【摘 要】
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高体积分数SiCp/Al复合材料复合了SiCp和铝的优异特性,具有优异的热物理性能和力学性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通
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高体积分数SiCp/Al复合材料复合了SiCp和铝的优异特性,具有优异的热物理性能和力学性能,且密度较低,是非常理想的电子封装材料。但是由于其本身高的脆性和硬度,使得该材料很难通过二次机械加工成所需要的形状,严重制约了该材料的应用。
本文研究了粉末注射成形制备SiC预成形坯和Al合金无压熔渗相结合的技术实现高体积分数SiCp/Al电子封装壳体的近净形成形的相关工艺,制得了内部组织均匀的SiCp/Al复合材料。通过对SiC压制预成形坯氧化工艺、Al合金无压熔渗工艺及其所需铝合金的含量等方面进行了研究,实现了高体积分数SiCp/A1复合材料圆柱形坯体和复杂形状封装盒的近净形成形制备,使表面残留结合良好均匀的铝层,基本避免了二次机加工,为注射成形复杂零件坯体的近净成形制备打下了实验及理论基础。研究结果表明:
SiC粉末注射成形最佳的工艺范围为注射压力在60MPa~80MPa、相应注射温度在160℃~175℃内变化。在这个范围内,制备出了符合要求的复杂形状的注射成形坯体。
脱脂的SiC成形坯最佳的氧化工艺是1000℃保温2个小时,因为经过无压熔渗,得到复合材料的致密度和热导率都最高。复合材料的致密度随氧化时间和温度的增加而增加,但是热导率随氧化时间和温度的增加而降低。
得到最佳的无压熔渗工艺为1000℃,90min,在此条件下得到复杂形状注射成形封装盒的表面情况最好。
熔渗所需铝含量由理论铝含量值作指导,小于理论值的渗不全,大于理论值时表面铝层厚度随着铝量的增加而增加,根据熔渗坯体体积和致密度可以得到最佳的铝含量值。
采用粉末注射成形-无压熔渗工艺可以实现高体积分数SiCp/Al复合材料的近净成形。采用W150与W20混合粉末,SiC颗粒的体积分数可以达到60%,生产出了表面近净成形的盒体,致密度达到98%,圆柱坯体致密度达到99%以上,热导率达到183W/(m·K),达到了对封装零件的要求。
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