作者：小编 14 Jan 2022

现代电子封装中的新型 Si-Al 外壳材料

由于电子设备正朝着小型化、轻量化、高频工作和低密度、多功能和高可靠性。作为关键因素，采用优良的新型电子封装材料是保证微波器件高可靠性的有效前提。鉴于以上原因，新型硅铝合金封装材料的制备成为国内众多厂商亟待解决的问题。 .
由于初生硅大、致密密度低、可靠性低，通过重力铸造、半固态加工、粉末冶金等常规制备方法生产Si/Al复合材料已不能满足军工、航空航天的要求。佐源经过多年的潜心研发，采用专有的快速凝固工艺，成功制造出均匀、各向同性、高相对密度的二元硅铝合金。快速凝固技术非常适合硅铝合金的生产。此外，该工艺可以克服传统加工中存在的一系列问题，并已成功应用于国内国防和航空电子。
与普通工艺相比，可控膨胀铝硅合金是由天津佐源新材料科技有限公司通过快速凝固工艺生产的。合金性能在抗拉强度、屈服强度、延伸率、断裂韧性、疲劳强度等方面均有较大提高，平均提高20%~50%。工艺基本成熟，Si/Al复合材料质量较国内其他公司稳定。目前，用户包括高频型封装、航空电子、雷达、电信和光学支持系统应用。

                        图1.  热膨胀系数 (CTE) 性能曲线
 

Si-Al外壳材料的主要特性（命名为AlSi合金原料，Si含量按重量计27%~80%）：
1）预选热膨胀系数（CTE）在7~17ppm/℃范围内，可根据不同应用定制各种尺寸和形状。
2）高导热性；
3）密度低、重量轻；
4）出色的热机械稳定性；
5）均匀的各向同性显微组织，无气孔和孔洞；
6）初晶硅分布良好，无宏观偏析，晶粒细而等轴（平均晶粒尺寸约10μm），相对密度可达99.5%以上；
7）易于加工（例如CNC/EDM），可电镀性和可焊性；
8）更高的比刚度，非常适合广泛的应用；
9）环保，不存在处置问题；
10) 优良的导电性（良好的 EMI/RFI 屏蔽性能）。

级别

 内容

 密度

CTE

 导热系数 抗压强度 屈服强度

Poisson's Ratio

 延伸 弹性模量

g/cm³

ppm/℃

W/m.K

MPa

MPa

%

GPa

AlSi27

Al-27%Si

2.6

17

175

170

130

0.29

3.8

91

AlSi42

Al-42%Si

2.55

13.5

143

200

187

0.29

1

105

AlSi50

Al-50%Si

2.5

11.5

140

220

210

0.28

<1

108

AlSi60

Si-40%Al

2.46

9

125

181

181

0.27

<1

121

AlSi70

Si-30%Al

2.43

7.5

120

138

138

0.25

<1

131
         表 2：可控膨胀 Si/Al 合金性能参数

目前，国内已有部分企业成功生产出硅铝合金，但采用过时的喷涂成型工艺，硅含量只能达到50%。 Si/Al合金显微组织存在严重问题，合金显微组织变化很大，很明显初生硅呈现粗大的球状共晶相，显微组织不一致，导致粗糙度和延展性较差。天津佐源新材料科技有限公司采用快速凝固技术制造的Al-Si合金可以获得平均晶粒尺寸仅为10μm左右的细化显微组织，合金无宏观偏析、均匀、均匀等特征，这些关键因素增强了 材料的综合性能。

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