Von:author 21. Mai 2022

Neuartiges Si-Al-Gehäusematerial im modernen Electronic Packaging

Mehr besorgt waren die hochzuverlässigen hermetischen Gehäuse, die als Schlüsselkomponente in Mikrowellengeräten für die Verteidigungs- und Avionikindustrie fungieren, da sich die elektronischen Geräte in Richtung Miniaturisierung, geringes Gewicht, Hochfrequenzarbeiten und hocheffiziente Dichte, multifunktional und hohe Zuverlässigkeit entwickeln. Als Schlüsselfaktor ist die Verwendung von exzellentem und neuem Material für elektronische Gehäuse eine wirksame Voraussetzung, um eine hohe Zuverlässigkeit von Mikrowellengeräten zu gewährleisten. Während die oben genannten Gründe, war die Herstellung neuartiger Verpackungsmaterialien aus Silikon-Aluminium-Legierungen von zahlreichen Herstellern in China ein dringendes Problem.

Aufgrund des großen Primärsiliziums, der geringen kompakten Dichte und der geringen Zuverlässigkeit können durch die herkömmlichen Vorbereitungsmethoden zur Herstellung von Si / Al-Verbundmaterialien, wie z. B. Schwerkraftguss, halbfeste Verarbeitung und Pulvermetallurgie, die Anforderungen des Militärs und der Luft- und Raumfahrt nicht mehr erfüllt werden. Nach Jahren erheblicher Forschung und Entwicklung hat Zuoyuan Co., Ltd mit dem proprietären Rapid Solidification-Verfahren erfolgreich binäre Silizium-Aluminium-Legierungen hergestellt, die eine gleichmäßige und isostrope und hohe relative Dichte erreichen können. Die Rapid Solidification-Technologie eignet sich sehr gut für die Herstellung von Silizium-Aluminium-Legierungen. Darüber hinaus kann das Verfahren eine Reihe von Problemen überwinden, die in der traditionellen Verarbeitung bestehen, und wurde erfolgreich in der häuslichen Verteidigung und Avinoik eingesetzt.
Die hochmodernen Legierungen sind als neue Verpackungsmaterialien anerkannt, die sich in einem breiten Anwendungsspektrum bewährt haben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren werden die Al-Si-Legierungen mit kontrollierter Ausdehnung durch einen schnellen Erstarrungsprozess in Zuoyuan Co. Ltd hergestellt. Die Leistungen der Legierungen haben sich in Bezug auf Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung, Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit mit durchschnittlich 20% ~ 50% erheblich verbessert. Der Prozess ist im Grunde ausgereift und die Qualität der Si / Al-Verbindungsmaterialien ist stabiler als bei anderen Unternehmen in China. Derzeit umfassen Benutzer Hochfrequenz-Gehäuse, Avionik, Radar, Telekommunikation und optische Unterstützungssysteme.

 

                        Abb. 1. Kurve der Leistung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE)

Hauptmerkmale von Si-Al-Gehäusematerialien (als AlSi-Legierungsrohstoffe bezeichnet, SiGehalt nach dem Gewicht von 27%~80%):

1)Wählen Sie den Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) im Bereich von 7 ~ 17 ppm / °C vor, sodass er auf alle Größen und Formen für verschiedene Anwendungen zugeschnitten werden kann.

2)Hohe Wärmeleitfähigkeit;

3)Geringe Dichte und geringes Gewicht;

4)Hervorragende thermomechanische Stabilität;

5)Gleichmäßige und isostrope Mikrostruktur, keine Poorität und Löcher;

6)Primäres Silizium verteilt sich gut, keine Makroseigerung, feine und gleichachsige Körner (durchschnittliche Korngröße beträgt ca. 10 μm), relative Dichte kann bis zu 100% erreichen;

7)Einfach zu bearbeiten (z. B. CNCTO / ERODIEREN), Platierbarkeit und Schweißbarkeit;

8) Höhere spezifische Steifigkeit, die sich hervorragend für eine Vielzahl von Anwendungen eignet;

9)Umweltfreundlich, stellt kein Entsorgungsproblem dar;

10)Hervorragende elektrische Leitfähigkeit (perfekte EMI/RFI-Abschirmleistung).

 

Grad

Inhalt

Dichte

g/cm³

CTE

ppm/°C

Wärmeleitfähigkeit

W/m.K

Zugfestigkeit

Mpa

Streckgrenze

Mpa

Poissonzahl

Verlängerung

%

E-Modul

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
              Tabelle 2: Parameter für die Eigenschaften der Si/Al-Legierung mit kontrollierter Expansion

Derzeit haben einige Unternehmen die Silizium-Aluminium-Legierungen erfolgreich in China hergestellt, während der maximale Siliziumgehalt durch ein veraltetes Sprühformverfahren nur bis zu 50% erreicht. Es gibt eine Reihe von Problemen, die durch die Mikrostruktur der Si/Al-Legierung beobachtet werden. Die Mikrostruktur der Legierung weist eine große Variation auf, es ist offensichtlich, dass das primäre Silizium eine grobe bogenförmige eutektische Phase und eine inkonsistente Mikrostruktur aufweist, die zu einer schlechten Rauheit und Duktilität führen. Al-Si-Legierungen mit kontrollierter Expansion, die durch Schnellverfestigungstechnologie in Tianjin Zuoyuan New Material Co., Ltd hergestellt werden, können jedoch eine verfeinerte Mikrostruktur mit einer durchschnittlichen Korngröße von nur etwa 10 μm erhalten, und die Legierungen zeigen keine Makroseigerung, einheitliche und homogene Eigenschaften, diese Schlüsselfaktoren verbessern die Gesamtleistung von Materialien.

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