晏 萌,刘君武,江道传

(合肥工业大学 材料科学与工程学院,合肥 230009)

不同体积分数的SiCP/Al复合材料各自有着不同的优点，但是不能集中于一体，于是就有一种初步设想，将几种材料复合在一起，使用一种共同基体，从而使其各个方面的性能均满足电子封装材料的要求[1]。SiCP/Al复合材料用作封装材料时不仅机械加工困难，而且可焊性差[2-3]。尽管在该材料制造时能在其表面获得很薄的一层铝合金使其获得良好的焊接性能，但为了获得特定的形状和高的尺寸精度及表面光洁度，SiCP/Al复合材料必须进行或多或少的机械加工，这样那层薄的铝合金覆盖层便不复存在了，最终裸露出来的大量SiC陶瓷颗粒使SiCP/Al复合材料焊接性能变得很差[4-8]。

笔者制备了一种梯度SiCP/Al复合材料，选用Al-7Si合金为顶层，中体积分数的SiCP/Al复合材料为过渡层，热力学性能能够满足电子封装材料要求的高体积分数SiCP/Al复合材料为底层[9-10]。这种梯度设计使SiCP/Al复合材料底部拥有较好的导热性能和较低的热膨胀系数(CTE)，顶部具有较好的可焊性与加工性能。

1 试验方法

1.1 复合材料制备

以硅粉(粒径为7 μm)，铝粉(粒径为20 μm)和碳化硅粉(粒径分别为W14、W20、F240等3种规格)为起始原料。按表1的计量比配制混合料，每种混合料分别在滚筒式混料机上混合2～3 h，转速约为200 r·min-1，得到4种均匀的混合粉。将4种混合粉分层依次装入模具：67%(质量分数，下同)F240+33%W14混合粉为底层，70%Al-7Si+30%W20SiC混合粉为过渡层2，80%Al-7Si+20%W20SiC混合粉为过渡层1，Al-7Si混合粉为顶层，各层理论厚度如表1所示，施加10 MPa压力预压紧，置于真空热压炉，然后抽真空，通过半固态热挤压方法制备梯度SiCP/Al复合材料，升温至650 ℃保温0.5 h，冷却后再经390 ℃退火处理得到梯度SiCP/Al复合材料。……