，每种制备方法各有其优缺点，表７１为ＳｉＣｐ／Ａｌ制备工艺的比较。
表７１ ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料制备工艺比较
制备方法 生产设备 工艺特点 优点 缺点
粉末冶金法 设备简单 工艺 设 备 较 为 成 熟
但复杂 成 分 自 由 宽 度、制 得 材 料 的
性能好 烧 结 不 易 控 制、孔 隙 多，成
本高
搅拌铸造法 对设备要求低 工 艺 设 备 简 单、成
本低 可 以 进 行 大 批 量 工 业 生 产，
可制造成各种形状复杂的零件 材料中 的 缺 陷 难 于 解 决，制
品体积分数较低
压力铸造法 对设备要求高 工艺成熟、成本低 生产周期 短、可 批 量 生 产、增
强相体 积 分 数 可 以 改 变、材 料
致密性好 工艺难度大
喷射共沉积法 对设备要求不高 工艺不成熟 工序 简 化、流 程 短、效 率 高、
可一次成型、适用面广 成本较高、过程难以控制
无压自浸渗法 设备简单 工艺相对简单 无需考虑 系 统 压 力、成 本 低、
可达到净成型 基体与增强相的润湿性较差
３ ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的基本性能
ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料由铝 或 铝 合 金 基 体 和 增 强 体 ＳｉＣ 颗 粒 构 成。这 种 材 料 很 致 密，无 空
洞，是优良的气密性封装材料。图７２为 Ｒａｏ等人用无压自浸渗法制得的ＳｉＣｐ／Ａｌ微观形貌
照片。ＳｉＣ 颗粒作为增强材料具有性能优异、成本低廉的优点。其热膨胀系数 （ＣＴＥ） 在５
×１０－６Ｋ－１～１８×１０－６Ｋ－１之间可以任意调节，同时通过 Ａｌ∶ＳｉＣ 比率的改变，热传导率在
１７０～１８０Ｗ／（ｃｍ·ｋ）之间，弹性模量达２５０ＧＰａ，密度为３２ｇ／ｃｍ３；Ａｌ作为基板材料，具
有高导热［１７０～２２０Ｗ／（ｃｍ·ｋ）］、低密度 （２７ｇ／ｃｍ３）、价格低廉和易于加工等优点，又克
服了各自的缺点，所以能表现出综合的优异性能。表７２给出了ＳｉＣｐ／Ａｌ与其他封装材料各
种性能的比较。
表７２ ＳｉＣｐ／Ａｌ与其他封装材料性能的比较
材料种类 密度／（ｇ／ｃｍ３） 热膨胀系数／１０－６Ｋ－１ 热导率／［Ｗ／（ｍ·Ｋ）］ 电阻率／μΩ·ｃｍ 弹性模量／ＧＰａ
ＳｉＣｐ／Ａｌ
ＡｌＮ
Ａｌ２Ｏ３
Ａｌ
Ｃｕ
Ｋｏｖａｒ
Ｃｕ／Ｗ ３０
２９
３９
２７
８９
８３
１６ ６５～９
４５
６５
２３
１７
５９
６５～８３ １６０
２５０
２０
２３０
４００
１１～１７
１８０～２００ ３４
—
—
２９
１７
４９
— ２２４
３４５
３８０
７０
１１０
１３８
３６７
图７２ ＳｉＣｐ／Ａ１复合材料的显微结构
从表７２ 可 以 看 到，ＳｉＣｐ／Ａ１ 的 热 导 率 为 Ｋｏｖａｒ及 Ａｌ２Ｏ３ 的 １０ 倍， 与 Ｃｕ／Ｗ 相 当。
ＳｉＣｐ／Ａｌ的 ＣＴＥ 与 ＧａＡｓ （ＣＴＥ 值 为 ６５×１０－６
Ｋ－１）相近，并且 其 ＣＴＥ 可 以 通 过 ＳｉＣ 的 加 入 量 来
调节以获得精确的热匹配，可以将大功率芯片直接安
装 到 ＳｉＣｐ／Ａ１ 基 板 上， 有 效 解 决 失 配 应 力 问 题。
ＳｉＣｐ／Ａｌ的热 传 导 率 没 有 铝 合 金 好， 但 是 结 合 化 学
气 相 沉 积 法 制 得 的 金 刚 石 或 高 定 向 裂 解 石 墨
（ＨＯＰＧ） 平板能够增加热传导性，国际航 天 站 就 使
用 ＳｉＣｐ／Ａｌ压 缩 ＨＯＰＧ 印 刷 电 路 板 热 沉， 一 种
ＳｉＣｐ／Ａｌ通信光电 封 装 使 用 ＨＯＰＧ 嵌 入 以 提 高 热 扩
第七章 新型封装材料 ２５７
散性。同时，ＳｉＣｐ／Ａｌ具有优异的 机 械 性 能， 其 弹 性 模 量 是 Ｃｕ的 两 倍， 可 保 证 封 装 结 构
的牢固性以及 伸 缩 性， 也 有 利 于 散 热，ＳｉＣｐ／Ａｌ基 板 可 以 做 得 更 薄 从 而 减 少 热 阻。 因 为
ＳｉＣｐ／Ａｌ是采用无压自浸渗法制成的，表面覆有一层薄薄的 Ａｌ，起到了抑制裂纹 沿 表 面 扩
散的作用。ＳｉＣｐ／Ａｌ的抗振性能也很理想，含７５％ＳｉＣ的 ＳｉＣｐ／Ａｌ，其减振比可达５８６７×
１０－３，是 Ａｌ的两倍，在航空、航天电子设备中用它作 芯 材 的 标 准 电 子 组 件 （ＳＥＭ） 的 共
振频率可提高到６００Ｈｚ，比使用Ｃｕ／Ｗ 时高一倍，对使用在强烈振动环境下大尺寸封装显
得极为重要。
ＳｉＣｐ／Ａｌ是新型金属基复合材料中应用最为成功的电子封装材料。Ｄｒ．Ｃａｒｌ经过研究发
现，当微粒的体积分数在０７左右，其 ＣＴＥ 和硅相近，并且具有低密度和净成型制造能力，
导致了对这种材料的需求迅速地增长。据报道，直接在 ＳｉＣｐ／Ａｌ衬底上进行微电子封 装 不
仅能够提高器件的热性能，而且通过减小衬底本身的尺寸，还能够减轻器件的重量，用于空
间宇航领域还能节省成本。
４ＳｉＣｐ／Ａｌ展望
