[发明专利]铝硅/铝碳化硅复合材料及其制备方法、电子封装装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子封装领域，特别地，涉及一种铝硅/铝碳化硅复合材料及其制备方法、电子封装装置。

背景技术

微电路组件壳体封装时所用材料需要能同时满足高热导率、低密度、膨胀系数与低温共烧陶瓷匹配、良好的机械性能与加工特性、良好的激光焊接特性等要求，才能使得封装后壳体可靠性有所保障。同时微电路组件壳体封装材料在生产过程中壳体底板的变形量不能大于0.10mm。现在该壳体封装材料主要采用铝合金、铜合金、柯伐合金、W/Cu合金等材料。但铝合金和铜合金膨胀系数过高，柯伐合金密度过大且热导率太低，而W/Cu合金虽然热导率和膨胀系数均较理想，但昂贵的价格和过高的密度，又使W/Cu合金难以满足微电路组件壳体封装材料的全部要求。

钟鼓，吴树森，万里等在发表于《材料导报》2008，22(2)：13-17的《高SiCp或高Si含量复合材料研究进展》中提到，高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料(本文中简称铝碳化硅材料)和喷射沉积高体积分数硅增强铝基复合材料(本文中简称喷射沉积铝硅材料)是新发展起来的两种新型复合材料，它们具有高热导率、低密度和热膨胀系数可设计等特点适于作为微电路组件的封装壳体材料。

现有技术中以硅-碳化硅层状预制件为原料，经真空压力浸渗制备得到的铝硅-铝碳化硅复合材料。但由于采用真空压力浸渗法得到的铝硅-铝碳化硅封装材料表层铝硅中的硅相表面存在氧化层，且所得铝硅材料中硅颗粒(光学显微镜组织如图1所示)粗大，存在很多粒径大于100μm的硅颗粒，硅颗粒表面的氧化层和粗大的硅颗粒，导致封装时盖板与壳体的焊缝可靠性不足，无法满足激光焊接的需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种铝硅/铝碳化硅复合材料及其制备方法、电子封装装置，以解决现有技术中电子封装壳体与盖板通过激光焊接时焊缝不稳定的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝硅/铝碳化硅复合材料，复合材料包括激光焊接层和铝碳化硅层，激光焊接层位于铝碳化硅层的上表层；其特征在于，激光焊接层为经喷射沉积形成的铝硅材料层。

进一步地，激光焊接层表面各硅颗粒之间连通且含氧量≤1000×10^-6；激光焊接层表面中硅颗粒粒径≤100μm。

进一步地，激光焊接层中硅的质量百分比≤55％。

根据本发明的另一方面还提供了一种上述铝硅/铝碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将喷射沉积制得的铝硅材料层置于碳化硅预制件顶面，得到复合预制件，并将复合预制件放入模具中在550℃～650℃下恒温预热2小时～3小时；

2)熔化铝合金；

3)抽真空后充惰性气体至压力为1.5MPa～2.0MPa下恒温恒压515分钟～15分钟后再增压至8MPa～12MPa，得到铝硅/铝碳化硅复合材料。

进一步地，碳化硅预制件通过干法模压法或粉末注射成型法制得，碳化硅预制件的密度为2.07g/cm³～2.35g/cm³。

根据本发明的另一方面还提供了一种电子封装装置，包括壳体和盖板，壳体包括底板和围绕底板设置的围栏，复合材料中，至少围栏为权利要求1至4中任一项的铝硅/铝碳化硅复合材料；

进一步地，壳体具有矩形结构；围栏的侧壁和底板为铝碳化硅层，壳体中，95mm<壳体内腔长度≤125mm，70mm<壳体内腔宽度≤85mm，2mm≤壳体底板的厚度≤3mm。

进一步地，作为围栏的铝硅/铝碳化硅复合材料的激光焊接层中含硅质量百分比为48％～55％，余量为铝。

进一步地，盖板包括：中间区域，由铝碳化硅材料形成；以及外围区域，环绕在中间区域的外周，并与围栏形成配合关系，外围区域由铝合金材料形成。

进一步地，盖板中的中间区域的铝碳化硅材料中SiC的体积百分比为65％～75％，余量为铝或铝合金。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的复合材料通过在铝碳化硅上同步集成具有良好激光焊接特性的喷射沉积铝碳化硅层。由于喷射沉积得到的铝硅材料层氧含量≤1000×10^-6，且硅颗粒粒径小且彼此深度连接形成网状，提高了所得复合材料的激光焊接焊缝的稳定性，使其能满足微电路组件壳体材料的要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明