封装AlSiC的应用有哪些?
一、封装AlSiC的应用
IC产业的发展与其设计、测试、流片、封装等 各环节密切相联,最终在市场应用中体现价值认同,良 性循环形成量产规模,实现经济效益。封装技术至关 重要,尤其是军用产品一致采用金属封装、陶瓷封装 结构,确保器件、模块、组件、系统的整体可靠性。金 属封装气密性高,散热性好,形状可多样化,有圆形、 菱形、扁平形、浅腔与深腔形等,其材料难以满足当 今航空航天、舰船、雷达、电子战、精确打击、天基和 海基系统对大功率、微波器件封装的需求。按目前 VLSI电路功耗的同一方法计算,未来的SoC芯片将达到太阳表面温度,现有的设计和封装方法已不能满 足功率SoC系统的需求。AlSiC恰好首先在这一领域 发挥作用,现以军用为主,进而推向其他市场。
二、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。
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