本发明专利技术涉及一种电子封装材料，尤其是涉及一种铝硅电子封装材料及其制备方法。本发明专利技术体积分数在40%～90%之间任意调节，热膨胀系数可在4×10-6/K～13×10-6/K之间控制，制备成本低，工艺方便，能实现复杂形状和大尺寸的近净成形，综合性能好，可靠性高。本发明专利技术采用的技术方案为：所述封装材料按体积百分比由硅粗粉0～50%、硅细粉10～50%、硅微粉10～50%、金属铝元素8～57%、金属硅元素1.9～2.7%和金属镁元素0.1～0.3%组成；所述硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为120～200μm、30～50μm和6～12μm。
Aluminum silicon electronic packaging material and preparation method thereof
The invention relates to an electronic packaging material, in particular to an aluminum silicon electronic packaging material and a preparation method thereof. The volume fraction of 40% ~ 90% adjusted thermal expansion coefficient can be controlled between 4 * 10-6/K to 13 * 10-6/K, low preparation cost, convenient process, can realize the near net forming complex shape and large size, good performance, high reliability. The technical scheme of the invention is: the packaging materials according to the volume percentage from 0 to 50%, crude powder of silicon silicon fine powder 10 ~ 50%, 10 ~ 50% silica powder and aluminum elements in 8 ~ 57%, 1.9 ~ 2.7% and metal silicon magnesium metal elements 0.1 to 0.3%; the coarse powder, silicon silicon powder and silicon powder particle size were 120 ~ 200 m, 30 ~ 50 m and 6 ~ 12 M.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电子封装材料，尤其是涉及。
技术介绍
技术介绍
中，硅芯片的热膨胀系数只有4X10_6/K，随着芯片集成度的不断提高，要求 电子封装材料具有高热导率和低的热膨胀系数，传统的封装材料难以满足这些要求。第一 代封装材料金属铝和铜的热膨胀系数高达17Χ10—7Κ以上，可伐合金和铁镍合金的热导率 只有17W/mK ；第二代封装材料钨铜的密度太大，而且热膨胀系数只有7Χ10_6/Κ。铝硅电子 封装材料具有热膨胀系数小、热导率高、密度小、易加工等特点，因此在尺寸精度要求高的 电子封装领域具有较好的应用前景。国内外目前采用喷射沉积、粉末冶金、挤压铸造等方法 制备铝硅电子封装材料，这些方法存在明显不足一是硅的体积分数一般小于70%，因此热 膨胀系数较高，与芯片不够匹配；二是制备过程均采用了高压，因此难以近净成形，零件需 要后续大量机加工；三是后续致密化工艺复杂、成本高。另外，现有铝硅电子封装材料热膨 胀系数可调范围小、难以近净成形以及成本高。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述
技术介绍
中的不足之处，提供一种铝硅电子封装材料及其制备方 法，其体积分数在40% 90%之间任意调节，热膨胀系数可在4X IO-6A 13 X 10_6/K之间控 制，制备成本低，工艺方便，能实现复杂形状和大尺寸的近净成形，综合性能好，可靠性高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种铝硅电子封装材料，其特征在于所述封装材料按体积百分比由硅粗粉0 50%、 硅细粉10 50%、硅微粉10 50%、金属铝元素8 57%、金属硅元素1. 9 2. 7%和金属 镁元素0. 1 0. 3%组成；所述硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为120 200 μ m、30 50 μ m 禾口 6 12 μ m。上述封装材料按体积百分比由硅粗粉45 48%，硅细粉20 25%，硅微粉10 15%，金属铝元素10 22%，金属硅元素1. 9 2. 7%和金属镁元素0. 1 0. 3%组成；所述 硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为120 200 μ m、30 50 μ m和6 12 μ m。一种铝硅电子封装材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、按配比要求准确称量硅粗粉、硅细粉和硅微粉，装入混料机中混合6 8小时；b、再加入添加剂在低压注射成型法成型，经排蜡和烧结后制出多孔硅预制型，烧结温 度不超过1100°C ；C、按配比将金属铝、金属硅和金属镁熔化成合金，在真空和气体压力下使液态合金浸 渗入多孔硅预制型，凝固后打开模具形成近净成形的铝硅电子封装材料，其硅的体积分数 在40% 90%之间任意调节，热膨胀系数可在4X 10—7K 13X 10—7K之间控制。上述添加剂占原料的体积百分比为石蜡9 53%，油酸1 5%。上述排蜡和烧结工艺为排蜡升温速率2°C /min 3°C /min,排蜡温度100°C 120°C，保温时间MO min，烧结升温速率3°C /min 5°C /min，在烧结温度1000 1100°C 烧结2 4小时，冷却速率为10°C /min 20°C /min ；与现有技术相比，本专利技术具有的优点和效果如下本专利技术突出的特点是将硅的体积分数在40% 90%之间任意调节，因此热膨胀系数可 在4Χ10_6/Κ 13X10_6/K之间控制，热导率、弹性模量等性能也可根据需要进行调控；金 属铝、金属硅和金属镁元素可以进行合理搭配，改善了材料的力学性能。采用模具一次性成 型，因此实现了零件的近净成形。由于抽真空和加压浸渗一次性完成，材料致密性高，因此 不需要复杂的后续致密化加工。由于所用压力不超过3MPa，小于现有各种方法的十分之一， 因此可以采用多种模具，实现复杂形状零件的近净成形。由于这种铝硅电子封装材料的热 膨胀系数等性能可在大范围调节，而且零件可以实现近净成形，因此可以广泛用于微电子 封装、功率电子封装、微波封装、光电子封装等领域，具有很好的社会和经济效益。具体实施例方式本专利技术为，按体积百分比由硅粗粉0 50%、硅细 粉10 50%、硅微粉10 50%、金属铝元素8 57%、金属硅元素1. 9 2. 7%和金属镁元素 0. 1 0. 3%组成；所述硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为120 200 μ m、30 50 μ m和 6 12 μ m0本专利技术较佳的一种技术方案为按体积百分比由硅粗粉45 48%，硅细粉20 25%，硅微粉10 15%，金属铝元素10 22%，金属硅元素1. 9 2. 7%和金属镁元素0. 1 0. 3%组成；所述硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为120 200 μ m、30 50 μ m和6 12 μ m。本专利技术的制备方法包括以下步骤将硅粗粉、硅细粉和硅微粉装入混料机中混合6 8小时；再加入添加剂在3MPa低压 注射成型压力下成型，低压注射成型时所加添加剂占原料的质量比为石蜡9 53%，油酸 1 5% ；随后对成型体进行排蜡和烧结，排蜡和烧结工艺为排蜡升温速率2°C /min ；TC / min,排蜡温度100°C 120°C，保温时间MO min，烧结升温速率3°C /min 5°C /min，在 烧结温度1000 1100°C烧结2 4小时，冷却速率为10°C /min 20°C /min ；将上述制成 的硅预制型放入气压浸渗炉中的模具中预热到700°C，抽真空到0. 07MPa，在2. 0 3. OMPa 气体压力下将800°C的铝合金液浸渗入硅预制型中，凝固后打开模具，形成近净成形的铝硅 电子封装材料，其硅的体积分数在40% 90%之间任意调节，热膨胀系数可在4X 10_6/K 13Χ10—7Κ之间控制。硅粗粉、硅细粉与硅微粉都是高纯硅。金属铝、金属硅和金属镁都是工业级金属Iio对原材料的化学成分要求如下材料名称指标硅粗粉Si ^ 99%硅细粉Si彡99%硅微粉Si ^ 99%金属铝Al彡99. 7%金属硅Si彡99. 9%金属镁Mg彡99. 9%4实施例1 将粒径为30 50 μ m的硅细粉和6 12 μ m的硅微粉按体积比25%和25%装入混料机 中混合6 8小时；再加入添加剂在3MPa低压注射成型压力下成型，低压注射成型时所加 添加剂占原料的质量比为石蜡46%，油酸4% ；随后对成型体进行排蜡和烧结，排蜡和烧结工 艺为排蜡升温速率2°C /min 3°C /min,排蜡温度100°C 120°C，保温时间MO min，烧 结升温速率3°C /min 5°C /min，在烧结温度1000 1100°C烧结2 4小时，冷却速率为 IO0C /min 20°C /min ；将上述制成的硅预制型放入气压浸渗炉中的模具中预热到700°C， 抽真空到0. 07MPa，在2. OMI3a气体压力下将800°C的铝合金液浸渗入硅预制型中，凝固后打 开模具，形成近净成形的铝硅电子封装材料(电子封装材料按体积比由硅细粉25%、硅微粉 25%、金属铝元素47%、金属硅元素2. 7%和金属镁元素0. 3%组成)，其硅的体积分数为50%， 室温到150°C的热膨胀系数为11X10_6/K。实施例2:将粒径为30 50 μ m的硅细粉和6 12 μ m的硅微粉按体积比40%和20%装入混料机 中混合6 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种铝硅电子封装材料，其特征在于：所述封装材料按体积百分比由硅粗粉０～５０％、硅细粉１０～５０％、硅微粉１０～５０％、金属铝元素８～５７％、金属硅元素１．９～２．７％和金属镁元素０．１～０．３％组成；所述硅粗粉、硅细粉和硅微粉的粒径分别为１２０～２００μｍ、３０～５０μｍ和６～１２μｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马俊立，叶建宁，
申请(专利权)人：西安明科微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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