程思揚(yáng)，曹 琪，包建勛，張 舸

(1.中國科學(xué)院 長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林 長春 130033；2.中國科學(xué)院 光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春 130033；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

1 引 言

先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的輕型化、一體化可簡化光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并降低制造成本。隨著上述需求的日益突出，為了保證成像質(zhì)量，需要一種具有低成本、輕質(zhì)、高比剛度、低線膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率的材料；同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展大功率電子元件及熱控系統(tǒng)小型化、高密度化、高可靠性需求的提出，對電子封裝材料的高導(dǎo)熱率以及與芯片材料線膨脹系數(shù)匹配性提出了更高的要求，此外，足夠的比剛度使其也可用于芯片的支撐保護(hù)及其它對重量要求極為嚴(yán)格的條件，其具有低成本便于大規(guī)模制造。

傳統(tǒng)材料只能部分滿足上述需求，而中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料(碳化硅體積分?jǐn)?shù)30%～75%)由于其密度低，線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率高等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)使用需求在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)碳化硅含量，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料性能尤其是熱物理性能“可設(shè)計(jì)”、“可裁剪”，以滿足不同應(yīng)用需求[1-4]。中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料具有制備技術(shù)成熟多樣、制備成本較低、力學(xué)性能各向同性等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于精密儀器結(jié)構(gòu)、先進(jìn)光學(xué)以及大功率電子元件及熱控等領(lǐng)域[1,5-8]。

本文介紹了中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料的主要制備技術(shù)，主要實(shí)際應(yīng)用以及中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料未來發(fā)展趨勢

2 主要制備技術(shù)

中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料目前比較成熟的制備方法有粉末冶金法、攪拌鑄造法、液相浸滲法，根據(jù)材料性能要求的不同還會采用一些新的制備方法。

2.1 粉末冶金法

粉末冶金法是將一定粒度的碳化硅顆粒與鋁粉或鋁合金粉，按照一定比例通過機(jī)械混合，經(jīng)冷壓(熱壓)、燒結(jié)等工藝獲得致密復(fù)合材料；其優(yōu)點(diǎn)是可通過不同配比實(shí)現(xiàn)碳化硅體積分?jǐn)?shù)可調(diào)節(jié)(15%～75%)，獲得的復(fù)合材料力學(xué)性能較高，且反應(yīng)溫度及反應(yīng)程度均相對于液相法低，SiC顆粒與鋁合金界面結(jié)合較好[9-12]。但粉末冶金法的燒結(jié)過程不易控制，導(dǎo)致材料的孔隙率并不能得到有效控制，從而影響復(fù)合材料性能。另外，受工藝限制，獲得的復(fù)合材料多為錠坯，材料利用率不高，且大尺寸錠坯的制備受設(shè)備尺寸限制無法實(shí)現(xiàn)[9,13]。Mao等人[12]對碳化硅顆粒進(jìn)行預(yù)處理并對燒結(jié)工藝進(jìn)行優(yōu)化，制備出50Vol.% SiCp/Al復(fù)合材料致密度達(dá)到98.5%，彎曲強(qiáng)度為495 MPa，線膨脹系數(shù)為8.1×10-6/℃(50～100 ℃)。

2.2 攪拌鑄造法

攪拌鑄造法是通過機(jī)械外力將SiC顆粒均勻分散在液相金屬液內(nèi)，并澆注成型的制備技術(shù)，以及由此發(fā)展出半固態(tài)合金攪拌鑄造技術(shù)。該技術(shù)主要用于中低體積分?jǐn)?shù)(10%～40%)SiCp/Al復(fù)合材料制備，可以制備形狀較為復(fù)雜的部件及薄壁制件，也有研究者將攪拌鑄造法用于高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料制備研究。但該工藝存在SiC顆粒與鋁合金液潤濕性較差、不易分散、容易出現(xiàn)縮松縮孔等缺陷的問題[7,10,14]。美國Lanxide公司與TTC公司將無壓浸滲工藝與攪拌鑄造工藝相結(jié)合提出了PRIMEXCASTTM工藝。該工藝可利用傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)成型出體積分?jǐn)?shù)在20%～50%SiCp/Al復(fù)合材料，應(yīng)用于剎車片和半導(dǎo)體加工裝備等領(lǐng)域。

2.3 液相浸滲法

浸滲法是通過基體液態(tài)合金在外力或毛細(xì)管力的作用下充填多孔預(yù)制體，固后可獲得最終的復(fù)合材料，主要分為壓力浸滲與無壓浸滲兩種工藝路線。它們之間主要的區(qū)別在于液態(tài)金屬滲入到預(yù)制體時(shí)是否有外力作用。

在預(yù)制體制備方面它們之間區(qū)別不大，通常分為粉料堆積成形、粉料注射成形、模壓成形、凝膠注模成形這4類，表1[7,15-26]為幾種預(yù)制體制備技術(shù)對比。液相法主要浸滲方式分為壓力浸滲和無壓浸滲，其中壓力浸滲又分為擠壓鑄造和氣壓浸滲。

表1 預(yù)制體制備技術(shù)對比[7,15-26]

2.3.1 擠壓鑄造

擠壓鑄造工藝是將經(jīng)過預(yù)熱后的碳化硅預(yù)制體放入到專用的模具內(nèi)，鋁合金液澆注到預(yù)制體上方，金屬液在外加機(jī)械力作用下充滿整個(gè)預(yù)制體，并保壓一定時(shí)間，金屬液在壓力下凝固，從而獲得復(fù)合材料。利用擠壓鑄造工藝獲得的復(fù)合材料由于制備時(shí)間短、金屬液溫度較低，故可以有效控制界面反應(yīng)、碳化硅顆粒與基體界面結(jié)合好，具有復(fù)合材料力學(xué)性能高、機(jī)械化程度高的特點(diǎn)，但仍存在復(fù)合材料尺寸受設(shè)備限制，設(shè)備成本較高，對工藝因素控制要求較高，容易出現(xiàn)裹氣、氣孔等問題[9-10,27]。圖1為利用擠壓鑄造工藝示意圖[28]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)武高輝等[27]人針對上述存在的問題，提出了自排氣壓力浸滲工藝可以有效解決在浸滲過程中預(yù)制體內(nèi)部氣體無法排出的問題。

圖1 擠壓鑄造工藝制備SiCp/Al復(fù)合材料示意圖[28] Fig.1 Schematic diagram of SiCp/Al composite prepared by squeeze casting processing[28]

2.3.2 氣壓浸滲

氣壓浸滲是原理與擠壓鑄造原理類似，將碳化硅預(yù)制體、鋁合金放置到密封腔內(nèi)加熱至鋁合金完全熔化后，向鋁合金液面上充入高壓惰性氣體將鋁合金液壓入到多孔預(yù)制體內(nèi)，并在壓力下凝固獲得復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出真空壓力浸滲工藝：鋁合金與預(yù)制體所在密封腔抽真空，待鋁合金液完全熔化后，在施加高壓惰性氣體將鋁合金液充滿預(yù)制體內(nèi)部孔隙，由于預(yù)制體處于真空環(huán)境，避免了傳統(tǒng)壓力浸滲預(yù)制體內(nèi)部殘留氣體產(chǎn)生氣孔、疏松等情況發(fā)生，使獲得的復(fù)合材料致密度高、可實(shí)現(xiàn)近凈尺寸成型[14,19,27]。圖2為真空壓力浸滲示意圖[29]。但該工藝周期較長，且在制備過程中鋁合金液與碳化硅預(yù)制體接觸時(shí)間較長，容易發(fā)生有害界面反應(yīng)，設(shè)備成本較高，較為復(fù)雜[27]。

圖2 真空氣壓浸滲裝置原理示意圖[29] Fig.2 Schematic diagram of the vacuum infiltration device[29]

2.3.3 無壓浸滲

無壓浸滲技術(shù)自20世紀(jì)80年代末被美國Lanxide公司提出并申請專利后就受到廣泛關(guān)注[30]。無壓浸滲工藝是將具有一定化學(xué)成分的浸滲合金與碳化硅預(yù)制體加熱到預(yù)定溫度，在浸滲氣氛，合金液內(nèi)化學(xué)成分以及毛細(xì)管力相互作用下，鋁合金液自發(fā)滲入到碳化硅預(yù)制體內(nèi)，合金液降溫凝固，得到較為致密復(fù)合材料。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的必要條件存在浸滲氣氛，如N2；助滲劑，如Mg；無需施加壓力即可發(fā)生浸滲[31]。無壓浸滲工藝的優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件近凈尺寸制備，同時(shí)該工藝不需要真空、壓力等苛刻條件，操作簡便，方法簡單，制備成本較低。但該工藝目前存在制備時(shí)間較長，容易發(fā)生有害界面反應(yīng)等問題[10,32-33]。美國M-Cubed公司[34]將微波加熱技術(shù)用于無壓浸滲工藝，相較于傳統(tǒng)加熱工藝，其浸滲時(shí)間縮短可以超過50%，降低成本，且材料性能略有提高。

表2為粉末冶金法、攪拌鑄造法與液相浸滲法工藝對比。

表2 粉末冶金法、攪拌鑄造法與液相浸滲法工藝比較

2.4 其他制備工藝的研究

目前有學(xué)者利用其它工藝制備中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料，其中合肥工業(yè)大學(xué)王武杰等人[35]針對不同SiC粒徑及體積比進(jìn)行研究，利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備60Vol.%SiCp/Al復(fù)合材料，其熱導(dǎo)率可達(dá)214 W/(m·K)，并能有效抑制Al4C3脆性相生成。武漢理工大學(xué)顧曉峰等人[36]采用不同碳化硅顆粒級配比，利用放電等離子燒結(jié)工藝制備出60Vol.%SiCp/Al復(fù)合材料，并獲得了較高的熱導(dǎo)率。蘭州理工大學(xué)劉興丹等人[37]采用不同于傳統(tǒng)真空熱壓燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)的方式，采用直熱法粉末觸變成形技術(shù)制備出60Vol.%的SiCp/Al復(fù)合材料，室溫至250 ℃時(shí)其平均線膨脹系數(shù)小于5.0×10-6℃-1。

3 中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料典型應(yīng)用

中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料主要應(yīng)用于精密儀器、光學(xué)、電子封裝等領(lǐng)域。

3.1 精密儀器領(lǐng)域的應(yīng)用

表3[27,38]為中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料與常見精密儀器材料性能對比?？梢姡噍^于傳統(tǒng)的不銹鋼、鈦合金等，其具有比剛度高、導(dǎo)熱系數(shù)高的特點(diǎn)；相較于鈹材具有加工環(huán)境友好的特點(diǎn)，適合應(yīng)用于精密儀器等領(lǐng)域。美國ACMC公司將中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料部件(圖3)應(yīng)用于導(dǎo)彈慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以及用于光纖制導(dǎo)導(dǎo)彈(FOG-M)和“海爾法導(dǎo)彈”的紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)以及探測器平衡環(huán)，相對于416不銹鋼重量減少了約62%[39]。美國M-Cubed公司中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料應(yīng)用于精密儀器裝備。哈爾濱工業(yè)大學(xué)[38]研制出用于儀表級SiCp/Al復(fù)合材料，其在交變溫度場下的尺寸穩(wěn)定性在1×10-5以內(nèi)，且相對于鑄鋁件，其模態(tài)頻率提高了36%。目前已應(yīng)用于慣導(dǎo)結(jié)構(gòu)件、撓性平臺、陀螺儀、軸承座等(如圖4所示)。其中與應(yīng)用于某半鈹半SiCp/Al復(fù)合材料陀螺儀與LY12鋁合金陀螺儀相比，精度提高了5倍，逐次漂移精度提高幾十倍。北京有色金屬研究總院利用粉末冶金法制備40～70Vol.%SiCp/Al復(fù)合材料大尺寸錠坯，應(yīng)用于無人機(jī)與制導(dǎo)武器慣導(dǎo)系統(tǒng)器件[40]。航天材料及工藝研究所成功研制多種中等體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al宇航零件樣件，部分已應(yīng)用于某型號慣導(dǎo)平臺[41]。

表3 精密儀器常用材料性能對比[27,38]

圖3 紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的SiCp/Al復(fù)合材料部件[39] Fig.3 Precision machined instrument grade MMC components for an imaging infrared guidance system[39]

圖4 慣導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件[38] Fig.4 Structral parts used for inertial measurement and navigation system[38]

3.2 光學(xué)及光機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用

中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料具有較高的比剛度和熱物理性能，目前已應(yīng)用于光機(jī)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域[42-43]，同時(shí)在光學(xué)反射鏡領(lǐng)域也進(jìn)行了探索性研究與應(yīng)用。美國M-Cubed公司利用PRIMEXTM技術(shù)制備的中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料應(yīng)用于反射鏡、光機(jī)結(jié)構(gòu)外殼制造。美國亞利桑那大學(xué)與美國ACMC合作研制的口徑為300 mm超輕型空間望遠(yuǎn)鏡(圖5)，其主次鏡連接桁架、次鏡、次鏡支撐系統(tǒng)均采用中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料制備，而使其整個(gè)望遠(yuǎn)鏡重量僅為4.5 kg；同時(shí)美國ACMC公司研制中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料用于替代鈹材料作為坦克紅外瞄準(zhǔn)系統(tǒng)反射鏡、前視紅外反射鏡以及激光反射鏡等(圖6)[39,44-45]。加拿大空間局與美國DWA公司嘗試將粉末冶金工藝制造的30Vol.% SiCp/Al復(fù)合材料激光掃描鏡(圖7)應(yīng)用于國際空間站三維空間視覺系統(tǒng)，利用單點(diǎn)金剛石車削加工技術(shù)，其表面化學(xué)鍍Ni-P涂層可以實(shí)現(xiàn)波前誤差為1.43λ(λ=633 nm)和RMS=0.08λ，滿足作為激光掃描鏡的使用要求[46]。

圖5 超輕型空間望遠(yuǎn)鏡原理圖[44] Fig.5 Prototype ultra-lightweight space telescope incorporating MMC materials[44]

圖6 美國ACMC公司制備的SiCp/Al復(fù)合材料反射鏡[39] Fig.6 ACMC SiCp/Al mirrors[39]

圖7 SiCp/Al應(yīng)用于激光掃描鏡[43] Fig.7 Photographs of the laser scanning mirror made from 30Vol.% SiCp/Al composite[43]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功研制出應(yīng)用于紅外波段SiCp/Al復(fù)合材料反射鏡，并且在熱力耦合作用下具有較高的尺寸穩(wěn)定性(圖8)[5,27]。北京航空材料研究院[30,46-47]利用無壓浸滲工藝制備的中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料焦面支撐結(jié)構(gòu)(圖9所示)、調(diào)焦機(jī)構(gòu)零部件、航空光電穩(wěn)定平臺框架等應(yīng)用于空間光機(jī)結(jié)構(gòu)和航空光電穩(wěn)定平臺，保證光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量。我國采用SiCp/Al復(fù)合材料的衛(wèi)星相機(jī)零件已應(yīng)用于“資源二號”衛(wèi)星，相較于原設(shè)計(jì)采用的鈦合金在降低零件重量的同時(shí)，傳熱性能顯著提高[48]。北京有色金屬研究總院、中國科學(xué)院沈陽金屬研究所制備出應(yīng)用于航天結(jié)構(gòu)功能一體化領(lǐng)域的中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料。華南理工大學(xué)利用壓力浸滲方式制備碳化硅體積分?jǐn)?shù)大于60%SiCp/Al復(fù)合材料，用于制作空間反射鏡坯，由于SiC與Al基體的硬度差異較大，在光學(xué)加工過程中存在去除速率不同的情況。針對這一問題，采用在SiCp/Al表面鍍與SiCp/Al線膨脹系數(shù)相匹配的鉍玻璃涂層，光學(xué)加工時(shí)可以獲得超光滑表面。表面粗糙度Ra=0.96 nm，PV=0.052λ(λ=632.8 nm)，平面鏡斜率均方根小于0.009λ[49]。

圖8 SiCp/Al復(fù)合材料反射鏡[5] Fig.8 Mirrors made from SiCp/Al composites[5]

圖9 空間光機(jī)結(jié)構(gòu)部件[30] Fig.9 Space optomechanical components[30]

中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所將凝膠注模技術(shù)與無壓浸滲技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料反射鏡坯及其光機(jī)結(jié)構(gòu)件近凈尺寸制備，大大降低復(fù)合材料加工周期，同時(shí)反射鏡與支撐連接結(jié)構(gòu)采用同一種材料可大大提高光學(xué)系統(tǒng)的成像效果。圖10為全SiCp/Al反射鏡組件。

圖10 全SiCp/Al 反射鏡組件 Fig.10 Components of all SiCp/Al mirrors

3.3 電子封裝及熱控領(lǐng)域應(yīng)用

表4為常用電子封裝與芯片材料熱物理性能及密度[20,27]。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料由于其密度低、導(dǎo)熱系數(shù)高，且線膨脹系數(shù)低，作為電子封裝外殼可與芯片很好地進(jìn)行匹配。目前已大規(guī)模應(yīng)用于電子封裝及熱控領(lǐng)域，尤其是對重量要求極為敏感的航空航天電子系統(tǒng)。圖11[50]為相同結(jié)構(gòu)Kovar合金和高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料制備的微波封裝部件。通過對比可以看出，高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料在提高熱性能的前提下，顯著降低重量。美國Lanxide公司及TTC公司制備的PRIMEXTMSiCp/Al復(fù)合材料，其線膨脹系數(shù)為4.8～8.6×10-6/℃，其PRIMECOOLTM電子封裝及熱控元件產(chǎn)品具有優(yōu)異的熱性能，相較于傳統(tǒng)Cu/W和Fe/Ni合金可以節(jié)省超過40%的重量，目前已應(yīng)用于“卡西尼”太空探測器、“銥星”系統(tǒng)，美國空軍及歐洲戰(zhàn)斗機(jī)及電子吊艙。此外，日本新干線列車，豐田普銳斯混合動力汽車等也采用Lanxide及TTC公司的PRIMECOOLTM系列產(chǎn)品。美國洛克希德·馬丁公司將SiCp/Al復(fù)合材料用于制作衛(wèi)星遠(yuǎn)程電源控制器以及裝備于美國DSCS-III軍用通訊衛(wèi)星的微波封裝部件，該部件相較于Kovar合金重量可以減少10 kg以上[51]；美國Alcoa公司采用壓力鑄造方式近凈尺寸成型的65～75Vol.% SiCp/Al復(fù)合材料用于多芯片封裝。相較于傳統(tǒng)釬焊和錫焊在獲得更好的散熱效果的同時(shí)可減少操作步驟、降低成本[50]。美國CPS公司開發(fā)出具有特色的QuickSetTM/QuickCastTM制備工藝，可實(shí)現(xiàn)薄壁件近凈尺寸成型并結(jié)合Concurrent IntegrationTM技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑲嵌件同步浸滲結(jié)合可取代后期焊接步驟，從而降低制備成本，其制備的SiCp/Al復(fù)合材料的熱導(dǎo)率可達(dá)170～200 W/(m·K)，產(chǎn)品應(yīng)用于IGBT基板、冷卻器，封裝外殼等產(chǎn)品，在雷達(dá)系統(tǒng)、航空航天電子系統(tǒng)、微波通訊等領(lǐng)域應(yīng)用[20,52]。法國Egide-Xeram公司生產(chǎn)的大尺寸基板已應(yīng)用于Thomson-CSF雷達(dá)的微波封裝；德國DMC公司與CEPAL實(shí)驗(yàn)室致力于生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本微處理外殼[10]；日本電氣化株式會社利用壓力浸滲工藝制備SiCp/Al復(fù)合材料用于制作功率模塊、IGBT基板、散熱器等；日本田島輕金屬株式會社利用PRIMEX CASTTM技術(shù)制備中等體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料用于精密檢測設(shè)備和精密機(jī)械磨損和制動部件等[14]。目前我國在電子封裝領(lǐng)域，高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料用戶主要包括中車集團(tuán)、比亞迪、江淮動力、天津恒天、奇瑞、吉利、啟辰晨風(fēng)等廠家以及一些LED廠商和軍工電子廠商，且均依靠進(jìn)口[53]。國內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)如中南大學(xué)[14,53]、國防科技大學(xué)[24]、哈爾濱工業(yè)大學(xué)在[28]、北京科技大學(xué)[54]、合肥工業(yè)大學(xué)[55]、西北工業(yè)大學(xué)[22]、西安電子科技大學(xué)[23,29]、北京有色金屬研究總院均對用于電子封裝及熱控領(lǐng)域的中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料展開研究。其中中南大學(xué)[14]對年產(chǎn)200 m2電子封裝用高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料工藝和設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)；國防科技大學(xué)與中南大學(xué)小批量研制用于相控陣?yán)走_(dá)的SiCp/Al T/R組件封裝外殼[56]；北京科技大學(xué)何新波等人[54]制備的67Vol.% SiCp/Al復(fù)合材料封裝零件，導(dǎo)熱率可達(dá)190 W/(m·K)，可滿足封裝材料的使用要求，其綜合性能與國內(nèi)外所制備的材料性能接近；北京有色金屬研究總院研制出用于電子封裝的60～70Vol.%SiCp/Al復(fù)合材料；同時(shí)以湖南浩威特科技發(fā)展有限公司、西安明科微電子材料有限公司、西安法迪復(fù)合材料有限公司等多家新技術(shù)企業(yè)致力于中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料在電子封裝領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)和推廣。

表4 傳統(tǒng)電子封裝材料與芯片材料熱物理性能與密度[20,27]

圖11 微波封裝組件[44] Fig.11 Microwave packaging components[44]

4 中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料發(fā)展趨勢

盡管中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料制備技術(shù)相對比較成熟，已有廣泛的應(yīng)用。未來中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料應(yīng)重點(diǎn)從以下幾方面進(jìn)行研究：

(1)探索新的預(yù)制體制備技術(shù)，克服上述預(yù)制體制備技術(shù)存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制體大尺寸、近凈尺寸成型，并縮短制備周期;

(2)進(jìn)一步優(yōu)化中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合

材料制備工藝，提高復(fù)合材料性能;

(3)完善中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料缺陷檢測方法和技術(shù)，制定中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料缺陷判定方法；

(4)深入研究中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料精密加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速、高效加工，縮短加工周期及成本;

(5)優(yōu)化中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性處理工藝，滿足精密儀器儀表、光學(xué)、電子封裝等領(lǐng)域的使用需求。

5 結(jié)束語

中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料具有制備技術(shù)成熟度較高，制備成本較低，綜合性能較為均衡的特點(diǎn)，隨著航空航天、電子領(lǐng)域的高速發(fā)展，尤其是高鐵、電動汽車等民用領(lǐng)域的興起，對于中高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料的需求也更加旺盛。與此同時(shí)國內(nèi)對于該材料的應(yīng)用與國外先進(jìn)國家相比起步較晚，應(yīng)繼續(xù)對該領(lǐng)域進(jìn)行深入的研究。