安徽通用鋁碳化硅一體化

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-12-11

AlSiC的典型熱膨脹系數(shù)為(6~9)X10-6/K,參考芯片的6X 10-6/K,如果再加上芯片下面焊接的陶瓷覆銅板,那么三倍的差異就從本質(zhì)上消除了。同時(shí)AlSiC材質(zhì)的熱導(dǎo)率可高達(dá)(180~240)W/mK(25℃),比鋁合金熱導(dǎo)率還高50%。英飛凌試驗(yàn)證明,采用AlSiC材料制作的IGBT基板,經(jīng)過上萬次熱循環(huán),模塊工作良好如初,焊層完好。

AlSiC材料很輕,只有銅材的1/3,和鋁差不多,但抗彎強(qiáng)度(>300MPa)卻和鋼材一樣好。這使其在抗震性能方面表現(xiàn)***,超過銅基板。因此,在高功率電子封裝方面,AlSiC材料以其獨(dú)特的高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)和抗彎強(qiáng)度的結(jié)合優(yōu)勢成為不可替代的材質(zhì)。 高體分鋁碳化硅廣泛應(yīng)用于新能源汽車的IGBT模塊中。安徽通用鋁碳化硅一體化

鋁碳化硅是目前金屬基復(fù)合材料中**常見、**重要的材料之一。鋁碳化硅是一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料,采用Al合金作基體,按設(shè)計(jì)要求,以一定形式、比例和分布狀態(tài),用SiC顆粒作增強(qiáng)體,構(gòu)成有明顯界面的多組相復(fù)合材料,兼具單一金屬不具備的綜合優(yōu)越性能。鋁碳化硅研發(fā)較早,理論描述較為完善,其主要分類一般按照碳化硅體積含量可分為高體分鋁碳化硅(SiC體積比55%-75%)、中體分鋁碳化硅(SiC體積比35%-55%)、低體分鋁碳化硅(SiC體積比5%-35%)。北京優(yōu)勢鋁碳化硅高體分鋁碳化硅廣泛應(yīng)用于微電子的散熱基板中。

熔滲法是AlSiC制備的關(guān)鍵,一般分為有壓力滲透和無壓力滲透,前者根據(jù)生產(chǎn)過程中壓力施加的大小、方式的不同,又分為擠壓熔滲、氣壓壓力熔滲、離心熔滲鑄造法等,主要特點(diǎn)是需要真空和高壓設(shè)備,滲透時(shí)間較短,有效控制Al與SiC的界面反應(yīng),同時(shí)與精度的模具相配套,獲得實(shí)用性發(fā)展。后者是將Al合金錠放置在SiC預(yù)制件上,在合金熔點(diǎn)以上保溫,Al合金液依托毛細(xì)管力的作用自發(fā)滲入預(yù)制件中,所需設(shè)備簡單,易于低成本制備,但產(chǎn)品的機(jī)械性能與熱性能略低,對基體合金的成分有較為嚴(yán)格的要求,浸透需要在保護(hù)氣氛中進(jìn)行。粉末冶金法對SiC體積分?jǐn)?shù)可在15% ~ 75%之間調(diào)節(jié),SiC承載量大,但較難實(shí)現(xiàn)材料的一次成形。

倒裝芯片封裝FCP技術(shù)優(yōu)勢在于能大幅度提高產(chǎn)品的電性能、散熱效能,適合高引腳數(shù)、高速、多功 能的器件。AlSiC的CTE能夠與介電襯底、焊球陣列、低溫?zé)Y(jié)陶瓷以及印刷電路板相匹配,同時(shí)還具有髙熱傳導(dǎo)率、**度和硬度,是倒裝焊蓋板的理想材料,為芯片提供高可靠保護(hù)。AlSiC可制作出復(fù)雜的外形,例如,AlSiC外殼產(chǎn)品有多個(gè)空腔,可容納多塊芯片,用于提供器件連接支柱、填充材料的孔以及不同的凸緣設(shè)計(jì)。AlSiC外形表面支持不同的標(biāo)識和表面處理方法,包括激光打印、油漆、油墨、絲網(wǎng)印刷、電鍍,完全滿足FCP工藝要求。鋁碳化硅可有效防止大功率元器件熱失效問題。

3)、增強(qiáng)體SiC在基體中均勻分布的問題:按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求,使增強(qiáng)材料SiC均勻地分布于基體中也是鋁碳化硅材料制造中的關(guān)鍵技術(shù)之一。尤其是在低體份鋁碳化硅攪拌法、真空壓力浸滲法、粉末冶金法中,SiC顆粒的團(tuán)聚,以及不同尺寸SiC顆粒均勻分布為一項(xiàng)難點(diǎn)。該問題主要解決方法:①、對增強(qiáng)體SiC進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?,使其浸漬基體速度加快;②、加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪馗纳苹w的分散性;③、施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ蛊浞稚⑿栽龃螅虎?、施加外?磁場,超聲場等)。鋁碳化硅已經(jīng)應(yīng)用于直升機(jī)模鍛件。安徽通用鋁碳化硅一體化

鋁碳化硅以其優(yōu)越的熱物理性能被稱為第三代電子封裝材料,廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域。安徽通用鋁碳化硅一體化

在長期使用中,許多封裝尺寸、外形都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,存在的主要缺陷是無法適應(yīng)高性能芯片封裝要求。例如,Kovar ( 一種Fe-Co-Vi合金)和Invar (一種Fe-Ni合金)的CTE低,與芯片材料相近,但其K值差、密度高、比剛度低,無法***滿足電子封裝小型化、高密度、熱量易散發(fā)的應(yīng)用需求。合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素所組成的金屬材料,具有其綜合的優(yōu)勢性能。隨之發(fā)展的Mo80Cu20、Cu/ Invar/Cu、Cu/ Mo/Cu 等合金在熱傳導(dǎo)方面優(yōu)于Kovar,但其密度大于Kovar,仍不適合用作航空航天所需輕質(zhì)的器件封裝材料。安徽通用鋁碳化硅一體化

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