鋁碳化硅材料

鋁碳化硅材料

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複合材料,採用Al合金作基體,按設計要求,以一定形式、比例和分佈狀態,用SiC顆粒作增強體,構成有明顯界面的多組相複合材料,兼具單一金屬不具備的綜合優越性能。

基本介紹


研較早,論描述較完善,品率電子封裝材料的規模產業化,滿足半導體晶元集成度沿摩爾定律提高導致晶元發熱量急劇升高、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、軍用射頻系統晶元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。封裝金屬基複合材料的增強體有數種,SiC是其中應用最為廣泛的一種,這是因為它具有優良的熱性能,用作顆粒磨料技術成熟,價格相對較低;另一方面,顆粒增強體材料具有各向同性,最有利於實現凈成形。AlSiC特性主要取決於SiC的體積分數(含量)及分佈和粒度大小,以及Al合金成份。依據兩相比例或複合材料的熱處理狀態,可對材料熱物理與力學性能進行設計,從而滿足晶元封裝多方面的性能要求。其中,SiC體積分數尤為重要,實際應用時,AlSiC與晶元或陶瓷基體直接接觸,要求CTE儘可能匹配,為此SiC體積百分數vol通常為50%-75%。此外,AlSiC可將多種電子封裝材料並存集成,用作封裝整體化,發展其他功能及用途。研製成功將高性能、散熱快的Cu基封裝材料塊(Cu-金剛石、Cu-石墨、Cu-BeO等)嵌入SiC預製件中,通過金屬Al熔滲製作並存集成的封裝基片。在AlSiC並存集成過程中,可在最需要的部位設置這些昂貴的快速散熱材料,降低成本,擴大生產規模,嵌有快速散熱材料的AlSiC倒裝片系統正在接受測試和評估。另外,還可並存集成48號合金、Kovar和不鏽鋼等材料,此類材料或插件、引線、密封環、基片等,在熔滲之前插入SiC預成型件內,在AlSiC複合成形過程中,經濟地完成並存集成,方便光電器件封裝的激光連接。採用噴射沉積技術,製備了內部組織均勻、性能優良、Si含量高達70wt%(重量百分率)的高硅鋁合金SiAl封裝材料,高硅鋁合金的CTE與Si、GaAs相匹配,也可用於射頻、微波電路的封裝及航空航天電子系統中,發展為一種輕質金屬封裝材料。