AlSiC封裝材料產業化引起國內科研院所、大學等單位的***重視,積極著手研發其凈成形工藝,部分單位研制成功樣品,為AlSiC工業化生產積累經驗, 離規模化生產尚有一定距離,存在成本高、SiC體積含量不高、低粘度、55% ~ 75%高體積分材料的制備與漿粒原位固化技術等問題。我們公司采用創新型制備工藝,可制備50%-75%體分的鋁碳化硅產品,在碳化硅預制件制備過程中,區別于氧化燒結法,所制備的碳化硅預制件無二氧化硅,對復合材料的熱導率無抑制作用,極大的提高了復合材料的熱導率,且極大低降低了加工成本。因鋁碳化硅具有熱導率高、熱膨脹系數低(熱膨脹系數同芯片材料相近),有效減少芯片和電路開裂的幾率。湖南使用鋁碳化硅發展現狀
作為結構件或結構-功能一體化構件,中體分鋁碳化硅可用于我國高分辨率遙感衛星的光機結構。例如,在高分辨率遙感衛星的詳查相機上,若采用這種高剛度、低膨脹的復合材料制作其空間光學反射鏡坯,不僅可近無余量地獲得整體性(無需連接)的復雜輕量化結構,而且由于剛度高、韌性好、可直接加工和裝配,故而可省去現用微晶玻璃反射鏡所必須的沉重的鏡框,從而簡化結構,減輕重量,并***降低光機結構的研制周期、難度和成本。同時,由于鋁碳化硅的熱擴散系數遠高于微晶玻璃,因此可大幅度減少小光機結構的時間常數和熱慣性,使結構更容易達到熱平衡,進而易于保持光學鏡面。另外,由于采用該復合材料的光機系統在大范圍高低溫交替變化下產生的熱光學誤差較小,這將可以簡化甚至可能取消通常必須采用的主動溫控系統,從而實現降低遙感器分系統甚至整星系統的功耗、提高系統可靠性和壽命的目的。河南新型鋁碳化硅分類高體分鋁碳化硅已經用于天空二號太陽板支架中。
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。
超聲加工的主要特點是:
不受鋁碳化硅材料是否導電的限制;工具對鋁碳化硅工件的宏觀作用力小、熱影響小,因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件;被加工材料的脆性越大越容易加工,材料越硬或強度、韌性越大則越難加工;由于鋁碳化硅工件材料的碎除主要靠磨料的作用,磨料的硬度應比被加工材料的硬度高,而超聲波加工過程中使用的工具的硬度可以低于工件材料;可以與其他多種加工方法結合應用,如超聲振動切削、超聲電火花加工和超聲電解加工。 高體分鋁碳化硅目前已應用于光學反射鏡、空間掃描機構主框架及光學平臺、衛星箱體及蓋板、散熱基板領域。
熔滲法是AlSiC制備的關鍵,一般分為有壓力滲透和無壓力滲透,前者根據生產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,主要特點是需要真空和高壓設備,滲透時間較短,有效控制Al與SiC的界面反應,同時與精度的模具相配套,獲得實用性發展。后者是將Al合金錠放置在SiC預制件上,在合金熔點以上保溫,Al合金液依托毛細管力的作用自發滲入預制件中,所需設備簡單,易于低成本制備,但產品的機械性能與熱性能略低,對基體合金的成分有較為嚴格的要求,浸透需要在保護氣氛中進行。粉末冶金法對SiC體積分數可在15% ~ 75%之間調節,SiC承載量大,但較難實現材料的一次成形。高體分鋁碳化硅廣泛應用于雷達的T/R組件中。質量鋁碳化硅結構設計
高體分鋁碳化硅廣泛應用于高鐵的大功率IGBT模塊中。湖南使用鋁碳化硅發展現狀
IC產業的發展與其設計、測試、流片、封裝等 各環節密切相聯,**終在市場應用中體現價值認同,良性循環形成量產規模,實現經濟效益。封裝技術至關重要,尤其是***產品大多采用金屬封裝、陶瓷封裝結構,確保器件、模塊、組件、系統的整體可靠性。金屬封裝氣密性高,散熱性好,形狀可多樣化,有圓形、菱形、扁平形、淺腔與深腔形等,其材料難以滿足當今航空航天、艦船、雷達、電子戰、精確打擊、天基和海基系統對大功率、微波器件封裝的需求。按目前VLSI電路功耗的同一方法計算,未來的SoC芯片將達到太陽表面溫度,現有的設計和封裝方法已不能滿足功率SoC系統的需求。AlSiC恰好首先在這一領域發揮作用,現以***為主,進而推向其他市場。湖南使用鋁碳化硅發展現狀
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