目前,常用金屬封裝材料與CaAs芯片的微波器件封裝需求存在性能上的差距,使得研發一種新型輕質金屬封裝材料,滿足航空航天用器件封裝成為急需,引發相關部門調試重視。經過近些年來研究所和企業的深入研究,AlSiC取得了較大的產業化進展,相繼推動高體分碳化硅與鋁合金的復合材料SiC/Al實用化進程。將SiC與Al合金按一定比例和工藝結合成AlSiC后,可克服目前金屬封裝材料的不足,獲得高K值、低 CTE、高比強度、低密度、導電性好的封裝材料。高體分鋁碳化硅廣泛應用于微電子的散熱基板中。標準鋁碳化硅方法
5、鋁碳化硅材料制機械加工技術介紹:
鋁碳化硅材料,尤其是高體分鋁碳化硅機械加工是產品制造中的難點環節,主要體現在鋁碳化硅的高耐磨,以及加工周期長等方面。
(1)、傳統機械加工技術:SiC增強體顆粒比常用的刀具(如高速鋼刀具和硬質合金刀具)的硬度高的多,在機械加工的過程中會引起劇烈的刀具磨損。PCD金剛石刀具雖然比增強體顆粒的硬度高,但硬度值相差不大,在切削加工高體分的顆粒增強AlSiC復合材料時仍然會快速磨損,且PCD金剛石刀具成本更高。眾多研究表明,隨著SiC含量的增大(13%~70%),可切削性越來越差,加工效率隨之降低,生產成本快速增加。若以45#鋼的切削性能為1計量,此種材料的切削性能*為0.05~0.3。因此,復合材料的難加工性和昂貴的加工成本限制了AlSiC復合材料的廣泛應用。 北京多功能鋁碳化硅設計高體分鋁碳化硅廣泛應用于雷達的T/R組件中。
隨著AlSiC復合材料在航空航天、汽車、***、電子、體育用具等領域的廣泛應用,對其制品的加工精和表面質量的要求也越來越高,采用傳統的機械加工方法或單一的特種加工方法,都難以實現高標準的加工要求。這就要求在對AlSiC復合材料的機械切削加工、激光加工、超聲加工和電火花加工的加工工藝、加工機理進行研究的同時,更多地注重研究復合加工技術,尤其是超聲加工與機械切削加工、電解加工、電火花加工相配合的復合加工技術的研究工作。
杭州陶飛侖新材料有限公司是一家同時集成低、高體分鋁碳化硅材料設計、材料制造(陶瓷制備、復合成型、機械加工和后處理)于一身的****。已在該方向擁有多項**。采取多孔陶瓷預制體+真空壓力浸滲+機械加工的技術路徑來制備鋁碳化硅復合材料。具有多種技術優勢,如燒結周期短(燒結周期縮短為1/4以內)、熱導率高、高速成型、高精密加工(尺寸精度±0.005mm;平行度、垂直度、平面度±5μm;表面光潔度≤Ra0.01;RMS≤20nm;鉆孔直徑≥0.5mm、攻絲≥M2.5、ST2.5、槽寬≥0.5mm):此外,還有多項創新儲備技術將陸續產業化。杭州陶飛侖新材料有限公司研制的產品表面金屬化焊接孔隙率小于3%。
大電流IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)模塊在工作時,會產生大量的熱。尤其是工作電流達到600A以上的IGBT模塊。類似功率模塊的封裝熱管理工藝中,考慮的目標是消除熱結。那么,需要在芯片底部和散熱器之間的熱通道建設盡量暢通。銅基板具有良好的導熱能力,但銅的熱膨脹系數接近IGBT芯片的三倍,而且IGBT芯片陶瓷襯底的面積可高達50mmx60mm,這三倍的差異在低功率模塊封裝可用陶瓷覆銅板或多層陶瓷覆銅板來過渡解決。高功率模塊如果用銅基板去承載芯片襯底同時在下方接合散熱器的話,焊接的銅基板經受不住1000次熱循環,焊接外緣就會出現分層脫離。這種情況下壓接法制造出的模塊,如長期在震動環境下使用,如軌道機車、電動汽車、飛機等,其可靠性會大幅下降。那么,如何牢固封裝高功率IGBT模塊,使其在震動、高溫、粉塵等環境下可使用呢?業界的辦法是采用AlSiC材料來制作IGBT基板。高體分鋁碳化硅用于空間掃描機構框架中。上海好的鋁碳化硅制定
杭州陶飛侖新材料有限公司在鋁碳化硅全部工藝流程的研發、生產過程中具有自主研發、生產、檢測能力。標準鋁碳化硅方法
(3)、激光加工:目前國內外學者對鋁基復合材料激光加工技術的研究主要集中在打孔、切割、劃線和型腔加工等方面。用自行研制的機械斬光盤調脈沖激光器切割試驗表明,在高峰值能量、短脈沖寬度、高脈沖頻率和適當的平均功率條件下,采用高速多次重復走刀切割工藝,可以得到無裂紋的精細切口。有研究采用氧氣作輔助氣體,用800W的連續波CO2激光在厚度13.5mm的復合材料上加工出了直徑0.72mm的無損傷深孔,深徑比達18.75。有研究提出了基于裂紋加工單元的激光銑削方法,他們采用激光對復合材料進行了基于裂紋加工單元的激光銑削加工,并在零件上加工出了形狀較復雜的型腔。研究結果表明,采用該方法進行激光銑削所需要的功率比通常的方法低。標準鋁碳化硅方法
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