬度增强相导致切削加工过程中刀具磨损严重、表面加工质量差、加工精度无法达到要求；大幅降低刀具使用年限的同时增加了加工成本、限制了生产效率。现有技术中，高体积分数铝基碳化硅箔材难以通过物理加工成型，成型尺寸、成型质量无法控制，不能大批量生产。而近净成形工艺生产的设备构件外形精确、表面粗糙度好、尺寸精度和形位精度高，尤其适用于电子封装领域“轻薄微小”构件的发展要求。

因此，本专利提供了一种气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的方法与设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的方法与设备，用于解决现有技术中高体积分数铝基碳化硅箔材难以加工成型、成型尺寸和质量无法控制及无法大批量生产的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种气相渗铝制备近净成型铝基碳化硅箔材的设备，包括气体铝化物发生炉和渗铝炉，所述气体铝化物发生炉通过渗铝炉进气控制阀门与所述渗铝炉相连接，所述气体铝化物发生炉通过第一进气控制阀门与氯化氢气瓶相连接，所述渗铝炉通过第二进气控制阀门与氢气瓶相连接，所述渗铝炉底部通过尾气控制阀门与气泵相连接，内循环管道将所述渗铝炉和所述气体铝化物发生炉连接，所述渗铝炉和所述气体铝化物发生炉通过第二管道和所述内循环管道构成闭合的循环气路，内循环阀门安装在所述内循环管道上控制所述循环气路通断，所述渗铝炉内设置有炉内循环挂架。

作为本发明进一步的方案，所述气泵输出端连接有除尘设备，所述除尘设备通过第三管道与除尾气设备相连接。

作为本发明进一步的方案，所述渗铝炉进气控制阀门安装在第二管道上，所述第二管道的一端与所述气体铝化物发生炉相连接，所述第二管道的另一端与所述渗铝炉相连接。

作为本发明进一步的方案，包括以下步骤：