低體分鋁碳化硅（SiC體積比5%-35%）材料介紹與應用1、性能優勢及應用方向：（1）、低密度：2.8g/cm3左右，比鋼（7.9g/cm3）低，在汽車和列車剎車盤上可減重40%～60%，活塞（如豐田）可減重10%～5%；（2）、高比強度、高比剛度：（10%～35%）AlSiC剎車盤抗拉強度及彈性模量與鑄鐵差異不大，但由于其密度低，故其比強度及比模量可達鑄鐵的（2～4）倍；（3）、耐磨性好：（10%～35%）AlSiC復合材料能夠使制動盤具有更好的耐磨性，使用壽命**加長，減少運行保養成本；（4）、耐熱性好：鋁合金具有較大的熱容性和良好的導熱性（豐田制造發動機活塞導熱性比鑄鐵活塞導熱性提升4倍），在相同速度相同載荷下，制動盤摩擦過程中溫度變化較小，熱裂紋產生的可能性減小、摩擦穩定性更好；（5）、主要應用方向及**零件：低體分鋁碳化硅主要應用于輕量化、耐磨等方向，可替代鋁合金、鑄鋼、鑄鐵、鈦合金等材料。**零件為剎車類零件、活塞及連桿、戰機腹鰭、直升機旋翼模鍛件等。因鋁碳化硅具有輕量化、高剛度、熱穩定性優異的特點，在航空、航天領域已廣泛應用。湖北質量鋁碳化硅技術規范

鋁碳化硅是目前金屬基復合材料中**常見、**重要的材料之一。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。鋁碳化硅研發較早，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%）。江蘇質量鋁碳化硅生產過程高體分鋁碳化硅廣泛應用于新能源汽車的IGBT模塊中。

在長期使用中，許多封裝尺寸、外形都已標準化、系列化，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、比剛度低，無法***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Mo80Cu20、Cu/ Invar/Cu、Cu/ Mo/Cu 等合金在熱傳導方面優于Kovar，但其密度大于Kovar，仍不適合用作航空航天所需輕質的器件封裝材料。

大電流IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊在工作時，會產生大量的熱。尤其是工作電流達到600A以上的IGBT模塊。類似功率模塊的封裝熱管理工藝中，考慮的目標是消除熱結。那么，需要在芯片底部和散熱器之間的熱通道建設盡量暢通。銅基板具有良好的導熱能力，但銅的熱膨脹系數接近IGBT芯片的三倍，而且IGBT芯片陶瓷襯底的面積可高達50mmx60mm，這三倍的差異在低功率模塊封裝可用陶瓷覆銅板或多層陶瓷覆銅板來過渡解決。高功率模塊如果用銅基板去承載芯片襯底同時在下方接合散熱器的話，焊接的銅基板經受不住1000次熱循環，焊接外緣就會出現分層脫離。這種情況下壓接法制造出的模塊，如長期在震動環境下使用，如軌道機車、電動汽車、飛機等，其可靠性會大幅下降。那么，如何牢固封裝高功率IGBT模塊，使其在震動、高溫、粉塵等環境下可使用呢？業界的辦法是采用AlSiC材料來制作IGBT基板。杭州陶飛侖新材料有限公司可對鋁碳化硅表面進行功能多元化設計。

2、高體分鋁碳化硅的主要應用領域——電子封裝：高體分鋁碳化硅為第三代半導體封裝材料，已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、***射頻系統芯片等封裝方面作用極為凸顯，成為封裝材料應用開發的重要趨勢。

（1）、封裝類AlSiC特性：封裝材料用作支撐和保護半導體芯片的金屬底座與外殼，混合集成電路HIC的基片、底板、外殼，構成導熱性能比較好，總耗散功率提高到數十瓦,全氣密封性，堅固牢靠的封裝結構，為芯片、HIC提供一個高可靠穩定的工作環境，具體材料性能是個優先關鍵問題。常用于封裝的電子金屬材料的主要特性如下表所示，可見封裝類鋁碳化硅綜合性能***優于其他材料。 高體分鋁碳化硅廣泛應用于高鐵的大功率IGBT模塊中。天津鋁碳化硅技術規范

鋁碳化硅已經應用于制動閥片。湖北質量鋁碳化硅技術規范

(3)、激光加工：目前國內外學者對鋁基復合材料激光加工技術的研究主要集中在打孔、切割、劃線和型腔加工等方面。用自行研制的機械斬光盤調脈沖激光器切割試驗表明，在高峰值能量、短脈沖寬度、高脈沖頻率和適當的平均功率條件下，采用高速多次重復走刀切割工藝，可以得到無裂紋的精細切口。有研究采用氧氣作輔助氣體，用800W的連續波CO2激光在厚度13.5mm的復合材料上加工出了直徑0.72mm的無損傷深孔，深徑比達18.75。有研究提出了基于裂紋加工單元的激光銑削方法，他們采用激光對復合材料進行了基于裂紋加工單元的激光銑削加工，并在零件上加工出了形狀較復雜的型腔。研究結果表明，采用該方法進行激光銑削所需要的功率比通常的方法低。湖北質量鋁碳化硅技術規范

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