DE10053832A1 - Verfahren zur Herstellung einer SiC-Vorform mit hohem Volumengehalt - Google Patents

Abstract

Das Verfahren umfasst die Stufen des Mischens von SiC-Teilchen unterschiedlicher Teilchengröße, ausgewählt aus einem Bereich von 0,2 bis 48 mum, mit einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bindemittel, einem Verklumpungsmittel und destilliertem Wasser, wodurch ein Gemisch erzeugt wird, und Rühren des Gemisches durch Vermahlen in einer Kugelmühle, wodurch eine Aufschlämmung erzeugt wird, welche die SiC-Teilchen enthält, Gießen der die SiC-Teilchen enthaltenden Aufschlämmung in eine Pressform mit einer oberen und unteren Formhälfte, die mit absorbierenden Körpern ausgestattet ist, und Abquetschen der Aufschlämmung in der Pressform, wodurch die Restfeuchte der Aufschlämmung vermindert wird, vollständige Trocknung der Aufschlämmung mit verminderter Restfeuchte, wodurch eine SiC-Vorform erzeugt wird und Glühen der Sic-Vorform. In die Vorform wird eine Metallmatrize eingearbeitet, wobei ein hoher Volumengehalt (70 Vol-% oder mehr) an Armierung beibehalten wird. Diese Vorform kann somit für die Herstellung von Grundwerkstoffen aus Metallmatrizenverbundstoffen für die Herstellung von elektronischen Packungskomponenten und von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrttechnik, die einen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen müssen, in großem Umfang verwendet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung einer SiC-Vorform mit hohem Volumengehalt, insbe­ sondere für die Herstellung eines Metallmatrizenverbundstof­ fes.

Die bemerkenswerte technische Entwicklung in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts auf dem Gebiet elektronischer Bauteile hat zur Forderung nach Werkstoffen für elektronische Pac­ kungskomponenten mit den nachfolgend aufgeführten spezifi­ schen Eigenschaften geführt:
Erstens sollte der Werkstoff einer elektronischen Packungs­ komponente einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der dem eines in der Packungskomponente verkapselten Halb­ leiterchips entspricht. Aufgrund eines solchen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten ist es möglich, die thermische Beanspru­ chung, die durch die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten von Halbleiterchip und Werkstoff der elektronischen Packungskomponente, wenn diese Wärme freisetzt, hervorgeru­ fen wird, auf ein Minimum herabzusetzen. Mit Hilfe einer solchen elektronischen Packungskomponente lässt sich die Lebensdauer von Halbleitervorrichtungen erhöhen.

Zweitens muss für eine elektronische Packungskomponente ein Werkstoff gewählt werden, der in der Lage ist, die von der Halbleitervorrichtung bei Verwendung der elektronischen Packungskomponente erzeugte Wärme wirksam abzuleiten. Da Halbleitervorrichtungen wärme- und schlagempfindlich sind, müssen Erzeugnisse unter Verwendung derartiger Halbleiter­ vorrichtungen vor Schlageinwirkung geschützt werden. Außer­ dem sollten derartige Erzeugnisse die Wärme leicht ableiten können.

In jüngster Zeit wurden elektronische Erzeugnisse im Hin­ blick auf Kompaktheit entwickelt, so dass sie gut tragbar sind. Für derartige kompakte elektronische Erzeugnisse wer­ den dementsprechend Werkstoffe von geringer Dichte bevor­ zugt. Als derartige Werkstoffe niedriger Dichte kommen Me­ tallmatrizenverbundstoffe in Frage, die in jüngster Zeit für elektronische Packungswerkstoffe vorgeschlagen wurden.

Metallmatrizenverbundstoffe besitzen hohe Wärmeleitfähigkeit und optimale mechanische Eigenschaften bei gleichzeitiger relativ guter Bearbeitbarkeit aufgrund der Metallmatrize. Derartige Metallmatrizenverbundstoffe besitzen außerdem ei­ nen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten verglichen mit anderen Metallwerkstoffen, da als Armierung Keramik, die einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, ver­ wendet wird, wodurch die Wärmeausdehnung der Metallmatrize stark vermindert wird. Derartige Metallmatrizenverbundstoffe können außerdem so aufgebaut sein, dass sie Eigenschaften besitzen, welche die Anpassung ihres Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten an das gewünschte Niveau ermöglichen. Diese Eigen­ schaften können duch Einstellung des Volumengehalts der Ar­ mierung erreicht werden. Aufgrund dieser Eigenschaften wur­ den nun Metallmatrizenverbundstoffe als Werkstoffe für elek­ tronische Packungskomponenten sowie für Erzeugnisse für die Luft- und Raumfahrt wie Satelliten oder Raumschiffe vorge­ schlagen, die im Hinblick auf Maßgenauigkeitsschwankungen infolge der Wärmeausdehnung genau eingestellt werden müssen. Das gesteigerte Interesse an Metallmatrizenverbundstoffen führte zu einem zunehmenden Interesse an Armierungsvorformen für die Herstellung derartiger Metallmatrizenverbundstoffe.

Ein übliches Verfahren zur Erzeugung von Vorformen ist ein vakuumgestütztes Extraktionsverfahren, das in der Hauptsache zur Erzeugung von Faservorformen verwendet wird. Dieses va­ kuumgestützte Extraktionsverfahren ist ein Verfahren der mechanischen Mischung einer Armierung mit einem Bindemittel in einem Rührwerk, wodurch eine Aufschlämmung entsteht, die dann im Vakuum extrahiert wird, was zur Erzeugung der Armie­ rungsvorform führt. Die mit einem solchen vakuumgestützten Extraktionsverfahren hergestellten Teilchen der Armierungs­ vorform haben einen durchschnittlichen Volumengehalt an Ar­ mierung von ca. 50%. Zur Verwendung einer solchen Vorform für die Erzeugung eines Metallmatrizenverbundstoffes für elektronische Packungskomponenten sollte der Volumengehalt an Armierung jedoch 70% oder mehr betragen. Weist die Vor­ form einen Volumengehalt an Armierung von 70% oder mehr auf, kann sie einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6 bis 7 ppm/K besitzen, was dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Halbleiterchips entspricht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung einer SiC-Vorform mit hohem Vo­ lumengehalt von 70% oder mehr bereitzustellen, die als Ar­ mierung für Metallmatrizenverbundstoffe einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer SiC-Vorform mit hohem Volumengehalt ge­ löst, das die folgenden Stufen umfasst:

• - Mischen von SiC-Teilchen unterschiedlicher Teilchengrö­ ße, ausgewählt aus einem Bereich von 0,2 bis 48 µm, mit einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bin­ demittel, einem Verklumpungsmittel und destilliertem Wasser, wodurch ein Gemisch erzeugt wird, und Rühren des Gemisches durch Vermahlen in einer Kugelmühle, wo­ durch eine Aufschlämmung erzeugt wird, welche die SiC- Teilchen enthält,
• - Gießen der die SiC-Teilchen enthaltenden Aufschlämmung in eine Pressform mit einer oberen und unteren Form­ hälfte, die mit absorbierenden Körper ausgestattet ist, und Abquetschen der Aufschlämmung in der Pressform, wodurch die Restfeuchte der Aufschlämmung vermindert wird,
• - vollständige Trocknung der Aufschlämmung mit verminder­ ter Restfeuchte, wodurch eine SiC-Vorform erzeugt wird, und
• - Glühen der SiC-Vorform.

Erfindungsgemäß wird so in die Vorform eine Metallmatrize eingearbeitet, wobei ein hoher Volumengehalt (70 Vol.-% oder mehr) an Armierung beibehalten wird. Die Vorform kann für die Herstellung von Grundwerkstoffen aus Metallmatrizenver­ bundstoffen für die Herstellung von elektronischen Packungs­ komponenten und von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt­ technik, die einen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen müssen, in großem Um­ fang verwendet werden.

Anhand von Zeichnungen und Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer SiC-Vorform,

Fig. 2a eine Mikrofotografie einer Vorform, die unter Ver­ wendung einer Pressform hergestellt wurde, die erfindungs­ gemäß mit absorbierenden Körpern ausgestattet ist,

Fig. 2b eine Mikrofotografie einer Vorform, die unter Ver­ wendung einer Pressform hergestellt wurde, die entsprechend einem üblichen Verfahren nicht mit absorbierenden Körpern ausgestattet ist,

Fig. 3 eine Abänderung des Volumengehalts einer Vorform ent­ sprechend einer Abänderung des Mischungsverhältnisses der SiC-Teilchen,

Fig. 4 eine Abänderung des Volumengehalts einer Vorform ent­ sprechend einer Abänderung des Abquetschdrucks bei der Her­ stellung der Vorform,

Fig. 5 eine Abänderung der Druckfestigkeit einer Vorform entsprechend einer Abänderung des Abquetschdrucks bei der Herstellung der Vorform,

Fig. 6a eine Abänderung der Druckfestigkeit einer Vorform entsprechend einer Abänderung der Glühdauer und

Fig. 6b eine Abänderung der Druckfestigkeit einer Vorform entsprechend einer Abänderung der Glühtemperatur.

Gemäß Fig. 1 werden zur Herstellung einer SiC-Vorform zuerst SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,2 bis 48 µm her­ gestellt. In der Hauptsache werden z. B. SiC-Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 3 µm, 6,5 µm, 8 µm, 10 µm, 40 µm oder 48 µm verwendet. Vorzugsweise werden SiC-Teilchen mit wenigstens zwei unterschiedlichen durch­ schnittlichen Teilchengrößen im gemischten Zustand verwen­ det, um zu einem höheren Volumengehalt an letztendlich her­ zustellender SiC-Vorform zu gelangen. Die beiden unter­ schiedlichen durchschnittlichen Teilchengrößen können dabei 3 µm und 40 µm, 6,5 µm und 40 µm, 10 µm und 40 µm oder 8 µm und 48 µm sein. Die SiC-Teilchen mit den zwei unterschiedli­ chen durchschnittlichen Teilchengrößen werden in einem Ge­ wichtsverhältnis von 1 : 9 bis 9 : 1 gemischt.

Danach werden die SiC-Teilchen zur Bildung einer Aufschläm­ mung mit destilliertem Wasser gemischt. Im Hinblick auf Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit der herzustellenden Vor­ form wird ein anorganisches Bindemittel wie kolloidale Kie­ selsäure in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% dem Gemisch zugesetzt. Zur Erzeugung einer Aufschlämmung von guter Qualität werden dem Gemisch außerdem 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines organischen Bindemittels wie kationische Stärke und 0,5 bis 1,5 Gew.-% eines Verklumpungsmittels wie Polyacrylamid zugesetzt. Unter Berücksichtigung des hydro­ statischen Punktes der zugesetzten Teilchen und der Gelbil­ dung des anorganischen Bindemittels wird dem Gemisch in ei­ ner Menge von 0,5 bis 2 Gew.-% auch Essigsäure zugesetzt, um den pH der erhaltenen Aufschlämmung auf einen Bereich von 2,7 bis 3,5 einzustellen.

Das erhaltene Gemisch wird dann 4 bis 12 Stunden lang in einer Kugelmühle unter Verwendung von Tonerdekugeln gerührt, um das organische Bindemittel, das anorganische Bindemittel und das Verklumpungsmittel gut über die SiC-Teilchen zu ver­ teilen, wobei ein Zerbrechen der SiC-Teilchen auf ein Mini­ mum herabgesetzt ist. Auf diese Weise gelangt man zu einer gut durchmischten Aufschlämmung.

Um aus der die SiC-Teilchen enthaltenden Aufschlämmung eine Vorform zu verpressen, wird erstere in eine Pressform gegos­ sen, wobei in der oberen und unteren Formhälfte jeweils ab­ sorbierende Körper vorgesehen sind. Um die Aufschlämmung abzuquetschen, wird die Pressform in einer axialen Richtung mit einem Druck von 0,5 bis 3 MPa beaufschlagt. Dadurch wird die Feuchtigkeit aus der Aufschlämmung abgequetscht. Sie wird dabei von den absorbierenden Körpern in der oberen und unteren Formhälfte aufgenommen. Die Feuchtigkeit kann aber auch aus der Pressform nach außen abgeleitet werden. Die Restfeuchte der erhaltenen Vorform ist daher auf ein Minimum herabgesetzt.

Danach wird die Aufschlämmung einer vollständigen Trocknung unterworfen. So wird sie z. B. auf natürliche Weise bei Raum­ temperatur während 48 Stunden oder darunter getrocknet und danach bei einer Temperatur von 100°C in einem Trockenofen während 27 Stunden oder darunter einer zusätzlichen Trock­ nung unterworfen. Aufgrund dieser beiden Trocknungsstufen ist die Vorform dann vollständig getrocknet. Ist sie nur unvollständig getrocknet, verdampft dann die in der Vorform zurückgebliebene Feuchtigkeit mit einem Mal auf der nachfol­ genden Glühstufe, was zu Fehlern wie Rissen führt. Wird ein Metallmatrizenstoff in die Vorform eingearbeitet, um einen Metallmatrizenverbundstoff zu erhalten, können in letzterem in den fehlerhaften Bereichen der Vorform lokal Metallmatri­ zenschichten gebildet werden. Der Metallmatrizenverbundstoff weist somit in den Bereichen mit Metallmatrizenschichten gegebenenfalls kein Vorformmaterial, d. h. keine Armierung auf, was das Leistungsvermögen des Metallmatrizenverbund­ stoffs herabsetzen kann. Ferner kann es auf diese Weise schwierig werden, den erwünschten Metallmatrizenverbundstoff herzustellen.

Zur Vermeidung einer unzureichenden Trocknung der Vorform, was zu dem oben erwähnten Problem führt, wird die erwähnte vollständige Trocknung, welche zwei Trocknungsstufen um­ fasst, d. h. eine natürliche Trocknung und eine erzwungene Trocknung erfindungsgemäß durchgeführt, um die Vorform voll­ ständig zu trocknen.

Das Glühen der Vorform nach dem vollständigen Trocknen er­ folgt bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C während 2 bis 6 Stunden. Bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C beginnt das organische Bindemittel Cristobalit zu bilden.

Fig. 2a zeigt eine Mikrofotografie einer Vorform, die unter Verwendung einer mit absorbierenden Körpern ausgestatteten Pressform hergestellt wurde. Fig. 2b zeigt eine Mikrofoto­ grafie einer Vorform, die mit Hilfe einer Pressform gebildet wurde, die keine absorbierenden Körper aufwies. Bei einem Vergleich von Fig. 2a und 2b kann festgestellt werden, dass die Vorform nach Fig. 2a ein gleichmäßigeres und regelmäßi­ geres Mikrogefüge aufweist als die Vorform nach Fig. 2b.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Bei­ spielen und Vergleichsbeispielen näher beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.

Beispiel 1 bis 9

Durch Mischen von SiC-Teilchen mit destilliertem Wasser un­ ter Zugabe von 3 Gew.-% kolloidaler Kieselsäure als anorga­ nisches Bindemittel, 1 Gew.-% kationischer Stärke als orga­ nisches Bindemittel und 0,5 Gew.-% Polyacrylamid als Ver­ klumpungsmittel wurde ein Gemisch zur Herstellung einer Auf­ schlämmung bereitet. Die SiC-Teilchen wurden unter Verwen­ dung von SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 3 µm (Bei­ spiel 1), SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 6,5 µm (Beispiel 2), SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 8 µm (Beispiel 3), SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 19 µm (Beispiel 4), SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 40 µm (Beispiel 5), SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 48 µm (Beispiel 6), eines SiC-Teilchengemisches mit SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 10 µm und SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 40 µm bei einem Volumenverhältnis von 1 : 2 (Beispiel 7), eines SiC-Teilchengemisches mit SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 8 µm und SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 48 µm bei einem Volumenverhältnis von 1 : 2 (Beispiel 8) bzw. eines SiC-Teilchengemisches mit SiC-Teil­ chen mit einer Teilchengröße von 0,2 µm, SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 3 µm und SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 48 µm bei einem Volumenverhältnis von 1 : 2 : 7 (Beispiel 9) hergestellt. Unter Berücksichtigung des hydrostatischen Punktes der zugesetzten Teilchen und der Gelbildung des anorganischen Bindemittels wurde dem Gemisch in einer Menge von 0,5 Gew.-% auch Essigsäure zugesetzt, um eine Aufschlämmung mit einem pH von 3 zu erhalten.

Das erhaltene Gemisch wurde dann 8 Stunden lang in einer Ku­ gelmühle unter Verwendung von Tonerdekugeln gerührt, um das organische Bindemittel, das anorganische Bindemittel und das Verklumpungsmittel gut über die SiC-Teilchen zu verteilen, wobei ein Zerbrechen der SiC-Teilchen auf ein Minimum her­ abgesetzt wurde. Auf diese Weise gelangte man zu einer gut durchmischten Aufschlämmung.

Um aus der die SiC-Teilchen enthaltenden Aufschlämmung eine Vorform herzustellen, wurde erstere in eine Pressform gegos­ sen, wobei in der oberen und unteren Formhälfte jeweils ab­ sorbierende Körper vorgesehen waren. Um die Aufschlämmung abzuquetschen, wurde die Pressform in einer axialen Richtung mit einem Druck von 1,2 MPa beaufschlagt. Dadurch wurde die Feuchtigkeit aus der Aufschlämmung abgequetscht. Sie wurde dabei von den absorbierenden Körpern in der oberen und unte­ ren Formhälfte aufgenommen. Die Restfeuchte der erhaltenen Vorform war daher auf ein Minimum herabgesetzt.

Danach wurde die Aufschlämmung einer Trocknung unterworfen, die zwei Trocknungsstufen umfasste, d. h. die Aufschlämmung wurde auf natürliche Weise bei Raumtemperatur während 48 Stunden getrocknet und danach zwangsweise bei einer Tempera­ tur von 100°C in einem Trockenofen während 24 Stunden ge­ trocknet, wodurch man eine Vorform erhielt. Diese wurde dann geglüht.

Das Glühen erfolgte 5 Stunden lang bei einer Temperatur von 1000°C, bei welcher das anorganische Bindemittel Cristobalit zu bilden begann.

Die einzelnen Volumengehalte (Vol.-%) der entsprechend den Beispielen 1 bis 9 hergestellten SiC-Vorformen wurden durch Mikrobildanalyse gemessen. Die dabei erhaltenen Messergeb­ nisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst.

Tabelle 1

Volumengehalt einer erfindungsgemäß hergestellten SiC-Vorform in Abhängigkeit von der Teilchengröße der SiC-Teilchen

Tabelle 1 zeigt, dass die Vorformen aus Beispiel 8 und 9 einen hohen Volumengehalt (70 Vol.-% oder mehr) aufweist. Insbesondere zeigt die Vorform aus Beispiel 8 unter Verwen­ dung eines SiC-Teilchengemisches, dass SiC-Teilchen mit ei­ ner Teilchengröße von 8 µm sowie solche mit einer Teilchen­ größe von 48 µm bei einem Volumenverhältnis von 1 : 2 einen hohen SiC-Volumengehalt (71,0 Vol.-%) aufweist. Ein höherer SiC-Volumengehalt von 76,0 wird bei der Vorform aus Beispiel 9 erzielt, bei der ein SiC-Teilchengemisch verwendet wurde, das SiC-Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,2 µm, SiC- Teilchen mit einer Teilchengröße von 3 µm und solche mit einer Teilchengröße von 48 µm in einem Volumenverhältnis von 1 : 2 : 7 enthält. Die Messergebnisse aus Tabelle 1 sind außer­ dem in Fig. 3 dargestellt.

Beispiel 10

Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 9, jedoch un­ ter Abänderung des Abquetschdrucks, wie er zur Erzeugung der SiC-Vorformen verwendet wurde, innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 3,0 MPa wurden SiC-Vorformen hergestellt und dann zur Ermittlung des Volumengehalts und der Druckfestigkeit gemessen. Die Messergebnisse sind in Fig. 4 bzw. 5 darge­ stellt.

Fig. 4 zeigt eine geringe Änderung des Volumengehalts ent­ sprechend einer Abänderung des Abquetschdrucks bei der Her­ stellung der Vorform. Fig. 5 zeigt, dass bei einem Ab­ quetschdruck von 1,2 MPa eine Druckfestigkeit von 60 MPa oder mehr erzielt wird.

Beispiel 11

Unter Verwendung des Verfahrens nach Beispiel 9, jedoch un­ ter Abänderung der Glühdauer und -temperatur wurden SiC-Vor­ formen erzeugt, wonach ihre Druckfestigkeit gemessen wurde. Die Messergebnisse sind in Fig. 6a und 6b dargestellt. Fig. 6a illustriert eine Abänderung der Druckfestigkeit in Abhän­ gigkeit von einer Abänderung der Glühdauer, wobei die Glüh­ temperatur bei 1100°C festgelegt ist. Fig. 6a zeigt, dass bei einer Glühdauer von 4 Stunden eine Druckfestigkeit von annähernd 100 Pa erzielt wird. Außerdem kann festgestellt werden, dass selbst dann, wenn die Glühdauer über 4 Stunden hinaus ausgedehnt wird, die Druckfestigkeit nur gering zu­ nimmt. Fig. 6b zeigt eine Abänderung der Druckfestigkeit entsprechend einer Abänderung der Glühtemperatur, wobei die Glühdauer auf 4 Stunden festgelegt ist. Aus Fig. 6b geht außerdem hervor, dass bei Anstieg der Glühtemperatur von 800 auf 1200°C die Druckfestigkeit allmählich zunimmt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 9

Unter Verwendung der Gemische aus der nachfolgenden Tabelle 2 und unter Einsatz eines üblichen Vakuumextraktionsverfah­ rens wurden die nachfolgenden SiC-Vorformen hergestellt.

Die einzelnen Volumengehalte (Vol.-%) der SiC-Vorformen wur­ den durch Mikrobildanalyse gemessen. Die dabei erhaltenen Messergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Tabelle 2

Volumengehalt einer nach üblichen Vakuumextraktions­ verfahren hergestellten SiC-Vorform in Abhängigkeit von der Teilchengröße der SiC-Teilchen

Tabelle 2 zeigt, dass die nach dem üblichen Vakuumextrak­ tionsverfahren hergestellten SiC-Vorformen nur einen SiC- Volumengehalt von 50 bis 55 Vol.-% aufweisen verglichen mit dem erfindungsgemäß erzielten SiC-Volumengehalt von 71 bis 76 Vol.-%. Mit dem üblichen Verfahren ist es daher schwie­ rig, eine SiC-Vorform mit dem erwünschten hohen SiC-Volumen­ gehalt zu erzielen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, stellt die vor­ liegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vorfor­ men bereit, mit dem eine Vorform mit hohem Volumengehalt bei verminderter Produktionsdauer, ohne dass dabei die Anlagen­ kosten steigen, hergestellt werden kann. Das erfindungsgemä­ ße Verfahren ermöglicht daher eine Massenproduktion. Insbe­ sondere kann die erfindungsgemäß hergestellte Vorform, in die eine Metallmatrize eingearbeitet ist, wobei ein hoher Volumengehalt an Armierung beibehalten wird, für Grundwerk­ stoffe aus Metallmatrizenverbundstoffen für die Herstellung von elektronischen Packungskomponenten und von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrttechnik, die einen niederen Wärmeaus­ dehnungskoffizienten und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen müssen, in großem Umfang verwendet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer SiC-Vorform mit hohem Volumengehalt, das folgende Stufen umfasst:

• - Mischen von SiC-Teilchen unterschiedlicher Teilchengrö­ ße, ausgewählt aus einem Bereich von 0,2 bis 48 µm, mit einem organischen Bindemittel, einem anorganischen Bin­ demittel, einem Verklumpungsmittel und destilliertem Wasser, wodurch ein Gemisch erzeugt wird, und Rühren des Gemisches durch Vermahlen in einer Kugelmühle, wo­ durch eine Aufschlämmung erzeugt wird, welche die SiC- Teilchen enthält,
• - Gießen der die SiC-Teilchen enthaltenden Aufschlämmung in eine Pressform mit einer oberen und unteren Form­ hälfte, die mit absorbierenden Körpern ausgestattet ist, und Abquetschen der Aufschlämmung in der Press­ form, wodurch die Restfeuchte der Aufschlämmung vermin­ dert wird,
• - vollständige Trocknung der Aufschlämmung mit verminder­ ter Restfeuchte, wodurch eine SiC-Vorform erzeugt wird, und
• - Glühen der SiC-Vorform.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die kationische Stärke in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% als orga­ nisches Bindemittel zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die kolloi­ dale Kieselsäure in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-% als anorganisches Bindemittel zugesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Polyacrylamid in einer Konzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% als Verklumpungsmittel zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Abquetschstufe in einer axialen Richtung unter einem Druck von 0,5 bis 3,00 MPa durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Glühstufe bei einer Temperatur von 800 bis 1100°C während 2 bis 6 Stunden durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die vollständige Trocknungsstufe die folgenden Stu­ fen umfasst:

• - Natürliche Trocknung der Aufschlämmung mit verminderter Restfeuchte bei Raumtemperatur während 48 Stunden oder weniger und
• - erzwungene Trocknung der natürlich getrockneten Auf­ schlämmung bei einer Temperatur von 100°C während 27 Stunden oder weniger.