一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料及其制备方法与流程

文档序号:12538613阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料,其特征在于:该封装材料由鳞片石墨和铝硅合金组成,其中,鳞片石墨的重量百分比为35~70wt%,铝硅合金的重量百分比为30~65wt%;鳞片石墨片层方向与压制方向垂直分布,石墨片呈非连续平行排列,铝硅合金分布于石墨片层间隙,石墨片与铝硅合金呈叠层结构;该封装材料的密度为2.42~2.55g/cm3,平行于石墨片层X-Y方向热导率为240~280W/(m.K),27℃~100℃的热膨胀系数为10.2~13.9×10-6/K,弯曲强度为120~160MPa。

2.根据权利要求1所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料,其特征在于,所述铝硅合金,按重量百分比:硅含量9~14wt%,铜含量1~5wt%,镁含量为0.5~2.5wt.%,锡含量为0.1~1.5wt.%,余量为铝;所述鳞片石墨的纯度大于等于99.9wt.%,粒度为100目~32目。

3.一种权利要求1所述的石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)气雾化制备铝硅合金粉末:铝硅合金在高纯氩气气体氛围下,利用气雾化设备制备雾化粉末;

(2)鳞片石墨表面预处理:经过一次浸锌、二次浸锌及化学镀镍,在鳞片石墨表面镀一层镍层,使用去离子水清洗和无水乙醇清洗,抽滤后采用液氮经过低温升华,去除部分水分,再使用真空烘干箱在95~120℃烘干2~6h去除水分;

(3)粉末混合:预处理后鳞片石墨与铝硅合金雾化粉末按照重量百分比配料,预混合后,放入混料罐中混合均匀制成混合粉末;

(4)混合粉末真空热压:将混合好的粉末装入钢制包套内,使用双向压机经过预压、真空除气、真空热压过程将复合粉末致密化,制备成封装材料;

(5)机加工:对真空热压后的封装材料进行机加工形成零部件。

4.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的铝硅合金的雾化温度为580~660℃。

5.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)制备的铝硅合金雾化粉末粒度为200目~800目,纯度大于等于99.8wt.%,铁含量小于等于0.008wt.%,雾化粉末中初生硅颗粒≤90um。

6.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述一次浸锌的溶液及工艺为:氢氧化钠450~580g/L,氧化锌75~120g/L,酒石酸钾钠8~20g/L,三氯化铁0.5~4g/L,硝酸钠0.2~2g/L,浸锌温度35~80℃,浸锌时间15~60s;所述二次浸锌的溶液及工艺为:氢氧化钠50~130g/L,氧化锌15~65g/L,酒石酸钾钠10~35g/L,三氯化铁1~4.5g/L,硝酸钠0.5~2.5g/L,浸锌温度35~80℃,浸锌时间15~60s;所述化学镀镍的溶液及工艺为:七水合硫酸镍15~65g/L,一水合次磷酸钠14~56g/L,柠檬酸钠14~60g/L,碳酸氢钠2~12g/L,三乙醇胺15~65mL/L,氨水调节pH值8~10,镀镍温度35~70℃,镀镍时间为10~35min。

7.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述鳞片石墨表面镍层的厚度为0.5~12um。

8.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述混料罐转速20~80r/min,球料质量比2~6,混料时间16-32h。

9.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述预压压力20~40MPa,保压时间0.5~2h;所述真空除气为常温下抽真空至2~5×10-2Pa;所述真空热压为升温同时抽真空,升温速率≤50℃/h,在80~130℃、150~200℃、400~450℃、500~600℃之间分别保温1~4h,保温结束后,真空度≤1×10-2Pa,在580~660℃保温4~6h,真空度≤8×10-3Pa时,开始压制,压制压力80~140MPa,单次压下量为3~5mm,每次保压时间10~40min,到达最大压下量时,保压时间2~5h。

10.根据权利要求3所述的一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述机加工为车、铣、磨和电火花切割中的一种或几种。

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