[发明专利]Al-Si封装材料比例压缩致密化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子封装材料，尤其涉及该封装材料的致密化处理方法。 

背景技术

Al-Si合金是一种比较典型电子封装材料，被广泛用于封装各种电子芯片。目前，Al-Si合金的喷射沉积制备工艺相对成熟，其原理是Al-Si熔体在氮气(或其他惰性气体等)作用下，雾化成微小的固态颗粒和半固态熔滴的同时形成高速射流，射流中的颗粒和熔滴撞击到旋转地沉积盘上发生能量转换、变形和铺展，并以较快速度冷却、凝固、堆垛形成Al-Si合金沉积锭。固态颗粒和半固态熔滴堆垛沉积而形成的Al-Si合金沉积锭中不可避免地形成了空隙(孔隙)，在封装制件制造过程中，由于这些空隙(孔隙)存在，严重影响着封装制件的焊接性能、金属镀层涂覆以及气密性等性能，从而导致封装制件的成品率较低。因此，采用喷射沉积制备的Al-Si合金制造封装制件之前，必须消除沉积锭中的空隙(孔隙)，即进行致密化处理。 

喷射沉积制备的Al-Si合金材料致密化处理的工艺有热等静压和锻造、挤压、轧制等塑性变形工艺。目前，对于喷射沉积制备的Al-Si封装材料主要采用高温、高压作用的热等静压工艺进行致密化处理，该致密化处理工艺所需热等静压设备成本投入较大；单批次处理的沉积锭坯数量有限，往往需要进行多批次处理，处理时间长，处理效率低；同时致密化处理后的圆锭经线切割成所需形状的坯料而后经机械加工成芯片封装壳体，加工周期长，材料利用率低，制造成本较高。这类的文献可以参考专利号为ZL03119606.3的中国发明专利《低密度低膨胀系数高热导率硅铝合金封装材料及制备方法》(授权公告号为CN1287449C)；申请号为201110263931.7的中国发明专利申请公开《新型高硅铝合金电子封装材料及其制备方法》(申请公布号为CN10298485A)；申请号为201210058570.7的中国发明专利申请公开《一种喷射沉积Si-Al合金电子封装材料的制备工艺》(申请公布号为CN102534321A)。 

因此，喷射沉积制备的Al-Si封装材料高效、低成本致密化处理工艺，一直是本专业技术领域研究人员研究和开发的重点。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种成本低、处理周期短，材料利用率高的Al-Si封装材料比例压缩致密化方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种Al-Si封装材料比例压缩致密化方法，其特征在于包括如下步骤： 

①下料，材料为喷射沉积Al-Si合金坯料，其中Si含量≤35%，其余Al；下料规格根据实际要求，进行等体积下料； 

②加热，对材料合计坯料进行加热，温度为345℃～505℃，保温3h～5h； 

③压缩致密，将合金坯料装入模具中，对模具进行加热，温度345℃～455℃，到温度后保温3h～5h，开启液压机以0.5～3mm/s进行慢速压缩致密化，完成压缩后凸模卸载并回程，最后顶出变形后的坯料，压缩后的截面面积是下料最小截面面积的1～3.5倍。 

所述的模具可以包括 

凹模，具有供材料放置的凹腔； 

顶出垫板，设于前述凹腔底部； 

下模板，设于凹模底面并中部开设有通孔； 

顶出杆，能上下移动地设置于前述下模板的通孔内并能推动顶出垫板； 

凸模，设于前述凹模的上方并相对凹模能上下移动；以及 

上模板，设于前述凸模的顶面。 

作为优选，所述下料的截面为圆形截面时，材料的极限压缩率≤85%；所述下料的截面为矩形时，该材料的极限压缩率≤80%。 

一种Al-Si封装材料比例压缩致密化方法，其特征在于包括如下步骤： 

①下料，材料为喷射沉积Al-Si合金坯料，其中Si含量35%～50%，其余Al；下料规格根据实际要求，进行等体积下料； 

②加热，对材料合计坯料进行加热，温度为345℃～505℃，保温3h～5h； 

③预压缩致密，预极限压缩率≤60%；压缩后的坯料截面面积是下料最小截面面积的1～2.5倍； 

④压缩致密，将合金坯料装入模具中，对模具进行加热，温度345℃～455℃，到温度后保温3h～5h，开启液压机以0.5～1.5mm/s进行慢速压缩致密化，极限压缩率≤55%；压缩后的截面面积是预压缩致密后截面面积的1～1.5倍，完成压缩后凸模卸载并回程，最后顶出变形后的坯料。 

进一步，所述的模具可以包括 

凹模，具有供材料放置的凹腔；