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说一说传统金属封装材料

- 2017-08-31-

传统金属封装宝乐彩票平台材料有哪些?它的封装有什么特点呢?下面科伟特小编就给大家详细的讲解一下。


传统的封装材料包括Al、Cu、Mo、W、钢、可伐合金以及Cu/W和Cu/Mo等,它们的主要性能如下所示。


1.1 铜、铝  纯铜也称之为无氧高导铜(OFHC),电阻率1.72μΩ·cm,仅次于银。它的热导率为401W(m-1K-1),从传热的角度看,作为封装壳体是非常理想的,可以使用在需要高热导和/或高电导的封装里,然而,它的CTE高达16.5×10-6K-1,可以在刚性粘接的陶瓷基板上造成很大的热应力。为了减少陶瓷基板上的应力,设计者可以用几个较小的基板来代替单一的大基板,分开布线。退火的纯铜由于机械性能差,很少使用。加工硬化的纯铜虽然有较高的屈服强度,但在外壳制造或密封时不高的温度就会使它退火软化,在进行机械冲击或恒定加速度试验时造成外壳底部永久变形。  铝及其合金重量轻、价格低、易加工,具有很高的热导率,在25℃时为237W(m-1K-1),是常用的封装材料,通常可以作为微波集成电路(MIC)的壳体。但铝的CTE更高,为23.2×10-6K-1,与Si(4.1×10-6K-1)和GaAs(5.8 ×10-6K-1)相差很大,器件工作日寸的热循环常会产生较大的热应力,导致失效。虽然设计者可以采用类似铜的办法解决这个问题,但铜、铝与芯片、基板严重的热失配,给封装的热设计带来很大困难,影响了它们的广泛使用。


 1.2 钨、钼  Mo的CTE为5.35×10-6K-1,与可伐和Al2O3非常匹配,它的热导率相当高,为138 W(m-K-1),故常作为气密封装的底座与可伐的侧墙焊接在一起,用在很多中、高功率密度的金属封装中。Mo作为底座的一个主要缺点在于平面度较差,另一个缺点是在于它重结晶后的脆性。W具有与Si和GaAs相近的热膨胀系数,且导热性很好,可用于芯片的支撑材料,但由于加工性、可焊性差,常需要在表面镀覆其他金属,使工艺变得复杂且可靠性差。W、Mo价格较为昂贵,不适合大量使用。此外密度较大,不适合航空、航天用途。 


1.3 钢  10号钢热导率为49.8 W(m-1K-1),大约是可伐合金的三倍,它的CTE为12.6×10-6K-1,与陶瓷和半导体的CTE失配,可与软玻璃实现压缩封接。不锈钢主要使用在需要耐腐蚀的气密封装里,不锈钢的热导率较低,如430不锈钢(Fe-18Cr,中国牌号4J18)热导率仅为26.1 W(m-1K-1)。


1.4 可伐  可伐合金(Fe-29Ni-17Co,中国牌号4J29)的CTE与Si、GaAs以及Al2O3、BeO、AIN的CTE较为接近,具有良好的焊接性、加工性,能与硼硅硬玻璃匹配封接,在低功率密度的金属封装中得到最广泛的使用。但由于其热导率低,电阻率高,密度也较大,使其广泛应用受到了很大限制。 1.5 Cu/W和Cu/Mo  为了降低Cu的CTE,可以将铜与CTE数值较小的物质如Mo、W等复合,得到Cu/W及Cu/Mo金属-金属复合材料。这些材料具有高的导电、导热性能,同时融合W、Mo的低CTE、高硬度特性。Cu/W及Cu/Mo的CTE可以根据组元相对含量的变化进行调整,可以用作封装底座、热沉,还可以用作散热片。国内外已广泛生产并用在大功率微波管、大功率激光二极管和一些大功率集成电路模块上。表2和表3分别列出了美国Ametek公司的Cu/W和Cu/Mo复合材料的性能。


  由于Cu-Mo和Cu-W之间不相溶或浸润性极差,况且二者的熔点相差很大,给材料制备带来了一些问题;如果制备的Cu/W及Cu/Mo致密程度不高,则气密性得不到保证,影响封装性能。另一个缺点是由于W的百分含量高而导致Cu/W密度太大,增加了封装重量。但密度大也使Cu/W具有对空间辐射总剂量(TID)环境的优良屏蔽作用,因为要获得同样的屏蔽作用,使用的铝厚度需要是Cu/W的16倍。


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