封装AlSiC特性有哪些？
一、封装AlSiC特性
封装金属材料用作支撑和保护半导体芯片的金属 底座与外壳，混合集成电路HIC的基片、底板、外 壳，构成导热性能最好，总耗散功率提高到数十瓦, 全气密封性，坚固牢靠的封装结构，为芯片、HIC提 供一个高可靠稳定的工作环境，具体材料性能是个首 选关键问题。常用于封装的电子金属材料的主要特性 如表1所示。
在长期使用中，许多封装尺寸、外形都已标准 化、系列化，存在的主要缺陷是无法适应高性能芯片 封装要求。例如，Kovar ( 一种Fe-Co-Vi合金)和Invar (一种Fe-Ni合金）的CTE低，与芯片材料相近， 但其K值差、密度高、刚度低，无法全面满足电子 封装小型化、高密度、热量易散发的应用需求。合金 是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素 所组成的金属材料，具有其综合的优势性能。随之发 展的 M080 Cu20、Cu/ Invar/Cu、Cu/ Mo/Cu 等合金 在热传导方面优于Kovar，但其比重大于Kovar，仍不适合用作航空航天所需轻质的器件封装材料。
常用金属封装材料与CaAs芯片的微波器件封装 需求存在性能上的差距，使得研发一种新型轻质金属 封装材料,满足航空航天用器件封装成为急需，引发 相关部门调试重视。经过近些年来的深入研究，AlSiC 取得产业化进展，相继推动高硅铝合金Si/Al实用化 进程，表2示出其主要性能与常用封装材料的对比。将SiC与Al合金按一定比例和工艺结合成AlSiC后，可克服目前金属封装材料的不足，获得高K值、低 CTE、高强度、低密度导电性好的封装材料。
从产业化趋势看，AlSiC可实现低成本的、无需进一步加工的净成形(net-shape )或需少量加工的近净成形制造，还能与高散热材料（金刚石、高热传导石墨等）的经济性并存集成，满足大批量倒装芯片封 装、微波电路模块、光电封装所需材料的热稳定性及散温度均匀性要求，同时也是大功率晶体管、绝缘栅双极晶体管的优选封装材料，提供良好的热循环及可靠性。
封装金属基复合材料的增强体有数种，SiC是其中应用最为广泛的一种，这是因为它具有优良的热性能，用作颗粒磨料技术成熟，价格相对较低；另一方 面，颗粒增强体材料具有各向同性，最有利于实现净 成形。AlSiC特性主要取决于SiC的体积分数(含量) 及分布和粒度大小，以及Al合金成分。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%,表3示出某厂家产业化净成形AlSiC级别的详细情况。
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）嵌人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预成形件内，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含量髙达70wt% (重量百分率）的高硅铝合金SiAl封装材料，高硅铝合金CE牌号的性能如表4所示，由于其CTE与Si、GaAs较匹配，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。
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