本發(fā)明涉及封裝材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子封裝材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電子封裝即為安裝集成電路內(nèi)置芯片外用的管殼，起著安放固定密封、保護集成電路內(nèi)置芯片、增強環(huán)境適應(yīng)的能力的作用。封裝材料對電子器件和電路的熱性能乃至可靠性起著舉足輕重的作用。現(xiàn)在，電了封裝材料行業(yè)已成為半導(dǎo)體行業(yè)中的一個重要分支，它已經(jīng)廣泛涉及到化學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)、機械和工藝設(shè)備等多種學(xué)科。
作為金屬基復(fù)合材料的增強物，sic顆粒具有高模量、高硬度、低熱膨脹、高熱導(dǎo)率、來源廣泛和成本低廉等優(yōu)點。al合金具有低密度、高熱導(dǎo)率(170-220w/m·k)價格低廉以及熱加工容易等優(yōu)點。綜合以上因素，并考慮到電子封裝材料必須具備很低的且與基板匹配的熱膨脹系數(shù)(cte)，高的熱導(dǎo)率，高剛度，低密度，及低成本等特性，將二者復(fù)合而成顆粒增強鋁基復(fù)合材料后，材料具有了al和sic二者的優(yōu)點，幾乎代表了理想封裝材料的所有性能要求，這使得sic/al復(fù)合材料成為電子封裝用金屬基復(fù)合材料中最倍受矚目，潛在應(yīng)用最廣的復(fù)合材料。石墨烯是世界上最堅固的材料，具有良好的導(dǎo)熱性和室溫下高速的電子遷移率。同時，其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有完美的量子霍爾效應(yīng)、獨特的量子隧道效應(yīng)、雙極電場效應(yīng)等特殊的性質(zhì)。因此由于石墨烯具備極佳的導(dǎo)熱性，由石墨烯和al/sic復(fù)合形成的電子封裝材料，不僅保持各自的性能優(yōu)勢，大幅度提高了材料的導(dǎo)熱性能，而且在制造工藝和焊接性能有了明顯改善，將有望成為新一代電子封裝材料。
集成電路芯片上的鉚點也就是接點，是焊接到封裝管殼的引腳上的，現(xiàn)有的sic/al復(fù)合材料電子封裝材料主要采用滲浸法制造，其在導(dǎo)熱性能，制造工藝和焊接性能上均存問題，特別是難以采用我國現(xiàn)有封裝焊接進行焊接，限制了該類材料相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電子封裝材料及其制備方法，該電子封裝材料密度較低，導(dǎo)熱率較高，線膨脹系數(shù)可控、原料易得、易于封裝焊接且制備方法簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種電子封裝材料，包括以下重量份的原料：
si-50%al50-100份、三氧化二鋁20-30份、氮化鋁1-10份、碳化硅顆粒40-70份、氧化石墨烯3-8份、玻璃纖維1-5份。
優(yōu)選地，所述電池材料包括以下重量份的原料：
si-50%al70-90份、三氧化二鋁20-25份、氮化鋁1-5份、碳化硅顆粒50-60份、氧化石墨烯4-7份、玻璃纖維2-3份。
優(yōu)選地，所述電池材料包括以下重量份的原料：
si-50%al80份、三氧化二鋁23份、氮化鋁3份、碳化硅顆粒55份、氧化石墨烯5份、玻璃纖維2.5份。
本發(fā)明還提供了一種電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將氧化石墨烯與乙醇按照體積比1:15混合，并用超聲進行分散均勻；
步驟二，將步驟一制備的氧化石墨烯乙醇溶液，si-50%al、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯、玻璃纖維加入v型混料設(shè)備中進行濕法混合，混合時間5-13小時，攪拌速度15-30轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟三，將上述獲得的混合粉末進行烘干，烘干后倒入v型混料設(shè)備中進行干法混合，混合5-13小時，轉(zhuǎn)速15-30轉(zhuǎn)每分鐘；
步驟四，采用2mm厚lf21鋁合金制備φ240mm×210mm包套，將混合好的粉末裝入包套中，要求總裝粉重量控制在15千克～17千克，粉末振實密度達到大于1.8g/cm3；
步驟五，將裝好包套的粉末放入環(huán)式燒結(jié)機中進行物理燒結(jié)，燒結(jié)的壓力為95mpa-290mpa，溫度為420℃-480℃，時間為1-2.5小時。
優(yōu)選地，所述步驟二混合時間為9小時，攪拌速度為20轉(zhuǎn)每分鐘。
優(yōu)選地，所述步驟三混合時間為7小時，攪拌速度為20轉(zhuǎn)每分鐘。
優(yōu)選地，所述步驟四總裝粉重量為16千克。
優(yōu)選地，所述步驟五燒結(jié)壓力為210mpa，溫度450℃，時間為1.5小時。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
（1）本發(fā)明的電子封裝材料以si-50%al為基復(fù)合材料，以三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯3-8份、玻璃纖維為增強體。
（2）si-50%al具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，較高的抗苛刻環(huán)境能力，抗沖擊、抗疲勞性能和斷裂性能；三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯3-8份、玻璃纖維作為增強體具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)、較低的膨脹系數(shù)、密度低、成本低、與基體材料具有良好的相容性。
（3）采用粉末冶金方式，材料設(shè)計性強，可以根據(jù)需要制備不同線膨脹系數(shù)的產(chǎn)品。
（4）本發(fā)明的電子封裝材料不僅導(dǎo)熱系數(shù)較高，并且成本低廉，易于焊接，應(yīng)用范圍較廣，操作工藝簡單，利于生產(chǎn)控制，容易工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1.
本實施例的電子封裝材料，包括以下重量份的原料：
si-50%al50份、三氧化二鋁20份、氮化鋁1份、碳化硅顆粒40份、氧化石墨烯3份、玻璃纖維1份。
本實施例電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將氧化石墨烯與乙醇按照體積比1:15混合，并用超聲進行分散均勻；
步驟二，將步驟一制備的氧化石墨烯乙醇溶液，si-50%al、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯、玻璃纖維加入v型混料設(shè)備中進行濕法混合，混合時間5小時，攪拌速度15轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟三，將上述獲得的混合粉末進行烘干，烘干后倒入v型混料設(shè)備中進行干法混合，混合5小時，轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)每分鐘；
步驟四，采用2mm厚lf21鋁合金制備φ240mm×210mm包套，將混合好的粉末裝入包套中，要求總裝粉重量控制在15千克，粉末振實密度達到大于1.8g/cm3；
步驟五，將裝好包套的粉末放入環(huán)式燒結(jié)機中進行物理燒結(jié)，燒結(jié)的壓力為95mpa，溫度為420℃，時間為1小時。
實施例2.
本實施例的電子封裝材料，包括以下重量份的原料：
si-50%al90份、三氧化二鋁25份、氮化鋁5份、碳化硅顆粒60份、氧化石墨烯7份、玻璃纖維3份。
本實施例電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將氧化石墨烯與乙醇按照體積比1:15混合，并用超聲進行分散均勻；
步驟二，將步驟一制備的氧化石墨烯乙醇溶液，si-50%al、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯、玻璃纖維加入v型混料設(shè)備中進行濕法混合，混合時間13小時，攪拌速度30轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟三，將上述獲得的混合粉末進行烘干，烘干后倒入v型混料設(shè)備中進行干法混合，混合13小時，轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)每分鐘；
步驟四，采用2mm厚lf21鋁合金制備φ240mm×210mm包套，將混合好的粉末裝入包套中，要求總裝粉重量控制在17千克，粉末振實密度達到大于1.8g/cm3；
步驟五，將裝好包套的粉末放入環(huán)式燒結(jié)機中進行物理燒結(jié)，燒結(jié)的壓力為290mpa，溫度為480℃，時間為2.5小時。
實施例3.
本實施例的電子封裝材料，包括以下重量份的原料：
si-50%al80份、三氧化二鋁23份、氮化鋁3份、碳化硅顆粒55份、氧化石墨烯5份、玻璃纖維2.5份。
本實施例電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將氧化石墨烯與乙醇按照體積比1:15混合，并用超聲進行分散均勻；
步驟二，將步驟一制備的氧化石墨烯乙醇溶液，si-50%al、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯、玻璃纖維加入v型混料設(shè)備中進行濕法混合，混合時間9小時，攪拌速度20轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟三，將上述獲得的混合粉末進行烘干，烘干后倒入v型混料設(shè)備中進行干法混合，混合7小時，轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)每分鐘；
步驟四，采用2mm厚lf21鋁合金制備φ240mm×210mm包套，將混合好的粉末裝入包套中，要求總裝粉重量控制在16千克，粉末振實密度達到大于1.8g/cm3；
步驟五，將裝好包套的粉末放入環(huán)式燒結(jié)機中進行物理燒結(jié)，燒結(jié)的壓力為210mpa，溫度為450℃，時間為1.5小時。
實施例4.
本實施例的電子封裝材料，包括以下重量份的原料：
si-50%al90份、三氧化二鋁28份、氮化鋁3份、碳化硅顆粒45份、氧化石墨烯7份、玻璃纖維4份。
本實施例電子封裝材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，將氧化石墨烯與乙醇按照體積比1:15混合，并用超聲進行分散均勻；
步驟二，將步驟一制備的氧化石墨烯乙醇溶液，si-50%al、三氧化二鋁、氮化鋁、碳化硅顆粒、氧化石墨烯、玻璃纖維加入v型混料設(shè)備中進行濕法混合，混合時間11小時，攪拌速度28轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟三，將上述獲得的混合粉末進行烘干，烘干后倒入v型混料設(shè)備中進行干法混合，混合7小時，轉(zhuǎn)速19轉(zhuǎn)每分鐘；
步驟四，采用2mm厚lf21鋁合金制備φ240mm×210mm包套，將混合好的粉末裝入包套中，要求總裝粉重量控制在15.5千克，粉末振實密度達到大于1.8g/cm3；
步驟五，將裝好包套的粉末放入環(huán)式燒結(jié)機中進行物理燒結(jié)，燒結(jié)的壓力為260mpa，溫度為470℃，時間為1.5小時。
本發(fā)明的電子封裝材料采用粉末冶金方式，材料設(shè)計性強，可以根據(jù)需要制備不同線膨脹系數(shù)的產(chǎn)品，本發(fā)明的封裝材料基體材料具有較高的抗苛刻環(huán)境能力，抗沖擊、抗疲勞性能和斷裂性能；添加的增強體具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)、較低的膨脹系數(shù)、密度低、成本低、與基體材料具有良好的相容性。因此產(chǎn)品不僅導(dǎo)熱系數(shù)較高，并且成本低廉，易于焊接，應(yīng)用范圍較廣，操作工藝簡單，利于生產(chǎn)控制，容易工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。