CN1644277A

CN1644277A - 电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方

Info

Publication number: CN1644277A
Application number: CN 200410081519
Authority: CN
Inventors: 张驰; 胡红军
Original assignee: Chongqing Institute of Technology
Current assignee: Chongqing Institute of Technology
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2005-07-27

Abstract

电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方，由下述组分组成：高密度聚乙烯30－45％，硬脂酸5－10％，石蜡30－40％，MP－22 8－12％，聚丙烯8－12％。相比现有技术，本发明粘结剂具有如下特点：完全保证铁镍钴合金用于电子封装金属壳体的强度和品质；用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；易去除，在制品内不残留碳。本配方还具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点。

Description

电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方

技术领域

本发明涉及金属粉末注射成形技术中的粘结剂，具体涉及一种电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，对电子封装壳体品质及外形尺寸的要求越来越高。如图1所示，是一个半导体工业中常用的电子封装壳体，图2是电子封装壳体在半导体工业上的应用，最常用的材料为铁镍钴合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)。如图1、2所示，其形状复杂，外形较小(如长20.2，宽19.1，高7.9)，侧面小孔精度高，孔直径为：Φ1.52_0.00 ^+0.025，Φ1.02_0.00 ^+0.025，Φ0.46_-0.02 ^+0.02。如果该零件采用常规的成形加工来生产，零件上的小孔无法加工，小孔的精度更是无法保证。采用常规的机械加工方法来生产，通常需十几道工序，费时、费工、费料，并难于达到产品的形状和尺寸精度，而采用金属粉末注射成形工艺只需六道工序便可生产出成品件，可节约大量的成本，生产效率成倍地提高。

金属粉末注射成形技术(Metal Injection Molding，简称MIM)是近年来粉末冶金学科和工业中发展最迅猛的领域，是现代先进的塑料注射成形技术和传统粉末冶金技术相结合而形成的一项新型粉末冶金形成技术。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构等缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的电子封装壳体。实际生产证明，用该工艺生产的产品力学性能明显优于精密铸造产品和传统的粉末冶金产品，产品尺寸精度和表面光洁度高，材料利用率接近100％，且可实现自动化连续生产。

如图3所示，运用金属粉末注射成形技术生产电子封装壳体的基本工艺过程为：首先将金属粉末与有机粘结剂均匀混合，经制粒后在加热状态用注射成形机将粒状料注入模腔内冷凝成形，然后用化学或热分解的方法将形坯中的粘结剂脱除，再经烧结使产品致密化，经烧结后的产品，再经少量的后处理及加工，即可满足要求。

在成形过程中使用有机粘结剂的作用是粘结金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。另外，粘结剂能够在注射成形后和脱脂期间起到维持坯体形状的作用。因此，粘结剂是整个粉末的载体，直接影响着混合、注射成形、脱脂等工序，对注射成形坯的质量、脱脂及尺寸精度、合金成分等有很大的影响。粘结剂的选择是整个粉末注射成型的关键。但目前都是单凭经验选择粘结剂，尚无专用高品质配方与之相适应，且现有粘结剂存在产品易裂口，甚至影响产品强度的问题。

粘结剂体系包括热塑性体系、热固性体系、水溶性体系、凝胶体系及特殊体系。经试验选用热塑性体系粘结剂，混料时易发生挥发、易产生相分离、注射料性能不稳定、保形性差，易产生相分离、成形坯强度低、装载量稍低、脱脂慢，严重影响了电子封装壳体的成形；选用热固性体系产品多孔、脱脂困难；选用水溶性体系注射范围窄、易变形、对于烧结密度很高时不适合；选用凝胶体系水生产的产品形坯强度低、易变形、注射范围窄。现有技术的粘结剂对于电子封装壳的成形效果都不理想。

发明内容

针对目前铁镍钴合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)在MIM中只能凭经验选择粘结剂，尚无专用高品质粘结剂的不足，本发明的目的是提供一种电子封装金属壳体粉末铁镍钴合金(Fe24.9％，Ni29.1％，50％CoFe 46％)专用的粉末注射成形粘结剂配方。

本发明围绕改善喂粒流变性能、减少脱脂变形及缩短脱脂时间、改善粉末的亲和性能、粉末与粘结剂的混合、粘结剂和喂料在各种条件下的流变性能及热力学性能、粘结剂对脱脂及产品性能等，开发适合电子封装壳体成形的粘结剂体系。

本发明的目的是这样实现的：一种电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方，由下述组分组成(体积比)：高密度聚乙烯 30-45％，硬脂酸 5-10％，石蜡 30-40％，MP-22 8-12％，聚丙烯 8-12％。

其优选配方(体积比)是高密度聚乙烯 40％，硬脂酸 5％，石蜡 35％，MP-2210％，聚丙烯 10％。

相比现有技术，本发明粘结剂具有如下特点：

1)完全保证铁镍钴合金用于电子封装金属壳体的强度和品质；

2)用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；

3)不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；

4)易去除，在制品内不残留碳。

该粘结剂体系属于热塑性多组元体系，即由流动性好的低熔点组元和高分子聚合物组元组成。该低分子的作用是使金属粉末和粘结剂混合后的喂料有良好的流动性能和较低的，能够顺利地完成注射充模过程，得到所需形状的注射坯。该粘结剂系统质量可靠，脱脂性能高，成本低廉。经过反复实验研究，对比各种有机粘结剂研制出适合电子封装壳体的有机粘结剂配方，本配方具有易于脱除、无污染、无毒性、成本合理等特点。

附图说明

图1电子封装中常用的盒形零件示意图。

图2是图1在半导体工业中的应用零件图。

图3是本发明在应用中的工艺流程图。

具体实施方式

本发明涉及一种电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂配方，由下述组分组成(体积比)：高密度聚乙烯 30-45％，硬脂酸 5-10％，石蜡 30-40％，MP-22 8-12％，聚丙烯8-12％。按此配方范围可组合多个配方，现列举具体实施例如下，各配方均为体积百分比：

材料类别	材料名称	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5
材料类别	材料名称	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5	粘结剂	高密度聚乙烯	40	41.5	39.5	31	44.5
硬脂酸	5	4.5	5.5	9	5			高密度聚乙烯	40	41.5	39.5	31	44.5
硬脂酸	5	4.5	5.5	9	5	石蜡		35	35.5	36	40	30
MP-22	10	9.5	11	8	12	石蜡		35	35.5	36	40	30
MP-22	10	9.5	11	8	12	聚丙烯		10	9	8	12	8.5

其中各种原料均为普通级化学材料，各化学试剂商店有售。MP-22为人工合成蜡的缩写，美国Micro Powders，Inc，580white Plains Road Tarrysown，NY10591等公司出品。从表中的实施例可见，该粘结剂体系属于多组元体系，即由流动性好的低熔点组元和高分子聚合物组元组成。该低分子的作用是使金属粉末和粘结剂混合后的喂料有良好的流动性能和较低的能够顺利地完成注射充模过程，得到所需形状的注射坯。较典型的物质就是石蜡。石蜡熔点低，湿润性良好，分子链短，粘度低，而且分解时较其他聚合物体积变化小，而且石蜡分子量小，易挥发，有利于脱脂。而高密度聚乙烯、聚丙烯等高分子聚合物熔点高、粘度大、起骨架作用，在注射脱模后维持坯体的形状。有机物作为表面活性剂或润滑剂不仅可以在粘结剂和粉末颗粒之间起桥接作用以防止两相分离，保证混料均匀，而且可以在粉末颗粒之间、粉末颗粒与模壁之间起到润滑作用。

Claims

1、电子封装金属壳体粉末注射成形粘结剂，其特征在于由下述组分组成：

高密度聚乙烯 30-45％

硬脂酸 5-10％

石蜡 30-40％

MP-22 8-12％

聚丙烯 8-12％

2、根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于所述组分为：

高密度聚乙烯 39-42％

硬脂酸 5-8％

石蜡 30-35％

MP-22 8-10％

聚丙烯 8-10％

3、根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于优选配方是：

高密度聚乙烯 40％

硬脂酸 5％

石蜡 35％

MP-22 10％

聚丙烯 10％。