[發明專利]一種梯度鋁硅封裝外殼及其制作方法

在審

• 申請號: 201911378834.5
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111029306A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 夏明曠;方軍;鐘永輝
• 申請（專利權）人: 合肥圣達電子科技實業有限公司
• 主分類號: H01L23/06
• 分類號: H01L23/06;C22C21/02;C22C28/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 張名列

本發明公開了一種梯度鋁硅封裝外殼，所述封裝外殼包括封裝底板和與封裝底板共同形成裝配電子元件的空腔的封裝側板，所述封裝底板的厚度為2~5mm，所述封裝底板以硅含量為50~70%、其余為鋁的體積百分比制作而成；所述封裝側板根據硅含量的分布從下到上至少設有兩層結構、且所述硅含量根據設置的層數呈梯度分布，且所述封裝側板最下層結構的含量低于所述封板底板的硅含量，所述封裝側板中最上層結構的厚度為2~5mm、且所述最上層結構的硅含量為24~28%。本發明將梯度鋁硅材料應用到電子封裝外殼中，借助梯度鋁硅材料的各區域硅含量可設計調節的特性，使得封裝外殼可以同時具備較低的底部熱膨脹系數、高的整體抗拉強度和良好的封口激光可焊性。

技術領域

本發明屬于封裝外殼技術領域，具體涉及一種梯度鋁硅封裝外殼及其制作方法。

背景技術

電子封裝外殼要求底盤的基體材料具有熱膨脹系數低、抗拉強度高和激光封蓋可焊性好的特性，三個特性缺一不可，電子封裝外殼與陶瓷基板焊接的底部區域，要求熱膨脹系數越低越好，電子封裝外殼與蓋板進行激光焊接的封口處，需要激光可焊性越高越好。

由于鋁硅復合材料的特性，單一硅含量的鋁硅材料的三個特性，無法同時達到最理想的狀態，硅含量高的鋁硅材料外殼激光封蓋難以實現，硅含量過低的鋁硅材料外殼熱膨脹系數較大，與電路基板和芯片熱失配，容易出現焊后開裂變形的問題；目前業內普遍使用的50%單一硅含量的AL-50Si材料封裝外殼，熱膨脹系數和激光可焊性趨于中間值，可用于小尺寸元器件中。在基板及芯片熱膨脹系數較低、尺寸較大、激光封蓋封口形狀復雜的情況下，傳統單一含量鋁硅外殼無法使用，此問題亟待解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種梯度鋁硅封裝外殼,以克服上述技術問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

本發明的目的在于提供一種梯度鋁硅封裝外殼，所述封裝外殼包括封裝底板和與封裝底板共同形成裝配電子元件的空腔的封裝側板，所述封裝底板的厚度為2~5mm，所述封裝底板以硅含量為50~70%、其余為鋁的體積百分比制作而成；

所述封裝側板根據硅含量的分布從下到上至少設有兩層結構、且所述硅含量根據設置的層數呈梯度分布，且所述封裝側板最下層結構的含量低于所述封板底板的硅含量，所述封裝側板中最上層結構的厚度為2~5mm、且所述最上層結構的硅含量為24~28%。

進一步地，所述封裝側板由下向上設置的層結構中，相鄰層結構的硅含量具有以下關系：上層結構的硅含量x和下層結構的硅含量y呈x/y=0.54~0.82的關系；所述封裝側板中最下層結構的硅含量與所述封裝底板中硅含量的比值為0.7~0.82。

本發明的另一個目的在于提供一種梯度鋁硅封裝外殼的制作方法，包括以下步驟，S1、根據封裝底板的硅含量和厚度，配制原料并使用粉末冶金法制作封裝底板；

S2、根據封裝側板設計的層數與硅含量，配制不同硅含量的原料，并分別采用粉末冶金法制作不同硅含量的層板結構，根據設計的梯度分布將不同硅含量的層板結構使用真空釬焊法制作成封裝側板錠坯；S3、采用線切割與精雕加工的方式將步驟（2）中制作的封裝側板錠坯加工成封裝側板，在封裝側板內壁上形成裝配電子元件的臺階孔；S4、對步驟（3）制作的封裝側板和步驟（1）的封裝底板使用真空釬焊法進行加工，并對完成加工后的封裝底板和封裝側板的外側面依次進行鍍覆鎳層和金層，即可得到所述的梯度鋁封裝外殼。

進一步地，步驟S4中，所述鎳層的厚度為5~15μm；所述金層的厚度為1.3~3μm。

進一步地，步驟S3加工前，還包括對封裝側板錠坯進行壓力燒結的步驟，具體過程為：將封裝側板錠坯密封于鋁包套內，抽真空后封焊，使用燒結溫度為500~550℃、燒結壓力為110~120MPa、保溫時間為2~3h進行壓力燒結。

有益效果：