高硅铝材料介绍-2018.04(简).pdf

高硅铝 梯度高硅铝 合金材料介绍 哈尔滨铸鼎工大新材料科技有限公司 主要内容 一 高硅铝合金材料特点 用于电子封装 二 梯度结构的高硅铝合金 用于电子封装 二 梯度结构的高硅铝合金 用于电子封装 三 作为结构材料的应用领域 四 铸鼎工大提供产品与解决方案 一 高硅铝合金材料特点 用于电子封装 1 组件级封装 对封装材料的基本要求 1 热膨胀系数匹配 2 导热性好 3 密度较小 4 易于加工成型 5 一定的结构强度 2 高硅铝合金在综合性能上很好地满足上述要求 高硅铝合金系列材料性能指标 含硅量高硅铝合金系列材料性能指标 含硅量27 70 合金合金成分成分热膨胀系数热膨胀系数热导率热导率抗拉强度抗拉强度屈服强度屈服强度 常用高硅铝合金 主要由铝 硅两种元素组成合金 含硅量从27 70 系列系列 10 6 K 热导率热导率 25 W m 1 K 1 抗拉强度抗拉强度 MPa MPa CE17 Al Si2717160160110 CE13 Al Si4213150210155 CE11 Al Si5011140150125 CE9 Al Si609129120 CE7 Al Si707120110 材料致密度 材料致密度 99 8 初生硅初生硅 30 m 典型构件加工尺寸 典型构件加工尺寸 100 100 10mm 最小壁厚 最小壁厚0 5mm 热 膨 胀 系 数 热 膨 胀 系 数 7 17 10 6 K 可调 可调 3 业内公认的高硅铝合金基本指标数据 导热率 导热率 120W m K 密密度 度 2 4 2 6g cm3 气密性满足国军标气密性满足国军标GJB548B 1014要求 要求 1 0 10 9Pa m3 s 镀层质量 满足国标镀层质量 满足国标GB T 5270 2005 几种常用封装材料性能指标几种常用封装材料性能指标 材料种类材料种类Si GaAs Al2O3 BeOAlN Al Cu Mo W KovarInvar 热膨胀系数热膨胀系数 CTE 10 6 K 1 4 1 6 0 6 56 74 523175 04 45 90 4 热导率热导率 W m 1 K 1 135 39 20250280230 4001401741711 密度密度 g cm 3 2 3 5 3 3 92 93 2 2 78 910 219 38 38 1 4 三代封装材料基本性能指标对比 半导体基体材料半导体基体材料 芯片级 陶瓷封装材料 芯片级 陶瓷封装材料 纯金属 材料种类材料种类W CuMo CuCu invar CuCu Mo CuAl SiCAl Si 热膨胀系数热膨胀系数 CTE 10 6 K 1 7 6 9 17 2 8 05 26 87 177 17 热导率热导率 W m 1 K 1 180 210160 190160244145140 210 密度密度 g cm 3 15 69 98 49 72 972 4 2 6 加工性能加工性能可可可可可可可可差差优优 第一代封装材料第一代封装材料 第二代封装材料第二代封装材料第三代封装材料第三代封装材料 电子封装壳体与光学框架材料的典型需求 热膨胀匹配 机械稳定性 机械强度 各向同性 低密度 导热性好 机加性能好 可电镀性 可焊接性 真空密封性 高硅铝合金综合性能最优 综上所述 高硅铝合金作为第三代组件级的封装材料 具有最好的综合优势 与同为第三代组件级封装材料的碳化硅 铝相比 高硅 铝合金具有易于加工成型 良好的焊接和镀涂性能 而碳 化硅 铝材料在加工具有复杂结构的型腔时 几乎是不可能 完成的 从发展趋势上来说 高硅铝合金在很多方面将逐步代 替可伐合金 碳化硅 铝复合材料 钨铜 钼铜等封装材料 碳化硅 铝的显微组织 高硅铝合金的显微组织 相比之下 高硅铝合金显微组织更细密 均匀 5 高硅铝合金制备过程 典型的制备工艺路线 热等静压 喷射成型锭子 锭子 切割 料块 切片 平板 电火花加工 或数控加工 电镀Ni Au 最终产品 二 梯度结构高硅铝合金 用于电子封装 1 梯度功能材料 FGM 定义与结构 成分成分结构结构组织组织性能性能 FGM 结构示意图 梯度结构的目的 兼顾不同成分与组织的使用性能 2 梯度高硅铝合金应用于封装管壳示意图 3 铸鼎工大梯度材料实现 通过独有的技术实现了成分梯度的材料设计制造 及壳 体材料的加工制造 单面梯度壳体件 机加工后梯度层 清晰可见 底边为 50Si 中间过 渡层38Si 顶部为 27Si 梯度成分坯料 线切割后可通 过颜色深浅区分不同梯度层 中间为50Si 向边缘部分逐 渐过渡到27Si 双面梯度壳体件 机加工后 显示出清晰的成分梯度层 盖板和壳体边缘同属 27Si 具有良好的激 光封焊性能 4 梯度高硅铝合金材料渐变的显微组织 制备梯度材料目的 兼顾高硅的低膨胀性 与低硅的良好焊接性 27Si27Si38Si50Si38Si 双面双面 梯度梯度 试样试样 宏观有界限 a b d c e 30 Si40 Si50 Si界面界面界面界面 随着梯度成分变化 在金相组织中 硅相含量逐渐增加 试样试样 微观无界线 边缘部位 27Si 中间部位 50Si 梯度盖板 平面梯度 可以解决盖板上焊装 元器件的需要 同时又保持良好的封焊性能 三 作为结构材料的应用领域 广泛应用于航空 航天 光学 激光 波导 导航 武器系 统 凡是对材料有尺寸稳定性要求的领域 大量代替可伐合 金 钨铜 钼铜 碳化硅铝等 电子封装 用于微电子 下述为已经验证证实 可以成熟应用的领域 电路盒 用于微电子电路盒 微波接收器微波接收器 转换器 功率 放大器 用于一体化器件封装 四 铸鼎工大提供材料产品与解决方案 1 高硅铝合金系列成分材料坯锭与壳体件 铸鼎工大通过独有的技术生产 提供前述的高硅铝及梯度高硅铝系列 材料 并可配合用户进行针对具体型号件壳体的机加以及电镀 焊接的试验 与工艺摸索和定型 亦可配合用户针对具体零件需求 设计特殊的梯度结构材料 包括27Si 40Si 50Si 60Si 70Si 2 梯度高硅铝合金材料坯锭与壳体件 包括 三层梯度27 38 50Si 代号TD50Si 三层梯度38Si 50Si 60Si 代号TD60Si 三层梯度38 55 70Si 代号TD70Si 3 平面梯度盖板 梯度板型件 27 50Si 目前已成功应用于电子封装方面的产品样品 包括双面梯度50Si 以及梯度70Si 某波导件 原为铜合金 采用高硅铝合金 可大 大减重 并提高波导性能 期待与您合作 哈尔滨铸鼎工大新材料科技有限公司 是一家源于哈工大科技成果创 立的高科技公司 公司注册资金壹仟万元人民币 地址在哈尔滨市松北区 黑龙江工业技术研究院企业加速器园区内 哈尔滨铸鼎工大新材料科技有限公司 地址 哈尔滨市松北区巨宝一路