一种高硅铝电子封装材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于电子封装材料技术领域，尤其涉及一种高硅铝电子封装材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料。本发明专利技术提供的制备方法操作简单，能耗低，通过放电等离子烧结，无需进行预压制，即可获得致密度高、热导率高和热膨胀系数低的高硅铝电子封装材料，适于工业化生产。实施例结果表明，本发明专利技术制得的高硅铝电子封装材料的相对密度≥98.5％，布式硬度为158～226HB，热膨胀系数为7.278～9.634×10

【技术实现步骤摘要】
一种高硅铝电子封装材料及其制备方法
本专利技术属于电子封装材料
，尤其涉及一种高硅铝电子封装材料及其制备方法。
技术介绍
随着现代电子信息技术的迅速发展，电子系统及设备向大规模集成化、小型化、高效率和高可靠性方向发展。电子封装正在与电子设计及制造一起，共同推动着信息化社会的发展。由于电子器件和电子装置中元器件复杂性和密集性的日益提高，因此，迫切需要研究和开发性能优异、可满足各种需求的新型电子封装材料。中国专利CN109487130公开了一种用于电子封装的铝硅复合材料及其制备方法，其工艺是将纯铝粉和纯硅粉按比例进行混料，获得铝硅质量比为50～30:50～70的混合料；再将混合料装入铝包套中，置于预热后的模具于800MPa～1100MPa压制，真空度≤10-1Pa，以1～5℃/min升温至750～1000℃，保温1～4h。制得的用于电子封装的铝硅复合材料，其致密度≥95％、热导率为100～128W/m·K，热膨胀系数9.3～12.5×10-6℃-1。采用真空条件下进行热压烧结可以降低孔隙率，提高组织致密度。但是上述方法需要进行预压制，需两步操作，工序较为繁琐，能耗高，并且材料的热膨胀系数相对较大，在很多应用方面容易受到限制。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术目的在于提供一种高硅铝电子封装材料及其制备方法。本专利技术提供的制备方法简单，能耗低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供一种高硅铝电子封装材料的制备方法，包括以下步骤：将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料；所述放电等离子烧结的升温过程包括：以第一升温速率升温至中间温度、再以第二升温速率由所述中间温度升温至烧结温度；所述第一升温速率为30～100℃/min，所述中间温度为420～620℃；所述第二升温速率为5～30℃/min，所述烧结温度为450～650℃，所述保温的时间为0.5～2h；所述中间温度低于烧结温度；所述升温和保温的过程中，压力为10～60MPa/min。优选地，所述Al粉末和Si粉末的质量比为(5～8)：(5～2)。优选地，所述Al粉末的中位粒径为10～20μm。优选地，所述Si粉末的中位粒径为1～10μm。优选地，所述Al粉末的纯度为≥99.6％。优选地，所述Si粉末的纯度为≥99.6％。优选地，所述真空条件的真空度为5～15Pa。优选地，所述混合的方式为球磨；所述球磨的球料比为5:1～15:1；所述球磨的转速为200～300r/min。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的高硅铝电子封装材料，所述高硅铝电子封装材料的密度为2.3～2.6g/cm3，相对密度≥98.5％，布式硬度为150～230HB，热膨胀系数为5.5～10.5×10-6℃-1，热导率为110～150W/m·K。本专利技术提供的制备方法，包括以下步骤：将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，升温至烧结温度保温，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料；所述放电等离子烧结的升温过程包括：以第一升温速率升温至中间温度、再以第二升温速率由所述中间温度升温至烧结温度；所述第一升温速率为30～100℃/min，所述中间温度为420～620℃；所述第二升温速率为5～30℃/min，所述烧结温度为450～650℃，所述保温的时间为0.5～2h；所述升温和保温的过程中，压力为10～60MPa/min。本专利技术利用放电等离子烧结法制备高硅铝电子封装材料，通过对Al粉末和Si粉末的混合物施加电流，使混合物在放电等离子烧结过程中，产生局部高温，部分混合物软化甚至熔化，从而填补混合物粉末颗粒间的间隙，去除混合物粉末颗粒间的空气，使制备得到的高硅铝电子封装材料具有致密度高、热导率高和热膨胀系数低的特性。且本专利技术在420～650℃的较低温度下进行放电等离子烧结，并通过快速升温至放电等离子烧结的温度，不仅能够降低能耗，还能使制得的高硅铝电子封装材料的晶粒均匀细小；同时，本专利技术在烧结过程中施加压力，不仅有利于降低放电等离子烧结的温度，降低损耗，还能够提高高硅铝电子封装材料的致密度。因此，本专利技术提供的制备方法操作简单；且在本专利技术中烧结温度低，无需进行预压制，能耗低；本专利技术通过放电等离子烧结，即可获得致密度高、热导率高和热膨胀系数低的高硅铝电子封装材料，适于工业化生产。实施例结果表明，本专利技术制得的高硅铝电子封装材料的密度为2.3～2.6g/cm3，相对密度≥98.5％，布式硬度为158～226HB，热膨胀系数为7.278～9.634×10-6℃-1，热导率为116～140W/m·K，密度为2.41～2.47g/cm3，晶粒尺寸为5～18μm。附图说明图1为实施例1制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图；图2为实施例1制得的高硅铝电子封装材料的晶粒尺寸图；图3为对比例1制得的高硅铝电子封装材料的晶粒尺寸图；图4为实施例2制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图；图5为实施例3制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图；图6为实施例4制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图；图7为实施例5制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图；图8为实施例6制得的高硅铝电子封装材料的显微组织图。具体实施方式本专利技术提供一种高硅铝电子封装材料的制备方法，包括以下步骤：将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料。在本专利技术中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。在本专利技术中，所述Al粉末和Si粉末的质量比优选为(5～8)：(5～2)，进一步优选为(6～8)：(4～2)。在本专利技术中，所述Al粉末的中位粒径优选为10～20μm；所述Al粉末的纯度优选为≥99.6％。在本专利技术中，所述Si粉末的中位粒径优选为1～10μm；所述Si粉末的纯度优选为≥99.6％。在本专利技术中，所述混合的方式优选为球磨，所述球磨的介质优选为氧化锆球，所述氧化锆球的中位粒径优选为1～20mm；所述球磨的球料比优选为5:1～15:1；所述球磨的转速优选为200～300r/min；所述球磨的时间优选为2～24h，进一步优选为12h。在本专利技术中，所述混合优选在球磨机中进行。在本专利技术中，所述混合的速率和混合的时间会影响混合粉末的质量，进而影响高硅铝电子封装材料的性能。球磨完成后，本专利技术优选将得到的球磨产物装入石墨模具后，放置在有真空腔的烧结平台内，进行放电等离子烧结。在本专利技术中，所述烧结平台优选为LABOX-300系列等离子放电高温烧结炉；所述等离子放电高温烧结炉的直径优选为90mm。在本专利技术中，所述真空条件的真空度优选为5～15Pa。在本专利技术中，所述放电等离子烧结的升温过程包括：以第一升温速率升温至中间温度、再以第二升温速率由所述中间温度升温至烧结温度。本专利技术采用两段式烧结的方式，能够保证制得的高硅铝电子封装材料具有致密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高硅铝电子封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料；/n所述放电等离子烧结的升温过程包括：以第一升温速率升温至中间温度、再以第二升温速率由所述中间温度升温至烧结温度；/n所述第一升温速率为30～100℃/min，所述中间温度为420～620℃；所述第二升温速率为5～30℃/min，所述烧结温度为450～650℃，所述保温的时间为0.5～2h；/n所述升温和保温的过程中，压力为10～60MPa/min。/n

【技术特征摘要】
1.一种高硅铝电子封装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Al粉末和Si粉末混合，在真空条件下，进行放电等离子烧结，得到高硅铝电子封装材料；
所述放电等离子烧结的升温过程包括：以第一升温速率升温至中间温度、再以第二升温速率由所述中间温度升温至烧结温度；
所述第一升温速率为30～100℃/min，所述中间温度为420～620℃；所述第二升温速率为5～30℃/min，所述烧结温度为450～650℃，所述保温的时间为0.5～2h；
所述升温和保温的过程中，压力为10～60MPa/min。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Al粉末和Si粉末的质量比为(5～8)：(5～2)。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述Al粉末的中位粒径为10～20μm。


4.根据权利要求1或2所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李润霞，孔昭阳，冀恩龙，于宝义，郑黎，姜雄华，李文芳，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44