專利名稱：電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬粉末注射成形技術(shù)中的粘結(jié)劑，具體涉及一種電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑配方。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電子封裝殼體品質(zhì)及外形尺寸的要求越來(lái)越高。如圖1所示，是一個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)中常用的電子封裝殼體，圖2是電子封裝殼體在半導(dǎo)體工業(yè)上的應(yīng)用，最常用的材料為鐵鎳鈷合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)。如圖1、2所示，其形狀復(fù)雜，外形較小(如長(zhǎng)20.2，寬19.1，高7.9)，側(cè)面小孔精度高，孔直徑為Φ1.520.00+0.025，Φ1.020.00+0.025，Φ0.46-0.02+0.02。如果該零件采用常規(guī)的成形加工來(lái)生產(chǎn)，零件上的小孔無(wú)法加工，小孔的精度更是無(wú)法保證。采用常規(guī)的機(jī)械加工方法來(lái)生產(chǎn)，通常需十幾道工序，費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料，并難于達(dá)到產(chǎn)品的形狀和尺寸精度，而采用金屬粉末注射成形工藝只需六道工序便可生產(chǎn)出成品件，可節(jié)約大量的成本，生產(chǎn)效率成倍地提高。
金屬粉末注射成形技術(shù)(Metal Injection Molding，簡(jiǎn)稱MIM)是近年來(lái)粉末冶金學(xué)科和工業(yè)中發(fā)展最迅猛的領(lǐng)域，是現(xiàn)代先進(jìn)的塑料注射成形技術(shù)和傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)相結(jié)合而形成的一項(xiàng)新型粉末冶金形成技術(shù)。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無(wú)切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能低、不易成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜以及具有特殊要求的電子封裝殼體。實(shí)際生產(chǎn)證明，用該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品力學(xué)性能明顯優(yōu)于精密鑄造產(chǎn)品和傳統(tǒng)的粉末冶金產(chǎn)品，產(chǎn)品尺寸精度和表面光潔度高，材料利用率接近100％，且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。
如圖3所示，運(yùn)用金屬粉末注射成形技術(shù)生產(chǎn)電子封裝殼體的基本工藝過程為首先將金屬粉末與有機(jī)粘結(jié)劑均勻混合，經(jīng)制粒后在加熱狀態(tài)用注射成形機(jī)將粒狀料注入模腔內(nèi)冷凝成形，然后用化學(xué)或熱分解的方法將形坯中的粘結(jié)劑脫除，再經(jīng)燒結(jié)使產(chǎn)品致密化，經(jīng)燒結(jié)后的產(chǎn)品，再經(jīng)少量的后處理及加工，即可滿足要求。
在成形過程中使用有機(jī)粘結(jié)劑的作用是粘結(jié)金屬粉末顆粒，使混合料在注射機(jī)料筒中加熱具有流變性和潤(rùn)滑性，也就是說帶動(dòng)粉末流動(dòng)的載體。另外，粘結(jié)劑能夠在注射成形后和脫脂期間起到維持坯體形狀的作用。因此，粘結(jié)劑是整個(gè)粉末的載體，直接影響著混合、注射成形、脫脂等工序，對(duì)注射成形坯的質(zhì)量、脫脂及尺寸精度、合金成分等有很大的影響。粘結(jié)劑的選擇是整個(gè)粉末注射成型的關(guān)鍵。但目前都是單憑經(jīng)驗(yàn)選擇粘結(jié)劑，尚無(wú)專用高品質(zhì)配方與之相適應(yīng)，且現(xiàn)有粘結(jié)劑存在產(chǎn)品易裂口，甚至影響產(chǎn)品強(qiáng)度的問題。
粘結(jié)劑體系包括熱塑性體系、熱固性體系、水溶性體系、凝膠體系及特殊體系。經(jīng)試驗(yàn)選用熱塑性體系粘結(jié)劑，混料時(shí)易發(fā)生揮發(fā)、易產(chǎn)生相分離、注射料性能不穩(wěn)定、保形性差，易產(chǎn)生相分離、成形坯強(qiáng)度低、裝載量稍低、脫脂慢，嚴(yán)重影響了電子封裝殼體的成形；選用熱固性體系產(chǎn)品多孔、脫脂困難；選用水溶性體系注射范圍窄、易變形、對(duì)于燒結(jié)密度很高時(shí)不適合；選用凝膠體系水生產(chǎn)的產(chǎn)品形坯強(qiáng)度低、易變形、注射范圍窄?，F(xiàn)有技術(shù)的粘結(jié)劑對(duì)于電子封裝殼的成形效果都不理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前鐵鎳鈷合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)在MIM中只能憑經(jīng)驗(yàn)選擇粘結(jié)劑，尚無(wú)專用高品質(zhì)粘結(jié)劑的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電子封裝金屬殼體粉末鐵鎳鈷合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)專用的粉末注射成形粘結(jié)劑配方。
本發(fā)明圍繞改善喂粒流變性能、減少脫脂變形及縮短脫脂時(shí)間、改善粉末的親和性能、粉末與粘結(jié)劑的混合、粘結(jié)劑和喂料在各種條件下的流變性能及熱力學(xué)性能、粘結(jié)劑對(duì)脫脂及產(chǎn)品性能等，開發(fā)適合電子封裝殼體成形的粘結(jié)劑體系。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑配方，由下述組分組成(體積比)高密度聚乙烯 30-45％，硬脂酸 5-10％，石蠟 30-40％，MP-22 8-12％，聚丙烯 8-12％。
其優(yōu)選配方(體積比)是高密度聚乙烯 40％，硬脂酸 5％，石蠟 35％，MP-2210％，聚丙烯 10％。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明粘結(jié)劑具有如下特點(diǎn)1)完全保證鐵鎳鈷合金用于電子封裝金屬殼體的強(qiáng)度和品質(zhì)；2)用量少，用較少的粘結(jié)劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；3)不反應(yīng)，在去除粘結(jié)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學(xué)反應(yīng)；4)易去除，在制品內(nèi)不殘留碳。
該粘結(jié)劑體系屬于熱塑性多組元體系，即由流動(dòng)性好的低熔點(diǎn)組元和高分子聚合物組元組成。該低分子的作用是使金屬粉末和粘結(jié)劑混合后的喂料有良好的流動(dòng)性能和較低的，能夠順利地完成注射充模過程，得到所需形狀的注射坯。該粘結(jié)劑系統(tǒng)質(zhì)量可靠，脫脂性能高，成本低廉。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比各種有機(jī)粘結(jié)劑研制出適合電子封裝殼體的有機(jī)粘結(jié)劑配方，本配方具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等特點(diǎn)。


圖1電子封裝中常用的盒形零件示意圖。
圖2是圖1在半導(dǎo)體工業(yè)中的應(yīng)用零件圖。
圖3是本發(fā)明在應(yīng)用中的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑配方，由下述組分組成(體積比)高密度聚乙烯 30-45％，硬脂酸 5-10％，石蠟 30-40％，MP-22 8-12％，聚丙烯8-12％。按此配方范圍可組合多個(gè)配方，現(xiàn)列舉具體實(shí)施例如下，各配方均為體積百分比

其中各種原料均為普通級(jí)化學(xué)材料，各化學(xué)試劑商店有售。MP-22為人工合成蠟的縮寫，美國(guó)Micro Powders，Inc，580white Plains Road Tarrysown，NY10591等公司出品。從表中的實(shí)施例可見，該粘結(jié)劑體系屬于多組元體系，即由流動(dòng)性好的低熔點(diǎn)組元和高分子聚合物組元組成。該低分子的作用是使金屬粉末和粘結(jié)劑混合后的喂料有良好的流動(dòng)性能和較低的能夠順利地完成注射充模過程，得到所需形狀的注射坯。較典型的物質(zhì)就是石蠟。石蠟熔點(diǎn)低，濕潤(rùn)性良好，分子鏈短，粘度低，而且分解時(shí)較其他聚合物體積變化小，而且石蠟分子量小，易揮發(fā)，有利于脫脂。而高密度聚乙烯、聚丙烯等高分子聚合物熔點(diǎn)高、粘度大、起骨架作用，在注射脫模后維持坯體的形狀。有機(jī)物作為表面活性劑或潤(rùn)滑劑不僅可以在粘結(jié)劑和粉末顆粒之間起橋接作用以防止兩相分離，保證混料均勻，而且可以在粉末顆粒之間、粉末顆粒與模壁之間起到潤(rùn)滑作用。
權(quán)利要求
1.電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑，其特征在于由下述組分組成高密度聚乙烯 30-45％硬脂酸 5-10％石蠟 30-40％MP-22 8-12％聚丙烯 8-12％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其特征在于所述組分為高密度聚乙烯 39-42％硬脂酸 5-8％石蠟 30-35％MP-22 8-10％聚丙烯 8-10％
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粘結(jié)劑，其特征在于優(yōu)選配方是高密度聚乙烯 40％硬脂酸 5％石蠟 35％MP-22 10％聚丙烯 10％。
全文摘要
電子封裝金屬殼體粉末注射成形粘結(jié)劑配方，由下述組分組成高密度聚乙烯30－45％，硬脂酸5－10％，石蠟30－40％，MP－22 8－12％，聚丙烯8－12％。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明粘結(jié)劑具有如下特點(diǎn)完全保證鐵鎳鈷合金用于電子封裝金屬殼體的強(qiáng)度和品質(zhì)；用量少，用較少的粘結(jié)劑能使混合料產(chǎn)生較好的流變性；不反應(yīng)，在去除粘結(jié)劑的過程中與金屬粉末不起任何化學(xué)反應(yīng)；易去除，在制品內(nèi)不殘留碳。本配方還具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22F3/22GK1644277SQ200410081519
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者張馳, 胡紅軍 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院