由于電子設(shè)備各個(gè)部件是由各種不同材料的元器件組成如:硅芯片、氧化硅絕緣膜、鋁互連線、金屬引線框架和塑料封裝外殼等。這些材料的熱膨脹系數(shù)各不相同,一旦遇到溫度變化,就會(huì)在不同材料的交界面上產(chǎn)生壓縮或拉伸應(yīng)力,因此產(chǎn)生了熱不匹配應(yīng)力,簡(jiǎn)稱熱應(yīng)力。材料熱性質(zhì)不匹配是產(chǎn)生熱應(yīng)力的內(nèi)因,而溫度變化是產(chǎn)生熱應(yīng)力的外因。元器件級(jí)的熱設(shè)計(jì)是為了防止器件出現(xiàn)過熱或溫度交變而失效。
目前針對(duì)元器件級(jí)的熱設(shè)計(jì)，采用以鋁碳化硅、鋁硅、金剛石銅/鋁為代表的第三代電子封裝材料作為熱設(shè)計(jì)的基材；
1、其CTE能夠與介電襯底、陶瓷焊球陣列(BGA)、低溫?zé)Y(jié)陶瓷(LTCC)材料以及印刷電路板相匹配,同時(shí)還具有高熱傳導(dǎo)率數(shù)值，同時(shí)金屬基復(fù)合材料的高強(qiáng)度和硬度在組裝過程中還為集成電路器件提供了保護(hù)。此類材料的低密度還可改善器件受到?jīng)_擊或振動(dòng)時(shí)的可靠性。
2、在光電封裝的幾何外形比倒裝焊蓋板要復(fù)雜,因此對(duì)于光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的圖形需要更為精確的尺寸控制。所有封裝都是模鑄的,關(guān)鍵的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)部分不需要額外的加工。因此與傳統(tǒng)的封裝件相比成本更低。光電器件中的熱管理同樣非常重要。器件通常工作在室溫附近,這就需要具有良好散熱性能的材料來保持溫度均勻性并優(yōu)化冷卻器的性能。金屬基復(fù)合材料可調(diào)匹配的CTE數(shù)值可在工作中保證敏感光學(xué)器件的對(duì)準(zhǔn),同時(shí)還可消除焊接或銅焊組裝過程中可能引入的殘余應(yīng)力。
