AlSiC即鋁碳化矽,是鋁基碳化矽顆粒增強複合材料的簡稱,業內又稱碳化矽鋁或“奧賽克”。根據碳化矽的含量分為低體積分數、中體積分數和高體積分數,其中電子材料套用以高體積分數為主。電子封裝中常用的有AlSiC7、AlSiC8系列。
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材料介紹
鋁碳化矽(AlSiC)是鋁和碳化矽複合而成的金屬基熱管理複合材料,是電子元器件專用封裝材料,主要是指將鋁與高體積分數的碳化矽複合成為低密度、高導熱率和低膨脹係數的封裝 材料,以解決電子電路的熱失效問題。在中國,西安明科微電子材料有限公司與西北工業大學是最早合作開發這種材料的。
性能特點
■ AlSiC具有高導熱率(170~200W/mK)和可調的熱膨脹係數(6.5~9.5×10-6/K),因此一方面AlSiC的熱膨脹係數與半導體晶片 和陶瓷基片實現良好的匹配,能夠防止疲勞失效的產生,甚至可以將功率晶片直接安裝到AlSiC基板上;另一方面AlSiC的熱導率是可伐合金的十倍,晶片 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。
■ AlSiC是複合材料,其熱膨脹係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。
■ 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,特別適合於攜帶型器件、航空航天和其他對重量敏感領域的套用。
■ AlSiC的比剛度(剛度除以密度)是所有電子材料中最高的: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。
■ AlSiC可以大批量加工,但加工的工藝取決於碳化矽的含量,可以用電火花、金剛石、雷射等加工。
■ AlSiC可以鍍鎳、金、錫等,表面也可以進行陽極氧化處理。
■ 金屬化的陶瓷基片可以釺焊到鍍好的AlSiC基板上,用粘結劑、樹脂可以將印製電路板芯與AlSiC粘合。
■ AlSiC本身具有較好的氣密性。但是,與金屬或陶瓷封裝後的氣密性取決於合適的鍍層和焊接。
■ AlSiC的物理性能及力學性能都是各向同性的。
材料意義
■ 可以使積體電路的封裝性能大幅提高,使用鋁碳化矽材料進行電子封裝,使封裝體與晶片的受熱膨脹相一致,並起到良好的導熱功能,解決了電路的熱失效問題;
■ 批量使用AlSiC材料,可以降低封裝成本。本公司對於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;
■ 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,如果換作鋁碳化矽外殼,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。
■ AlSiC封裝材料的開發成功,標誌著中國企業不再是在封裝領域內一個單純的藍領和加工者的角色,而是已經有了自己的具備獨立技術核心的封裝領先產品,填 補了國內空白,在封裝領域內是一項巨大的技術進步;使用西安明科微電子材料有限公司生產的AlSiC,就是支持民族工業,為相關領域的國產化做貢獻。
■ 優優越的性能使AlSiC比W-Cu、Mo、BeO、Kovar、Mo-Cu、AlN、AlSi、Al2O3等現用封裝材料具有更廣闊的越的性能使AlSiC比W-Cu、Mo、BeO、Kovar、Mo-Cu、AlN、AlSi、Al2O3等現用封裝材料具有更廣闊的使用空間
性能指標
類別 | 標準 | 單位 | ||
A級品 | B級品 | C級品 | ||
熱導率 | >210 | >180 | >150 | W/m.K (25℃) |
密度 | >3.00 | >2.97 | >2.95 | g/cm |
膨脹係數 | 7 | 8 | ppm/℃ (25-150℃) | |
氣密性 | <5*10 | atm·cm/s,He | ||
抗彎強度 | >300 | MPa | ||
電阻率 | 30 | μΩ·cm | ||
彈性模量 | >200 | GPa |
主要套用
大功率率IGBT 散熱基板;LED封裝照明;航空航天;微電子;殼體封裝;民用飛機、高鐵等領域