本發明涉及電子元件領域，且特別涉及一種電子封裝硅鋁合金及其制備方法。
背景技術：
磷進行變質是迄今為止最常用和有效的解決硅原料細化的方法，采用磷類變質劑不僅可以細化初晶si，同時還可以使al-si合金的共晶點左移，增加初晶si數量。
目前國內外主要應用的磷類變質劑有赤磷、磷鹽復合變質劑和cu-p(含8～10％的p)中間合金等復合變質劑。
然而，上述變質劑在使用過程中存在諸多問題：
赤磷復合變質劑，由于磷的燃點和升華溫度低，運輸和保存過程中存在安全隱患；加入過程中反應劇烈，產生有毒五氧化二磷氣體，污染環境；磷的吸收率低，且難以控制；經壓塊后壓入熔體，雖反應較平穩，但仍會冒出大量煙氣，致使吸收率低，污染大。
磷鹽復合變質劑，也產生有害氣體，環境污染較嚴重；產生大量反應渣，腐蝕爐襯，增加鋁耗；磷的吸收率受工藝條件限制，變質效果不穩定，廢品率高。
含磷中間合金，如cu-p-(x)，熔點高，加入后難熔化；密度大，易偏析；不適合靜置爐生產(國內生產狀況)，僅適合感應爐生產；流程長，能耗高；增加合金中的cu及p以外其他元素的含量，限制了所用合金的牌號。
采用巨毒藥品aip做原料，生產過程存在一定的安全問題。
顯然，開發無毒無害的磷變質劑顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種電子元件封裝外殼的制備方法，采用有機含磷化合物為變質劑，以保證在硅原料的變質過程無有害氣體產生。
本發明的另一目的在于提供一種電子元件封裝外殼，采用上述的電子元件封裝外殼的制備方法制得。
本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
本發明提出一種電子元件封裝外殼的制備方法，包括：
按照硅原料和鋁原料的總質量與含磷變質劑的質量之比為100：1～5，將所述硅原料、所述鋁原料和所述含磷變質劑混合均勻，得到混合物，在1000～1500℃的溫度下，將所述混合物溶為熔體并充分變質后，精煉和沉積制成坯錠，將所述坯錠在800～1000℃的溫度和120～140mpa的壓力下熱等靜壓處理1～2h后，壓模制得。
一種電子元件封裝外殼，根據上述的電子元件封裝外殼的制備方法制得。
本發明實施例的的有益效果是：
本發明實施例的電子元件封裝外殼的制備方法通過使用有機含磷化合物作為含磷變質劑，避免變質劑在促進硅原料變質過程中產生有害氣體。此外，在電子元件封裝外殼的制備過程中，首先將含磷變質劑、硅原料和鋁原料混合，使得含磷變質劑能夠在熔體的制備過程中同時促進硅原料的變質。
本發明實施例的種電子元件封裝外殼，根據上述的電子元件封裝外殼的制備方法制得。本電件元件封裝外殼具有剛度高和質量輕的特點，同時還具有高熱導性和低熱膨脹性。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
下面對本發明實施例的電子元件封裝外殼及其制備方法進行具體說明。
一種電子元件封裝外殼的制備方法，包括：
按照重量份數計，選取硅原料為30～60份，選取鋁原料的為40～70份。按照硅原料和鋁原料的總質量與含磷變質劑的質量之比為100：1～5選取含磷變質劑。將硅原料、鋁原料和含磷變質劑混合均勻得到混合物。可以理解，本電子元件封裝外殼的制備方法中，將含磷變質劑、硅原料和硅原料先混合后，再煉制硅鋁合金。
含磷變質劑選自磷酸單脂和磷酸雙脂的混合物。具體地，磷酸單脂和磷酸雙脂的摩爾比為1.5～2.5：1。優選地，磷酸單脂和磷酸雙脂的摩爾比為1.7～2.1：1。進一步優選地，磷酸單脂和磷酸雙脂的摩爾比為2：1。
其中，磷酸單脂選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、雜環烷基磷酸單脂、芳基磷酸單脂和5～6元芳雜環基磷酸單脂中的至少一種。可以理解，磷酸單脂是上述磷酸單脂化合物中的一種或多種的任意比例的混合物。
磷酸雙脂選自c1～10烷基磷酸雙脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂、芳基磷酸雙脂和5～6元芳雜環基磷酸雙脂中的至少一種。可以理解，磷酸單脂是上述磷酸雙酯化合物中的一種或多種的任意比例的混合物。
對混合物加熱至1000～1500℃的溫度。在加熱的過程中，混合物逐漸熔化成為熔體。且在加熱的過程中，混合物在含磷變質劑的作用下發生充分變質。含磷變質劑中的磷原子能夠將硅原料細化；同時，選用有機含磷變質劑的碳原料和氫原子能夠在混合物加熱的過程中實現燃燒并產生無污染氣體，同時，碳原子在燃燒的過程中能夠促進磷對硅原料的變質作用。
承上述，通過選用含磷的有機化合物為變質劑。在硅鋁合金煉制過程中實現硅變質的同時，也實現對有機化合物的分解并除去含磷變質劑。
對變質后的熔體進行精煉。在精煉劑存在的環境下，將變質后熔體在1100～1300℃的溫度下進行除氣精煉。可以理解，向變質后的熔體加入精煉劑后進行精煉。精煉劑例如為氟氯熔劑或六氟化硫。通過精煉過程，能夠除去變質后的熔體中的氣體，制得較好的電子元件封裝外殼。
在上述的精煉過程結束后，對精煉產物進行扒渣處理，得到精煉后的熔體。
對精煉后的熔體進行沉積。具體地，沉積以采用噴射沉積的方式進行。將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝的坩堝內，并調節霧化器的條件為：霧化壓力為0.5～1mpa，霧化溫度為1150～1450℃。精煉后的熔體在霧化器的作用下在霧化室內霧化。霧化氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氙氣、氪氣和氡氣。可以理解霧化室內通入上述的氣體作為霧化氣。霧化器與基體的距離為600～700mm，可以理解其沉積距離為600～700mm。通過上述噴射沉積條件的控制，將精煉后的熔體制成坯錠。通過沉積，能夠快速制得高密度的硅鋁坯錠。
對制得的坯錠進行熱等靜壓處理。將坯錠置于熱等靜壓機內，控制熱等靜壓機的條件為：溫度為800～1000℃和壓力為120～140mpa。保持坯錠在該條件下熱等靜壓處理1～2h。通過熱等靜壓處理，進一步提高坯錠的致密程度。
對坯錠進行壓模制得的電子元件封裝外殼。可以根據不同類型的電子元件選擇模具，制得適應特定形狀的電子元件封裝外殼。
具體地，壓模是：將熱等靜壓處理后坯錠在350℃～450℃的溫度和50～100mpa的壓力下進行。通過控制壓模的溫度和壓力，方便坯錠的成模，保證了坯錠成模的效果。
承上述，本電子元件封裝外殼的制備方法通過使用有機含磷化合物作為含磷變質劑，避免變質劑在促進硅原料變質過程中產生有害氣體。此外，在電子元件封裝外殼的制備過程中，首先將含磷變質劑、硅原料和鋁原料混合，使得含磷變質劑能夠在熔體的制備過程中同時促進硅原料的變質。
一種電子元件封裝外殼，根據上述的電子元件封裝外殼的制備方法制得。本電件元件封裝外殼具有剛度高和質量輕的特點，同時還具有高熱導性和低熱膨脹性。
以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述。
實施例1
在機械攪拌條件下，將30t的硅原料、70t的鋁原料和1t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自磷酸單脂選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂和芳基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1000℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1100℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.5mpa的霧化壓力、1200℃的霧化溫度和650mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在800℃的溫度和120mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在350℃的溫度和50mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例2
在機械攪拌條件下，將35t的硅原料、65t的鋁原料和2t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自磷酸單脂選自c1～10烷磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、雜環烷磷酸單脂、芳基磷酸單脂、5～6元芳雜環磷酸單脂、c1～10烷磷酸雙脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷磷酸雙脂、芳基磷酸雙脂和5～6元芳雜環磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1200℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1200℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.7mpa的霧化壓力、1300℃的霧化溫度和680mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在900℃的溫度和130mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.2h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在380℃的溫度和65mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例3
在機械攪拌條件下，將40t的硅原料、60t的鋁原料和3t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自磷酸單脂選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、雜環烷基磷酸單脂、芳基磷酸單脂、c1～10烷基磷酸雙脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂和芳基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1300℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1300℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.9mpa的霧化壓力、1400℃的霧化溫度和670mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在1000℃的溫度和140mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.4h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在400℃的溫度和75mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例4
在機械攪拌條件下，將45t的硅原料、55t的鋁原料和2.5t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自磷酸單脂選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂和芳基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1400℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1250℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在1mpa的霧化壓力、1350℃的霧化溫度和660mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在950℃的溫度和125mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.6h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在410℃的溫度和80mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例5
在機械攪拌條件下，將50t的硅原料、50t的鋁原料和4t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自c1～10烷基磷酸單脂、5～6元芳雜環基磷酸單脂和5～6元芳雜環基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1500℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1150℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.8mpa的霧化壓力、1350℃的霧化溫度和640mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在900℃的溫度和135mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.8h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在420℃的溫度和90mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例6
在機械攪拌條件下，將50t的硅原料、50t的鋁原料和3t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、c1～10烷基磷酸雙脂和環烷基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1300℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1200℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.6mpa的霧化壓力、1300℃的霧化溫度和640mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在850℃的溫度和140mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.4h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在355℃的溫度和95mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例7
在機械攪拌條件下，將55t的硅原料、45t的鋁原料和4.5t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、雜環烷基磷酸單脂、芳基磷酸單脂、5～6元芳雜環基磷酸單脂、c1～10烷基磷酸雙脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂、芳基磷酸雙脂和5～6元芳雜環基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1100℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1250℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.55mpa的霧化壓力、1400℃的霧化溫度和620mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在1000℃的溫度和130mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1.5h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在450℃的溫度和55mpa的壓力下進行壓模制得。
實施例8
在機械攪拌條件下，將60t的硅原料、30t的鋁原料和5t的含磷變質劑混合均勻，得混合物。其中，含磷變質劑選自c1～10烷基磷酸單脂、環烷基磷酸單脂、雜環烷基磷酸單脂、芳基磷酸單脂、5～6元芳雜環基磷酸單脂、c1～10烷基磷酸雙脂、環烷基磷酸雙脂、雜環烷基磷酸雙脂、芳基磷酸雙脂和5～6元芳雜環基磷酸雙脂的任意比例混合物。
將混合物加熱至1000℃，在加熱的過程中混合物逐漸熔為熔體并發生硅原料的變質。
向熔體內加入氟氯熔劑后，在1300℃的溫度下精煉后扒渣得到精煉后的熔體。
將精煉后的熔體加入到噴射沉積工藝中。以氮氣為霧化氣體，并在0.7mpa的霧化壓力、1450℃的霧化溫度和620mm的沉積距離下進行沉積，制得坯錠。
將制得的坯錠在加入到熱等靜壓機中，在950℃的溫度和125mpa的壓力下進行熱等靜壓處理1h。
將熱等靜壓處理后的坯錠在4100℃的溫度和65mpa的壓力下進行壓模制得。
對實施例1～8制備的電子元件封裝外殼進行密度、熱膨脹系數、熱導率和抗拉強度四個方面的性能參數進行檢測，其結果如表1。
表1性能參數檢測結果
從表1中可以看出，實施例1～8制備的電子元件封裝外殼的密度、熱膨脹系數、熱導率和抗拉強度均取得了較佳的改善效果。熱膨脹系數有了明顯下降，熱導率和抗拉強度均有了明顯提高。
綜上所述，本發明實施例的電子元件封裝外殼的制備方法通過使用有機含磷化合物作為含磷變質劑，避免變質劑在促進硅原料變質過程中產生有害氣體。此外，在電子元件封裝外殼的制備過程中，首先將含磷變質劑、硅原料和鋁原料混合，使得含磷變質劑能夠在熔體的制備過程中同時促進硅原料的變質。
本發明實施例的種電子元件封裝外殼，根據上述的電子元件封裝外殼的制備方法制得。本電件元件封裝外殼具有剛度高和質量輕的特點，同時還具有高熱導性和低熱膨脹性。
以上所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。