铝碳化硅复合材料在电子封装上的应用

铝碳化硅分子式为：AlSiC（SICP/Al或Al/SiC、SiC/Al），这是一种全新的复合材料，属于颗粒增强金属基复合材料。利用铝合金作为基体，再以一定的比例和形态以及分布布局混合而成。其中碳化硅颗粒起到增强体的作用，形成具有界面明显的多组相复合材料，弥补了单一金属的特性单一问题，让其具备更全面的物理特性。 
铝碳化硅目前的普及率还不算高，目前主要的应用范围主要集中在：微波集成电路、航空康体、功率模组等领域。铝碳化硅材料内部的配比并没有完全一致的标准，可以根据实际情况来进行配比。目前硅含量 70wt% SiC体积占比 50%-75% AlSiC研发较早，理论基础也相对完善，并且已经率先在电子封装领域实现了规模化量产。它的出现解决了传统材料不能满足半导体芯片集成度沿摩尔定律提高导致芯片发热量急剧升高、使用寿命下降以及电子封装的"轻薄微小"的瓶颈。未来铝碳化硅势必在电子封装领域有着更为广阔的舞台。

铝碳化硅封装壳

封装金属基复合材料的增强体有数种，碳化硅是其中应用最为广泛的一类。首先这主要是因其具有很优异的热性能，而且它用作颗粒磨料的技术也已经非常成熟，同时价格也比较低廉。其次颗粒增强体材料具有各向同性，最有利于实现净成形。铝碳化硅的特性主要收碳化硅的含量、分布状态和粒度尺寸以及铝的含量。这些因素都是影响铝碳化硅特性的重要因素。
依据两相比例或复合材料的热处理状态，可对材料热物理与力学性能进行设计，从而满足芯片封装多方面的性能要求。其中，SiC体积分数尤为重要，实际应用时，AlSiC与芯片或陶瓷基体直接接触，要求CTE尽可能匹配，为此SiC体积百分数vol通常为50%-75%。　此外，AlSiC可将多种电子封装材料并存集成，用作封装整体化，发展其他功能及用途。研制成功将高性能、散热快的Cu基封装材料块（Cu-金刚石、Cu-石墨、Cu-BeO等）嵌入SiC预制件中，通过金属Al熔渗制作并存集成的封装基片。在AlSiC并存集成过程中，可在最需要的部位设置这些昂贵的快速散热材料，降低成本，扩大生产规模，嵌有快速散热材料的AlSiC倒装片系统正在接受测试和评估。另外，还可并存集成48号合金、Kovar和不锈钢等材料，此类材料或插件、引线、密封环、基片等，在熔渗之前插入SiC预成型件内，在AlSiC复合成形过程中，经济地完成并存集成，方便光电器件封装的激光连接。　

采用喷射沉积技术，制备了内部组织均匀、性能优良、Si含量高达70wt%（重量百分率）的高硅铝合金SiAl封装材料，高硅铝合金的CTE与Si、GaAs相匹配，也可用于射频、微波电路的封装及航空航天电子系统中，发展为一种轻质金属封装材料。 铝碳化硅（AlSiC）金属基热管理复合材料，是电子元器件专用封装材料，主要是指将铝与高体积分数的碳化硅复合成为低密度、高导热率和低膨胀系数的封装 材料，以解决电子电路的热失效问题。
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