西安创正新材料公司是一家集研发、生产和销售为一体的高科技企业。主要致力于第三代电子封装材料——铝碳化硅的研发、生产与销售,根据用户需求,开发了多种AlSiC产品, 为微波器件、大功率器件、微电子器件等制造商提供专业的热管理材料及技术方案。 公司产品广泛应用于轨道交通、新能源汽车、航空航天、军事等领域,是新一代大功率电子器件最佳选择。
公司将持续加强与用户的交流与合作,不断满足国内外用户的市场需求,力争以先进的工艺技术、严格的质量管控、一流的性能水平、最高的性价比优势服务用户、持续为客户创造价值。
铝碳化硅介绍
铝碳化硅 AlSiC (Al/SiC, SiC/Al) 是一种颗粒增强铝基复合材料,采用铝合金作为基体,SiC作为增强体,充分结合了陶瓷和金属铝的不同优势,实现了封装了轻便化、高密度化等要求。
AlSiC密度在2.95~3.1g/cm³之间,热膨胀系数(CTE)6.5~9ppm/℃,具有可调的体积分数,提高碳化硅体积分数可以使材料的热膨胀系数显著降低。同时,铝碳化硅还具有高的热导率和比刚度,表面能够镀镍、金、银、铜,具有良好的镀覆性能。 密度(g/cm³) | ≥2.95 |
热导率((W/m.K) @25℃) | 200 |
线膨胀系数(CTE) ppm/℃ | 6.5~9 |
弹性模量(G Pa) | 200 |
抗弯强度(M Pa) | 400 |
电阻率(μΩ·cm) | 21 |
气密性(atm-cm3/s He) | <10-9 |
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铝碳化硅复合材料的比刚度是所有电子材料中最高的:是铝的3倍,W-Cu和Kovar 的5倍,铜的25倍,另外铝碳化硅的抗震性好,因此是恶劣环境(震动较大,如航天、汽车等领域)下的首选材料。铝碳化硅复合材料已成为航空航天、国防、功率模块和其他电子元器件所需求的新型封装材料。用于航空航天微波、功率放大模块等电子器件及模块的封装壳
体或底座。
与其他材料性能对比:
材料 | 成分 | 密度(g/cm3) | 热膨胀系数 (10-6/K) | 热导率(W/mK) |
AlSiC | Al+(50%-70%)SiC | 3.05 | 6-9 | 180-240 |
CuW | W+(10%-20%)Cu | 15.6-17.0 | 6.5-8.3 | 180-200 |
CuMo | Mo+(15%-20%)Cu | 10.00 | 7.0-8.0 | 160-170 |
AlSi | 黑龙江北开职业技术学院 50%Al+50Si | 2.55 | 11.4 | 126 |
Kovar | Fe+Ni | 8.10 | 5.9 | 17 |
Cu | | 8.96 | 17.8 | 398 |
Al | | 2.70 | 23.6 | 238 |
Si | | 2.30 | 4.2 | 151 |
GaAs | | 5.23 | 6.5 | 54 |
Al2O3 | | 3.60 | 6.7 | 17 |
BeO | | 2.90 | 7.6 | 250 |
AlN | 98%purity | 3.30 | 4.5 | 160-200 |
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铝碳化硅产品设计
◆板类产品
用 AlSiC 制成各种板类的产品,用于各类电路的热沉、基板、 封盖、过渡片等,可替代目前在使用的氧化铍、氮化铝、钼片、钨铜合 金及其它金属材料。
板类产品,可分为裸材和表面覆铝。
◇产品成型尺寸
| 广州话剧团 长度 | 宽度 | 厚度 | 外形加工 | 内部加工 |
最大 | 245 | 245 | 10 | 可加工各种形状 | 可打孔、攻丝、台阶孔等 |
最小 | 3 | 3 | 0.5 |
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在特殊要求下,可以制造最大245*350*80mm 的材料,但制造成本将会很高。过厚的材料内部致密度会受到影响。
最大尺寸可以是裸材或表面覆铝,也可在裸材或表面铝上加工各种形状(拱面,伞面等);最小尺寸一般为裸材,在特殊条件下,厚度可加工到0.3mm;而最小尺寸表面覆铝厚度应不小于0.8mm和外形10mm。
可在某些部位镶嵌其他材料(钛合金、不锈钢、可伐合金等或其他难熔的非金属)。
孔、台阶孔等处为铝合金材料,可以满足螺丝固定设计,孔、台阶孔可以在铝碳化硅材料上直接加工,但成本比在铝合金上加工成本高。而螺纹孔需在铝合金上做成,能过保证螺纹牙的完整性。
倒角、倒边、圆角以及各种设计的加工轮廓,均可在材料上加工。
◇产品加工精度
一般要求可以做到平面度 0.01mm/cm、尺寸精度±0.1mm的要求;
关键尺寸精度可以做在0.05mm以内。
◇产品表面处理
表面可按设计覆盖各种镀层,如:镍、金、银等;
◆管壳类产品
用 AlSiC 制造的各类封装管壳产品,用于各种电路的外壳、底座、 管件等,可替代目前在使用的可伐合金、铝、钼及其它金属材料外壳。
管壳类产品,可分为裸材和表面覆铝。
◇产品成型尺寸
| 长度 | 机械工程学报模板宽度 | 高度 | 壁厚 | 外形加工 | 内部加工 |
最大 | 245 | 245 | 120 | 10 | 可加工各种形状 | 可打孔、攻丝、台阶孔等 |
最小 | 8 | 8 | 3 | 1 |
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在特殊要求下,可以制造最大245*350*80*10mm的材料,但制造成本会比较高。
最大尺寸可以是裸材或表面覆铝,也可在裸材或表面铝上加工各种形状;最小尺寸一般为裸材,而最小尺寸表面覆铝的成本也会很高。
型腔内可以做各种形状凸台、凹槽或通道等;内R角最小可以做到1.5,外R角大小可以任意;清角可以做到0.3~1.0之间,对有特殊要求的,可以做到清角为0,但成本相应会增加。
管壳类产品满足GJB548B-2005 1014.2 微电子器件试验方法和程序的密封要求。
◇产品加工精度
管壳加工采用立方氮化硼、金刚石刀具、电火花等加工,关键尺寸精度和表面粗糙度一般可满足0.05mm和1.6μm的要求,也可按更高精度要求进行加工。
◇产品表面处理
表面可按设计覆盖各种镀层,如:镍、金、银等;
◆结构类产品
用 AlSiC 制成各种结构类的产品,铝碳化硅重量轻、强度高结构件的主要应用领域在赛车引擎推杆、机器人引擎推杆、机器人手臂、直升机配件、航天、航空用陀螺、对要求有比
刚度高的零件等。
管壳类产品,可分为裸材和表面覆铝。
可在某些部位镶嵌其他材料(钛合金、不锈钢、可伐合金等或其他难熔的非金属)。
结构件表面可以覆铝的产品,最薄处厚度不小于2mm;裸材产品最薄处厚度可以做到0.5mm,但对应的宽度或长度不超过15mm;
裸材或表面覆铝结构件,可以加个各种形状;内R角最小可以做到1.5mm,外R角的大小可以任意;清角可以做到0.3~1.0mm之间,对有特殊要求的,可以做到清角为0,但成本相应会增加。
◇产品加工精度
一般要求可以做到平面度0.01mm/cm、尺寸精度±0.1mm的要求;关键尺寸精度可以做在0.05以内;
◇产品表面处理
表面可按设计覆盖各种镀层,如:镍、金、银等;
材料成型加工对比
| 性能 | 铝碳化硅 | 氮化铝 | 氧化铝 | 铝/铜 | 可伐 | 钨铜 | 钼铜 |
材料特点 | 净成型加工性 | √ | - | 兔肝√ | √ | × | × | × |
复杂形状设计性 | √ | - | √ | √ | √ | × | × |
材料可条性 | √ | × | × | - | √ | √ | √ |
成本低廉性 | √ | × | - | √ | × | × | × |
大规模生产能力 | √ | × | √ | √ | √ | - | 血浆分离器- |
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说明:“√”表示良好;“-”表示一般;“×”表示差;
应用领域:
功率模块
铝碳化硅底板封装的IGBT产品广泛应用于高铁、地铁、新能源汽车、风力发电等领域,用
来替代铜、铝底板,能大大提高功率器件的可靠性。
◆热膨胀
◇热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片有良好的匹配性
◇高的热循环(相比铜的热循环,其上万次热循环,模块仍然工作良好)
◆高热导率
◇最低180W/mK @25℃
◆密度小质量轻
◇只有铜的1/3
◇最低2.95g/cm³
◆刚度大、强度高
◆表面设计成一平面和一拱面
◇平面上进行芯片的焊接,拱面与散热器连接
◆标准尺寸或自由设计尺寸
◆低成本有槽、孔的铸造方案
◆pin铸造成型
◇多齿设计
◇圆锥形、菱形、椭圆形等形状设计
◆表面处理
◇表面可镀哑光镍、光亮镍等
◇镀后可做阻焊层
微波管壳
铝碳化硅作为气密管壳封装,具有良好的导热性,能大幅减轻封装重量,同时成本有所降低。在功率电子、电力电子、功率微波、光电转换、通信信号放大器、混合电路等领域相对于传统金属、陶瓷等封装材料都拥有无可比拟的性能优势。
◆具有良好的气密性,满足军工封装需求
◆具有良好的散热性和尺寸稳定性
◆微波模块能够良好的在振动环境下工作
◆表面处理
◇表面镀金、银等
热沉、基板
铝碳化硅用于电子芯片(专用集成电路)以及电源模块的散热片,微处理器盖板及散热器;电脑芯片(CPU)和服务器芯片(MPU)的盖板或底层散热片。
◆外形结构简单,却有超强的散热能力
◆具有与不同基体相匹配的热膨胀系数及高的热导率
◆优良的高温稳定性及均一性
◆表面处理
◇表面镀镍、金、银等
结构件
铝碳化硅在抗热形变结构件、耐磨结构件、轻量化航空、航天结构件,在机器人领域等也已经得到应用。
例:导波管承载支架,链齿轮
◆铝碳化硅质轻、坚硬、抗压强度高、耐磨、抗冲击、热形变小粽子
◆复杂的结构件可以净成型或近净成型
◆可在某些部位镶嵌其他材料(钛合金、不锈钢、可伐合金等或其他难容的非金属)
◆表面气相沉积后可进行镜面处理
◆表面处理