某型號(hào)用多芯片子系統(tǒng)氣密封裝技術(shù).pdf

1、隨著某型號(hào)產(chǎn)品對(duì)所裝載電子設(shè)備的小型化、輕量化、多功能、高可靠的追求，多芯片子系統(tǒng)（是指采用多芯片封裝技術(shù)，將模擬電路、數(shù)字電路以及微波功率電路等封裝為具有系統(tǒng)級(jí)或子系統(tǒng)級(jí)模塊和組件）得到了廣泛應(yīng)用。多芯片子系統(tǒng)由于封裝密度較高，而且含有功率電路，封裝時(shí)對(duì)封裝外殼和功率芯片散熱材料的導(dǎo)熱率要求較高；同時(shí)由于對(duì)小型化、輕量化的要求也較高，因此，對(duì)封裝外殼的密度要求也較高；另外，由于多芯片子系統(tǒng)封裝時(shí)組裝了多層陶瓷基板或裸芯片，其熱脹系數(shù)較

2、小，這就要求電子封裝材料的熱脹系數(shù)必須較小?？赏瑫r(shí)滿足以上所有特性的封裝材料很少，鋁-硅復(fù)合材料就是其中為數(shù)不多的重要材料之一，但目前鋁-硅復(fù)合材料自動(dòng)化焊接密封性和后續(xù)應(yīng)用工藝的簡便性還難以滿足工程要求。本論文首次在多芯片子系統(tǒng)氣密封裝中將鋁-硅復(fù)合材料制備工藝與密封焊接工藝有機(jī)地結(jié)合起來，研究優(yōu)化了鋁-硅復(fù)合材料的成分設(shè)計(jì)、復(fù)合材料粉末制備和燒結(jié)工藝、封裝接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及封裝工藝等關(guān)鍵技術(shù)，為鋁-硅復(fù)合材料的工程應(yīng)用提供了技術(shù)支持。<

3、br>　　研究了Si含量和燒結(jié)工藝對(duì)多芯片子系統(tǒng)氣密性的影響，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)密度是最終影響焊縫氣密性的最主要因素；隨著燒結(jié)密度增大，焊縫氣密性迅速提高。當(dāng) Si含量從40％分別增加至50%、60%時(shí)，Al-Si復(fù)合材料的燒結(jié)密度逐漸降低，焊縫氦泄漏率逐漸增大，多芯片子系統(tǒng)的氣密性隨之降低。隨著燒結(jié)溫度的提高，Al-50Si復(fù)合材料的致密度明顯增加，但溫度過高，會(huì)導(dǎo)致少量液態(tài)鋁被擠出而損失，最合適的熱壓燒結(jié)溫度應(yīng)在550～600℃之間。隨著燒結(jié)

4、壓力的提高，Al-50Si復(fù)合材料的致密度明顯增加，但壓力過大，也會(huì)導(dǎo)致在石墨模具下端擠出少量熔融的鋁錠，最大的熱壓燒結(jié)壓力應(yīng)控制在70MPa以下。
　　研究了鋁-硅復(fù)合粉末粒度對(duì)燒結(jié)密度和多芯片子系統(tǒng)氣密性的影響，發(fā)現(xiàn)隨著粉末粒度增大，復(fù)合材料的燒結(jié)密度有所降低，焊縫氦泄漏率緩慢增大，即焊縫氣密性緩慢降低。采用行星式高能球磨機(jī)分別進(jìn)行Al-40Si合金粉末和Si粉的干法球磨和無水乙醇濕法球磨對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究了球磨工藝參數(shù)對(duì)粉末中位

5、粒度的影響，采用優(yōu)化的球磨工藝參數(shù)和防止粉末氧化等綜合措施，獲得了純度高、中位粒度小于10μm、元素分布均勻的Al-50Si混合粉末。采用5μm的Al-50Si混合球磨粉末為原料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，制得Al-50Si復(fù)合材料的密度高達(dá)99.6%TD，焊縫氦泄漏率為8.9×10-9Pa.m3/s。
　　采用ANSYS軟件對(duì)多芯片子系統(tǒng)Al-50Si殼體與4047鋁合金蓋板的激光密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)形式