目前,常用金屬封裝材料與CaAs芯片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。經過近些年來研究所和企業的深入研究,AlSiC取得了較大的產業化進展,相繼推動高體分碳化硅與鋁合金的復合材料SiC/Al實用化進程。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、高比強度、低密度、導電性好的封裝材料。低體分鋁碳化硅具有塑性高、耐磨性好、加工性能優異等特點。湖南質量鋁碳化硅發展現狀
此外,AlSiC可將多種電子封裝材料并存集成,用作封裝整體化,發展其他功能及用途。研制成功將高性能、散熱快的Cu基封裝材料塊(Cu-金剛石、Cu-石墨、Cu-BeO等)嵌人SiC預制件中,通過金屬Al熔滲制作并存集成的封裝基片。在AlSiC并存集成過程中,可在**需要的部位設置這些成本相對較高的快速散熱材料,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,還可并存集成48號合金、Kovar和不銹鋼等材料,此類材料或插件、引線、密封環、基片等,在熔滲之前插入SiC預成形件內,在AlSiC復合成形過程中,經濟地完成并存集成,方便光電器件封裝的激光連接。安徽鋁碳化硅發展現狀杭州陶飛侖制備的大尺寸結構件不僅材料性能優異,且大幅提高了材料的可加工性能。
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。
中體分鋁碳化硅(SiC體積比35%-55%):1、性能優勢及應用方向:(1)、高微屈服強度:(35%~55%)光學儀表級鋁碳化硅的微屈強度服度可達(110~120)MPa水平,是國產真空熱壓鈹材的5倍,且無毒,可確保慣性導航系統中陀螺儀有效屏蔽小幅震動,保證穩定性。(2)、高比強度、高比剛度:(35%~55%)光學儀表級鋁碳化硅的高比強度特性可以降低結構件質量,實現武器裝備的輕量化,高比剛度可保證零件的面型(如反射鏡鏡面)精度。(3)、低膨脹系數:(35%~55%)光學儀表級鋁碳化硅具有低熱膨脹系數(9~11)×10-6/K,可以保證結構件在較大溫差變化的情況下仍保持穩定的尺寸。(4)、高導熱性:(35%~55%)光學儀表級鋁碳化硅具有高導熱性率({120-180}W/m·K),可快速散熱,可避免零件過熱對機能的降低。(5)、主要應用方向及**零件:可應用于航空航天及**行業中的光學反射鏡、慣性導航系統零件,可替代鈹材、微晶玻璃、石英玻璃等。高體分鋁碳化硅廣泛應用于雷達的T/R組件中。
鋁碳化硅在T/R組件中的應用:本世紀初,美國的AlSiC年產量超過100萬件,T/ R模塊已經由“磚”式封裝向很薄、邊長5cm或更小方塊形的“瓦”式封裝發展,進一步降低T/R模塊的尺寸、厚度、重量以及所產生的熱量。歐洲防務公司、法、英、德聯合開發機載AESA及T/R模塊技術,研制具有1200個T/R模塊全尺寸樣機的試驗工作,俄羅斯積極著手研制第4代戰斗機用AESA雷達,以色列、瑞典研制出輕型機載AESA預警雷達,機載AESA及 T/R模塊市場持續升溫。鋁碳化硅已經應用于機床-主軸、導軌。天津使用鋁碳化硅常見問題
高體分鋁碳化硅廣泛應用于微波處理器的蓋板中。湖南質量鋁碳化硅發展現狀
真空壓力浸滲法
工藝流程;多孔SiC陶瓷制備—模具裝配—盛鋁坩堝裝爐—抽真空、升溫、浸滲—工裝拆解—鋁碳化硅熱處理—機加(—表面處理)
工藝設備:真空壓力浸滲爐
工藝優勢:1、可實現近凈成型加工,尤其是復雜的零件;2、組織致密度高,材料性能好;3、相對于粉末冶金,其工藝過程易于控制。
工藝不足:1、對成型設備要求高;2、受限于設備尺寸,制造大尺寸零件困難;3、組織易粗大。
適應性:高體分鋁碳化硅、中體分鋁碳化硅的應用。 湖南質量鋁碳化硅發展現狀
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