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WCu / MoCu 电子封装材料的性能
  WCu、Mo Cu 合金主要应用于大规模集成电路和大功率微波器件中作为绝缘金属基片、热控板、散热元件( ayx com) 和引线框架使用。
对于电子封装材料,其质量和性能必须满足极高的要求,不仅要求其具有高纯度和气密性( 高致密度) 、低的气体含量、均匀的显微组织,而且更要求其具有高的导热性能以及与芯片相匹配的热膨胀系数。
1.各组分的基本性质
  W 和 Mo 的熔点分别为 3410 和 2620 ℃ ,均属于高熔点金属,常作为硬质相增强体使用。虽然W 和 Mo 密度较高,但是热膨胀系数比较接近 Si、Ga As和 Ga N,且热导率较高。Cu 的熔点为 1083. 4 ℃ ,热导率达到 400 W/( m·K) ,具有优异的导热性能,非常适合作为导热材料。因此,不同质量比的 Cu 与 W( Mo) 复合可以取长补短,发挥两者的优势,得到综合性能优良的电子封装材料。
由于 Cu 与 W,Mo 互不固溶,也不形成中间相化合物,为此它们形成的复合材料为一种典型的假合金。由于 Cu 的熔点仅为 1083. 4 ℃ ,所以在制备时常以液相形式存在。另外,在 1100 ℃ 以上的液相 Cu与高熔点硬质相 W、Mo 的润湿角均小于 30°,由此说明,液相 Cu 与 W、Mo 在高温下具有较好的润湿性,这便为该类复合材料的制备提供了更多的技术手段,也为提高材料的性能打下了良好基础。
2. WCu / Mo Cu 合金的性能
2.1 热导率
  热导率是电子封装材料最重要的性能参数。对于不同材料,其传热机制各不相同。对绝缘体来说,传热机制主要是声子导热; 对纯金属来说,电子导热是主要的传热机制; 在合金中除了电子导热以外,晶格导热也起一定的作用。由于 Cu,W 和 Mo 均属于金属元素,其构成的复合材料也主要表现出金属特性。根据固体热传导的机制,纯金属主要通过自由电子进行导热,即电子导热。在 WCu/Mo Cu 假合金中,Cu 与 W( Mo) 在原子级别上相互独立,两相存在明显的晶体界面。由此可知,该类假合金的热导机制应为 Cu,W( Mo) 纯金属导热和界面导热。另外,受工艺条件的限制,假合金常残留一部分气孔(气孔率<5%) 。由于气体是热的不良载体,当其在材料内弥散分布时,热导率将随气孔率的增加而降低。整体合金的导热性质应该由纯 Cu、W( Mo) 和两相界面三者的协同效应以及气孔率决定。
2.2.热膨胀系数
  WCu / Mo Cu 的热膨胀系数与其基体相、增强相的固有性能,尤其是与增强相的含量有着直接的关系。因此,通过控制合金的相组成以及含量,可以很容易地调整WCu / Mo Cu 合金的热膨胀系数,使其与芯片材料的热膨胀系数相匹配。W、Mo 的热膨胀系数与 Si 和 Ga As 非常接近,是理想的封装材料性能。因此,在 WCu/Mo Cu 合金中通常需要保持较高的 W、Mo 含量。在热膨胀系数匹配的前提下,提高热导率是 WCu/Mo Cu 合金性能发展的必然趋势。
  由于 Cu 的热导率明显高于 W、Mo 的,因此通常合金中的 Cu 含量越高,热导率也就越高。但是,过高的 Cu 含量必然导致 W、Mo 含量的减少,使得合金的热膨胀系数增大,这对电子封装材料也是不利的。用于电子封装材料的 WCu 合金,一般选用 WCu10 和 WCu15 两种组成,其线膨胀率与芯片材料相匹配,且具有高的热导率。该类型的 WCu 材料密度大于 98%的理论密度,才能保证高的导热性能。Mo Cu 合金的热导率低于 WCu,但
由于 Mo Cu 材料的密度较低,且容易压力加工成薄板,在对轻质要求较高的航空航天、便携式仪器设备的封装材料上具有优势。

 
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