高效、低成本 AlSiC 基板生产的关键技术与应用

铝碳化硅类金属基复合材料具有高比刚度、比强度、膨胀系数小等优点，该 材料具有优良的散热能力和摩擦磨损性能，可制造大功率 LED、IGBT等功率器 件散热基板、刹车片/盘等，在航空、航天、交通、电子及新能源等领域具有潜 在的重要应用价值。在国际上，关键技术掌握在美国，英国等国际大厂手中，一 般采用真空热压、真空压力浸渗等方法制备该类材料，制备工艺复杂，导致生产 效率低下、成本高昂，限制了其推广应用。在国内，主要处于实验室产品或小批 量试用阶段；同时由于金属基复合材料机械加工性差，很难采用目前工业最常用 的车、铣、刨等加工手段，而且焊接性也极差，进一步限制了其在工业上的应用。 本项目经过 10年的探索，突破传统的粉末冶金工艺，研制了快速热压设备，实 现了铝碳化硅复合材料在大气条件下低压、快速热压成型，对碳化硅含量在 70% 以内的铝碳化硅材料致密达到或超过 98%。由于该技术避免了目前国内外制备技 术中的真空工艺环节并采用快速加热和控制热压技术，使关键的热压工序的生产 效率大大提高，同时由于低压成型使得在相同压力设备条件下生产效率可以十倍 甚至更高，使生产成本大幅度降低，并可以通过大批量生产，使规模生产成本进 一步降低。因而，该技术适合大规模工业生产，而且产品价格可以随着生产规模 的提高大幅度下降，从而不但适用于高端的工业产品，也适用于广大的中低端工 业产品市场。该技术为金属基复合材料的一种粉末冶金生产工艺，适合陶瓷含量 一般在 70%及以下任意含量的产品，尤其适合对强度要求不是太高的功能型产 品，比如高导热、低膨胀的铝碳化硅基板、IGBT散热板、刹车片/盘等。

关键技术： 1) 快速加热技术； 2) 控制热压技术； 3) 一模多腔技术； 4) 配方设计与性能、成本控制技术。 技术指标： 1) 热压升温时间：3-5分钟，为传统热压升温时间的 1/10； 2) 保压时间：15-30分钟，为传统热压保压时间的 1/4； 3) 最高压力：20MPa，为传统热压压力的 1/5-1/10； 4) 热膨胀系数：α≤12.94×10-6/k（室温~350℃）； 5) 导热系数：70-150W（m•k）； 6) 抗拉强度：220MPa；压缩强度：650MPa。