材料工作者在这些材料基础上研究和开发了很多种金属基复合材料(MMC),它们是以金属(如Mg、Al、Cu、Ti)或金属间化合物(如TiAl、NiAl)为基体,以颗粒、晶须、短纤维或连续纤维为增强体的一种复合材料。与铜复合的材料沿碳纤维长度方向CTE为-0.5×10-6K-1,热导率600-750W(m-1K-1),而垂直于碳纤维长度方向的CTE为8×10-6K-1,热导
to金属封装外壳
材料工作者在这些材料基础上研究和开发了很多种金属基复合材料(MMC),它们是以金属(如Mg、Al、Cu、Ti)或金属间化合物(如TiAl、NiAl)为基体,以颗粒、晶须、短纤维或连续纤维为增强体的一种复合材料。与铜复合的材料沿碳纤维长度方向CTE为-0.5×10-6K-1,热导率600-750W(m-1K-1),而垂直于碳纤维长度方向的CTE为8×10-6K-1,热导率为51-59W(m-1K-1),比沿纤维长度方向的热导率至少低一个数量级。与传统金属封装材料相比,它们主要有以下优点:①可以通过改变增强体的种类、体积分数、排列方式或改变基体合金,改变材料的热物理性能,满足封装热耗散的要求,甚至简化封装的设计;②材料制造灵活,价格不断降低,特别是可直接成形,避免了昂贵的加工费用和加工造成的材料损耗;金属基复合材料金属封装是采用金属作为壳体或底座,芯片直接或通过基板安装在外壳或底座上,引线穿过金属壳体或底座大多采用玻璃—金属封接技术的一种电子封装形式。它广泛用于混合电路的封装,主要是和定制的气密封装,在许多领域,尤其是在军事及航空航天领域得到了广泛的应用。
密度大也使Cu/W具有对空间辐射总剂量(TID)环境的优良屏蔽作用,因为要获得同样的屏蔽作用,使用的铝厚度需要是Cu/W的16倍。金属封装多种形式、加工灵便,能够和一些构件(如混和集成化的A/D或D/A转化器)结合为一体,合适于低I/O数的单芯片和多芯片的主要用途,也合适于频射、微波加热、光学、声表面波和大电力电子器件,能够考虑批量生产、销售电价的规定。新型的金属封装材料及其应用除了Cu/W及Cu/Mo以外,传统金属封装材料都是单一金属或合金,它们都有某些不足,难以应对现代封装的发展。可伐可伐合金(Fe-29Ni-17Co,牌号4J29)的CTE与Si、GaAs以及Al2O3、BeO、AIN的CTE较为接近,具有良好的焊接性、加工性,能与硼硅硬玻璃匹配封接,在低功率密度的金属封装中得到广泛的使用。但由于其热导率低,电阻率高,密度也较大,使其广泛应用受到了很大限制。金属基复合材料金属封装是采用金属作为壳体或底座,芯片直接或通过基板安装在外壳或底座上,引线穿过金属壳体或底座大多采用玻璃—金属封接技术的一种电子封装形式。它广泛用于混合电路的封装,主要是和定制的气密封装,在许多领域,尤其是在军事及航空航天领域得到了广泛的应用。
不少低密度、的金属基复合材料非常适合航空、航天用途。加工硬化的纯铜虽然有较高的屈服强度,但在外壳制造或密封时不高的温度就会使它退火软化,在进行机械冲击或恒定加速度试验时造成外壳底部变形。金属基复合材料的基体材料有很多种,但作为热匹配复合材料用于封装的主要是Cu基和灿基复合材料。Cu/W和Cu/Mo为了降低Cu的CTE,可以将铜与CTE数值较小的物质如Mo、W等复合,得到Cu/W及Cu/Mo金属-金属复合材料。这些材料具有高的导电、导热性能,同时融合W、Mo的低CTE、高硬度特性。Cu/W及Cu/Mo的CTE可以根据组元相对含量的变化进行调整,可以用作封装底座、热沉,还可以用作散热片。非常好的导热性,提供热耗散;③非常好的导电性,减少传输延迟;④良好的EMI/RFI屏蔽能力; ⑤较低的密度,足够的强度和硬度,良好的加工或成形性能;⑥可镀覆性、可焊性和耐蚀性,以实现与芯片、盖板、印制板的可靠结合、密封和环境的保护;⑦较低的成本。传统金属封装材料包括Al、Cu、Mo、W、钢、可伐合金以及Cu/W和Cu/Mo等
不但包含金属封装的罩壳或基座、导线应用的金属材料,也包含可用以各种各样封裝的基钢板、热沉和散热器的金属材料,为融入电子封装发展趋势的规定,进行对金属材料基复合材料的科学研究和应用将是十分关键的。传统金属封装材料及其局限性芯片材料如Si、GaAs以及陶瓷基板材料如A12O3、BeO、AIN等的热膨胀系数(CTE)介于3×10-6-7×10-6K-1之间。金属封装机壳铝压铸的标准便是不浪费,省时省力和成本费,可是不利中后期的阳极氧化处理加工工艺,还将会留有沙孔气痕这些危害和外型的小问题,自然,生产商们常有一个产品合格率的定义,可靠的生产商是不容易让这种残品注入到后边的生产制造阶段中来的。因此用碳纤维(高纯石墨化学纤维)提高的铜基复合材料在高功率主要用途很有力。与铜复合型的原材料沿碳纤维长短方向CTE为-0.5×10-6K-1,热导率600-750W(m-1K-1),而垂直平分碳纤维长短方向的CTE为8×10-6K-1,热导率为51-59W(m-1K-1),比沿纤维长度方向的热导率少低一个量级。
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