本发明涉及电子元件领域，且特别涉及一种电子元件封装外壳及其制备方法。
背景技术：
磷进行变质是迄今为止最常用和有效的解决硅原料细化的方法，采用磷类变质剂不仅可以细化初晶si，同时还可以使al-si合金的共晶点左移，增加初晶si数量。
目前国内外主要应用的磷类变质剂有赤磷、磷盐复合变质剂和cu-p(含8～10％的p)中间合金等复合变质剂。
然而，上述变质剂在使用过程中存在诸多问题：
赤磷复合变质剂，由于磷的燃点和升华温度低，运输和保存过程中存在安全隐患；加入过程中反应剧烈，产生有毒五氧化二磷气体，污染环境；磷的吸收率低，且难以控制；经压块后压入熔体，虽反应较平稳，但仍会冒出大量烟气，致使吸收率低，污染大。
磷盐复合变质剂，也产生有害气体，环境污染较严重；产生大量反应渣，腐蚀炉衬，增加铝耗；磷的吸收率受工艺条件限制，变质效果不稳定，废品率高。
含磷中间合金，如cu-p-(x)，熔点高，加入后难熔化；密度大，易偏析；不适合静置炉生产(国内生产状况)，仅适合感应炉生产；流程长，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号。
采用巨毒药品aip做原料，生产过程存在一定的安全问题。
显然，开发无毒无害的磷变质剂显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电子元件封装外壳的制备方法，采用有机含磷化合物为变质剂，以保证在硅原料的变质过程无有害气体产生。
本发明的另一目的在于提供一种电子元件封装外壳，采用上述的电子元件封装外壳的制备方法制得。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种电子元件封装外壳的制备方法，包括：
按照硅原料和铝原料的总质量、含磷变质剂和添加剂的质量之比为100：1～5：0.5～1.5，将硅原料、铝原料、含磷变质剂和添加剂混合均匀，得到混合物。在1000～1500℃的温度下，将混合物熔为熔体并充分变质后，在气体精炼剂存在的环境下精炼后，沉积和压模制得。添加剂选自铈和镨的混合物。
一种电子元件封装外壳，根据上述的电子元件封装外壳的制备方法制得。
本发明实施例的的有益效果是：
本发明实施例的电子元件封装外壳的制备方法通过使用有机含磷化合物作为含磷变质剂，避免变质剂在促进硅原料变质过程中产生有害气体。此外，在电子元件封装外壳的制备过程中，首先将含磷变质剂、硅原料和铝原料混合，使得含磷变质剂能够在熔体的制备过程中同时促进硅原料的变质。
本发明实施例的种电子元件封装外壳，根据上述的电子元件封装外壳的制备方法制得。本电件元件封装外壳具有刚度高和质量轻的特点，同时还具有高热导性和低热膨胀性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的电子元件封装外壳及其制备方法进行具体说明。
一种电子元件封装外壳的制备方法，包括：
按照重量份数计，选取硅原料为30～60份，选取铝原料的为40～70份。
按照硅原料和铝原料的总质量与含磷变质剂的质量之比为100：1～5选取含磷变质剂。
含磷变质剂选自磷酸单脂和磷酸双脂的混合物。具体地，磷酸单脂和磷酸双脂的摩尔比为1.5～2.5：1。优选地，磷酸单脂和磷酸双脂的摩尔比为1.7～2.1：1。进一步优选地，磷酸单脂和磷酸双脂的摩尔比为2：1。
其中，磷酸单脂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、杂环烷基磷酸单脂、芳基磷酸单脂和5～6元芳杂环基磷酸单脂中的至少一种。可以理解，磷酸单脂是上述磷酸单脂化合物中的一种或多种的任意比例的混合物。
磷酸双脂选自c1～10烷基磷酸双脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂、芳基磷酸双脂和5～6元芳杂环基磷酸双脂中的至少一种。可以理解，磷酸单脂是上述磷酸双酯化合物中的一种或多种的任意比例的混合物。
按照硅原料和铝原料的总质量与添加剂的质量之比为100：0.5～1.5选取添加剂。添加剂选自铈和镨的混合物。
具体地，铈能够促进含磷变质剂加快硅原料的变质过程。镨在最终的电子元件封装壳体中能够提高其抗氧化性能。
作为优选，添加剂中铈与镨的质量比为1：2～4为宜。通过控制铈与镨的原料配比，既能够保证原料成本，又能够保证变质的充分进行和产品的抗腐蚀性。
将硅原料、铝原料、含磷变质剂和添加剂混合均匀得到混合物。可以理解，本电子元件封装外壳的制备方法中，将硅原料、硅原料、含磷变质剂和添加剂先混合均匀后，再进行硅的变质。
对混合物加热至1000～1500℃的温度。在加热的过程中，混合物逐渐熔化成为熔体。且在加热的过程中，混合物在含磷变质剂的作用下发生充分变质。含磷变质剂中的磷原子能够将硅原料细化；同时，选用有机含磷变质剂的碳原料和氢原子能够在混合物加热的过程中实现燃烧并产生无污染气体，同时，碳原子在燃烧的过程中能够促进磷对硅原料的变质作用。
承上述，通过选用含磷的有机化合物为变质剂。在硅铝合金炼制过程中实现硅变质的同时，也实现对有机化合物的分解并除去含磷变质剂。
对变质后的熔体进行精炼。在气体精炼剂存在的环境下，将变质后熔体在1100～1300℃的温度下进行除气精炼。可以理解，向变质后的熔体通入气体精炼剂后进行精炼。
气体精炼剂选自氮气、氦气、氖气、氩气、氙气、氪气和氡气中的至少一种。可以理解，气体精炼剂为非活性气体。作为优选，以氮气为宜。通过选用氮气为气体精炼剂，能够进一步降低生产成本。
在上述的精炼过程结束后，对精炼产物进行扒渣处理，得到精炼后的熔体。通过精炼过程，能够除去变质后的熔体中的气体，制得较好的电子元件封装外壳。
对精炼后的熔体进行沉积。具体地，沉积以采用喷射沉积的方式进行。将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺的坩埚内，并调节雾化器的条件为：雾化压力为0.5～1mpa，雾化温度为1150～1450℃。精炼后的熔体在雾化器的作用下在雾化室内雾化。雾化气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氙气、氪气和氡气。可以理解雾化室内通入上述的气体作为雾化气。雾化器与基体的距离为600～700mm，可以理解其沉积距离为600～700mm。通过上述喷射沉积条件的控制，将精炼后的熔体制成坯锭。通过沉积，能够快速制得高密度的硅铝坯锭。
对坯锭进行压模制得的电子元件封装外壳。可以根据不同类型的电子元件选择模具，制得适应特定形状的电子元件封装外壳。
具体地，压模是：将热等静压处理后坯锭在350℃～450℃的温度和50～100mpa的压力下进行。通过控制压模的温度和压力，方便坯锭的成模，保证了坯锭成模的效果。
承上述，本电子元件封装外壳的制备方法通过使用有机含磷化合物作为含磷变质剂，避免变质剂在促进硅原料变质过程中产生有害气体。此外，在电子元件封装外壳的制备过程中，首先将硅原料、铝原料、含磷变质剂和添加剂混合，使得含磷变质剂能够在熔体的制备过程中同时促进硅原料的变质。
一种电子元件封装外壳，根据上述的电子元件封装外壳的制备方法制得。本电件元件封装外壳具有刚度高和质量轻的特点，同时还具有高热导性和低热膨胀性。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
在机械搅拌条件下，将30t的硅原料、70t的铝原料、1t的含磷变质剂和0.5t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自磷酸单脂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂和芳基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.15t的铈和0.35t的镨。
将混合物加热至1000℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1100℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.5mpa的雾化压力、1200℃的雾化温度和650mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在350℃的温度和50mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例2
在机械搅拌条件下，将35t的硅原料、65t的铝原料、2t的含磷变质剂和0.7t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自磷酸单脂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、杂环烷基磷酸单脂、芳基磷酸单脂、5～6元芳杂环基磷酸单脂、c1～10烷基磷酸双脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂、芳基磷酸双脂和5～6元芳杂环基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.175t的铈和0.525t的镨。
将混合物加热至1200℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1200℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.7mpa的雾化压力、1300℃的雾化温度和680mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在380℃的温度和65mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例3
在机械搅拌条件下，将40t的硅原料、60t的铝原料、3t的含磷变质剂和0.8t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自磷酸单脂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、杂环烷基磷酸单脂、芳基磷酸单脂、c1～10烷基磷酸双脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂和芳基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.16t的铈和0.64t的镨。
将混合物加热至1300℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气和氩气并在1300℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.9mpa的雾化压力、1400℃的雾化温度和670mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在400℃的温度和75mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例4
在机械搅拌条件下，将45t的硅原料、55t的铝原料、2.5t的含磷变质剂和1t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自磷酸单脂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂和芳基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.3t的铈和0.7t的镨。
将混合物加热至1400℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氩气并在1250℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在1mpa的雾化压力、1350℃的雾化温度和660mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在410℃的温度和80mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例5
在机械搅拌条件下，将50t的硅原料、50t的铝原料、4t的含磷变质剂和1.1t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自c1～10烷基磷酸单脂、5～6元芳杂环基磷酸单脂和5～6元芳杂环基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.3t的铈和0.7t的镨。
将混合物加热至1500℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1150℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.8mpa的雾化压力、1350℃的雾化温度和640mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在420℃的温度和90mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例6
在机械搅拌条件下，将50t的硅原料、50t的铝原料、3t的含磷变质剂和1.1t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、c1～10烷基磷酸双脂和环烷基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.275t的铈和0.825t的镨。
将混合物加热至1300℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1200℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.6mpa的雾化压力、1300℃的雾化温度和640mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在355℃的温度和95mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例7
在机械搅拌条件下，将55t的硅原料、45t的铝原料、4.5t的含磷变质剂和1.4t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、杂环烷基磷酸单脂、芳基磷酸单脂、5～6元芳杂环基磷酸单脂、c1～10烷基磷酸双脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂、芳基磷酸双脂和5～6元芳杂环基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.28t的铈和1.12t的镨。
将混合物加热至1100℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1250℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.55mpa的雾化压力、1400℃的雾化温度和620mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在450℃的温度和55mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
实施例8
在机械搅拌条件下，将60t的硅原料、30t的铝原料、5t的含磷变质剂和1.5t的添加剂混合均匀，得混合物。其中，含磷变质剂选自c1～10烷基磷酸单脂、环烷基磷酸单脂、杂环烷基磷酸单脂、芳基磷酸单脂、5～6元芳杂环基磷酸单脂、c1～10烷基磷酸双脂、环烷基磷酸双脂、杂环烷基磷酸双脂、芳基磷酸双脂和5～6元芳杂环基磷酸双脂的任意比例混合物。添加剂包括0.5t的铈和1t的镨。
将混合物加热至1000℃，在加热的过程中混合物逐渐熔为熔体并发生硅原料的变质。
向熔体内通入氮气并在1300℃的温度下精炼后扒渣得到精炼后的熔体。
将精炼后的熔体加入到喷射沉积工艺中。以氮气为雾化气体，并在0.7mpa的雾化压力、1450℃的雾化温度和620mm的沉积距离下进行沉积，制得坯锭。
在4100℃的温度和65mpa的压力下，对坯锭进行压模制得。
对实施例1～8制备的电子元件封装外壳进行密度、热膨胀系数、热导率和抗拉强度四个方面的性能参数进行检测，其结果如表1。
表1性能参数检测结果
从表1中可以看出，实施例1～8制备的电子元件封装外壳的密度、热膨胀系数、热导率和抗拉强度均取得了较佳的改善效果。热膨胀系数有了明显下降，热导率和抗拉强度均有了明显提高。
综上所述，本发明实施例的电子元件封装外壳的制备方法通过使用有机含磷化合物作为含磷变质剂，避免变质剂在促进硅原料变质过程中产生有害气体。此外，在电子元件封装外壳的制备过程中，首先将含磷变质剂、硅原料和铝原料混合，使得含磷变质剂能够在熔体的制备过程中同时促进硅原料的变质。
本发明实施例的种电子元件封装外壳，根据上述的电子元件封装外壳的制备方法制得。本电件元件封装外壳具有刚度高和质量轻的特点，同时还具有高热导性和低热膨胀性。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。