一种梯度电子封装壳体的制备方法技术

本发明专利技术公开一种梯度电子封装壳体的制备方法，该方法具体为：根据功率与基板材料对T/R组件进行结构、热设计，确定底板导热率、热膨胀系数与厚度及壳体外形；根据底板热导率、热膨胀系数确定金刚石比例；根据封装壳体结构外形，制造石墨模具，并在石墨模具表面刷脱模剂，晾干；按封装壳体底板形状与厚度，在模具内填充填入金刚石颗粒粉末，预成型压实，形成预制体；将熔炼铝或铝合金熔液采用压力铸造的方法注入磨具内；脱模，得到近净成型的梯度壳体坯料，整体退火；对坯料进行精加工；然后去机加工应力退火。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度电子封装壳体的制备方法
本专利技术涉及电子封装壳体的成型加工领域，特别是涉及一种梯度电子封装壳体的制备方法。
技术介绍
随着现代相控阵雷达的发展，输出功率越来越大、内部器件集成度越来越高。核心部件T/R组件常常通过电子封装手段集成，其结构件包括壳体、基板、盖板等。壳体与盖板通常是金属类材料机加工而成，基板材料为陶瓷烧结而成。壳体与基板大面积焊接时，常常因二者热膨胀系数差异过大造成开裂，存在可靠性隐患。金属基复合材料在保留金属高导热、机加工性能优异特点的同时兼顾了增强体材料膨胀系数低的特性，最终得到的复合材料具有膨胀系数可控、导热率高可镀覆等优点，满足组件T/R组件封装。近年来，以金属基复合材料为基础，出现了不少研究和专利，包括专利申请号201810776288.X介绍了一种电子封装用铝硅复合材料的制备方法，该种制备方法制备步骤复杂，能耗高，需要反复进行熔炼。同时铝硅材料的热导率有限，往往不超过180W/m·K。专利申请号201810668511.9介绍了一种铝硅/铝碳化硅梯度复合材料及其制备方法，该方法提供了一种制备梯度铝硅合金的思路，但这种方法制得的复合材料热导率有限，底面散热区域热导率不超过200W/m·K。常规封装壳体一般为纯金属或均质的铝硅复合材料通过机加工形式制备而来；近年来出现了利用喷射沉积方法制得铝硅/碳化硅铝材料进而机加工制备封装壳体的方法。上述两种技术路线一方面是制备过程需要反复熔炼，过程复杂，成本高，无法达到绿色环保的要求；另一方面受限于原材料本身的热物理性能，热导率有限，不超过200W/m·K。因此，提供一种低成本、高效的电子封装壳体制备方法能够有效降低封装结构成本，提高封装壳体生产效率。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种梯度电子封装壳体的制备方法。该方法能够提高底部封装结构件热导率、封装围框材料异于底部材料，能够利用高效率、可靠性激光熔焊的方法实现气密封装。该方法可实现近净成型，制造过程无需反复熔炼，过程绿色环保，能耗低，生产成本得到有效控制。实现本专利技术目的提供技术方案如下：为解决上述问题，本专利技术的解决方案是：(1)根据功率与基板材料对T/R组件进行结构、热设计，确定底板导热率、热膨胀系数与厚度及壳体外形；(2)根据底板热导率、热膨胀系数确定金刚石比例；(3)根据封装壳体结构外形，制造石墨模具，并在石墨模具表面刷脱模剂，晾干；(4)按封装壳体底板形状与厚度，在模具内填充填入金刚石颗粒粉末，预成型压实，形成预制体；(6)将熔炼铝或铝合金熔液采用压力铸造的方法注入磨具内；(7)脱模，得到近净成型的梯度壳体坯料；(8)整体退火；(9)对坯料进行精加工；(10)去机加工应力退火。进一步的，根据计算得到底板热导率要求在于250W/m·K～550W/m·K、热膨胀系数在5.5～13.5ppm/℃，确定金刚石体积分数比例为30％～70％。进一步的，金刚石粉末需进行预筛，筛选颗粒直径介于50μm～200μm；进一步的，熔炼完成的金属液体可以是纯铝、也可以是铝合金6063、6061。熔炼温度在1000℃～1200℃。进一步的，压铸时压力保持0.8～1.5MPa，保持10～15min。进一步的，制得的近净成型壳体存在两层不同材料，即底板材料为金刚石铝复合材料；围框金属为纯金属或铝合金。与现有技术相比，本专利技术相对于现有技术相比具有显著的优点：(1)克服了传统制备过程需要反复熔炼，过程复杂，成本高，无法达到绿色环保的要求；一次熔炼与压铸即可得到近净成型的粗坯，精加工过程去材料少，几乎无浪费；(2)克服了受限于原材料本身的热物理性能，热导率有限不超过200W/m·K的弊端；按本专利技术制备得到梯度复合壳体底部热导率超过500W/m·K，热导率高；(3)采用近净成型制得粗坯的方法，克服了均质的金刚石/铝复合材料用来制造壳体时去材料困难成本高，普通刀具无法加工的问题；同时利用铝合金作为框口材料还解决了均质金刚石/铝无法激光封焊的问题；(4)封装组件生产效率得到大大提升，满足个性化定制需要。附图说明图1为T/R组件壳体的示意图。图2为模具与预制体示意图。图3为模具与预制体压铸关系示意图。图4为脱模后近净成型坯料的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明以雷达T/R封装组件为例，基板材料为低温共烧陶瓷(LTCC)为例：(1)根据功率与基板材料对T/R组件确定结构，如附图1；(2)根据热耗与芯片结壳温度进行热设计，确定壳体底部导热率不低于450W/m·K，热膨胀系数不高于8ppm/℃(0～200℃)；(3)根据底板热导率、热膨胀系数确定复合材料中金刚石与铝合金比例为70:30(体积比)；(4)根据封装壳体结构外形，制造石墨模具，并在石墨模具表面刷脱模剂，晾干；按封装壳体底板形状与厚度，在模具内填充填入金刚石颗粒粉末，预成型压实，形成预制体，如图2；(5)将熔炼6063牌号铝合金熔液采用压力铸造的方法注入磨具内，如图3；(6)脱模，得到近净成型的梯度壳体坯料，如图4；(7)整体退火；(8)对坯料进行精加工；(9)去机加工应力退火。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯度电子封装壳体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)根据功率与基板材料对T/R组件进行结构、热设计，确定底板导热率、热膨胀系数与厚度及壳体外形；/n(2)根据底板热导率、热膨胀系数确定金刚石比例；/n(3)根据封装壳体结构外形，制造石墨模具，并在石墨模具表面刷脱模剂，晾干；/n(4)按封装壳体底板形状与厚度，在模具内填充填入金刚石颗粒粉末，预成型压实，形成预制体；/n(6)将熔炼铝或铝合金熔液采用压力铸造的方法注入磨具内；/n(7)脱模，得到近净成型的梯度壳体坯料；/n(8)整体退火；/n(9)对坯料进行精加工；/n(10)去机加工应力退火。/n

【技术特征摘要】
1.一种梯度电子封装壳体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据功率与基板材料对T/R组件进行结构、热设计，确定底板导热率、热膨胀系数与厚度及壳体外形；
(2)根据底板热导率、热膨胀系数确定金刚石比例；
(3)根据封装壳体结构外形，制造石墨模具，并在石墨模具表面刷脱模剂，晾干；
(4)按封装壳体底板形状与厚度，在模具内填充填入金刚石颗粒粉末，预成型压实，形成预制体；
(6)将熔炼铝或铝合金熔液采用压力铸造的方法注入磨具内；
(7)脱模，得到近净成型的梯度壳体坯料；
(8)整体退火；
(9)对坯料进行精加工；
(10)去机加工应力退火。


2.根据权利要求1所述的梯度电子封装壳体的制备方法，其特征在于，根据计算得到底板热导率要求在于250W/m·K～550W/m·K、热膨胀系数在5.5～13.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32