鋁碳化硅（AlSiC）復(fù)合材料是大功率IGBT封裝的理想材料，目前先進(jìn)制備技術(shù)主要被美日系企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)廠商面臨**、制造水平、加工技術(shù)等多方面的壁壘，國(guó)內(nèi)大功率IGBT封裝用AlSiC產(chǎn)品主要依賴(lài)于從日本進(jìn)口。受?chē)?guó)內(nèi)政策支持影響，近年來(lái)出現(xiàn)了一批AlSiC復(fù)合材料制備的企業(yè)，雖然他們?cè)阡X碳化硅復(fù)合材料制備技術(shù)上取得了較大的發(fā)展和進(jìn)步，但主要集中在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件和低體分（≤40%）制造方面，大功率IGBT用高體分（≥55%）的AlSiC復(fù)合材料存在加工精度低和焊接性能差的技術(shù)壁壘問(wèn)題并沒(méi)有得到有效解決。采用顆粒堆積燒結(jié)法也稱(chēng)為固態(tài)燒結(jié)法，其成孔是通過(guò)顆粒堆積留下空隙形成氣孔。浙江標(biāo)準(zhǔn)碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)
有機(jī)泡沫浸漬法是利用有機(jī)泡沫作模板，將調(diào)制好的陶瓷漿料均勻涂覆在模板上或?qū)⒛０褰霛{料中，排除空氣，使?jié){料均勻附著在有機(jī)泡沫模板上，然后經(jīng)干燥高溫?zé)Y(jié)去除有機(jī)模板，從而制得多孔陶瓷的方法。該方法比較大的缺點(diǎn)則是無(wú)法制備出小孔徑閉口氣孔制品，形狀受限制且預(yù)制體的性能受原材料的影響較大，所制備的多孔陶瓷材料的密度和強(qiáng)度也不易控制。多孔碳化硅陶瓷作為新型陶瓷材料，其應(yīng)用日益***的同時(shí)，其制備技術(shù)必會(huì)進(jìn)一步得到重視，尤其是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面要做到精細(xì)控制，這樣我們才能夠精細(xì)的調(diào)控多孔碳化硅陶瓷性能。山東大規(guī)模碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)模具設(shè)計(jì)對(duì)于陶瓷坯體成型的完整性、尺寸精度和鑄造產(chǎn)品的表層平面度和致密性具有決定性。
發(fā)泡成型法是將氣體或者可以通過(guò)后續(xù)處理產(chǎn)生氣體的物質(zhì)加入陶瓷坯體或前驅(qū)體，然后再經(jīng)過(guò)燒結(jié)得到多孔碳化硅陶瓷。與其他制備方法不同，發(fā)泡法是一種有效的制備閉孔陶瓷的工藝?；瘜W(xué)法是指多孔碳化硅陶瓷中的孔狀結(jié)構(gòu)是由無(wú)機(jī)鹽或添加的有機(jī)物質(zhì)分解或發(fā)生反應(yīng)之后，在原位置留下空位。常見(jiàn)的化學(xué)法制備多孔碳化硅陶瓷的方法有添加造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法及生物模板法等。綜合國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，每種制備技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足?，F(xiàn)代工業(yè)科技的飛速發(fā)展，對(duì)新材料、新技術(shù)不斷提出更高的要求。
SiC陶瓷的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述如下：碳化硅粉體的制備技術(shù)就其原始原料狀態(tài)分為固相合成法和液相合成法。
硅、碳直接反應(yīng)法是對(duì)自蔓延高溫合成法的應(yīng)用,是以外加熱源點(diǎn)燃反應(yīng)物坯體,利用材料在合成過(guò)程中放出的化學(xué)反應(yīng)熱來(lái)自行維持合成過(guò)程。除引燃外無(wú)需外部熱源,具有耗能少、設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn),其缺點(diǎn)是目發(fā)反應(yīng)難以控制。此外硅、碳之間的反應(yīng)是一個(gè)弱放熱反應(yīng),在室溫下反應(yīng)難以點(diǎn)燃和維持下去,為此常采用化學(xué)爐、將電流直接通過(guò)反應(yīng)體、對(duì)反應(yīng)體進(jìn)行預(yù)熱、輔加電場(chǎng)等方法補(bǔ)充能量。 工裝設(shè)計(jì)主要考慮了碳化硅陶瓷壓縮比、氣體排除方式、脫模效果等多個(gè)方面。
顆粒堆積燒結(jié)法也稱(chēng)為固態(tài)燒結(jié)法，其成孔是通過(guò)顆粒堆積留下空隙形成氣孔。在骨料中加入相同組分的微細(xì)顆粒及一些添加劑，利用微細(xì)顆粒易于燒結(jié)的特點(diǎn)，在一定溫度下將大顆粒連接起來(lái)。由于每一粒骨料*在幾個(gè)點(diǎn)上與其他顆粒發(fā)生連接，因而形成大量三維貫通孔道。
多孔SiC陶瓷的制備方法的優(yōu)點(diǎn)包括：采用顆粒堆積法制得的制品易于加工成型，并且強(qiáng)度也相對(duì)比較高；
多孔SiC陶瓷的制備方法的缺點(diǎn)包括：孔隙率比較低，一般的為20%~30%。 杭州陶飛侖生產(chǎn)的碳化硅陶瓷骨架有效避免鋁碳化硅鑄件內(nèi)部裂紋、斷裂、變形等缺陷的產(chǎn)生。山東大規(guī)模碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)
對(duì)坯體中所添加的造孔劑、粘結(jié)劑等物質(zhì)進(jìn)行成分含量和熔點(diǎn)測(cè)定。浙江標(biāo)準(zhǔn)碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)
SiC陶瓷的優(yōu)異性能與其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的：SiC是共價(jià)鍵很強(qiáng)的化合物，SiC中Si-C鍵的離子性*12％左右。因此，SiC具有強(qiáng)度高、彈性模量大，具有優(yōu)良的耐磨損性能。純SiC不會(huì)被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等堿溶液侵蝕。在空氣中加熱時(shí)易發(fā)生氧化，但氧化時(shí)表面形成的SiO2會(huì)抑制氧的進(jìn)一步擴(kuò)散，故氧化速率并不高。在電性能方面，SiC具有半導(dǎo)體性，少量雜質(zhì)的引入會(huì)表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性。此外，SiC還有優(yōu)良的導(dǎo)熱性等等。浙江標(biāo)準(zhǔn)碳化硅預(yù)制件量大從優(yōu)
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