[发明专利]一种基于超声波固相叠层的电子封装装置及方法

说明书

本发明属于电子封装领域，公开了一种基于超声波固相叠层的电子封装装置及方法。装置包括基底、金属箔带、超声压头和处理基底或金属箔带的铣削设备。方法是金属箔带通过超声压头的固相连接作用在基板上逐层堆积，实现三维块状实体的固相堆叠。在该块状实体上经过数控铣削设备加工形成特定的空间，将电子元件和连接导线放入该空间内。最后通过金属箔带的逐层固结将其密封，实现电子元件（如传感器）的低温叠层金属封装。本技术方案得到的电子元件金属封装体具有使用寿命长、电磁屏蔽性好、抗干扰能力强、工作灵敏度高、零件结合强度高等优点，且易于实现自动化生产。

技术领域

本发明涉及电子封装技术领域，特别涉及一种基于超声波固相叠层的电子封装装置及方法。

背景技术

随着信息时代的发展，电子产业已成为当今世界最活跃，同时也是最重要的产业之一。以中国为主的亚洲发展中国家则首次取代北美，成为全球最大电子消费市场。与此同时，电子产业的强劲发展也带动了与之密切相关的电子封装产业。微电子封装一方面朝着高集成度、高频率、大功率、低成本的方向发展，另一方面，新工艺和新材料的不断涌现，也使微电子封装朝着更节能、更环保和更持久的道路前进。

金属电子封装领域有个需要克服的缺点，目前主要采用熔钎焊的方式进行封装，会产生相对较高的温度，会对封装的电子元件有一定的损坏，并且在高温下金属易产生相变及金属间化合物，零件强度不高。因此，提供一种低温、低成本、效率高、屏蔽性能好、密封性好的电子封装装置及方法是很有必要的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种低温、低成本、效率高、屏蔽性能好、密封性好的电子封装方法，通过超声波固相叠层和数控加工完成增减材工艺技术，将电子元件密封在金属基体内，可有效提高电子元件的使用寿命，减少检查更换的次数。

本发明通过如下技术方案实现。

一种基于超声波固相叠层的电子封装装置包括基底、金属箔带、超声压头、换能器和处理基底或金属箔带的铣削设备、连接导线和密封物质。使用密封物质在电子元件的连接导线周围涂覆进行密封，保证得到封装体的完全密封性。超声压头与换能器连接，换能器与超声电源连接，超声电源将电能提供给换能器，换能器将电能转化为振动形式的机械能，振动传递到超声压头上，实现两层金属箔片的固结，周而复始，完成多层金属箔片的固相堆叠。

金属箔带是多层的。

金属箔带之间或基底与金属箔带之间添加纤维增强层。超声波固相叠层的金属箔材之间可添加碳纤维、碳化硅等纤维增强材料以增强其强度和性能。

每层包括两片或多片金属箔带，多层金属箔带在厚度方向的截面上交错层叠。金属箔带通过超声固相叠层完成三维块状实体制备，金属箔带以多层竖排不交错或者多层竖排交错的堆积方式进行堆积。

金属箔带的材料是铝或铜或镁或钛或镍。金属箔带为固相叠层用材料，是箔状金属带。可以是同种金属箔材之间的固相叠层，也可以是异种金属箔材间的固相叠层。

金属箔带的厚度是0.1~0.4mm。

超声压头与换能器连接，换能器与超声电源连接，换能器可以是两个，超声压头两端对称分布两个换能器，超声固结装置为推挽式，在工作过程中实现推挽式运动。超声压头与双换能器组成推挽式超声波固相叠层设备，大幅度提高设备功率及固相叠层的效率。基体材料是铜或铁，铣削设备是数控的。

一种基于超声波固相叠层的电子封装方法是用铣削设备在基板上加工出容纳电子元件的空间，金属箔带通过超声压头将空间开口密封。通过超声波固相叠层与数控铣削设备配合完成增减材工艺技术，将电子元件封装在金属基体内，具体为：金属箔带通过超声压头的固相连接作用在基板上逐层堆积，实现三维块状实体的固相堆叠，在该块状实体上经过数控铣削设备加工形成特定的空间，将电子元件和连接导线放入该空间内，最后通过金属箔带的逐层固结将其密封，实现电子元件（如传感器）的低温叠层金属封装。