一直被模仿,从未被超越!

16 材料导报　　　　2008年2月第22卷第2期

与基板的分层脱离。各公司产品及性能见表2[13,29～32]。目前国

内某微电子公司[33]已于2007年2月投产亚洲第一条SiC/Al生产线,该公司采用无压渗透技术能提供3mm×3mm×0.5mm～156mm×156mm×10mm的SiC/Al系列平板。

表2　产品型号及性能参数

公司

TTCPRIMEXCastTMTTCPRIMEXULTRA

TM

型号

MCX21195TMMCX21405TMMCX21605TMMCX2693TMMCX2703TMMCX2696TMMCX2724TMMCT487TM

AlSiC9(63vol%)AlSiC10(55vol%)AlSiC12(37vol%)

700

1200AlSiCBAlSiCCAlSiC30CTE热导率

W/(m K)×10-6/K18311.916514.0

密度

g/cm

3弹性模量抗弯强度

GPaMPa

151125106255240262235330188167167224100//110220230

226239295300330517330225488450471//210205

2.872.802.772.983.003.012.943.103.012.962.89

13218018519216525520020018021017022022616516.26.47.06.97.24.88.7510.5611.5

&PRIMEX

TM

性能俱佳的封装材料。高Si含量的Al2Si合金即是这种理想材

料,早期住友公司采用传统粉末冶金法生产的Al240wt%Si合金也用于电子封装[28],但性能不甚理想,由于很难制备更高含量的Al2Si合金,应用受到限制。随着喷射沉积工艺的发展,英国Osprey公司已能实现高Si(60%～80%(wt))含量Al2Si合金的批量生产,其生产工艺流程如图10[34]。Osprey生产的这一系列合金称之为CE合金(Contolledexpansion),即可通过调节合金中Si的含量来控制CTE值,CE合金范围及其CTE值随Si含量变化的曲线如图11[35]。CE合金性能优良,质量是Cu/W的1/6、Cu/Mo的1/4、Kovar的1/3、Ti的1/2,生产成本是Cu/W的2/5、Cu/Mo的1/2

、SiC/Al的7/10,其中CE7～CE17的TC在130～175W/(m K)之间,CTE在-77～127℃间变化不大,能实现与Al2O3、GaAs的有效匹配。CE合金已用于雷达组件的气密微波封装、EADS2Artis4卫星微电子电路、光微电机系统、雷声(Raytheon)的太空和军用飞机系统等。目前Osprey的CE6(Al280wt%Si)已在生产,CE5(Al287wt%Si)正在研发中。

CPS

PoleseAMETEK

6.0～8.03.0216.0～18.02.777.5～8.73.046.8～7.63.0387

04

PCC2AFT

2　Al2Si电子封装材料的制备及应用

尽管高体积分数SiCp/Al复合材料性能优越,但是由于其SiC硬质颗粒含量高不易二次加工,只有近净成形或净成形工艺才能制得性能好成本低廉的产品,而目前SiCp/Al的价格还很高。此外SiCp/Al复合材料表面只有全部是Al时才能可靠地电镀和钎焊,因此人们希望找到一种机加工性能、电镀和钎焊

但喷射沉积法也存在一些不足,如合金熔炼温度一般不低

于1000℃,且随着Si含量的提高,温度也随之升高;沉积后的合金致密度不够,需后续的HIP工艺改善;需要CNC或EDM加工,成本增高。Seok等[35]采用放电烧结与加压结合,对Si和Al210wt%Si混合粉末经过加热除杂预处理后于500℃充以2000A的电流并施加29400N的载荷,

制得致密的Al273wt%Si合金。Osprey工艺和放电烧结都对设备要求很高,杨培勇等[36]采用粉末冶金液相烧结的方法,于720MPa压制粉末,1000℃烧结2h得到的Si50wt%2Al,热导率可达130W/(m K)。由于Si颗粒较脆,超过一定的压制压力会导致颗粒出现裂纹甚至破碎,因此采用新型粉末冶金法制备更高含量的Al2Si合金还有待进一步研究。

3　结束语

高体积分数SiCp/Al复合材料以及高Si含量的Al2Si合金的研究已经取得了很大进展,国外已应用于航空航天、军用及汽