[发明专利]铝碳化硅复合材料及其构件的制备方法

摘要

本发明为铝碳化硅复合材料及其构件的制备方法。用磷酸和氢氧化铝配制磷酸铝溶液，将其与聚乙二醇、蒸馏水、糊精、糯米粉混合得磷酸铝粘接剂；磷酸铝粘接剂与碳化硅微粉混匀得碳化硅浆料，用单向或双向模压制备碳化硅预制件生坯或带镶嵌件的碳化硅预制件生坯，在空气炉中或惰性气体保护下加热处理后得碳化硅预制件；采用压力铸造或真空浸渗铸造法将铝合金液浸渗至碳化硅预制件中，制备出铝碳化硅复合材料或构件或近净成型构件，经相应机加工可得最终形状和尺寸构件。其产品具有密度小、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模块等微电子领域。

主权项

1.一种铝碳化硅复合材料及其构件的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：(1).制备碳化硅预制件：a.配制磷酸铝溶液：将浓磷酸加热，控制温度在120～140℃，在搅拌状态下加入质量不等的氢氧化铝，使之溶解，得到磷原子和铝原子摩尔比为3～30的磷酸铝溶液；b.制取磷酸铝粘接剂：将5～150克分子量为2000～20000的聚乙二醇熔化，先加入10～100ml蒸馏水，再依次加入5～20克糊精、5～20克糯米粉和5～100ml磷酸铝溶液，搅拌均匀后得磷酸铝粘接剂；c.制备碳化硅预制件：控制磷酸铝溶液和碳化硅微粉重量比在0.05～0.20ml/克之间，将碳化硅微粉和磷酸铝粘接剂用搅拌或球磨方法可得到均匀的碳化硅浆料；采用单向或双向模压成型方法制得碳化硅预制件生坯；在空气炉或惰性气体保护下中按0.5～2℃/min的速率加热至550～800℃，恒温1～3小时再随炉冷却得碳化硅预制件；(2).采用以下铸造方法之一制取铝碳化硅复合材料或近净成型构件：a.压力铸造法：将成型模具加热至300～500℃恒温0.5～1小时，并将所述碳化硅预制件加热至580～700℃恒温0.5～1小时，铝合金熔化并加热至720～780℃恒温0.5～1小时，除气去渣；再将所述碳化硅预制件置于成型模具中，迅速倒入铝液，施加10～100MPa的压力，使铝液浸渗到碳化硅预制件中，保持压力2～4分钟后脱模即可得铝碳化硅复合材料或其近净成型构件；b.真空压力浸渗铸造法：将所述碳化硅预制件置于成型模具中，置模具和熔化铝合金的坩埚分别于同一真空上下室中，抽真空至0.01～10Pa后，将模具加热至680～740℃恒温1～3小时，铝合金熔化加热至720～780℃恒温1～2小时。将坩埚提升后停止抽真空，再充入高纯氮气或氩气，使真空室压力达1～12MPa，此时铝液在压力作用下沿升液管浸渗到碳化硅预制件；保持压力不变，待真空室冷至300～500℃时卸压，取出模具进行脱模，获得铝碳化硅复合材料或其近净成型构件。