АлСик
AlSiC , произносится как «болеющий», [1] представляет собой металломатричный композит, состоящий из алюминиевой матрицы с карбида кремния частицами . Он имеет высокую теплопроводность (180–200 Вт/м·К), а его тепловое расширение можно регулировать в соответствии с другими материалами, например, чипами из кремния и арсенида галлия и различной керамикой . В основном он используется в микроэлектронике в качестве подложки для силовых полупроводниковых приборов и многокристальных модулей высокой плотности , где он способствует отводу отходящего тепла .
Существует несколько вариантов:
- AlSiC-9 , содержащий 37 об.% алюминиевого сплава А 356,2 и 63 об.% карбида кремния. Его теплопроводность составляет 190–200 Вт/м К. Его тепловое расширение примерно соответствует арсениду галлия , кремнию , фосфиду индия , оксиду алюминия , нитриду алюминия , нитриду кремния и нитриду меди и алюминия с прямой связью . Он также совместим с некоторыми низкотемпературными керамиками совместного обжига , например, Ferro A6M и A6S, Heraeus CT 2000 и Kyocera GL560. Его плотность при 25 °C составляет 3,01 г/см. 3 .
- AlSiC-10 , содержащий 45 об.% алюминиевого сплава А 356,2 и 55 об.% карбида кремния. Его теплопроводность составляет 190–200 Вт/м К. Его тепловое расширение примерно соответствует, например, печатным платам , FR-4 и Duroid . Его плотность при 25 °C составляет 2,96 г/см. 3 .
- AlSiC-12 , содержащий 63 об.% алюминиевого сплава А 356,2 и 37 об.% карбида кремния. Его теплопроводность составляет 170–180 Вт/м К. Он совместим в основном с теми же материалами, что и AlSiC-10. Его плотность при 25 °C составляет 2,89 г/см. 3 .
Композиты AlSiC являются подходящей заменой медно - молибденовых ( CuMo ) и медно- вольфрамовых ( CuW ) сплавов; они содержат около 1/3 веса меди, 1/5 CuMo и 1/6 CuW, что делает их подходящими для применений, чувствительных к весу; они также прочнее и жестче меди. Их можно использовать в качестве радиаторов, подложек для силовой электроники (например, IGBT и мощных светодиодов ), распределителей тепла, корпусов для электроники и крышек для чипов, например, микропроцессоров и ASIC . Металлические и керамические вставки и каналы для охлаждающей жидкости могут быть интегрированы в детали при изготовлении. Композиты AlSiC можно производить относительно недорого (2-4 доллара США за фунт в больших сериях); однако использование специального инструмента требует больших первоначальных затрат, что делает AlSiC более подходящим для зрелых проектов. [1] [2] Тепловые трубки могут быть встроены в AlSiC, что повысит эффективную теплопроводность до 500–800 Вт/м К. [ нужна ссылка ]
Детали из AlSiC обычно производятся методом, близким к чистой форме , путем создания заготовки SiC путем литья под давлением суспензии SiC-связующего, обжига для удаления связующего, а затем пропитки под давлением расплавленным алюминием. Детали могут быть изготовлены с достаточным допуском, чтобы не требовать дальнейшей механической обработки. Материал полностью плотный, без пустот, герметичен. Его высокая жесткость и низкая плотность подходят для более крупных деталей с тонкими стенками, таких как ребра, для отвода тепла. AlSiC может быть покрыт никелем и никель- золотом или другими металлами путем термического напыления . Керамические и металлические вставки можно вставить в заготовку до пропитки алюминием, что приведет к герметичному уплотнению. [3] AlSiC также можно получить путем механического легирования . При использовании более низкого содержания SiC детали можно штамповать из листов AlSiC.
Алюминиевая матрица содержит большое количество дислокаций , отвечающих за прочность материала. Дислокации вводятся при охлаждении частицами SiC из-за их разного коэффициента теплового расширения. [4]
Похожий материал — Dymalloy , в котором вместо алюминия используется медно-серебряный сплав, а — алмаз вместо карбида кремния . Другими материалами являются медь, армированная углеродным волокном , алюминий, армированный алмазом, армированный углерод-углерод и пиролитический графит . [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Упаковано для дороги» . Мемагазин.орг. Архивировано из оригинала 13 февраля 2010 года . Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ «Microsoft Word — data_sheet.doc» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 июля 2011 г. Проверено 7 февраля 2010 г.
- ^ Марк Оккионеро, Ричард Адамс, Кевин Феннесси и Роберт А. Хэй, Алюминий-кремний-карбид (AlSiC) для усовершенствованных микроэлектронных корпусов. Архивировано 23 июля 2011 г. на Wayback Machine , IMAPS, май 1998 г., Бостонская конференция.
- ^ Фогельсанг, Мэри; Арсено, Р.Дж.; Фишер, Р.М. (1986). «Исследование HVEM in situ образования дислокаций на границах раздела Al/SiC в композитах с металлической матрицей» . Металлургические операции А . 17 (3): 379. Бибкод : 1986МТА....17..379В . дои : 10.1007/BF02643944 .