铝碳化硅产品设计及应用

铝碳化硅介绍及产品设计

西安创正新材料公司是一家集研发、生产和销售为一体的高科技企业。主要致力于第三代电子封装材料——铝碳化硅的研发、生产与销售，根据用户需求，开发了多种AlSiC产品，为微波器件、大功率器件、微电子器件等制造商提供专业的热管理材料及技术方案。

公司产品广泛应用于轨道交通、新能源汽车、航空航天、军事等领域，是新一代大功率电子器件最佳选择。

公司将持续加强与用户的交流与合作，不断满足国内外用户的市场需求，力争以先进的工艺技术、严格的质量管控、一流的性能水平、最高的性价比优势服务用户、持续为客户创造价值。

铝碳化硅介绍

铝碳化硅 AlSiC (Al/SiC, SiC/Al) 是一种颗粒增强铝基复合材料，采用铝合金作为基体，SiC作为增强体，充分结合了陶瓷和金属铝的不同优势，实现了封装了轻便化、高密度化等要求。

AlSiC密度在2.95~3.1g/cm³之间，热膨胀系数（CTE）6.5~9ppm/℃，具有可调的体积分数，提高碳化硅体积分数可以使材料的热膨胀系数显著降低。同时，铝碳化硅还具有高的热导率和比刚度，表面能够镀镍、金、银、铜，具有良好的镀覆性能。

铝碳化硅复合材料的比刚度是所有电子材料中最高的：是铝的3倍，W-Cu 和Kovar 的5倍，铜的25倍，另外铝碳化硅的抗震性好，因此是恶劣环境（震动较大，如航天、汽车等领域）下的首选材料。铝碳化硅复合材料已成为航空航

天、国防、功率模块和其他电子元器件所需求的新型封装材料。用于航空航天微波、功率放大模块等电子器件及模块的封装壳体或底座。

与其他材料性能对比：

材料成分密度

(g/cm3) 热膨胀系数

(10-6/K)

热导率

(W/mK)

AlSiC Al+(50%-70%)SiC 3.05 6-9 180-240 CuW W+(10%-20%)Cu 15.6-17.0 6.5-8.3 180-200 CuMo Mo+(15%-20%)Cu 10.00 7.0-8.0 160-170 AlSi 50%Al+50Si 2.55 11.4 126 Kovar Fe+Ni 8.10 5.9 17

Cu 8.96 17.8 398

Al 2.70 23.6 238

Si 2.30 4.2 151 GaAs 5.23 6.5 54

Al2O3 3.60 6.7 17

BeO 2.90 7.6 250

AlN 98%purity 3.30 4.5 160-200

铝碳化硅产品设计

◆板类产品

用 AlSiC 制成各种板类的产品，用于各类电路的热沉、基板、封盖、过渡片等，可替代目前在使用的氧化铍、氮化铝、钼片、钨铜合金及其它金属材料。

板类产品，可分为裸材和表面覆铝。

◇产品成型尺寸

◇产品加工精度

一般要求可以做到平面度 0.01mm/cm、尺寸精度±0.1mm的要求；

关键尺寸精度可以做在0.05mm以内。

◇产品表面处理

表面可按设计覆盖各种镀层，如：镍、金、银等；

◆管壳类产品

用 AlSiC 制造的各类封装管壳产品，用于各种电路的外壳、底座、管件等，可替代目前在使用的可伐合金、铝、钼及其它金属材料外壳。

管壳类产品，可分为裸材和表面覆铝。

◇产品成型尺寸

高。

最大尺寸可以是裸材或表面覆铝，也可在裸材或表面铝上加工各种形状；最小尺寸一般为裸材，而最小尺寸表面覆铝的成本也会很高。

型腔内可以做各种形状凸台、凹槽或通道等；内R角最小可以做到1.5，外R角大小可以任意；清角可以做到0.3~1.0之间，对有特殊要求的，可以做到清角为0，但成本相应会增加。

管壳类产品满足GJB548B-2005 1014.2 微电子器件试验方法和程序的密封要求。

◇产品加工精度

管壳加工采用立方氮化硼、金刚石刀具、电火花等加工，关键尺寸精度和表面粗糙度一般可满足0.05mm和1.6μm的要求，也可按更高精度要求进行加工。

◇产品表面处理

表面可按设计覆盖各种镀层，如：镍、金、银等；

◆结构类产品

用 AlSiC 制成各种结构类的产品，铝碳化硅重量轻、强度高结构件的主要应用领域在赛车引擎推杆、机器人引擎推杆、机器人手臂、直升机配件、航天、航空用陀螺、对要求有比刚度高的零件等。

管壳类产品，可分为裸材和表面覆铝。

可在某些部位镶嵌其他材料（钛合金、不锈钢、可伐合金等或其他难熔的非金属）。

结构件表面可以覆铝的产品，最薄处厚度不小于2mm；裸材产品最薄处厚度可以做到0.5mm，但对应的宽度或长度不超过15mm；

裸材或表面覆铝结构件，可以加个各种形状；内R角最小可以做到1.5mm，外R角的大小可以任意；清角可以做到0.3~1.0mm之间，对有特殊要求的，可以做到清角为0，但成本相应会增加。

◇产品加工精度

一般要求可以做到平面度0.01mm/cm、尺寸精度±0.1mm的要求；关键尺寸精度可以做在0.05以内；

◇产品表面处理

应用领域：

功率模块

铝碳化硅底板封装的IGBT产品广泛应用于高铁、地铁、新能源汽车、风力发电等领域，用来替代铜、铝底板，能大大提高功率器件的可靠性。

◆热膨胀

◇热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片有良好的匹配性

◇高的热循环（相比铜的热循环，其上万次热循环，模块仍然工作良好）

◆高热导率

◇最低180W/mK @25℃

◆密度小质量轻

◇只有铜的1/3

◇最低2.95g/cm³

◆刚度大、强度高

◆表面设计成一平面和一拱面

◇平面上进行芯片的焊接，拱面与散热器连接◆标准尺寸或自由设计尺寸

◆低成本有槽、孔的铸造方案

◆pin铸造成型

◇多齿设计

◇圆锥形、菱形、椭圆形等形状设计

◆表面处理

◇表面可镀哑光镍、光亮镍等

◇镀后可做阻焊层

微波管壳