[发明专利]一种梯度铝硅封装外壳及其制作方法

说明书

本发明公开了一种梯度铝硅封装外壳，所述封装外壳包括封装底板和与封装底板共同形成装配电子元件的空腔的封装侧板，所述封装底板的厚度为2~5mm，所述封装底板以硅含量为50~70%、其余为铝的体积百分比制作而成；所述封装侧板根据硅含量的分布从下到上至少设有两层结构、且所述硅含量根据设置的层数呈梯度分布，且所述封装侧板最下层结构的含量低于所述封板底板的硅含量，所述封装侧板中最上层结构的厚度为2~5mm、且所述最上层结构的硅含量为24~28%。本发明将梯度铝硅材料应用到电子封装外壳中，借助梯度铝硅材料的各区域硅含量可设计调节的特性，使得封装外壳可以同时具备较低的底部热膨胀系数、高的整体抗拉强度和良好的封口激光可焊性。

技术领域

本发明属于封装外壳技术领域，具体涉及一种梯度铝硅封装外壳及其制作方法。

背景技术

电子封装外壳要求底盘的基体材料具有热膨胀系数低、抗拉强度高和激光封盖可焊性好的特性，三个特性缺一不可，电子封装外壳与陶瓷基板焊接的底部区域，要求热膨胀系数越低越好，电子封装外壳与盖板进行激光焊接的封口处，需要激光可焊性越高越好。

由于铝硅复合材料的特性，单一硅含量的铝硅材料的三个特性，无法同时达到最理想的状态，硅含量高的铝硅材料外壳激光封盖难以实现，硅含量过低的铝硅材料外壳热膨胀系数较大，与电路基板和芯片热失配，容易出现焊后开裂变形的问题；目前业内普遍使用的50%单一硅含量的AL-50Si材料封装外壳，热膨胀系数和激光可焊性趋于中间值，可用于小尺寸元器件中。在基板及芯片热膨胀系数较低、尺寸较大、激光封盖封口形状复杂的情况下，传统单一含量铝硅外壳无法使用，此问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种梯度铝硅封装外壳,以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明的目的在于提供一种梯度铝硅封装外壳，所述封装外壳包括封装底板和与封装底板共同形成装配电子元件的空腔的封装侧板，所述封装底板的厚度为2~5mm，所述封装底板以硅含量为50~70%、其余为铝的体积百分比制作而成；

所述封装侧板根据硅含量的分布从下到上至少设有两层结构、且所述硅含量根据设置的层数呈梯度分布，且所述封装侧板最下层结构的含量低于所述封板底板的硅含量，所述封装侧板中最上层结构的厚度为2~5mm、且所述最上层结构的硅含量为24~28%。

进一步地，所述封装侧板由下向上设置的层结构中，相邻层结构的硅含量具有以下关系：上层结构的硅含量x和下层结构的硅含量y呈x/y=0.54~0.82的关系；所述封装侧板中最下层结构的硅含量与所述封装底板中硅含量的比值为0.7~0.82。

本发明的另一个目的在于提供一种梯度铝硅封装外壳的制作方法，包括以下步骤，S1、根据封装底板的硅含量和厚度，配制原料并使用粉末冶金法制作封装底板；

S2、根据封装侧板设计的层数与硅含量，配制不同硅含量的原料，并分别采用粉末冶金法制作不同硅含量的层板结构，根据设计的梯度分布将不同硅含量的层板结构使用真空钎焊法制作成封装侧板锭坯；S3、采用线切割与精雕加工的方式将步骤（2）中制作的封装侧板锭坯加工成封装侧板，在封装侧板内壁上形成装配电子元件的台阶孔；S4、对步骤（3）制作的封装侧板和步骤（1）的封装底板使用真空钎焊法进行加工，并对完成加工后的封装底板和封装侧板的外侧面依次进行镀覆镍层和金层，即可得到所述的梯度铝封装外壳。

进一步地，步骤S4中，所述镍层的厚度为5~15μm；所述金层的厚度为1.3~3μm。

进一步地，步骤S3加工前，还包括对封装侧板锭坯进行压力烧结的步骤，具体过程为：将封装侧板锭坯密封于铝包套内，抽真空后封焊，使用烧结温度为500~550℃、烧结压力为110~120MPa、保温时间为2~3h进行压力烧结。

有益效果：