封装的各物料层的CTE匹配

封装的各物料层的CTE匹配

【附在每个笔记前面:个人学习记录,如有错误,烦请指正,不胜感激。】

1、材料选择:选材前期需要需要先罗列各物料层的CTE值,这个是基础的

eg. a、Chip和基板的材料选择要考虑 CTE 的匹配,以减少热应力导致的失效(ps.后期再注意氮化铝的不同导热系的选型,或更高热导的碳化硅系材质)

b、封装壳体的各层材料的CTE匹配性,

一个是需要满足厂商前期工艺,确保厂商能够加工出,满足要求的物料

(比如:框CTE小,底CTE大,则底板起鼓,厂商根本无法加工出底面平面度符合要求的产品)

其次是满足可使用性,比如环框是否能承受焊接应力,确保气密性?高低温循环的变形量?

→ 最近遇到的坑有两:

→a、Kovar 各个标号之间的差异较大,前期选型没有注意,默认了Kovar比较一致,都是低CTE

→ b、相同材质类型,不同成分比例之间也是有差异的 ;如WCu系列/MoCu系列材料,追求较高热稳定性-加W;追求高热导/导电-加Cu,需要根据其他物料的材料特性,选择对应比例

WCu或MoCu 的选择:MoCu合金的热导率略低于wCu,但由于MoCu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。

参考表

2、结构设计:通过结构设计来缓解因 CTE 不匹配产生的应力。采用柔性连接、缓冲结构或预留膨胀空间等。

a、 Kovar→WCu的焊接;在一定要选择低CTE的Kovar / 高热导性的WCu去匹配的时候,如何确保可焊性,

比如加Tu1过渡,这也算一个缓冲结构

b、蓝宝石玻璃和金属焊接,增加一层热膨胀系数介于两者之间的材料作为过渡;如镍、钛什么镀覆层

c 、过渡材料一般还有另外一个应用场景,两个材质无法直接焊接匹配的时候,需要过渡材料作为第三方去调节矛盾。

氧化锆无法和Kovar焊接,此时就需要一个钢/铜结构去过渡(Kovar/钢全镀金,银铜焊料)

当然也有说氧化锆替换掉,用氧化铝(氧化铝可以镀镍金,镍金表面具有可焊性),然后再与Kovar焊连的结构的

上面两个结构和材料是通的,包括工艺,必须将这几个放在一起去看,否则无法独立成立。

3、分析软件儿的使用,提前规避应力集中点(不会,等回头学下)

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