一种铝基复合材料电子封装壳体半固态成形技术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112725651A(43)申请公布日2021.04.30(21)申请号202011275101.1(22)申请日2020.11.12(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人王开坤杨森(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22C21/02(2006.01)C22C21/14(2006.01)C22C32/00(2006.01)B22D18/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种铝基复合材料电子封装壳体半固态成形技术(57)摘要本发明公开了一种高体积分数铝基复合材料电子封装壳体的半固态成形工艺方法，属于电子封装领域。用电阻炉将低体积分数TiB2颗粒增强铝基复合材料在685～700℃下进行熔化，保温20～30min，并加以电磁搅拌；将复合材料熔体冷却至半固态温度区间，获得半固态浆料，或直接将合适尺寸大小的复合材料加热至半固态温度区间获得半固态坯料；将电子封装壳体成形腔设计在挤压模具凹模腔底部边缘水平方向；最后将半固态浆料或坯料挤压成形，获得电子封装壳体零件。优点在于，完成了颗粒增强铝基复合材料从原料到成品过程中增强颗粒体积分数由低到高的巧妙转变，实现了电子封装壳体短流程、低成本的近终成形制造，提高了壳体零件的表面质量和力学性能。CN112725651ACN112725651A权利要求书1/1页1.本发明的目的在于提出一种利用低体积百分比TiB2颗粒增强铝基复合材料原料制备高体积分数复合材料电子封装壳体的半固态成形工艺，其特征在于，工艺步骤为：(1)在100～120℃下对已制备好的铝基复合材料块体进行干燥处理，用电阻炉将其加热熔化，保温25～35分钟，同时用电磁搅拌装置对复合材料熔体进行搅拌。(2)按照不同的半固态成形方法对复合材料熔体进行适当处理，用来进行步骤(4)中的挤压成形过程。(ⅰ)若采用半固态流变成形工艺，直接将保温的熔融复合材料冷却到半固态温度区间，得到颗粒增强铝基复合材料半固态浆料；(ⅱ)若采用半固态触变成形工艺，则将复合材料熔体浇注到预定的模具进行快速冷却，得到触变成形坯料，并根据实际需求将坯料切割成理想的尺寸大小，在成形时需将坯料进行二次感应加热直至半固态温度范围内。(3)半固态挤压成形电子封装壳体模具设计，壳体成形腔设计在挤压模具凹模腔的底部边缘水平方向。(4)对电子封装壳体进行半固态挤压成形：成形温度由复合材料液、固两相区温度确定；成形速度控制在90～150mm/s；模具预热温度为200～300℃；成形压力设为450～650kN；保压时间为6～10s。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，TiB2/A356复合材料或TiB2/AlCu5MnCdV复合材料的熔炼温度为685～700℃。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，TiB2/A356复合材料基体合金中各个组分的质量百分比为：硅6.5～7.5％，镁0.30～0.45％，钛0.15～0.2％，铁0.08～0.12％，铜0.05～0.10％，锰0.03～0.05％，其余为铝；TiB2/AlCu5MnCdV复合材料基体合金中各个组分的质量百分比为：铜4.5～5.5％，硅0.03～0.06％，锰0.32～0.38％，镉0.10～0.18％，钒0.08～0.12％，铁0.13～0.18％，其余为铝。复合材料中硼化钛增强颗粒体积百分比为20～35％。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，TiB2/A356复合材料液固相线温度区间为573.57～622.24℃；TiB2/AlCu5MnCdV复合材料液固相线温度区间为551.28～646.31℃。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，复合材料浆料浇注温度为665～685℃，通过循环水冷进行冷却。2CN112725651A说明书1/5页一种铝基复合材料电子封装壳体半固态成形技术技术领域[0001]本发明属于电子封装领域，具体涉及到一种TiB2颗粒增强铝基复合材料半固态成形技术。背景技术[0002]随着如今集成电路的集成度迅猛增加，导致芯片的发热量急剧上升，芯片寿命也相应下降了许多。这主要是因为在微电子集成电路和大功率整流器件中，材料之间热膨胀系数的不匹配引起的局部热应力以及散热性能不佳，致使电子元器件发生热疲劳从而失效，而合理的电子封装则是解决这个难题的有效途径。用于封装的壳体一般起着固定、密封、散热和保护芯片的作用，因此制造电子封装壳体的材料需要具备低热膨胀系数、高热导率、高强度和刚度等特点，而且在某些特殊应用领域特别是航空航天领