一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法与流程

本发明涉及微波组件封装，更具体地讲，涉及一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法。

背景技术：

1、电子设备的小型化需求致使电子组件从元器件、基板、封装结构等方面全面提升集成密度。各种小型化器件、多功能基板、三维堆叠互联等新技术不断被开发出来。对于微波组件而言，还有各种不同的封装结构、封装方法也层出不穷。

2、现有微波组件的封装材料一般都是采用单一材料，如柯阀合金、紫铜、铝合金、高硅铝合金、碳化硅铝复合材料等，来满足封装盒体和封装基板材料的热膨胀系数需求。

3、公开号为cn101092672a，名称为超低热膨胀铝碳化硅电子封装基板或外壳材料复合物及制备产品的方法的中国专利，其只能解决低热胀系数芯片组装的可靠性问题。

4、公开号为cn111987047a，名称为一种一体化盒体封装结构及其制作方法的中国专利，其采用柯阀合金为基体，将多芯连接器烧结在盒体上形成一体化盒体，本质上还是单一成分材料，只能解决特定热膨胀系数芯片组装的可靠性问题。

5、其它针对封装结构的专利其封装基体均是单一材料，有的单一材料无法实现可靠密封时，会利用焊接的方式将易焊接材料焊接到封装材料上，来实现封装功能：

6、如公开号为cn111933585a，专利名称为一种高导热微波tr组件封装外壳及其加工方法的中国专利，其将钼铜合金和柯阀合金结合起来实现封装功能，其封装本体钼铜合金本质上还是单一成分材料。

7、现有技术在组装复杂微波组件时，封装盒体只能保证一种基板或芯片的直接连接可靠性，其它与封装盒体热膨胀系数不匹配的芯片、基板等只能通过连接过渡层的方式来保证连接可靠性；在复杂微波组件组装时存在多温度梯度组装、工艺过程复杂等困难，对于特定结构有不能实现封装的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法;

2、本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

3、一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，具体包括以下步骤：

4、步骤s1:根据设计图纸进行三维建模，形成外壳模型；

5、步骤s2:基于外壳模型，并根据微波件功能要求，在外壳模型上划分装配区；

6、步骤s3:基于步骤s1和步骤s2,采用封装材料结合粉末冶金的方式制造封装坯体；

7、所述封装坯体包括具有至少一个装配区的壳体本体、以及设置在装配区上的热沉；所述封装材料包括用于加工制造壳体本体的铝合金、用于加工制造热沉的硅铝合金和铝基碳化硅复合材料；

8、步骤s4:对封装坯体进行精加工，获得封装体；

9、步骤s5:对封装体进行表面镀涂，获得微波件封装外壳。

10、在一些可能的实施方式中，所述铝合金为6061铝合金或6063铝合金，所述硅铝合金为50si/al或42si/al，所述铝基碳化硅复合材料为50sic/al。

11、在一些可能的实施方式中，所述装配区包括ltcc电路装配区、氧化铝电路装配区、热耗低于10w的裸芯片装配区、热耗大于10w的裸芯片装配区、发热功率大于10w的氮化铝电路片装配区、多芯连接器钎焊区中的任一种或多种。

12、在一些可能的实施方式中，所述ltcc电路装配区、氧化铝电路装配区、以及热耗低于10w的裸芯片装配区对应热沉的封装材料均为50si/al或42si/al；

13、当采用50si/al作为热沉时,厚度大于等于0.8mm；

14、当采用42si/al作为热沉时,厚度大于等于1.2mm。

15、在一些可能的实施方式中，所述热耗大于10w的裸芯片装配区、发热功率大于10w的氮化铝电路片装配区对应热沉的封装材料均为50sic/al。

16、在一些可能的实施方式中，所述多芯连接器钎焊区对应热沉的封装材料为50si/al或50sic/al；

17、采用50si/al作为热沉包裹多芯连接器时，该热沉的体积不小于多芯连接器体积的2.2倍；

18、当采用50sic/al作为热沉包裹多芯连接器时，该热沉的体积不小于连接器体积的1.6倍

19、在一些可能的实施方式中，若所述硅铝合金与封装材料的体积百分比大于30%，所述壳体本体中安装部的封装材料为5a06铝合金。

20、在一些可能的实施方式中，所述步骤s3具体包括以下步骤：

21、根据装配区，进行封装材料设计；

22、对壳体本体、热沉分别进行单独预成型，得到多个预成型结构；

23、将多个预成型结构进行组装并包套紧固，形成一个整体；

24、将整体进行热等静压，并冷却至100℃以下；在热等静压时，温度为560℃-580℃，压力为105mpa-115mpa，保温时间为6-7小时。

25、粗加工；

26、去应力热处理，其中温度为240℃-260℃，时间为8小时，获得封装坯体。

27、在一些可能的实施方式中，在热等静压后，判断硅铝合金与封装材料的体积百分比是否大于30%；

28、若是，则直接进行粗加工；

29、若否，则将进行淬火处理，随后进行粗加工；

30、淬火处理时，固溶处理的温度为515℃-525℃，固溶处理时间为5-6小时；采用空气急冷降温至190℃，保温时间为6-7小时。

31、在一些可能的实施方式中，在精加工后，还将进行回归热处理，其中温度为170℃-190℃，时间为2小时。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果：

33、本发明不但具有纯金属或纯复合材料简捷的封装结构特点，也具有根据微波件设计和制造需求个性化定制特定区域物理性能的特点；满足高密度集成微波组件小型化封装的同时，保证其封装可靠性；

34、本发明根据元器件的后续装配可靠性需求，在不同的壳体本体设计不同的装配区，并热耗设置不同热沉，从而实现复杂微波组件的高密度可靠封装；

35、采用本发明的技术，在现有技术基础上，可缩小微波件封装体积20%以上，同时具有良好的强度，提高了封装可靠性，拓展了高密度集成微波件的使用范围。

技术特征：

1.一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述铝合金为6061铝合金或6063铝合金，所述硅铝合金为50si/al或42si/al，所述铝基碳化硅复合材料为50sic/al。

3.根据权利要求2所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述装配区包括ltcc电路装配区、氧化铝电路装配区、热耗低于10w的裸芯片装配区、热耗大于10w的裸芯片装配区、发热功率大于10w的氮化铝电路片装配区、多芯连接器钎焊区中的任一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述ltcc电路装配区、氧化铝电路装配区、以及热耗低于10w的裸芯片装配区对应热沉的封装材料均为50si/al或42si/al；

5.根据权利要求3所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述热耗大于10w的裸芯片装配区、发热功率大于10w的氮化铝电路片装配区对应热沉的封装材料均为50sic/al。

6.根据权利要求3所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述多芯连接器钎焊区对应热沉的封装材料为50si/al或50sic/al；

7.根据权利要求1所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，若所述硅铝合金与封装材料的体积百分比大于30%，所述壳体本体中安装部的封装材料为5a06铝合金。

8.根据权利要求1所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，在热等静压后，判断硅铝合金与封装材料的体积百分比是否大于30%；

10.根据权利要求8所述的一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，其特征在于，在精加工后，还将进行回归热处理，其中温度为170℃-190℃，时间为2小时。

技术总结本发明涉及微波组件封装技术领域，公开了一种局部物理性能可调的微波件封装外壳设计及加工方法，包括以下步骤：步骤S1:根据设计图纸进行三维建模，形成外壳模型；步骤S2:在外壳模型上划分装配区；步骤S3:采用封装材料结合粉末冶金的方式制造封装坯体；封装坯体包括具有至少一个装配区的壳体本体、以及设置在装配区上的热沉；封装材料包括用于加工制造壳体本体的铝合金、用于加工制造热沉的硅铝合金和铝基碳化硅复合材料；步骤S4:对封装坯体进行精加工，获得封装体；步骤S5:对封装体进行表面镀涂，获得微波件封装外壳。根据后续装配可靠性需求，在不同的部位设计不同的封装材料，从而实现复杂微波组件的高密度可靠封装。技术研发人员：方杰,崔西会,韩小亮,李文,黎康杰,张坤,彭颐豫,贾斌,许冰,何东,刘川,廖伟,孔欣,董飞受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/29