鋁基碳化硅的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管用散熱材料制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種鋁 基碳化硅的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著LED制造技術(shù)的飛躍以及器件更高性能的要求，對(duì)封裝材料提出了更新、更 高的要求，傳統(tǒng)材料不再適用于高功率密度器件的封裝。過去大量使用的鋁、銅、可伐材料 或半導(dǎo)體材料等不能達(dá)到良好的導(dǎo)熱指標(biāo)和輕便的要求，而且成本較高，已不能滿足現(xiàn)有 高功率密度的需要，這使得電子器件熱管理問題成為瓶頸。
[0003] 電子器件熱管理問題得不到很好的解決，會(huì)導(dǎo)致電子器件的熱失效，從而造成封 裝體與芯片因受熱膨脹而開裂，芯片散熱性不佳而停止工作。當(dāng)兩種接觸材料的熱膨脹系 數(shù)差異達(dá)到12ppm/K時(shí)，僅100次熱循環(huán)就會(huì)出現(xiàn)熱疲勞失效，在大功率LED應(yīng)用中，高亮 度產(chǎn)品的電流量提高（電流由早期〇. 3A發(fā)展到目前約1A)或因其高功率（由早期IW發(fā)展 到目前約可達(dá)5W)致使單位面積高熱量產(chǎn)生。目前光電轉(zhuǎn)換效率，每100%的能源只有約 20%產(chǎn)生光，而有80%的能源變?yōu)闊崮軗p耗，因此熱量是能源最大的消耗。但同時(shí)若不移除 多余的熱能，則LED使用壽命及效能將折損。
[0004] 為了保證此類設(shè)備的可靠性，就需要解決熱管理這個(gè)問題。解決這一瓶頸最好的 方法就是通過改變提高封裝材料的性能。
[0005] 鋁基碳化硅（AlSiC)具有低密度、匹配的熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱率這三個(gè)優(yōu)勢(shì)，是 所有材料中最理想封裝材料的一種，此外，由于它有材料可調(diào)性（即可以通過調(diào)整碳化硅 的含量來適應(yīng)各種芯片或器件的要求），在微電子封裝材料中有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。因此近年 來成為研究的熱點(diǎn)。
[0006] 在專利CN102618740A中報(bào)道了一種粉末冶金制備碳化硅鋁基復(fù)合材料的方法， 該方法存在工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低、成本高，而且得到的制品密度低、材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能 低、不易成型薄壁等缺點(diǎn)；在專利CN103160702A中公開了一種原位復(fù)合制備碳化硅顆粒增 強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，該方法以改性石墨粉和鋁硅合金為原料，將兩種粉料進(jìn)過物理機(jī) 械混合后，在真空燒結(jié)過程中進(jìn)行原位生成碳化硅粉體增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，存在限制條件 比較多，成本高，不適合大規(guī)?；a(chǎn)，原材料要求高，工藝繁瑣等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] ( -）技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明提供了一種鋁基碳化硅的制備方法，包括步驟：
[0009] S1、制備SiC/Al漿料，首先使用SiC微粉配制得到固含量為50-60%的SiC漿料， 然后按照SiC : Al : Mg為（1-2) : 1 : (0-0.4)的質(zhì)量比加入鋁粉和鎂粉，混合均勻，得 到 SiC/Al漿料；
[0010] S2、流延成型，對(duì)步驟一中得到的SiC/Al漿料除泡后，加入SiC/Al漿料總重量 1-3%的引發(fā)劑和2-4%的單體，混合均勻后，進(jìn)行流延得到SiC/Al流延膜；
[0011] S3、流延膜素?zé)?，?duì)步驟二得到的流延膜進(jìn)行素?zé)?，得到SiC/Al素坯；
[0012] S4、真空燒結(jié)，將SiC/Al素坯在真空狀態(tài)下燒結(jié)，得到鋁基碳化硅。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，所述SiC漿料是由50-60wt%的SiC微粉、2-10wt%的塑化 劑、l-5wt %的分散劑和余量的水混合均勻球磨10-20h得到的。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，所述SiC微粉的平均粒徑為3-10微米。
[0015] 優(yōu)選地，所述塑化劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和甘油中的任意一種 或者幾種的混合物。
[0016] 優(yōu)選地，所述分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨、聚乙二醇和聚甲基丙烯酸胺中的任 意一種。
[0017] 優(yōu)選地，在步驟S2中，所述引發(fā)劑為過硫酸銨，單體為丙烯酰胺單體。
[0018] 優(yōu)選地，在步驟S3中，素?zé)郎囟葹?00-400 °C。
[0019] 優(yōu)選地，在步驟Sl中，鎂粉和鋁粉的平均粒徑為5-20微米。
[0020] 優(yōu)選地，在步驟S4中，真空燒結(jié)溫度為900-1000°C。
[0021] 優(yōu)選地，在步驟S4中，對(duì)SiC/Al素坯燒結(jié)后對(duì)其進(jìn)行1-2h的保溫，之后得到鋁基 碳化娃。
[0022] (二）有益效果
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：通過采用凝膠流延法制備鋁基氮化鋁，得到的產(chǎn)品成分分 布均勻，氣孔率低，導(dǎo)熱率高，且通過引入鎂粉，改善燒結(jié)性能，降低燒結(jié)溫度。本發(fā)明涉及 的工藝簡單，能耗較少。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鋁基碳化硅的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個(gè)"的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上；術(shù)語"上"、 "下"、"左"、"右"、"內(nèi)"、"外"、"前端"、"后端"、"頭部"、"尾部"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì) 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等僅用于描述目的，而不能理解為指示 或暗示相對(duì)重要性。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"相連"、"連 接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī) 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0028] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鋁基碳化硅的制備方法，該制備方法 工藝簡單，且得到的碳化硅導(dǎo)熱系數(shù)高。
[0029] 請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鋁基碳化硅的制備方法的流程圖。
[0030] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鋁基碳化硅的制備方法， 在該方法中：
[0031] 步驟一、
[0032] 制備SiC/Al漿料：選用粒度為3-10微米的SiC配制得到固含量為50-60 %的漿 料，然后按照SiC : Al : Mg= (1-2) : 1 : (0-0.4)的質(zhì)量比加入鋁粉和鎂粉，混合均勻， 得到SiC/Al漿料；
[0033] 其中，SiC漿料是由50-60wt%的SiC微粉、2-10wt%的塑化劑、l-5wt%的分散劑 和余量的水，混合均勻，球磨10_20h得到的。
[0034] 塑化劑和分散劑可以采用常用于SiC燒結(jié)的本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的塑化劑和分 散劑。
[0035] 進(jìn)一步可優(yōu)選：塑化劑是由聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和甘油中的任意 一種或者幾種復(fù)配而成的；分散劑為檸檬酸銨、聚丙烯酸銨、聚乙二醇和聚甲基丙烯酸胺中 的任意一種。
[0036] 步驟二、
[0037] 對(duì)步驟一中得到的SiC/Al漿料除泡后，加入漿料重量1-3%的引發(fā)劑和2-4%的 單體，混合均勻后，進(jìn)行流延，得到SiC/Al流延膜；本發(fā)明采用凝膠流延成型，如此可以快 速固化，避免漿料中固體顆粒沉淀分層，影響均勻性。
[0038] 優(yōu)選地，引發(fā)劑為過硫酸銨，單體為丙烯酰胺單體。
[0039] 步驟三、
[0040] 將流延膜進(jìn)行素?zé)?，得到SiC/Al素坯；素?zé)哪康闹饕菫榱伺懦袡C(jī)成分。
[0041 ] 優(yōu)選地，素?zé)郎囟葹?00-400 °C。
[0042] 步驟四、
[0043] 將SiC/Al素坯在真空狀態(tài)下燒結(jié)，得到鋁基碳化硅。
[0044] 為了改善Al與SiC之間的潤濕性能，促進(jìn)燒結(jié)，在本發(fā)明中引入了鎂粉。
[0045] 優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的制備方案中使用的鎂粉和鋁粉的平均粒徑（d5。）為5-20 微米，以球形為優(yōu)。
[0046] 優(yōu)選地，高溫?zé)Y(jié)溫度為900-1000°C，保溫時(shí)間