鋁碳化硅AlSiC(有的文獻英文所略語寫為SiCp/Al或Al/SiC、SiC/Al)是一種顆粒增強金屬基復合材料,采用Al合金作基體,按設計要求,以一定形式、比例和分布狀態,用SiC顆粒作增強體,構成有明顯界面的多組相復合材料,兼具單一金屬不具備的綜合優越性能。AlSiC研發較早,理論描述較為完善,有品種率先實現電子封裝材料的規模產業化,滿足半導體芯片集成度沿摩爾定律提高導致芯片發熱量急劇升高、使用壽命下降以及電子封裝的"輕薄微小"的發展需求。尤其在航空航天、微波集成電路、功率模塊、軍用射頻系統芯片等封裝分析作用極為凸現,成為封裝材料應用開發的重要趨勢。
它具有以下優點:
1. AlSiC具有高導熱率(170~200W/mK)和可調的熱膨脹系數(6.5~9.5×10-6/K),因此一方面AlSiC的熱膨脹系數與半導體芯片和陶瓷基片實現良好的匹配,能夠防止疲勞失效的產生,甚至可以將功率芯片直接安裝到AlSiC基板上;另一方面AlSiC的熱導率是可伐合金的十倍,芯片產生的熱量可以及時散發。這樣,整個元器件的可靠性和穩定性大大提高。
2. AlSiC是復合材料,其熱膨脹系數等性能可通過改變其組成而加以調整,因此產品可按用戶的具體要求而靈活地設計,能夠真正地做到量體裁衣,這是傳統的金屬材料或陶瓷材料無法作到的。
3. AlSiC的密度與鋁相當,比銅和Kovar輕得多,還不到Cu/W的五分之一,特別適合于便攜式器件、航空航天和其他對重量敏感領域的應用。
4. AlSiC的比剛度(剛度除以密度)是所有電子材料中*高的:是鋁的3倍,是W-Cu和Kovar的5倍,是銅的25倍,另外AlSiC的抗震性比陶瓷好,因此是惡劣環境(震動較大,如航天、汽車等領域)下的首選材料。
5. AlSiC可以大批量加工,但加工的工藝取決于碳化硅的含量,可以用電火花、金剛石、激光等加工。
6. AlSiC可以鍍鎳、金、錫等,表面也可以進行陽極氧化處理。
7. 金屬化的陶瓷基片可以釬焊到鍍好的AlSiC基板上,用粘結劑、樹脂可以將印制電路板芯與AlSiC粘合。
8. AlSiC本身具有較好的氣密性。但是,與金屬或陶瓷封裝后的氣密性取決于合適的鍍層和焊接。
9. AlSiC的物理性能及力學性能都是各向同性的。
使用AlSiC材料的意義:
1.可以使集成電路的封裝性能大幅提高,使用鋁碳化硅材料進行電子封裝,使封裝體與芯片的受熱膨脹相一致,并起到良好的導熱功能,解決了電路的熱失效問題;
2. 批量使用AlSiC材料,可以降低封裝成本。本公司對于長期和大批量的訂貨實行特別優惠,比目前使用W-Cu、Mo等貴金屬材料價格要便宜得多;
3. 有效改良我國航天、軍事、微波和其他功率微電子領域封裝技術水平,提高功能,降低成本,加快我國航天和軍工產品的先進化。例如,過去以可伐(Kovar)材料作為器件封裝外殼的地方,如果換作鋁碳化硅外殼,重量就可減少為原來的三分之一,而導熱性能則增加為原來的十倍。 |
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