鋁碳化硅復合材料在電子封裝上的應用

鋁碳化硅分子式為：AlSiC（SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al），這是一種全新的復合材料，屬于顆粒增強金屬基復合材料。利用鋁合金作為基體，再以一定的比例和形態以及分布布局混合而成。其中碳化硅顆粒起到增強體的作用，形成具有界面明顯的多組相復合材料，彌補了單一金屬的特性單一問題，讓其具備更全面的物理特性。 
鋁碳化硅目前的普及率還不算高，目前主要的應用范圍主要集中在：微波集成電路、航空康體、功率模組等領域。鋁碳化硅材料內部的配比并沒有完全一致的標準，可以根據實際情況來進行配比。目前硅含量 70wt% SiC體積占比 50%-75% AlSiC研發較早，理論基礎也相對完善，并且已經率先在電子封裝領域實現了規模化量產。它的出現解決了傳統材料不能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"的瓶頸。未來鋁碳化硅勢必在電子封裝領域有著更為廣闊的舞臺。

鋁碳化硅封裝殼

封裝金屬基復合材料的增強體有數種，碳化硅是其中應用最為廣泛的一類。首先這主要是因其具有很優異的熱性能，而且它用作顆粒磨料的技術也已經非常成熟，同時價格也比較低廉。其次顆粒增強體材料具有各向同性，最有利于實現凈成形。鋁碳化硅的特性主要收碳化硅的含量、分布狀態和粒度尺寸以及鋁的含量。這些因素都是影響鋁碳化硅特性的重要因素。
依據兩相比例或復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，從而滿足芯片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與芯片或陶瓷基體直接接觸，要求CTE盡可能匹配，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）嵌入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預成型件內，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。　

采用噴射沉積技術，制備了內部組織均勻、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，也可用于射頻、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。 鋁碳化硅（AlSiC）金屬基熱管理復合材料，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硅復合成為低密度、高導熱率和低膨脹系數的封裝 材料，以解決電子電路的熱失效問題。
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