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碳化硅新型輕質金屬封裝材料

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碳化硅新型輕質金屬封裝材料

發布日期:2017-11-10 00:00 來源:http://www.zhsoo.cn 點擊:

碳化硅原料又稱金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。碳化硅單晶系第三代高溫寬帶隙半導體材料。
  

鋁碳化硅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。
  

在長期使用中,許多封裝尺寸、外形都已經標準化、系統化,存在的主要缺陷是無法適應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、剛度低,無法全面滿足電子封裝小型化、高密度、熱量易散發的應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,具有其綜合的優勢性能。隨之發展的Mo80 Cu20、Cu/Invar/Cu、Cu/Mo/Cu等合金在熱傳導方面優于Kovar,但期比重大于Kovar,仍不適合用作航空航天所需輕質的器件封裝材料。

  碳化硅磨料

常用金屬封裝材料與CaAs的微波器件封裝需求存在性能上的差距,使得研發一種新型輕質金屬封裝材料,滿足航空航天用器件封裝成為急需,引發相關部門調試重視。經過近些年來的深入研究,AlSiC取得產業化進展,相繼推動高硅鋁合金Si/Al實用化進程,表2示出其主要性能與常用封裝材料的對比。將SiC與Al合金按一定比例和工藝結合成AlSiC后,可克服目前金屬封裝材料的不足,獲得高K值、低CTE、高強度、低密度導電性好的封裝材料。

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