专利名称：通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种高硅铝合金材料的制备方法，更具体地说一种快速热压制备高硅 铝合金电子封装材料的方法。
背景技术：
在微电子技术高速发展的今天，芯片IC的集成度、频率以及微电路的组装密度不 断提高，电路重量和体积日益趋于微型化，因此对电子封装材料提出了更新的要求。封装作 为微电路的一个组成部分起着电路支撑、密封、内外电连接、散热和屏蔽等作用，对电路的 性能和可靠性具有重要影响。铝硅合金作为一种新型封装材料，由于这种合金密度小(2. 42 2. 51cm3)、热膨胀 系数低(6.8X10—6 11X10—7K)、热传导性好(120 149W/(m*K))，容易机加工成所需形 状，可以电镀，同时能够满足航空航天设备和移动、计算通讯设备轻量化的要求。此外，该材 料具有足够的强度和刚度，能够用传统工艺方法进行机械加工和涂镀，因此具有广阔的应 用前景。常规的高硅铝合金电子封装材料主要是英国Spray公司发明的喷射沉积致密工 艺，以及热等静压工艺、传统的外热式石墨模热压工艺。其工艺特点是设备成本高，工艺时 间长。其中传统的外热式石墨模热压工艺由于烧结时间长，成分控制困难而难以工业化生产。
发明内容
本发明提供一种通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法，以期制备热 膨胀系数低、热传导性好的铝硅合金材料，并能简化设备、缩短操作时间、提高效率、稳定产 品性能。本发明采用如下技术方案本发明通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法的特点是按如下步骤 操作a、将气体雾化的铝硅合金和纯铝粉按比例进行混料，获得铝硅质量比为 70-40 30-60的混合料；b、将所述混合料装入模具中，在氩气气氛中、以400-500°C和10_50Mpa的压力预 压5-10分钟，然后在600-900°C下烧结0. 5-1小时；再降温在400-500°C，以10_50Mpa的压 力保压0. 5-1小时；C、脱模即得相对密度大于99%的铝硅合金块体材料。与已有技术相比，本发明有益效果体现在1、本发明方法可以简化设备、缩短操作时间、提高效率、稳定产品性能。2、本发明制备过程可控性、重复性好。
图1本发明实施例1所得合金材料的金相照片；图2本发明实施例1所得合金材料的X射线衍射图谱；图3本发明实施例1所得合金材料的微观组织形貌(6400X)图4本发明实施例2所得合金材料的金相照片；图5本发明实施例2所得合金材料的X射线衍射图谱；图6本发明实施例2所得合金材料的微观组织形貌(5000X)；图7本发明实施例3所得合金材料的金相照片；图8本发明实施例3所得合金材料的X射线衍射图谱；图9本发明实施例3所得合金材料的微观组织形貌(2500X)
具体实施例方式实施例1 制备铝硅质量比为70 30的铝硅合金1、将气体雾化的铝硅粉和铝粉按铝硅比为70 30配好，放到混料机上混料6小 时。2、将混料后的铝硅粉装入石墨磨具中，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气 保护的气氛中，在400°C，45Mpa下预烧结10分钟，然后在700°C下烧结1小时，再降至400°C 在45Mpa下保压0. 5小时。3.脱模后即可得到试样。图1为本实施例所得合金材料的金相显微照片，可以看到组织均勻的晶粒。图2 为本发明所得合金材料X射线衍射物相分析，没有明显的杂峰，材料组分均一。图3为本发 明合金材料的断口扫描照片，可以看出材料致密性很高实施例2 制备铝硅质量比为60 40的铝硅合金1、将气体雾化的铝硅粉和铝粉按铝硅比为60 40配好，放到混料机上混料6小 时。2、将混料后的铝硅粉装入模具中，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气保护 气氛中，在420°C、45Mpa下预烧结10分钟，然后在780°C下烧结1小时，再降至420°C、45Mpa 下保压0.5小时。 3、脱模后即可得到试样。图4为本实施例所得合金材料的金相显微照片，可以看到组织均勻的晶粒。图5 为本实施例所得合金材料X射线衍射物相分析，没有明显的杂峰，材料组分均一。图6为本 实施例所得合金材料的断口扫描照片，可以看出材料致密性很高。实施例3 制备铝硅质量比为40 60的铝硅合金1、将雾化后的铝硅粉和铝粉按铝硅比为40 60配好，放到混料机上混料6小时。2、将混料后的铝硅粉装入石墨磨具中，放入高频感应加热热压烧结炉中，在氩气 保护的气氛中，在450°C，45Mpa下预烧结10分钟，然后在850°C下烧结1小时，再降至450°C 在50Mpa下保压0. 5小时。3.脱模后即可得到试样。图7为本实施例所得合金材料的金相显微照片，可以看到组织均勻的晶粒。图8为本实施例所得合金材料X射线衍射物相分析，没有明显的杂峰，材料组分均一。图9为本 实施例所得合金材料的断口扫描照片，可以看出材料致密性很高。当铝硅比不同时，烧结温度和压制压力都是不同的，当硅含量较高时，烧结温度 高，后续也在较高的温度，较大压力下保压。从而使不同的铝硅比材料达到致密化。具体实施中，气体雾化的铝硅粉的粉末为市购品，常规的市购气体雾化铝硅合金 的铝硅质量比是50 50，加入铝粉即可调整其间的质量比。
权利要求
1. 一种通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法，其特征是按如下步骤操作a、将气体雾化的铝硅合金和纯铝粉按比例进行混料，获得铝硅质量比为 70-40 30-60的混合料；b、将所述混合料装入模具中，在氩气气氛中、以400-500°C和10-50Mpa的压力预压 5-10分钟，然后在600-900°C下烧结0. 5-1小时；再降温在400-500°C，以10_50Mpa的压力 保压0. 5-1小时；c、脱模即得相对密度大于99%的铝硅合金块体材料。
全文摘要
本发明公开了一种通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法，其特征是首先、将气体雾化的铝硅合金和纯铝粉按比例进行混料，获得铝硅质量比为70-40∶30-60的混合料；再将混合料装入模具中，在氩气气氛中、以400-500℃和10-50MPa的压力预压5-10分钟，然后在600-900℃下烧结0.5-1小时；再降温在400-500℃，以10-50MPa的压力保压0.5-1小时；脱模即得相对密度大于99％的铝硅合金块体材料。本发明方法可制得热膨胀系数低、热传导性好的铝硅合金材料，并能简化设备、缩短操作时间、提高效率、稳定产品性能。
文档编号C22C1/05GK102094142SQ20101054709
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者仲洪海, 刘超, 杨犇, 秦凯旋, 蒋阳, 韩领 申请人:合肥工业大学