不少低密度、的金属基复合材料非常适合航空、航天用途。金属基复合材料的基体材料有很多种,但作为热匹配复合材料用于封装的主要是Cu基和灿基复合材料。 金属封装外壳此外密度较大,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)。 Cu基复合材料纯铜具有较低的退火点,它制成的底座出现软化可以导致芯片和/或基板开裂。为了提高铜的退火点,可以在铜中加入少量Al2O3、锆、银、硅。因而用碳纤维(石墨纤维)增强的铜基复合材料在高功率密度应用领域很有吸引力。这些物质可以使无氧高导铜的退火点从320℃升高到400℃,而热导率和电导率损失不大。
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。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;以便提升铜的退火点,能够在铜中添加小量Al2O3、锆、银、硅。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。金属外壳制作工艺大致可以分为3种、一种是全CNC加工,一种是压铸,还有就是将CNC与压铸结合使用。CNC加工工艺:全CNC加工顾名思义就是从一块铝合金板材(或者其他金属材料板材)开始,利用精密CNC加工机床直接加工成需要的手机后盖形状,包括内框中的各种台阶、凹槽、螺丝孔等结构; 金属封装外壳CNC加工开始前,首先需要建模与编程。3D建模的难度由产品结构决定,结构复杂的产品建模较难,需要编程的工序也更多、更复杂。
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变形。 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.金属封装外壳压铸成型工艺:全压铸的工艺和塑料制品的生产流程十分相似,都是利用精密模具进行加工,只是材质由塑料改成了融化的金属;与传统金属封装材料相比,它们主要有以下优点:①可以通过改变增强体的种类、体积分数、排列方式或改变基体合金,改变材料的热物理性能,满足封装热耗散的要求,甚至简化封装的设计。CNC与压铸结合工艺;
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