D0I:10.13374/i.issnl00103.2007.05.006 第29卷第5期 北京科技大学学报 Vol.29 No.5 2007年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing My2007 注射成形制备SiCp/AI复合材料电子 封装盒体的预成形坯 褚克贾成厂梁雪冰曲选辉 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料·通过注射工艺和后续的脱脂一预烧结工艺成功制 备出压渗用SiCp封装盒体的预成形坯.结果表明：SiCp装载量为65%，粘结剂成分为70%PW(石蜡)十29%HPDE(高密度聚 乙烯)十1%$A(硬脂酸)的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能：在合适的注射参数下可以制得完整 无缺陷的注射坯：采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺，可以成功脱除注射坯体中的粘结剂，在1150℃进行预烧结，制备出了 具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯，可以满足后续加压渗铝制备SiC/A!复合材料的封装盒体实验 的要求 关键词电子封装材料：碳化硅(SC);喂料；注射成形：脱脂 分类号TB332 电子封装用金属基复合材料目前发展最快、研 究最多的是碳化硅铝基复合材料-).SiCp/Al复 合材料可以通过SiC的体积含量变化调整线膨胀系 数，具有密度低、导热性好、基本与钼铜材料相当、线 膨胀系数与芯片及基体陶瓷材料相匹配等优良性 能. SiC含量较高的复合材料，陶瓷含量高，机械加 工和热变形成形难度都较大；传统粉末冶金、压铸等 制备方法的工艺设备造价和模具及其他工装费用 图1SiC粉末颗粒形貌及粒度分布 高、近终成形能力差，限制了碳化硅铝基复合材料的 Fig.I Micrograph and particle size distribution of SiC powder 应用[，注射成形工艺具有一次性成形复杂形状制 品、产品尺寸精度高、只需微量加工、易于实现生产 粘结剂采用多组元蜡基体系，由石蜡、高密度聚 自动化的特点，弥补了传统粉末治金工艺等工艺的 乙烯及硬脂酸组元组成（质量比为70：29：1），各组 不足，本文主要通过采用注射成形工艺制备近终成 元按一定顺序加入到混料器中熔化，充分混合均匀 形的碳化硅电子封装盒体的预成形坯，为后续 后，冷却破碎后备用 SiCp/Al复合材料的制备奠定基础. 1.2实验过程 把SC颗粒与配制好的粘结剂以体积分数为 1实验 65%的装载量于FK/PSJ32型双辊筒炼塑机在 1.1原料 160℃混炼均匀，随后再用单螺杆挤出机挤出制粒 实验采用的是粒度分布为14~28m的绿色 在CJ8OE型注塑机以适当的注射温度及注射压力 BSiC颗粒.图1是原始SiC粉末的扫描电镜照片， 下注射，得到的注射坯分别经过溶剂脱脂和氢气气 SC颗粒细小且形状不规则，粒度分布广· 氛下的热脱脂一预烧结工序后得到具有一定强度和 孔隙度的封装盒体预成形体， 收稿日期：2006-02-05修回日期：2006-05-25 1.3分析测试 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50274014):民口配套 在Instron一3211毛细管流变仪上测定注射喂 研制项目(N。.28300007) 作者简介：褚克(1982-)男，博士研究生：贾成厂(1949-)：男， 料的流变性能，用分析天平称取注射坯及各阶段脱 教授，博士生导师 脂坯的质量并计算出脱脂率，用TA409QMS综合注射成形制备 SiCp／Al 复合材料电子 封装盒体的预成形坯 褚 克 贾成厂 梁雪冰 曲选辉 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 摘 要 对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料．通过注射工艺和后续的脱脂－预烧结工艺成功制 备出压渗用 SiCp 封装盒体的预成形坯．结果表明：SiCp 装载量为65％‚粘结剂成分为70％PW（石蜡）＋29％HPDE（高密度聚 乙烯）＋1％SA（硬脂酸）的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能；在合适的注射参数下可以制得完整 无缺陷的注射坯；采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺‚可以成功脱除注射坯体中的粘结剂‚在1150℃进行预烧结‚制备出了 具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯‚可以满足后续加压渗铝制备 SiCp／Al 复合材料的封装盒体实验 的要求． 关键词 电子封装材料；碳化硅（SiC）；喂料；注射成形；脱脂 分类号 TB332 收稿日期：2006-02-05 修回日期：2006-05-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50274014）；民口配套 研制项目（No．28300007） 作者简介：褚 克（1982－）‚男‚博士研究生；贾成厂（1949－）‚男‚ 教授‚博士生导师 电子封装用金属基复合材料目前发展最快、研 究最多的是碳化硅铝基复合材料［1－2］．SiCp／Al 复 合材料可以通过 SiC 的体积含量变化调整线膨胀系 数‚具有密度低、导热性好、基本与钼铜材料相当、线 膨胀系数与芯片及基体陶瓷材料相匹配等优良性 能［3］． SiC 含量较高的复合材料‚陶瓷含量高‚机械加 工和热变形成形难度都较大；传统粉末冶金、压铸等 制备方法的工艺设备造价和模具及其他工装费用 高、近终成形能力差‚限制了碳化硅铝基复合材料的 应用［4］．注射成形工艺具有一次性成形复杂形状制 品、产品尺寸精度高、只需微量加工、易于实现生产 自动化的特点‚弥补了传统粉末冶金工艺等工艺的 不足．本文主要通过采用注射成形工艺制备近终成 形的碳化硅电子封装盒体的预成形坯‚为后续 SiCp／Al 复合材料的制备奠定基础． 1 实验 1∙1 原料 实验采用的是粒度分布为14～28μm 的绿色 β－SiC 颗粒．图1是原始 SiC 粉末的扫描电镜照片‚ SiC 颗粒细小且形状不规则‚粒度分布广． 图1 SiC 粉末颗粒形貌及粒度分布 Fig．1 Micrograph and particle size distribution of SiC powder 粘结剂采用多组元蜡基体系‚由石蜡、高密度聚 乙烯及硬脂酸组元组成（质量比为70∶29∶1）‚各组 元按一定顺序加入到混料器中熔化‚充分混合均匀 后‚冷却破碎后备用． 1∙2 实验过程 把 SiC 颗粒与配制好的粘结剂以体积分数为 65％的装载量于 FK／PSJ32 型双辊筒炼塑机在 160℃混炼均匀‚随后再用单螺杆挤出机挤出制粒． 在 CJ80E 型注塑机以适当的注射温度及注射压力 下注射‚得到的注射坯分别经过溶剂脱脂和氢气气 氛下的热脱脂－预烧结工序后得到具有一定强度和 孔隙度的封装盒体预成形体． 1∙3 分析测试 在 Instron－3211毛细管流变仪上测定注射喂 料的流变性能‚用分析天平称取注射坯及各阶段脱 脂坯的质量并计算出脱脂率‚用 TA409－QMS 综合 第29卷 第5期 2007年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．5 May2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．05．006