ＳｉＣ／Ａｌ的比例。
ＡｌＳｉＣ光电封装
ＡｌＳｉＣ倒装焊盖板（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ ｌｉｄ）
光电封装的几何外形比倒装焊盖
ＡｌＳｉＣ材料主要用于倒装焊盖板。 板要复杂，因此对于光学对准的图形

ＡｌＳｉＣ是这一应用的理想材料，因为其 需要更为精确的尺寸控制。图 ４就是
ＣＴＥ 能够与介电衬底、陶瓷焊球阵列 ＡｌＳｉＣ光电封装的例子。图中的所有封
设备也即将问世。结合几种特性于一
仅想钻几个洞，却发现为了一个需要
个可以放入口袋的小型装置中，需要
花费两分钟干的活，必须等上一个小
应用
大量的能量和功率，可以通过从电池
时以便打孔机充上电才能进行。如果
每一个人都习惯使用连接电缆去 外获得全部功率并中断自身电池，或
使用超级电容器，就不再会遇到这样 给电池充电，其实也可以使用一个已 者可以携带一个巨型的电池。一个可
在大功率和高可靠系统中，ＡｌＳｉＣ 还被用于 ＩＧＢＴ 基板。大功率 ＩＧＢＴ 通 常安装在氮化铝衬底上。基板材料必 须与氮化铝的ＣＴＥ值匹配，从而防止空 洞或剥离失效。事实表明，ＡｌＳｉＣ基板 对于铜基板系统有很好的可靠性，耐 受成千上万次热循环也不会失效。尽 管ＡｌＳｉＣ和铜具有相近的散热性能，但 铜的可靠性达不到１０００次热循环。图４ 是ＡｌＳｉＣ功率器件衬底以及ＡｌＳｉＣ ＩＧＢＴ 基板的实例，尺寸从 ４５ ｍｍ × ８５ ｍｍ
简介 利用最先进的材料设计低成本的 高度可靠的微波电子、微电子、光电子 和功率半导体系统是不现实的。为了 保证此类设备的可靠性，需要电子封 装和衬底热管理解决方案，因此工程 师需要既能够提供热管理特性，同时 又能够在更小型的设计中达到最优功 率密度的材料。要低成本生产此类材 料需要满足封装设计功能要求的健壮 成型工艺。 铝碳化硅（ＡｌＳｉＣ）金属基体复合材 料为电子封装提供了高度可靠且成本 经济的热管理解决方案。它可提供高
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（ＩＧＢＴ）的优选材料，可以提供良好的热
循环可靠性。
材料级别
热导率 比热
密度 杨性弹性系数
切变模量 强度
密封性 电阻 装配相容性 密封环材料 基底材料 Ｌ Ｔ Ｃ Ｃ 材料
集成 电镀
介电质基底（定制设计），同轴陶瓷串接，密封环， Ｈ Ｏ Ｐ Ｇ ，冷却管。
所列兼容性材料 １ 是以温度在 ３ ０ ℃～１ ５ ０ ℃之间的 Ｃ Ｔ Ｅ ，以及现有的设计和应用为基础的， 本表所列材料和系统只供参考，Ｌ Ｔ Ｃ Ｃ 材料选择并不由供应商担保。
表１ ＡｌＳｉＣ材料特性
热传导率（￣２００ Ｗ／ｍＫ）以及可调的低热
膨胀系数（ＣＴＥ）。对于需要减轻重量以
及需要耐受冲击和振动的应用来说，
铝碳化硅的低密度、高强度和硬度使
其具有比传统高密度材料更多的优点。
ＡｌＳｉＣ可以实现低成本的净成形
（ｎｅｔ－ｓｈａｐｅ）或近净成形制造。净成形或
近净成形制造的ＡｌＳｉＣ产品例子示于图
至１４０ ｍｍ × １９０ ｍｍ。
ＡｌＳｉＣ快速散热解决方案 ＡｌＳｉＣ成形工艺可在金属铝溶渗过 程中加入散热快的材料。例如，热解石 墨（ＴＰＧ）２和ＣＶＤ金刚石衬底等材料可 直接集成到ＡｌＳｉＣ中。这些材料成本更 高，而且难于在组装过程中集成，因为 它们易碎或者需要特殊处理的表面才 能附着。ＡｌＳｉＣ材料增强了这些材料的 功能，提供了直接集成的有用方法。在 ＡｌＳｉＣ集成过程中，可以在最需要的地 方放置这些材料，从而能够更为经济 地使用这些昂贵的材料。大体上，这些 应用局限于高性能和军事系统。事实 上，嵌有快速散热材料的ＡｌＳｉＣ倒装片 系统正在接受测试和评估。图５是嵌有 ＴＰＧ材料的ＡｌＳｉＣ微处理器罩以及前面 的 ＴＰＧ 板。
（ＢＧＡ）、低温烧结陶瓷（ＬＴＣＣ）材料以及 装都是模铸的，关键的光学对准部分
印刷电路板相匹配，同时还具有高热 传导率数值（参考表１了解对于特定系
不需要额外的加工。因此与传统的封 装件相比成本更低。
图４ ＡｌＳｉＣ光电封装
统和组件类型相对应的ＡｌＳｉＣ材料级别
光电器件中的热管理同样非常重
）。同时，ＡｌＳｉＣ的高强度和硬度在组装 要。器件通常工作在室温附近，这就需
上接 ８３ 制造性能优异的玩具。现 无期限地保存，保存的时间不是问题。 缓缓流入超级电容器。
在最流行的一款小型赛车，它的内部 对于个人应急装置而言，这是一个关
就有一个小的超级电容器，并且通过 键特性，如：Ｗｉｎｄ－ｕｐ型收音机和手电
新发明：便携设备和无线系统
一套碱性装置几乎立刻就能补充电量。 筒。不用担心何时电池会用完，如果手
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Ｆｉｅｌｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ应ｎ用ｓ指 南
图２ ＡｌＳｉＣ预制
（近净成形制造）。ＡｌＳｉＣ热传导值范围 镀、阳极氧化以及其它适用于铝的表
图３ ＡｌＳｉＣ倒装片封装
为 １８０ Ｗ／ｍ／Ｋ至 ２００ Ｗ／ｍ／Ｋ，依赖于 面金属处理方法。
铝碳化硅制造工艺 做为一种独特的制造工艺，ＡｌＳｉＣ 首先制造多孔的低ＣＴＥ值碳化硅（ＳｉＣ） 颗粒，然后在铸模中溶渗入高ＣＴＥ值的 铝金属。通过这一过程制造出的金属 复合材料具有与电子器件和组件相匹 配的中间值的ＣＴＥ值。ＡｌＳｉＣ制造工艺 成本经济，因为预成形和溶渗铸模腔 都可针对最终产品形状而设计。因此， 铸出的复合材料产品不需要进一步加 工（净成形制造），或只需要很少的加工
结语 ＡｌＳｉＣ材料的特性使其为电子热管 理和封装应用提供了一种可靠且经济 的解决方案。其大热导率以及ＣＴＥ匹配 能力消除了热界面并防止现场失效， 从而为不同的微波电子器件、微电子 器件、光电器件和功率半导体系统提 供了所需要的可靠性。在光电封装应 用中，ＡｌＳｉＣ可以制作出对于光学对准 非常关键的复杂几何图形。此外，其散 热特性为功率衬底应用提供了比其它 材料系统更高的可靠性。 ＡｌＳｉＣ成形工艺可方便地增加额外 的功能附件，从而可满足定制设计要 求。ＡｌＳｉＣ对于任何尺寸的应用在成本 上都是经济的，其净成形制造能力允 许制造出满足不同系统工程师要求的 低成本ＡｌＳｉＣ散热器件。■
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应 用Ｆ指ｉ南ｅｌｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
整，具体来说就是通常修改金属铝和 碳化硅颗粒的比例来匹配裸片或衬底 的ＣＴＥ数值。这样就不必再采用会增加 热阻的热中介层（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｔａｃｋｉｎｇ），同时也保证了在大功率应用 中的ＩＧＢＴ基板与连接的陶瓷衬底相兼 容。ＡｌＳｉＣ成形工艺还允许制造出前面 所讨论的净成形几何图形。
应 用Ｆ指ｉ南ｅｌｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
铝碳化硅为电子封装提供热管理解决方案
ＡＩＳｉＣ Ｏｆｆｅｒｓ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ
ＣＰＳ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｍａｒｋ Ａ． Ｏｃｃｈｉｏｎｅｒｏ， Ｒｉｃｈａｒｄ Ｗ． Ａｄａｍｓ
集成蜂窝电话／照相机／ＰＤＡ／ＭＰ３
带有迅速充电模块的超级电容器 电筒的电池完好，只需简单的给手电 播放器和ＧＰＳ／个人报警／应急照明功能
可以为电池式工具提供能量，这样周 筒上紧发条（Ｗｉｎｄｉｎｇ ｕｐ），并立即给内 的装置已经通过论证，并且一连串的
末干些杂活的人可以从中受益。例如， 部超级电容器充电。
１。此外，ＡｌＳｉＣ的成形工艺使其可实现
与高散热材料（如金刚石和高热传导石 墨）的经济集成，因此对于需要高散热
图１净成形及近净成形制造的 ＡＩＳｉＣ产品
能力的应用非常理想。ＡｌＳｉＣ的特点以 及成本经济的制造工艺使其对于大批 量倒装芯片应用以及光电设计也非常
理想，因为ＡｌＳｉＣ提供了所需要的热稳 定性及温度均匀性要求。此外，它也是 大功率晶体管和绝缘栅双极晶体管
的问题。
经完全放电的超级电容器。仅需要用 选的明智设计方案是使用两个器件来
邻居汽车的电池或你自己汽车的电池 解决两个不同的问题，一个电池提供
长期储藏装置的应用：
给超级电容器充电，然后就可使用超 能量，一个超级电容器提供功率。■
个人应急装置
级电容器的高功率放电功能启动汽车。
一个完全放电的超级电容器可以 常常会有足够的能量保留在电池中，
过程中还为集成电路器件提供了保护。 要具有良好散热性能的材料来保持温
此类材料的低密度还可改善器件受到 度均匀性并优化冷却器的性能。ＡｌＳｉＣ
冲击或振动时的可靠性。例如，在高度 可调匹配的ＣＴＥ数值可在工作中保证
自动化的组装机器中，不同步骤操作 敏感光学器件的对准，同时还可消除
间的高速加速和减速动作会带来惯性 焊接或铜焊组装过程中可能引入的残
冲击和振动，利用ＡｌＳｉＣ产品可以提高 余应力。
产量。
同时，还 可 集 成４８ 号 合 金 、铁镍
图５ 嵌有ＴＰＧ材料的ＡｌＳｉＣ微处理
ＡｌＳｉＣ可制作出复杂的外形，因此 钴合金（Ｋｏｖａｒ）和不锈钢等材料，方便 器罩和ＴＰＧ板
能够以低成本制造复杂的倒装片封装。 图３是产品外形实例，图中的产品具有 多个空腔，可容纳电子器件、用于提供 ＩＣ器件连接的支柱、用于填充材料的 孔以及不同的凸缘设计。ＡｌＳｉＣ铸件表 面还支持不同的标识方法，包括激光 打标、油漆、油墨和丝网印刷，以及电
光学器件的激光连接。这种集成可在 ＡｌＳｉＣ成形过程中经济地完成，其中插 件可在溶渗前插入在ＳｉＣ预成形件中。 ＣＰＳ公司的ＡｌＳｉＣ制造工艺允许在溶渗 过程中同时集成（ＣｏｎｃｕｒｒｅｎｔＩ ｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ） 这些材料。
Ａ ｌ Ｓ ｉ Ｃ 功率半导体衬底和 ＩＧＢＴ 基板
自从１９９４年，ＡｌＳｉＣ就已经用于功 率放大器衬底应用。此类系统中一般 将陶瓷衬底铜焊或焊接到ＡｌＳｉＣ衬底 上，用于电气连接和集成。ＡｌＳｉＣ的热 膨胀系数（ＣＴＥ）可针对特定的应用调