一直被模仿,从未被超越!

14 材料导报　　　　2008年2月第22卷第2

期

便,由于烧结温度较低,不存在界面反应。但其原材料和设备成

本高,产品致密度较差,结构和尺寸也受到限制。针对这些问题,现行PM法采用了冷等静压(CIP)、热等静压(HIP)和机械合金化(MA)等改进工艺,使产品的组织和性能得到了很大提高。图1为现行PM法制备SiCp/Al工艺流程图

[9]

增强颗粒在基体中的均匀分布,为保证其流动性需保持较高的

液相温度,易发生有害反应,且吸气较为严重,降低产品综合性能。由于在SiC含量方面的限制,难以获得与基片相匹配的

CTE,国内少有研究其在制备电子封装材料方面的应用。美国

。目前国外TTC(ThermalTransferComposites)公司采用PRIMEXCastTM

采用PM法生产SiCp/Al的主要是Polese公司,其流程为[10]:全自动的工艺操作和精确的数控技术对混合粉末进行机械压制或水压,获得近成形坯体后烧结,能实现50%～70%(vol)SiCp/

Al近净成形生产[6]。中南大学、沈阳大学等单位也进行了相关

技术(如图3[13]),将无压渗透与搅拌铸造相结合,制备出体积分数为20%～40%的SiCp/Al复合材料,用于封装中较高导热的

需要

。

研究,王晓阳等[11]将冷压成形的压坯于650～690℃在真空炉中保温热压制得SiC体积分数为50%、55%、60%的3种复合材料,颗粒分布均匀,组织致密,其中60vol%的SiCp/Al复合材料在25～100℃的CTE介于(6.7～8.4)×10-6/K之间,TC为

145W/(m K)左右,能较好地满足封装需要。笔者在真空烧结

制备SiCp/Al的研究中发现,在极限真空为0.067Pa条件下于

680～700℃进行液相烧结,可以制备出性能较好的复合材料。

图3　PRIMEXCastTM工艺流程

图2为该条件下制得的55vol%SiCp/Al的微观组织。烧结温度低于680℃时铝不能形成紧固的网络结构,界面结合较弱、强度差;温度高于700℃时铝液易渗出

。

1.2.2　无压渗透

无压浸渗工艺是20世纪80年代末90年代初美国Lanxide

公司的Aghajanian等[14],随,的净成型。其工艺))混合,采用不同工艺和措施,在N2气氛或真空下加热到850～1100℃实现浸渗。Lanxide的PRIMEXTM技术认为实现无压渗透必须满足两个基本条件:一是金属液中含有适量的Mg,二是处于N2气氛下。图4为Lanxide提出的无压渗透示意图

。

图4　Lanxide无压渗透示意图

德国DMC2和美国TTC公司均采用PRIMEXTM技术生产SiCp/Al产品,其工艺流程如图5所示[13]

。

1.2　铸造法

铸造法目前广泛用于制备颗粒增强铝基复合材料,它是将液态金属与颗粒的混合浆料浇注成形的一种技术,其设备简单、成本低,易实现大批量工业化生产,主要有搅拌铸造、无压渗透和挤压铸造。

1.2.1　搅拌铸造

该法采用机械、电磁、超声波等搅拌工艺使增强体均匀分散到金属液中得到悬浮浆料,然后直接浇注成铸锭或铸件,可以制备体积分数为10%～40%的复合材料[12]。其缺点是难以实现

图5　PRIMEXTM工艺流程图

实现无压渗透的难点集中在预制件的制备和金属液的渗透,而这两方面在国内外都属专利技术。国内关于预制件的制