碳化硅顆粒增強鋁基復合材料（AlSiC)
一、碳化硅顆粒增強鋁基復合材料（AlSiC)
鋁碳化硅AlSiC是一種顆粒增強金屬基復合材料，采用Al合金作基體，按設計要求，以一定形式、比例和分布狀態(tài)，用SiC顆粒作增強體，構成有明顯界面的多組相復合材料，兼具單一金屬不具備的綜合優(yōu)越性能。 中文名 鋁碳化硅 外文名 AlSiC 應用領域 航空航天,微波集成電路,功率模塊 Si含量 70wt% SiC體積占比 50%-75% AlSiC研發(fā)較早，理論描述較為完善，有品種率先實現電子封裝材料的規(guī)模產業(yè)化，滿足半導體芯片集成度沿摩爾定律提高導致芯片發(fā)熱量急劇升高、使用壽命下降以及電子封裝的"輕薄微小"的發(fā)展需求。尤其在航空航天、微波集成電路、功率模塊、軍用射頻系統芯片等封裝分析作用極為凸現，成為封裝材料應用開發(fā)的重要趨勢。
封裝金屬基復合材料的增強體有數種，SiC是其中應用最為廣泛的一種，這是因為它具有優(yōu)良的熱性能，用作顆粒磨料技術成熟，價格相對較低；另一方面，顆粒增強體材料具有各向同性，最有利于實現凈成形。AlSiC特性主要取決于SiC的體積分數（含量）及分布和粒度大小，以及Al合金成份。依據兩相比例或復合材料的熱處理狀態(tài)，可對材料熱物理與力學性能進行設計，從而滿足芯片封裝多方面的性能要求。其中，SiC體積分數尤為重要，實際應用時，AlSiC與芯片或陶瓷基體直接接觸，要求CTE盡可能匹配，為此SiC體積百分數vol通常為50%-75%。 此外，AlSiC可將多種電子封裝材料并存集成，用作封裝整體化，發(fā)展其他功能及用途。研制成功將高性能、散熱快的Cu基封裝材料塊（Cu-金剛石、Cu-石墨、Cu-BeO等）嵌入SiC預制件中，通過金屬Al熔滲制作并存集成的封裝基片。在AlSiC并存集成過程中，可在最需要的部位設置這些昂貴的快速散熱材料，降低成本，擴大生產規(guī)模，嵌有快速散熱材料的AlSiC倒裝片系統正在接受測試和評估。另外，還可并存集成48號合金、Kovar和不銹鋼等材料，此類材料或插件、引線、密封環(huán)、基片等，在熔滲之前插入SiC預成型件內，在AlSiC復合成形過程中，經濟地完成并存集成，方便光電器件封裝的激光連接。
采用噴射沉積技術，制備了內部組織均勻、性能優(yōu)良、Si含量高達70wt%（重量百分率）的高硅鋁合金SiAl封裝材料，高硅鋁合金的CTE與Si、GaAs相匹配，也可用于射頻、微波電路的封裝及航空航天電子系統中，發(fā)展為一種輕質金屬封裝材料。 鋁碳化硅（AlSiC）金屬基熱管理復合材料，是電子元器件專用封裝材料，主要是指將鋁與高體積分數的碳化硅復合成為低密度、高導熱率和低膨脹系數的封裝 材料，以解決電子電路的熱失效問題。
1、AlSiC具有高導熱率（170～200W/mK）和可調的熱膨脹系數（6.5～9.5×10-6/K），因此一方面AlSiC的熱膨脹系數與半導體芯片和陶瓷基片實現良好的匹配，能夠防止疲勞失效的產生,甚至可以將功率芯片直接安裝到AlSiC基板上；另一方面AlSiC的熱導率是可伐合金的十倍，芯片產生的熱量可以及時散發(fā)。這樣，整個元器件的可靠性和穩(wěn)定性大大提高。
2、AlSiC是復合材料，其熱膨脹系數等性能可通過改變其組成而加以調整，因此電子產品可按用戶的具體要求而靈活地設計，能夠真正地做到量體裁衣，這是傳統的金屬材料或陶瓷材料無法作到的。
3、AlSiC的密度與鋁相當，比銅和Kovar輕得多，還不到Cu/W的五分之一，特別適合于便攜式器件、航空航天和其他對重量敏感領域的應用。
4、AlSiC的比剛度（剛度除以密度）是所有電子材料中最高的：是鋁的3倍，是W-Cu和Kovar的5倍，是銅的25倍，另外AlSiC的抗震性比陶瓷好，因此是惡劣環(huán)境（震動較大，如航天、汽車等領域）下的首選材料。
5、AlSiC可以大批量加工，但加工的工藝取決于碳化硅的含量，可以用電火花、金剛石、激光等加工。
6、AlSiC可以鍍鎳、金、錫等，表面也可以進行陽極氧化處理。
7、金屬化的陶瓷基片可以釬焊到鍍好的AlSiC基板上，用粘結劑、樹脂可以將印制電路板芯與AlSiC粘合。
8、AlSiC本身具有較好的氣密性。但是，與金屬或陶瓷電子封裝后的氣密性取決于合適的鍍層和焊接。
9、AlSiC的物理性能及力學性能都是各向同性的。
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