上海新型铝碳化硅结构设计

2、铝碳化硅材料成型的关键技术：由于金属所固有的物理和化学特性，其加工性能不如树脂好，在制造铝基碳化硅材料中还需解决一些关键技术，其中主要表现于：加工温度高，在高温下易发生不利的化学反应；增强材料与基体浸润性差；增强材料在基体中的分布。

（1）、高温下的不利化学反应问题：在加工过程中，为了确保基体的浸润性和流动性，需要采用很高的加工温度（往往接近或高于基体的熔点）。在高温下，基体与增强材料易发生界面反应，生成有害的反应产物Al4C3，呈脆性，会成为铝碳化硅材料整体破坏的裂纹源。因此控制复合材料的加工温度是一项关键技术。该问题主要解决方法：①、尽量缩短高温加工时间，使增强材料与基体界面反应时间降低至比较低程度；②、通过提高工作压力使增强材料与基体浸润速度加快；③、采用扩散粘接法可有效地控制温度并缩短时间。 铝碳化硅可替代铝、铜、铜钨、铜钼等应用于高功率封装领域。上海新型铝碳化硅结构设计

AISiC(铝基碳化硅)复合材料具有高比强度和比刚度、低热膨胀系数、低密度、高微屈服强度、良好的尺寸稳定性、导热性以及耐磨、耐疲劳等优异的力学性能和物理性能，在航空航天、汽车、电子、体育用具等领域被广泛应用。但是由于超硬的增强相颗粒的加入，特别是颗粒含量高、尺寸小时，该材料的切削加工性能非常差，从而限制了该材料的应用。A1SiC复合材料一般是铸造法或粉末冶金法等制备，需要进一步的机械加工达到零件所需的精度和表面粗糙度要求。SiC增强体颗粒比常用的刀具(如高速钢刀具和硬质合金刀具)的硬度高得多，在机械加工的过程中会引起剧烈的刀具磨损。PCD金刚石刀具虽然比增强体颗粒的硬度高，但硬度值相差不大，在切削加工高体分(SiC颗粒含量在60％～70％)的颗粒增强AISiC复合材料时仍然会快速磨损，且PCD金刚石刀具成本更高。多功能铝碳化硅行业标准铝碳化硅已经应用于飞机的油箱口盖。

铝基碳化硅复合材料由于自身的一些特殊优点，在航空、航天领域备受青睐，应用在多方面。同时，也是电子元器件封装材料，主要是指将铝与高体积分数的碳化硅复合成为低密度、高导热率和低膨胀系数的封装材料，以解决电子电路的热失效问题。此外，铝基复合材料还可以制造惯性导航系统的精密零件、旋转扫描镜、红外观测镜、激光镜、激光陀螺仪、反射镜、镜子底座和光学仪器托架等许多精密仪器和光学仪器。铝基碳化硅复合材料充分结合了碳化硅陶瓷和金属铝的不同优势，具有高导热性、与芯片相匹配的热膨胀系数、密度小、重量轻，以及高硬度和高抗弯强度。

铝基碳化硅复合材料的实际意义在于：可以使集成电路的封装性能大幅提高，使用铝碳化硅材料进行电子封装，使封装体与芯片的受热膨胀相一致，并起到良好的导热功能，解决了电路的热失效问题；批量使用AlSiC材料，可以降低封装成本，比目前使用W-Cu、Mo等贵金属材料价格要便宜得多；有效改良我国航天、微波和其他功率微电子领域封装技术水平，提高功能，降低成本，加快我国航天产品的先进化。AlSiC封装材料的开发成功，标志着中国企业不再是在封装领域内一个单纯的蓝领和加工者的角色，而是已经有了自己的具备独属技术内核的封装产品，填补了国内空白，在封装领域内是一项巨大的技术进步。铝碳化硅已经应用于PW4000发动机风扇出口导叶。

封装金属基复合材料的增强体有数种，SiC是其中应用为的一种，这是因为它具有优良的热性能，用作颗粒磨料技术成熟，价格相对较低；另一方面，颗粒增强体材料具有各向同性，有利于实现净成形。AlSiC特性主要取决于SiC的体积分数(含量)及分布和粒度大小，以及Al合金成分等。依据两相比例或复合材料的热处理状态，可对材料热物理与力学性能进行设计，从而满足芯片封装多方面的性能要求。其中，SiC体积分数尤为重要，实际应用时，AlSiC与芯片或陶瓷基体直接接触，要求CTE尽可能匹配。此外，AlSiC可将多种电子封装材料并存集成，用作封装整体化，发展其他功能及用途。研制成功将高性能、散热快的Cu基封装材料块（Cu-金刚石、Cu-石墨、Cu-BeO等）嵌人SiC预制件中，通过金属Al熔渗制作并存集成的封装基片。在AlSiC并存集成过程中，可在需要的部位设置这些成本相对较高的快速散热材料，降低成本，扩大生产规模，嵌有快速散热材料的AlSiC倒装片系统正在接受测试和评估。另外，还可并存集成48号合金、Kovar和不锈钢等材料，此类材料或插件、引线、密封环、基片等，在熔渗之前插入SiC预成形件内，在AlSiC复合成形过程中，经济地完成并存集成，方便光电器件封装的激光连接。杭州陶飞仑新材料有限公司可对铝碳化硅表面进行功能多元化设计。北京铝碳化硅设备

杭州陶飞仑致力于新型特种陶瓷、金属陶瓷复合材料的研发、生产、销售和技术服务为一体的高科技企业。上海新型铝碳化硅结构设计

(4)、超声加工：

超声加工(USM)是指将超声波和数控加工中心相互结合，在数控加工中心上由超声发生器产生高频电振荡(一般为16kHz～25kHz)，施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅，并驱动以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与工具相应的形状。 上海新型铝碳化硅结构设计

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