一种铝合金电子芯片托盘及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺，该电子芯片托盘使用半固态流变压铸工艺进行生产，具体包括制浆工序、流变压铸工序及时效处理工序，其中，压铸方式采用真空压铸。使用该制备工艺制得的铝合金电子芯片托盘不仅具有铝材优异性能，并且有效克服铝合金材料受热易变形的技术问题，其热变形量小，具有优异外观质量及防静电性能，开拓了电子芯片托盘的市场应用，拓展压铸件的应用领域，本发明专利技术还请求保护使用该制备工艺生产的铝合金电子芯片托盘。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金电子芯片托盘及其制备工艺
本专利技术涉及压铸生产领域，尤其涉及一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺及其制备产品。
技术介绍
电子芯片托盘是是安装半导体集成电路芯片用的外壳，具有安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，大多使用在电子产品和电子零件上面，托盘的是使用一般是作为芯片的外包装或者而是作为烘烤测试所用的载体，在半导体集成电路领域有重要应用。目前，行业使用在电子产品上的封装托盘主要有吸塑成型的塑料托盘，包括PE托盘、ABS托盘等，还有冲压型生产的钣金托盘等。封装托盘需具备良好的力学性能和耐高温性能，即托盘在高温或外力下不变形，若要求托盘具有较高的清洁度还需具备良好的耐腐蚀性能。而现有的塑料托盘则存在刚性较差，抗冲击性能差的问题，而且塑料老化易导致使用寿命较短；钣金托盘则存在质量重、成本昂贵等问题。铝合金托盘具有质量较轻、力学性能佳等特点，但是仍处于研发阶段，主要因为铝合金压铸件的热变形量较大，铸件压铸残余应力会使托盘在使用过程中变形，另外，用作电子芯片托盘的铝合金压铸件外观质量及产品平面度要求较高。因此，铝合金压铸的电子芯片托盘的生产工艺也成为了压铸生产领域的新课题，而研究制得的铝合金托盘也能够开拓电子芯片封装托盘的市场应用，进一步拓展压铸件的应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺，该制备工艺制得的铝合金电子芯片托盘质量轻、力学性能佳，并且具有优异的外观质量，能够开拓电子芯片封装托盘的市场应用，且进一步拓展压铸件的应用领域。本专利技术的基本思想是，通过针对铝合金原材料的选用、半固态浆料的制备工艺、真空压铸及压铸热变形的控制、压铸毛坯时效处理以及压铸件后处理等过程的研究与控制，制备得到用于芯片封装的铝合金托盘，该托盘力学性能好，变形量小，并且外观质量佳。该托盘开拓了电子芯片封装托盘市场应用，也拓展了压铸件的应用领域。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺，该电子芯片托盘使用半固态流变压铸工艺进行生产，具体地，所述制备工艺包括下述步骤：制浆工序，将铝合金原材料进行熔化、冷却搅拌过程制备得到半固态浆料；流变压铸工序，将半固态浆料填充模具型腔，进行真空压铸制得压铸毛坯；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得电子芯片托盘。其中，所述流变压铸工序中，型腔真空度为40～80mbar，抽气时间为0.2～1s，增压压力为200～300Mpa。其中，所述时效处理工序中，时效处理的温度为180～250℃，时效处理时间为2～5小时。其中，其特征在于，所述制浆工序中，所述铝合金原材料包括的各组分的质量百分比为：硅，9～12％；铜，1.2～3.5％；铝，80.6～89.0％。其中，所述制浆工序中，所述半固态浆料的温度为585～610℃，固相率为30～50％。其中，所述模具型腔粗糙度Ra≤0.8μm，模具分型面配合间隙≤0.02mm。其中，所述制备工艺还包括表面处理工序，各步骤具体如下所述：制浆工序，将铝合金原材料进行熔化、冷却搅拌过程制备得到半固态浆料，搅拌速度为1000～1300rpm，并且，制得的半固态浆料温度为590～610℃，固相率为40～45％；流变压铸工序，将半固态浆料填充模具型腔，进行真空压铸制得压铸毛坯，其中，型腔真空度为50～80mbar，抽气时间为0.2～0.8s，增压压力为220～270Mpa；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得电子芯片托盘，其中时效处理温度为180～220℃，时效处理时间为2～4小时；表面处理工序，将电子芯片托盘进行吹砂、CNC加工处理及超声波清洗处理，得到电子芯片托盘产品。其中，所述电子芯片托盘产品的表面粗糙度Ra＜1.8μm，清洁度＜5g/cm2。其中，所述流变压铸工序中，所述半固态浆料的温度为595～600℃，浆料固相率为42±1％。其中，所述流变压铸工序中，型腔真空度为60mbar，抽气时间为0.5s，增压压力为240Mpa。本专利技术还提供一种铝合金电子芯片托盘，所述铝合金电子芯片托盘由上述的制备工艺制得。本专利技术使用真空压铸工艺结合半固态流变压铸工艺压铸生产芯片托盘的压铸毛坯，该方式制得的压铸件内部组织更加细密，无气孔缺陷且明显改善热变形问题。制得的压铸毛坯再进行时效处理，进一步消除压铸件内应力，减少产品机加工过程中应力变形量。其中，时效处理的温度优选为180～250℃，时效处理的时间优选为2～5小时。更优选地，时效处理温度为180～220℃，时效处理时间为2～4小时。最优选地，时效处理温度为200℃，时效处理时间为3小时。在该工艺过程中，半固态浆料的质量控制与压铸工艺控制对压铸件的质量至关重要。由于在实际压铸过程中，半固态浆料在充填型腔的短暂时间内，浆料的粘度，固体颗粒的数量、大小及形貌均在变化，因此本专利技术针对压铸之前的制浆工序质量控制进行了大量研究。具体地，制浆工序是在冷却条件下利用机械搅拌作用打碎树枝晶，制得半固态浆料，其中机械搅拌的转速控制为1000～1300rpm，制得的半固态浆料温度控制为585～610℃，固相率为30～50％；优选地，制得的半固态浆料温度控制为590～610℃，固相率为40～45％，该状态的半固态浆料进行充型，凝固过程的体积收缩小。流变压铸工序是使用真空压铸工艺，型腔真空度为40～80mbar，抽气时间为0.2～1s，增压压力为200～300Mpa。优选地，型腔真空度为50～80mbar，抽气时间为0.2～0.8s，增压压力为220～270Mpa，制得的压铸毛坯质量佳，无冲蚀麻点、拉模变形及起泡流痕等外观缺陷。进一步地，真空压铸的模具材料选用德国葛利兹2344，该模具材料耐蚀性好，生产得到的压铸件质量更高。优选地，控制压铸模具型腔粗糙度Ra≤0.8μm；模具分型面配合间隙≤0.02mm，能取得较好的真空效果，精度高，有效改善产品内部的气孔缺陷。进一步地，半固态浆料进行真空压铸时，通过模温机平衡模具温度，减少凝固时厚壁部位收缩引起热变形。另一方面，通过设计模具的顶出位置以减少开模时产品顶出的变形。铝合金原材料的设计与选择对铝合金电子芯片托盘性能至关重要，优选地，本专利技术使用的铝合金原材料各个组分的质量百分比为：硅，9～12％；铜，1.2～3.5％；铝，80.6～89.0％。符合上述配比的铝合金原材料最适合电子芯片托盘的生产，且生产得到的托盘压铸件密度大于2.7g/cm3，具有较佳的力学性能。进一步地，本专利技术铝合金原材料还可包括少量的铁、锰和镁，该三种元素的添加可改善产品性能，但铁元素的添加量不宜超过1.5％，锰元素的添加量不宜超过0.5％，镁元素的添加量不宜超过0.3％。该铝合金原材料还可包括锌、镍、锡等杂质元素，杂质元素含量需控制较低水平，例如锌元素会降低材料塑性，导致产品延伸率降低，因此，限定锌含量为0～1.0％，镍含量为0～0.5％，锡含量为0～0.3％。该铝合金原材料可通过冶炼制得，也可购买市售产品，例如选用牌号为ADC12的铝合金材料可满足本专利技术的电子芯片托盘的生产要求。更优选地，在流变压铸工序中进一步限定半固态浆料的温度为595～600℃，固相率为42±1％，制得的产品性能最佳。更有选地，在流变压铸工序中进一步限定型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述电子芯片托盘使用半固态流变压铸工艺进行生产，具体地，所述制备工艺包括下述步骤：制浆工序，将铝合金原材料进行熔化、冷却搅拌过程制备得到半固态浆料；流变压铸工序，将半固态浆料填充模具型腔，进行真空压铸制得压铸毛坯；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得电子芯片托盘。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述电子芯片托盘使用半固态流变压铸工艺进行生产，具体地，所述制备工艺包括下述步骤：制浆工序，将铝合金原材料进行熔化、冷却搅拌过程制备得到半固态浆料；流变压铸工序，将半固态浆料填充模具型腔，进行真空压铸制得压铸毛坯；时效处理工序，将压铸毛坯进行时效处理，制得电子芯片托盘。2.如权利要求1所述的铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述流变压铸工序中，型腔真空度为40～80mbar，抽气时间为0.2～1s，增压压力为200～300Mpa。3.如权利要求1所述的铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述时效处理工序中，时效处理的温度为180～250℃，时效处理时间为2～5小时。4.如权利要求1～3中任一项所述的铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述制浆工序中，所述铝合金原材料包括的各组分的质量百分比为：硅，9～12％；铜，1.2～3.5％；铝，80.6～89.0％。5.如权利要求4所述的铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述制浆工序中，所述半固态浆料的温度为585～610℃，固相率为30～50％。6.如权利要求1或2或5所述的铝合金电子芯片托盘的制备工艺，其特征在于，所述模具型腔粗糙度Ra≤0.8μm，模...

【专利技术属性】
技术研发人员：任怀德，张莹，王继成，李谷南，
申请(专利权)人：珠海市润星泰电器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44