金属封装材料的现状及发展

合集下载

2024年封装用金属管壳市场规模分析

2024年封装用金属管壳市场规模分析

2024年封装用金属管壳市场规模分析前言金属管壳是一种用于封装电子元器件的重要材料,其在电子行业中具有广泛的应用。

本文旨在对封装用金属管壳市场进行规模分析,从市场规模、发展趋势以及竞争格局等方面进行综合评估和分析。

1. 市场规模封装用金属管壳市场规模是衡量市场发展程度的重要指标之一。

根据市场研究和行业数据,封装用金属管壳市场在过去几年中呈现稳定增长的趋势。

这主要受益于电子行业的蓬勃发展以及新兴技术的不断涌现。

据统计,截至目前,封装用金属管壳市场的年销售额已超过XX亿元,预计未来几年内将保持每年X%的增长率。

这表明封装用金属管壳市场具有较大的发展潜力。

2. 发展趋势封装用金属管壳市场的发展受多个因素的影响,以下是一些主要趋势:2.1 技术创新随着科技的不断推进,封装用金属管壳的制造技术也在不断创新。

新材料的引入、制造工艺的改进以及生产效率的提高,使得金属管壳具备更高的性能和更好的稳定性。

这些技术创新将推动市场的进一步发展。

2.2 电子行业需求增长封装用金属管壳是电子元器件的重要组成部分,其需求与电子行业的发展密切相关。

当前,全球范围内电子消费品的需求持续增长,特别是智能手机、平板电脑和其他移动设备的普及,进一步推动了封装用金属管壳市场的增长。

2.3 环保和可持续发展在环保和可持续发展的背景下,封装用金属管壳市场面临着一些挑战。

消费者对于环境友好和可回收材料的需求不断增长,这促使制造商开发更具环保性质的金属管壳,在材料的选择和生产过程中更注重可持续性。

3. 竞争格局封装用金属管壳市场存在着一定程度的竞争。

目前,全球范围内有许多公司从事封装用金属管壳的制造和销售。

主要的竞争者包括A公司、B公司和C公司等。

这些公司在产品质量、技术研发和市场拓展方面都具有一定优势。

然而,封装用金属管壳市场的进入壁垒相对较高,制造商需要投入大量资金和技术力量来建立生产线和研发团队。

这限制了新进入者的数量,维持了市场的相对稳定。

2023年封装用金属管壳行业市场调研报告

2023年封装用金属管壳行业市场调研报告

2023年封装用金属管壳行业市场调研报告1.概述随着现代工业的发展,金属管壳的应用范围越来越广泛。

它不仅用于电子产品、机械装置、医疗器械和通讯设备等行业,也广泛应用于汽车、摩托车和军工等领域。

金属管壳最主要的应用是作为外壳来保护内部的电子元件或器械。

另外,金属管壳还具有良好的防腐性、抗冲击性和高耐用性等优点。

本文主要基于对金属管壳行业的市场调研和分析,探讨了目前金属管壳行业的现状及发展趋势,并提出了相应的建议。

2.现状及发展趋势(1)市场概况金属管壳作为电子产品的重要配件,需求量持续增加。

特别是移动互联时代的到来,手机等智能终端的普及,对金属管壳的市场需求量进一步提高。

此外,随着汽车、摩托车和军工等领域的快速发展,对高品质金属管壳的需求也在不断增加。

根据市场调研分析,目前金属管壳行业主要集中在江浙沪地区,市场格局相对较为稳定,竞争激烈。

同时,由于金属管壳的制造技术要求较高,因此进入行业门槛相对较高,新进厂商较少,市场占有率集中在少数老牌企业手中。

(2)产品特点金属管壳的制造需要优质的原材料、先进的技术和高水平的加工设备。

一般而言,金属管壳的生产工艺可以分为以下几个步骤:原材料准备、加工成型、表面处理、装配组合和检测验收等。

对于金属管壳的制造工艺,技术要求很高,生产成本也相对较高。

同时,注重环保,并保证金属管壳的产品品质是企业生产优质、高端金属管壳的必要手段。

(3)市场趋势在未来,随着智能手机和其他智能终端的普及,以及汽车、摩托车和军工等领域的快速发展,金属管壳的需求将会持续增长。

同时,随着制造技术的不断提升,制造成本逐渐降低。

预计未来金属管壳市场将会面临更多的机会和挑战,市场竞争也将日益激烈。

(4)建议为了在未来的金属管壳市场竞争中始终保持领先地位,企业需要不断强化技术研发能力,推动制造工艺的创新和发展。

同时,注重环保,加强对原材料的管理和控制,确保金属管壳的产品品质和安全性。

此外,企业还可以积极开展市场营销活动,拓展市场渠道和业务范围,以提升企业竞争力和知名度。

高性能金属基复合材料迎来发展新机遇

高性能金属基复合材料迎来发展新机遇
经 过 数 十 年 的 发 展,针 对 金 属 基复合材料的制备方法已经形成了 多种体系,包括固相法、液相法、气态 法、原 位 生 成 法 等(如 图 3所 示)。其 中,放电等离子烧结法(S P S)是将金 属 和 增 强 体 粉 末 混 合、压 制 后,施 加 脉冲电流产生等离子体进行加热烧 结的制备方法,属于粉末冶金法的一 种,具有快速、组织结构可控、节能环 保等优势 ;原位生成法是利用液态金 属和金属盐在高温下原位,均具备
金属基复合材料研发的机构数量较 强大的产业竞争力。中国、美国高性
多,包括北京科技大学、哈尔滨工业 能金属基复材企业多为军工服务,在
大学、国防科技大学、中南大学、北方 成本控制上处于劣势,在民用领域的
工业大学和上海交通大学等高校,北 发展上还存在一定的瓶颈。
金属基复合材料制备方法
固态法
液态法
气态法
粉末冶金法
放电等离子烧结法 喷射沉积法 (固液两相)
搅拌鋳造法 压力浸渗法(真空 压力浸渗、自排气
压力浸渗)
真空吸铸法
气相沉积法(化 学气相沉积、物 理气相沉积)
图 3 金属基复合材料制备方法
其他先进技术
原位合成法 增材制造 搅拌摩擦焊
升,高性能金属基复合材料及器件的 (Advanced Composite)和联合材
1 性能优势显著,金属基复材 助力新一代热管理方案
金属基复合材料(Metal Matrix C o m p o s i t e s,M M C)是以金属为基 体,无机非金属的纤维、晶须、颗粒或 纳 米 颗 粒 等 为 增 强 体,经 复 合 而 成 的 新 材 料。根 据 基 体 材 料 不 同,金 属
铝、铜、镁 因 其 相 对 较 高 的 热 导 率、较低的密度以及优异的加工性,目 前已经成为热管理用金属基复材的 主流基体(如图 1)。其中,Al/S i C、镁 (M g)/ S i C体 系 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势,在 航 空航天和电子封装领域已有成熟应 用 ;铝石墨(Al/Gr)、铜石墨(Cu/Gr) 体 系 除 具 有 密 度 低、热 导 率 高、热 膨 胀 系 数 可 调 等 优 势 外,还 具 有 成 本 低、易 加 工 的 显 著 优 势,更 具 产 业 化 潜力 ;铝金刚石(A l / D i a)、铜金刚石 (Cu/Dia)体系具有最高的热导率〔> 700W /(m·K)〕,在一些高附加值产 业领域如雷达TR组件、功率半导体器 件上有望大面积推广。

新型材料在电子封装中的应用

新型材料在电子封装中的应用

新型材料在电子封装中的应用电子封装是电子产品生产过程中至关重要的环节,它保证了电子元件在各种环境下的稳定性和可靠性。

而随着电子产品的不断升级,传统的封装材料已无法满足其要求,新型材料应运而生,成为电子封装的重要选择。

一、新型材料的种类新型材料主要包括高分子材料、陶瓷材料和金属材料等。

其中,高分子材料是应用最为广泛的一种,它具有重量轻、价格低、易于加工成型等特点,可以满足各种封装需求。

陶瓷材料因其高强度、高温稳定性和高电绝缘性等特点,被广泛应用于高端封装领域。

金属材料则因其优良的导电性和散热性能等特点,在一些高端封装应用中发挥着重要作用。

二、新型材料的应用1.高分子材料在封装中的应用高分子材料的应用最为广泛,常见的有热塑性塑料、热固性塑料和橡胶等。

热塑性塑料具有重量轻、价格低、可加工性好等特点,比较适用于低端封装。

热固性塑料由于其硬度高、耐高温等特点,适用于中高端封装。

而对于一些需要高度可靠性的封装场合,如航空航天等领域,橡胶材料则更为适合,它可以满足高压、低温等极端条件下的使用要求。

2.陶瓷材料在封装中的应用陶瓷材料常用于高端封装领域,如超高速晶体管、功率模块等。

一般来说,陶瓷材料的应用可分为两类:一类是高硅酸盐系陶瓷,主要应用于微波封装等领域;另一类是氧化铝系陶瓷,主要应用于功率模块、直流-交流变换器、光伏电站等领域。

陶瓷材料的应用主要体现在其高强度、高温稳定性和高电绝缘性等方面。

3.金属材料在封装中的应用金属材料一般应用于高端封装领域,如集成电路、功率模块等。

金属材料的应用主要体现在其良好的导电性和散热性能等方面。

常见的金属材料有铜、银、金、铝等。

铜具有良好的导电性和加工性能,因此被广泛应用于高端封装中。

银的导电率更高,是一些需要高频传输的封装中的首选材料。

金的耐腐蚀性和稳定性更强,因此适用于高要求的封装场合。

而铝的导热性能较好,常应用于半导体电器元件中。

三、新型材料的未来发展新型材料在电子封装中的应用,正在不断地拓展着应用领域。

电子封装用金属基复合材料的研究进展

电子封装用金属基复合材料的研究进展
2 . I n s t i t u t e o f A d v a n c e d Ma t e r i a l s a n d T e c h n o l o  ̄,
U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g , B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 P R C)
第3 1卷 第 4期 2 0 1 3年 8月

西
科 ห้องสมุดไป่ตู้

Vo 1 . 31 No . 4 Au g . 2 01 3
CI ENC E J I ANGXI S
文章编号 : 1 0 0 1 —3 6 7 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4— 0 5 0 1 — 0 7
电子 封 装 用 金 属 基 复合 材 料 的研究 进 展
芯 片集 成度 越来越 高 , 功率越 来 越大 , 对封 装材 料 的散 热要 求 也越 来 越 高 ¨ J 。同时 , 封 装 材 料 热
c hi p i n t e g r a t i o n, d e v i c e s c o o l i n g h a s be c o me a k e y f a c t o r o f r e s t r i c t i n g i t s d e v e l o p me n t . Th e de v e l o p— me n t o f p a c k a g i ng ma t e r i a l s u n d e r t a k i n g t h e t a s k o f c o o l i n g we r e r e v i e we d i n t h i s pa p e r, a n d e s p e — c i ll a y, t h e me t a l ma t ix r c o mp o s i t e ma t e r i a l s d e v e l o p e d t o me e t t h e t h e r ma l r e q ui r e me n t s o f h i g h — p o w—

有色金属的新材料和应用技术创新和市场趋势

有色金属的新材料和应用技术创新和市场趋势

有色金属的新材料和应用技术创新和市场趋势随着科技的不断发展和人们对高性能材料需求的增加,有色金属的新材料和应用技术正在取得创新突破,并对市场趋势产生重大影响。

本文将重点探讨有色金属新材料的发展趋势以及应用技术的创新。

一、有色金属新材料的发展趋势1. 材料强度和耐腐蚀性的提升随着工业制造和航空航天等领域对材料强度和耐腐蚀性要求的不断提高,有色金属新材料也在不断研发和改进。

例如,钛合金在航空航天领域有着广泛的应用前景,其强度与重量比优异,能满足高强度要求且减轻结构重量。

2. 新型合金材料的涌现近年来,新型合金材料在有色金属领域不断涌现。

例如,镁合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,在汽车、电子等领域具有广泛的应用前景;高熵合金则以其多元组分和无序固溶体结构具有优异的热力学和力学性能,受到学术界和工业界的广泛关注。

3. 多功能材料的发展有色金属新材料不仅要具备单一性能的提升,还需要适应多功能化的发展需求。

例如,有色金属涂层材料具有高温耐蚀、耐磨损等特性,可广泛应用于航空、电子、汽车等领域,提高材料的使用寿命和性能。

二、有色金属应用技术创新1. 先进加工技术的应用先进加工技术是有色金属应用技术创新的重要领域。

例如,激光焊接技术能够实现高精度、无损伤的连接,广泛应用于航空航天、汽车制造等行业;等离子熔射技术则能够制备出高质量、高附着力的涂层,提高材料的耐蚀性等性能。

2. 先进制备技术的发展先进制备技术是有色金属应用技术创新的重要手段。

例如,电化学制备技术能够制备出颗粒尺寸可控的金属纳米材料,具有优异的电子性能和光学性能,在电子器件、能源存储等领域具有广阔的应用前景。

3. 多尺度建模与仿真多尺度建模与仿真是有色金属应用技术创新的重要工具。

利用计算机模拟和数值计算方法,可以在不同层次上揭示材料结构与性能之间的关系,优化材料设计和制备工艺,并加速材料的研发和应用。

三、市场趋势分析1. 电子信息领域的快速发展随着电子信息技术的迅猛发展,有色金属新材料在电子器件、光电子器件等领域的应用需求也在不断增加。

中国封装材料行业发展现状

中国封装材料行业发展现状

中国封装材料行业发展现状全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:中国封装材料行业是电子工业的重要组成部分,随着我国电子产业的迅速发展,封装材料行业也得到了快速的发展。

封装材料是电子元器件与线路板之间的连接介质,其性能对电子产品的可靠性和性能起着至关重要的作用。

在当前全球市场环境下,中国封装材料行业正面临着诸多机遇和挑战。

一、行业发展现状1. 行业规模不断扩大:随着我国电子产业的快速发展,封装材料行业也得到了快速扩大。

随着5G、人工智能等新兴技术的广泛应用,封装材料行业需求量不断增加,市场规模不断扩大。

2. 技术创新不断推进:我国封装材料行业在技术创新方面取得了长足进展,不断推出高性能、环保、高可靠性的新型封装材料。

封装材料行业正积极研发新材料、新工艺,提升产品质量和竞争力。

3. 行业结构不断优化:封装材料行业的企业数量逐渐减少,但规模更加庞大,行业集中度持续提升。

国内一些大型封装材料企业积极引进国外先进技术和设备,提高自身竞争力。

4. 国际市场地位不断提升:中国的封装材料行业在国际市场上的地位不断提升,我国封装材料产品远销海外,深受国际客户的认可和青睐。

中国封装材料行业在全球市场上的份额不断扩大。

二、发展趋势和前景3. 智能化生产不断推进:封装材料行业将加大智能化生产的力度,提高生产效率和产品质量,降低生产成本,实现高效、智能化生产。

智能化生产将成为封装材料行业的发展趋势。

4. 加强国际合作和交流:封装材料行业将加强国际合作和技术交流,积极参与国际标准的制定,提升自身在国际市场上的竞争力。

加强国际合作也将有助于我国封装材料行业更好地融入全球产业链。

中国封装材料行业正处于快速发展的阶段,面临着巨大的机遇和挑战。

随着我国电子产业的不断壮大和新兴技术的广泛应用,封装材料行业将迎来更广阔的发展前景。

中国封装材料企业应抓住机遇,加大技术创新力度,不断提升产品质量和竞争力,努力实现行业的可持续发展。

【2000字】第二篇示例:近年来,随着中国制造业的迅速发展,封装材料行业也迎来了快速的发展。

集成电路原料的现状及未来五至十年发展前景

集成电路原料的现状及未来五至十年发展前景

集成电路原料的现状及未来五至十年发展前景随着科技的进步和电子产品的普及,集成电路(Integrated Circuit,IC)已经成为现代社会不可或缺的关键技术之一。

作为电子产品的核心组成部分,集成电路的性能和功能直接影响着现代社会的发展。

而作为集成电路的基本组成部分,集成电路原料的供应和发展也扮演着至关重要的角色。

本文将探讨集成电路原料的现状以及未来五至十年的发展前景。

目前,集成电路原料的供应链主要由半导体材料和封装材料两大类构成。

半导体材料包括硅、镓、铟化合物等,而封装材料则包括塑料、陶瓷等。

这些原料的质量和性能直接影响着集成电路的性能和可靠性。

在目前的市场中,硅是最常用的半导体材料,而封装材料则以塑料为主流。

然而,随着科技的不断进步,集成电路的需求也在不断增加,对原料的要求也越来越高。

首先,集成电路的封装密度不断提高,要求原料具备更好的导电和导热性能,以确保集成电路的稳定性和可靠性。

其次,随着移动互联网、物联网等新兴技术的快速发展,对集成电路的功耗和能效等指标的要求也越来越高。

因此,未来集成电路原料的发展需要更加注重功能性和可持续性。

在未来五至十年,集成电路原料的发展前景十分广阔。

首先,半导体材料将会有更多的种类和改进版本出现。

目前,硅是最广泛使用的半导体材料,但其导电性能和导热性能有限。

因此,未来将会探索和研发更好的替代材料,如碳纳米管、石墨烯等。

这些新材料具备更好的导电性和导热性能,有望提高集成电路的性能和可靠性。

其次,封装材料也将朝着更高效和可持续的方向发展。

由于塑料封装材料在高温环境下易发生熔化和变形,因此有必要开发更高温稳定性的材料,如陶瓷、金属等。

此外,为了提高集成电路的能效,封装材料也会朝着低介电常数和低损耗的方向发展,以减少能量的损耗和散失。

最后,未来集成电路原料的发展还将受到可持续发展的影响。

在当前的环境保护意识逐渐增强的背景下,寻找更环保和可循环利用的原料将成为发展的重点。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

金属封装是采用金属作为壳体或底座,芯片直接或通过基板安装在外壳或底座上,引线穿过金属壳体或底座大多采用玻璃—金属封接技术的一种电子封装形式。

它广泛用于混合电路的封装,主要是军用和定制的专用气密封装,在许多领域,尤其是在军事及航空航天领域得到了广泛的应用。

金属封装形式多样、加工灵活,可以和某些部件(如混合集成的A/D或D/A 转换器)融合为一体,适合于低I/O数的单芯片和多芯片的用途,也适合于射频、微波、光电、声表面波和大功率器件,可以满足小批量、高可靠性的要求。

此外,为解决封装的散热问题,各类封装也大多使用金属作为热沉和散热片。

本文主要介绍在金属封装中使用和正在开发的金属材料,这些材料不仅包括金属封装的壳体或底座、引线使用的金属材料,也包括可用于各种封装的基板、热沉和散热片的金属材料。

1 传统金属封装材料及其局限性芯片材料如Si、GaAs以及陶瓷基板材料如A12O3、BeO、AIN等的热膨胀系数(CTE)介于3×10-6-7×10-6K-1之间。

金属封装材料为实现对芯片支撑、电连接、热耗散、机械和环境的保护,应具备以下的要求:①与芯片或陶瓷基板匹配的低热膨胀系数,减少或避免热应力的产生;②非常好的导热性,提供热耗散;③非常好的导电性,减少传输延迟;④良好的EMI/RFI屏蔽能力;⑤较低的密度,足够的强度和硬度,良好的加工或成形性能;⑥可镀覆性、可焊性和耐蚀性,以实现与芯片、盖板、印制板的可靠结合、密封和环境的保护;⑦较低的成本。

传统金属封装材料包括Al、Cu、Mo、W、钢、可伐合金以及Cu/W和Cu/Mo等,它们的主要性能如表1所示。

1.1 铜、铝纯铜也称之为无氧高导铜(OFHC),电阻率1.72μΩ·cm,仅次于银。

它的热导率为401W(m-1K-1),从传热的角度看,作为封装壳体是非常理想的,可以使用在需要高热导和/或高电导的封装里,然而,它的CTE高达16.5×10-6K-1,可以在刚性粘接的陶瓷基板上造成很大的热应力。

为了减少陶瓷基板上的应力,设计者可以用几个较小的基板来代替单一的大基板,分开布线。

退火的纯铜由于机械性能差,很少使用。

加工硬化的纯铜虽然有较高的屈服强度,但在外壳制造或密封时不高的温度就会使它退火软化,在进行机械冲击或恒定加速度试验时造成外壳底部永久变形。

铝及其合金重量轻、价格低、易加工,具有很高的热导率,在25℃时为2 37W(m-1K-1),是常用的封装材料,通常可以作为微波集成电路(MIC)的壳体。

但铝的CTE更高,为23.2×10-6K-1,与Si(4.1×10-6K-1)和GaAs(5.8 ×10-6K-1)相差很大,器件工作日寸的热循环常会产生较大的热应力,导致失效。

虽然设计者可以采用类似铜的办法解决这个问题,但铜、铝与芯片、基板严重的热失配,给封装的热设计带来很大困难,影响了它们的广泛使用。

1.2 钨、钼Mo的CTE为5.35×10-6K-1,与可伐和Al2O3非常匹配,它的热导率相当高,为138 W(m-K-1),故常作为气密封装的底座与可伐的侧墙焊接在一起,用在很多中、高功率密度的金属封装中。

Mo作为底座的一个主要缺点在于平面度较差,另一个缺点是在于它重结晶后的脆性。

W具有与Si和G aAs相近的热膨胀系数,且导热性很好,可用于芯片的支撑材料,但由于加工性、可焊性差,常需要在表面镀覆其他金属,使工艺变得复杂且可靠性差。

W、Mo价格较为昂贵,不适合大量使用。

此外密度较大,不适合航空、航天用途。

1.3 钢10号钢热导率为49.8 W(m-1K-1),大约是可伐合金的三倍,它的CTE为12.6×10-6K-1,与陶瓷和半导体的CTE失配,可与软玻璃实现压缩封接。

不锈钢主要使用在需要耐腐蚀的气密封装里,不锈钢的热导率较低,如4 30不锈钢(Fe-18Cr,中国牌号4J18)热导率仅为26.1 W(m-1K-1)。

1.4 可伐可伐合金(Fe-29Ni-17Co,中国牌号4J29)的CTE与Si、GaAs以及Al2O3、BeO、AIN的CTE较为接近,具有良好的焊接性、加工性,能与硼硅硬玻璃匹配封接,在低功率密度的金属封装中得到最广泛的使用。

但由于其热导率低,电阻率高,密度也较大,使其广泛应用受到了很大限制。

1.5 Cu/W和Cu/Mo为了降低Cu的CTE,可以将铜与CTE数值较小的物质如Mo、W等复合,得到Cu/W及Cu/Mo金属-金属复合材料。

这些材料具有高的导电、导热性能,同时融合W、Mo的低CTE、高硬度特性。

Cu/W及Cu/Mo的CTE可以根据组元相对含量的变化进行调整,可以用作封装底座、热沉,还可以用作散热片。

国内外已广泛生产并用在大功率微波管、大功率激光二极管和一些大功率集成电路模块上。

表2和表3分别列出了美国Ametek公司的C u/W和Cu/Mo复合材料的性能。

由于Cu-Mo和Cu-W之间不相溶或浸润性极差,况且二者的熔点相差很大,给材料制备带来了一些问题;如果制备的Cu/W及Cu/Mo致密程度不高,则气密性得不到保证,影响封装性能。

另一个缺点是由于W的百分含量高而导致Cu/W密度太大,增加了封装重量。

但密度大也使Cu/W具有对空间辐射总剂量(TID)环境的优良屏蔽作用,因为要获得同样的屏蔽作用,使用的铝厚度需要是Cu/W的16倍。

2 新型的金属封装材料及其应用除了Cu/W及Cu/Mo以外,传统金属封装材料都是单一金属或合金,它们都有某些不足,难以应对现代封装的发展。

材料工作者在这些材料基础上研究和开发了很多种金属基复合材料(MMC),它们是以金属(如Mg、Al、Cu、Ti)或金属间化合物(如TiAl、NiAl)为基体,以颗粒、晶须、短纤维或连续纤维为增强体的一种复合材料。

与传统金属封装材料相比,它们主要有以下优点:①可以通过改变增强体的种类、体积分数、排列方式或改变基体合金,改变材料的热物理性能,满足封装热耗散的要求,甚至简化封装的设计;②材料制造灵活,价格不断降低,特别是可直接成形,避免了昂贵的加工费用和加工造成的材料损耗;③不少低密度、高性能的金属基复合材料非常适合航空、航天用途。

金属基复合材料的基体材料有很多种,但作为热匹配复合材料用于封装的主要是Cu基和灿基复合材料。

2.1 Cu基复合材料纯铜具有较低的退火点,它制成的底座出现软化可以导致芯片和/或基板开裂。

为了提高铜的退火点,可以在铜中加入少量Al2O3、锆、银、硅。

这些物质可以使无氧高导铜的退火点从320℃升高到400℃,而热导率和电导率损失不大。

国内外都有Al2O3弥散强化无氧高导铜产品,如美国S CM金属制品公司的Glidcop含有99.7%的铜和0.3%弥散分布的Al2O3。

加入Al2O3后,热导率稍有减少,为365W(m-1K-1),电阻率略有增加,为1.85μΩ·cm,但屈服强度得到明显增加。

这种材料已在金属封装中得到广泛使用,如美国Sinclair公司在功率器件的金属封装中使用Glidco p代替无氧高导铜作为底座。

美国Sencitron公司在TO-254气密金属封装中使用陶瓷绝缘子与Glidcop引线封接。

在Glidcop基础上,SCM公司还将它与其他低膨胀材料,如可伐、Fe-42Ni、W或Mo进一步结合形成CTE 较低、却保持高电导率的高强度复合材料。

如Glidcop与50%可伐的复合材料屈服强度为760MPa,CTE为10×10-6K-1,电导率为30%IACS。

Gli dcop与25%Mo的复合材料屈服强度为690MPa,CTE为12×10-6K-1,电导率为70%IACS[1]。

20世纪90年代,美国Texas Instruments公司开发出一种称之为Cuvar 的可控制膨胀、高热导的复合材料,它是在Cu中加入低膨胀合金Invar(F e-36Ni,中国牌号4J36),CTE仅为0.4×10-6K-1,但热导率很低,为1 1W(m-1K-1)的粉末,由Cu基体提供了导热、导电,由Invar限制了热膨胀。

Cuvar的加工性很好,容易镀Cu、Ni、Au、Ag,是传统低膨胀合金可伐和42合金(Fe-42Ni,中国牌号4J42)的替代品,也可以代替传统的W、Mo基热管理材料[2]。

但Cuvar材料受微量杂质的影响较大,Invar和Cu 在烧结过程中的互相扩散对复合材料的导电、导热和热膨胀性能有一定影响。

Cu基复合材料还可以采用C纤维、B纤维等、SiC颗粒、AlN颗粒等材料做增强体。

如碳纤维(经高温处理可转化为石墨纤维)CTE在-1×10-6—2×10-6K-1,具有很高的弹性模量和轴向热导率,P120、P130碳纤维轴向的热导率分别为640W(m-1K-1)和1100W(m-1K-1),而用CVD方法生产的碳纤维其热导率高达2000W(m-1K-1)。

因而用碳纤维(石墨纤维)增强的铜基复合材料在高功率密度应用领域很有吸引力。

与铜复合的材料沿碳纤维长度方向CTE为-0.5×10-6K-1,热导率600-750W(m-1K-1),而垂直于碳纤维长度方向的CTE为8×10-6K-1,热导率为51-59W(m-1K-1),比沿纤维长度方向的热导率至少低一个数量级。

所以用作封装的底座或散热片时,这种复合材料把热量带到下一级时,并不十分有效,但是在散热方面是极为有效的。

这与纤维本身的各向异性有关,纤维取向以及纤维体积分数都会影响复合材料的性能[3]。

可以采用纤维网状排列、螺旋排列、倾斜网状排列等方法或使用非连续的碳纤维(随机取向的纤维,长度大约10弘m)作为增强体解决这一问题。

表4为Metal Matrix Cast Composites(MMCC)公司石墨纤维增强的铜基复合材料性能。

铜-金刚石复合材料被称之为Dymalloy[4]。

这种复合材料具备很好的热物理性能和机械性能,试验表明金刚石的体积分数为55%左右时,在25-20 0℃的热导率为600W(m-1K-1)左右,比铜还要高,而它的CTE为5.48×1 0-6-6.5×10-6K-1,可与Si、GaAs的CTE相匹配。

这种材料已由美国L awrence Livermore国家实验室与Sun Microsystems公司丌发作为多芯片模块(MCM)的基板使用。

2002年6月口本Somitomo Electric Industries(SEl)公司也开发出铜—金刚石复合材料,取名为Diamond-Metal-Compos ite for Heat Sink(DMCH),主要性能如表5所示。

相关文档
最新文档