铝碳化硅(AlSiC)产品表面铝层厚度是产品的关键指标
一、下面我们看看几种铝皮缺陷带来的后果:
1、没有铝皮的产品。这种产品表面也是可以覆盖镀层的。如果直接把芯片焊接在这样的产品表面,焊接牢固度无法得到保障。镀层是相对酥松的组织,焊料需要透过镀层焊接到材料表面才会牢固。而没有铝皮的AlSiC(铝碳化硅)产品,表面60%以上是陶瓷,不能被焊料润湿,因此焊接牢固度会下降一半以上。没有铝皮的产品,国际市场不会认可。
另外,没有铝皮的产品,在气密性方面指标相对要低。
2、铝皮过厚或厚度不均匀。AlSiC(铝碳化硅)产品表面铝皮过厚会出现什么问题呢?铝的典型热膨胀系数为23ppm/℃,远远超过AlSiC(铝碳化硅)材料的7~8 ppm/℃。并且铝的热导能力只是铝碳化硅材料的60%左右。而一块基板的尺寸小则100mm,大则超过200mm见方。过厚的表面铝层会使基板在遇热情况下产生极大内部应力,造成基板出现目视可见的变形。另外,铝皮过厚,就很难说芯片衬片是焊接在AlSiC(铝碳化硅)上还是焊接在铝上了,模块工作可靠性是无法保障的。
不均匀的铝皮厚度,因应力变化,造成同一板面的不同位置的镀层牢固度也不一样。会让处于不同位置的芯片(如一块高功率IGBT可能会有36块芯片)处于不同的工作环境,也会引起铝碳化硅基板板面的不规则翘曲。经测试,IGBT基板产品,产品表面铝皮超过0.2mm时,产品性能就无法保障了。达到0.3mm时,热循环后,会出现明显变形。
3、假铝皮。关于"假铝皮",我们提醒用户,国内个别公司采用类似热喷涂机的设备在没有铝皮的产品表面喷涂铝层,这种方法制造出的产品其工作可靠性不如没有铝皮的产品。这样的产品,砸断后,用显微镜观察断面,可以看到铝与陶瓷间有杂质断层。做镀层牢固度测试时,这层假铝皮会连同镀层一起撕下来,说明其粘接牢固度还不如镀层。
目前,欧美客户的标准是表面铝皮厚度不能超过0.15mm。美国产品因为能做到不超过0.08mm而表现优秀。这方面,我们同样因为拥有专用设备和专门设计的工艺流程而100%保障铝皮绝对完整并且厚度不超过0.08mm。
二、铝基碳化硅的发展前景
铝基碳化硅封装材料满足了封装的轻便化、高密度化等要求,适用于航空、航天、高铁及微波等领域,是解决热学管理问题的首选材料,其可为各种微波和微电子以及功率器件、光电器件的封装与组装提供所需的热管理,新材料——铝基碳化硅的应用也因此具有很大的市场潜力。
目前可以加工铝基碳化硅的厂家并不是很多,其中有一家钧杰陶瓷已经在该领域深耕多年,拥有较为完善的加工工艺。结合了金属和陶瓷的多种加工方法,对铝基碳化硅的加工工艺流程进行了升级,不仅提升了加工效率,同时在产品的表面粗糙度上也有了很大的改善。
科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用,新材料的研究,是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。
人类社会的发展也无时不伴随着对自然界物质的改造与利用,石器时代伴随人类度过原始生活,铁器时代带来农业文明,以及后来金、银、陶瓷在人类生活中的地位都表明,人类发展史同样也是一部物质材料的发展史。
“十三五规划”就明确就提出构建产业新体系,推动生产方式向柔性、智能、精细转变,促进新一代信息通信技术、新材料、生物医药及高性能医疗器械等产业发展壮大。
新材料在国防建设上作用重大。例如,超纯硅、砷化镓研制成功,导致大规模和超大规模集成电路的诞生,使计算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上;航空发动机材料的工作温度每提高100℃,推力可增大24%;隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射,使敌方探测系统难以发现等等。
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随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求,IGBT市场规模将持续增长,IGBT市场在2020年的规模为54亿美元,从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量,2020年市场规模为为5.09亿美元,2020-2026年的复合年增长率为23%,预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。