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不少低密度、的金屬基復(fù)合材料非常適合航空、航天用途。金屬基復(fù)合材料的基體材料有很多種,但作為熱匹配復(fù)合材料用于封裝的主要是Cu基和燦基復(fù)合材料。但由于其熱導(dǎo)率低,電阻率高,密度也較大,使其廣泛應(yīng)用受到了很大限制。金屬封裝外殼壓鑄的原則就是不浪費(fèi),節(jié)省時間和成本,但是不利于后期的陽極氧化工藝,還可能留下沙孔流痕等等影響質(zhì)量和外觀的小問題,當(dāng)然,廠商們都有一個良品率的概念,靠譜的廠商是不會讓這些次品流入到后面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去的。銅、鋁純銅也稱之為無氧高導(dǎo)銅(OFHC),電阻率1.72μΩ·cm,僅次于銀。它的熱導(dǎo)率為401W(m-1K-1),從傳熱的角度看,作為封裝殼體是非常理想的,可以使用在需要高熱導(dǎo)和/或高電導(dǎo)的封裝里,然而,它的CTE高達(dá)16.5×10-6K-1,可以在剛性粘接的陶瓷基板上造成很大的熱應(yīng)力。
與傳統(tǒng)金屬封裝材料相比,它們主要有以下優(yōu)點(diǎn):①可以通過改變增強(qiáng)體的種類、體積分?jǐn)?shù)、排列方式或改變基體合金,改變材料的熱物理性能,滿足封裝熱耗散的要求,甚至簡化封裝的設(shè)計;②材料制造靈活,價格不斷降低,特別是可直接成形,避免了昂貴的加工費(fèi)用和加工造成的材料損耗;Cu基復(fù)合材料純銅具有較低的退火點(diǎn),它制成的底座出現(xiàn)軟化可以導(dǎo)致芯片和/或基板開裂。為了提高銅的退火點(diǎn),可以在銅中加入少量Al2O3、鋯、銀、硅。 可伐可伐合金(Fe-29Ni-17Co,中國牌號4J29)的CTE與Si、GaAs以及Al2O3、BeO、AIN的CTE較為接近,具有良好的焊接性、加工性,能與硼硅硬玻璃匹配封接,在低功率密度的金屬封裝中得到廣泛的使用。這些物質(zhì)可以使無氧高導(dǎo)銅的退火點(diǎn)從320℃升高到400℃,而熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率損失不大。因而用碳纖維(石墨纖維)增強(qiáng)的銅基復(fù)合材料在高功率密度應(yīng)用領(lǐng)域很有吸引力。與銅復(fù)合的材料沿碳纖維長度方向CTE為-0.5×10-6K-1,熱導(dǎo)率600-750W(m-1K-1),而垂直于碳纖維長度方向的CTE為8×10-6K-1,熱導(dǎo)率為51-59W(m-1K-1),比沿纖維長度方向的熱導(dǎo)率至少低一個數(shù)量級。
金屬表面處理原材料工作人員在這種原材料基本上科學(xué)研究和開發(fā)設(shè)計了很多種多樣金屬基復(fù)合材料(MMC),他們是以金屬(如Mg、Al、Cu、Ti)或金屬間化學(xué)物質(zhì)(如TiAl、NiAl)為常規(guī),以顆粒物、晶須、滌綸短纖維或持續(xù)化學(xué)纖維為提高體的一種復(fù)合材料。Cu基復(fù)合材料純銅具有較低的退火點(diǎn),它制成的底座出現(xiàn)軟化可以導(dǎo)致芯片和/或基板開裂。世界各國已普遍生產(chǎn)制造并且用在大功率微波加熱管、大功率激光二極管和一些大功率集成電路芯片控制模塊上。因為Cu-Mo和Cu-W中間不混溶或浸潤性偏差,更何況二者的溶點(diǎn)相距挺大,給原材料制取產(chǎn)生了一些難題;假如制取的Cu/W及Cu/Mo高密度水平不高,則密封性無法得到確保,危害封裝特性。另一個缺陷是因為W的百分之含量高而造成Cu/W相對密度很大,提升了封裝凈重。Cu基復(fù)合材料全銅具備較低的退火點(diǎn),它做成的基座出現(xiàn)變軟能夠造成集成ic和/或基鋼板裂開。以便提升銅的退火點(diǎn),能夠在銅中添加小量Al2O3、鋯、銀、硅。這種化學(xué)物質(zhì)能夠使無氧運(yùn)動高導(dǎo)銅的退火點(diǎn)從320℃上升到400℃,而導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)電率損害并不大。