鋁碳化硅(AlSiC)產品表面鋁層厚度是產品的關鍵指標
一、下面我們看看幾種鋁皮缺陷帶來的后果:
1、沒有鋁皮的產品。這種產品表面也是可以覆蓋鍍層的。如果直接把芯片焊接在這樣的產品表面,焊接牢固度無法得到保障。鍍層是相對酥松的組織,焊料需要透過鍍層焊接到材料表面才會牢固。而沒有鋁皮的AlSiC(鋁碳化硅)產品,表面60%以上是陶瓷,不能被焊料潤濕,因此焊接牢固度會下降一半以上。沒有鋁皮的產品,國際市場不會認可。
另外,沒有鋁皮的產品,在氣密性方面指標相對要低。
2、鋁皮過厚或厚度不均勻。AlSiC(鋁碳化硅)產品表面鋁皮過厚會出現什么問題呢?鋁的典型熱膨脹系數為23ppm/℃,遠遠超過AlSiC(鋁碳化硅)材料的7~8 ppm/℃。并且鋁的熱導能力只是鋁碳化硅材料的60%左右。而一塊基板的尺寸小則100mm,大則超過200mm見方。過厚的表面鋁層會使基板在遇熱情況下產生極大內部應力,造成基板出現目視可見的變形。另外,鋁皮過厚,就很難說芯片襯片是焊接在AlSiC(鋁碳化硅)上還是焊接在鋁上了,模塊工作可靠性是無法保障的。
不均勻的鋁皮厚度,因應力變化,造成同一板面的不同位置的鍍層牢固度也不一樣。會讓處于不同位置的芯片(如一塊高功率IGBT可能會有36塊芯片)處于不同的工作環(huán)境,也會引起鋁碳化硅基板板面的不規(guī)則翹曲。經測試,IGBT基板產品,產品表面鋁皮超過0.2mm時,產品性能就無法保障了。達到0.3mm時,熱循環(huán)后,會出現明顯變形。
3、假鋁皮。關于"假鋁皮",我們提醒用戶,國內個別公司采用類似熱噴涂機的設備在沒有鋁皮的產品表面噴涂鋁層,這種方法制造出的產品其工作可靠性不如沒有鋁皮的產品。這樣的產品,砸斷后,用顯微鏡觀察斷面,可以看到鋁與陶瓷間有雜質斷層。做鍍層牢固度測試時,這層假鋁皮會連同鍍層一起撕下來,說明其粘接牢固度還不如鍍層。
目前,歐美客戶的標準是表面鋁皮厚度不能超過0.15mm。美國產品因為能做到不超過0.08mm而表現優(yōu)秀。這方面,我們同樣因為擁有專用設備和專門設計的工藝流程而100%保障鋁皮絕對完整并且厚度不超過0.08mm。
二、鋁基碳化硅的發(fā)展前景
鋁基碳化硅封裝材料滿足了封裝的輕便化、高密度化等要求,適用于航空、航天、高鐵及微波等領域,是解決熱學管理問題的首選材料,其可為各種微波和微電子以及功率器件、光電器件的封裝與組裝提供所需的熱管理,新材料——鋁基碳化硅的應用也因此具有很大的市場潛力。
目前可以加工鋁基碳化硅的廠家并不是很多,其中有一家鈞杰陶瓷已經在該領域深耕多年,擁有較為完善的加工工藝。結合了金屬和陶瓷的多種加工方法,對鋁基碳化硅的加工工藝流程進行了升級,不僅提升了加工效率,同時在產品的表面粗糙度上也有了很大的改善。
科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應用,新材料的研究,是人類對物質性質認識和應用向更深層次的進軍。
人類社會的發(fā)展也無時不伴隨著對自然界物質的改造與利用,石器時代伴隨人類度過原始生活,鐵器時代帶來農業(yè)文明,以及后來金、銀、陶瓷在人類生活中的地位都表明,人類發(fā)展史同樣也是一部物質材料的發(fā)展史。
“十三五規(guī)劃”就明確就提出構建產業(yè)新體系,推動生產方式向柔性、智能、精細轉變,促進新一代信息通信技術、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等產業(yè)發(fā)展壯大。
新材料在國防建設上作用重大。例如,超純硅、砷化鎵研制成功,導致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生,使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到每秒百億次以上;航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃,推力可增大24%;隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射,使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現等等。
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隨著物聯(lián)網、大數據和人工智能驅動的新計算時代的發(fā)展,對半導體器件的需求日益增長,同時也催生了市場對半導體材料的需求,半導體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國家鼓勵半導體材料國產化的政策導向下,本土半導體材料廠商不斷提升半導體產品技術水平和研發(fā)能力,逐漸打破了國外半導體廠商的壟斷格局,推進中國半導體材料國產化進程,促進中國半導體材料行業(yè)的發(fā)展。
數據顯示,2017-2019年中國半導體材料市場規(guī)模逐年增長,從2017年的76億美元增長至2020年的94億美元。據統(tǒng)計,2017-2020年全球62座新投產的晶圓廠中有26座來自中國大陸,占比超過40%,成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時代的來臨,汽車電動化進程拉動IGBT規(guī)模增長。得益于對清潔能源高速增長的需求,IGBT市場規(guī)模將持續(xù)增長,IGBT市場在2020年的規(guī)模為54億美元,從2020年到2026年將以7.5%的復合年增長率(CAGR)增長,預計2026年市場規(guī)模為84億美元。新能源車應用作為IGBT市場規(guī)模的重要增量,2020年市場規(guī)模為為5.09億美元,2020-2026年的復合年增長率為23%,預計2026年新能源車用IGBT市場規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網時代的到來,中國大陸的半導體產業(yè)得以在眾多領域實現快速與全面布局,正逐步驅使全球半導體產業(yè)從韓國、中國臺灣向中國大陸轉移。目前,我國已經成為最大的半導體市場,并且繼續(xù)保持最快的增速,預計半導體市場增長將持續(xù)帶動半導體材料行業(yè)快速發(fā)展。