微电子封装热沉材料铝碳化硅

微电子封装热沉材料铝碳化硅

竞争对手资料：

一．美国TTC（Thermal Transfer Composites）公司简介

从1990开始，美国NASA着手对土星进行探测，并开始建造Cassini土星探测飞船，作为20世纪最大、最复杂的行星探测器，为了确保Cassini抵达土星后能顺利传回图像，NASA选择了LEC（Lanxide Eletronic

Components）公司生产的铝碳化硅材料（AlSiC）作为飞船存储元件的封装材料。2004年6月30日，Cassini探测飞船飞抵目的地——土星，随后传回了许多在太阳系从未见过的令人惊叹的图像。

创办于2004年的TTC（Thermal Transfer

Composites）公司，作为LEC公司的继承者，对此感到无比的骄傲与自豪。TTC公司大部分员工都曾受雇于LEC公司，在MMC和陶瓷工程行业用于多年的经验，并一直致力于研发与生产更先进的热管理材料。

TTC公司自成立之初就迅速成为电子工业中热管理材料行业的领导者之一。当前，TTC公司生产的铝碳化硅（AlSiC）热管理材料和结构材料广泛运用于电信卫星，军事硬件，高性能微处理机配件，下一代混合动力和燃料电池动力装置的IGBT能量转换元件。

TTC公司通过了ISO9001/2000认证，生产的IGBT能量转换元件的底座，LDMOS的散热片已经销往美国，欧洲，亚洲，还是许多美国和欧洲的军事项目的供应商。

TTC公司在金属模板和陶瓷工程行业拥有超过70年的经验，公司上下一心，一直致力于 不断提高cutting

edge技术，不断研发新产品，并且把完善客户服务作为一种嗜好，通过这些方面的努力，公司完全有能力为客户提供最高质量的产品，有能力迎接当前和未来在热管理方面的挑战。

在以往，电子工业中的导热和结构方面的问题都是单独依靠金属或者陶瓷来解决，经常影响产品的性能和限制设计方案。TTC公司生产的铝碳化硅材料为解决这些问题提供了一条全新的思路。AlSiC材料可以满足各种各样的性能和设计要求，提高系统的整体可靠性，具有高热导率——超过250W/mk，可调节的热膨胀系数——4.5到16ppm/k，低密度——3g/cm3，高硬度——250到330Gpa，并且不存在热循环老化效应。完全不会影响产品的性能和限制技术人员对产品的设计。

TTC公司从产品生产开始，到产品交付到客户手中后很长一段时间，都提供完善的服务。TTC一直追求与顾客建立长期的合作关系，并且在产品设计阶段一开始就强调“设计即生产”的理念，由此降低成本和交货时间。源于不断提高的信念，我们与客户一起努力，

帮助客户的产品进一步降低成本、提高产品的整体体质量和性能。我们坚信，卓越的服务是取得成功的关键因素之一，凭借公司遍布全球的销售和服务体系，TTC公司已经做好了迎接各种挑战的准备。

二．铝碳化硅材料性能及生产工艺

TTC公司生产的铝碳化硅材料（AlSiC）,

是一种颗粒增强金属基复合材料，采用Al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能。通过改变SiC的含量，可以对AlSiC材料的机械性能和热性能进行调整（即其性能是可裁剪的），包括热膨胀系数、热导率、硬度、扭曲和抗张强度。

TTC的技术人员经过多年努力，成功的使得PRIMEX™ 和 PRIMEX

Cast™这两项技术走出了实验室，并成为high-volume工艺的关键部分。例如通过这两项技术生产的AlSiC材料能够满足自动化和微信息处理封装市场的需求，也广泛运用到了军事工业和航空航天工业。

TTC公司的PRIMEX™无压金属渗透工艺，是将多孔SiC预制件放入熔融的铝液中，在毛细管力作用下，铝液会沿颗粒间隙流动自动填充多孔预制件。这种工艺可以生产SiC体积含量在55%到80%的铝碳化硅材料。

PRIMEX™无压金属渗透工艺具有如下特点：

1. 制造工艺灵活经济。

2. 所需的生产设备简单，成本低。

3. 可以生产高体积比的AlSiC产品。

4. 产品没有尺寸和规格的限制。

5. SiC颗粒与Al金属黏合度极好，材料的硬度更强，热性能和结构性能更高。

TTC公司的Primex Cast™复合浇铸工艺，是运用常规的铝浇铸工艺，可以生产SiC体积含量在20%到40%的铝碳化硅材料。

Primex Cast™复合浇铸工艺具有如下特点：

1. 使用常规的浇铸工艺，如沙模铸造，拉模铸造，熔模铸造。

2. 产品公差控制在标准铸块以内，使用常规的机械加工设备，推荐使用PCD或金刚石切割法工具。

TTC公司的铝碳化硅材料还拥有许多其他的优势：

1. 物理和热性能各向同性（均质性）。

2. 和绝大多数陶瓷基板材料热膨胀匹配的很好。

3. 高硬度（大于钢铁，是铜的10倍）。

4. 能被金属处理或表面抛光。

—电镀：Ni，Sn，Cu，Ag，Au，Cd。

—涂层：阳极电镀（anodize），铬化处理涂层（chromate conversion coating），BR-127（epoxy

primer）。

三．产品及运用

TTC公司生产的铝碳化硅产品凭借Cutting-edge复合工艺，兼有金属和陶瓷的最佳性能，可以解决在恶劣工作条件（高温，剧烈震动等）下产生的热管理和结构问题。并且，TTC可以根据客户在性能方面的要求，调控最终产品的性能，也就是说，铝碳化硅产品的热膨胀系数，热导率，重量，刚度等都是可调节的。

“创新的设计，创新的产品”，已经成为TTC公司的标志，确保其能够在众多的竞争者中脱颖而出，在热管理和结构材料行业一直处于领导地位。公司拥有两条世界最先进的生产线，生产出来的铝碳化硅产品凭借优异的性能，可以帮助客户克服技术难关，提高客户产品的整体性能。

components are designed for systems requiring low to moderate thermal dissipation through direct-contact conduction cooling.

功率元器件的底板和热沉材料：铝碳化硅底板的热膨胀系数能很好的和陶瓷基板匹配，用来替代当前使用的铜底板，能极大的提高高性能IGBT和MOSFET功率元器件的可靠性。

微信息处理器的封盖和散热片：在微处理器的封装运用中，用铝碳化硅材料替代钨铜，钼铜材料，可以极大的节约成本和减轻重量，并且，铝碳化硅材料的CET可以在

4.8ppm/k到16.2ppm/k之间任意调节。

印刷电路板（PWB）内核：铝碳化硅PWB内核改善了表面，提高了组件的可靠性，只有极小的热循环和震动疲劳，和常规材料相比，重量降低了70%，但热性能却极其优秀。

电子元器件封装:铝碳化硅作为封装材料，热导率高，同时热膨胀系数能与绝大多数陶瓷基板材料相匹配。但是重量与钨铜和钼铜材料相比却能减轻33%-80%。

电子器件的框架和罩壳：和铝制成的框架及罩壳相比，铝碳化硅材料制成的框架和罩壳可以提供更高的空间稳固性，同时，重量可以减轻45%。

四．成功案例

TTC公司生产的铝碳化硅热管理材料和结构材料已经运用到通信卫星，航空航天，军事设备，高性能微信息处理元器件，新一代燃料电池和牵引设备的IGBT能量（功率）转换元件等。

1.功率转换元件。

在1991年初，通用汽车公司生产出来世界上第一辆现代电动汽车——EV1®.在一开始，根据通用汽车的工程师的设计，EV1®使用铜基板的IGBT功率变换器，经测试不能满足汽车对可靠性的要求。最主要的问题是在高功率循环条件下，IGBT的铜基板和陶瓷模架的焊接点存在问题。这一问题会给汽车的动力转换系统带来灾难性的故障。最终，通用汽车公司的工程师选择了TTC公司的铝碳化硅基板，在顺利解决了焊点问题的同时，也满足了元件在热导率和热膨胀系数方面的要求。

1997年，丰田（Toyota）汽车公司生产出世界上第一辆真正意义上的混合动力（电力/汽油）汽车——Toyota

Prius®汽车。和EV1®汽车一样，Toyota

Prius®的电动系统也是使用IGBT功率元件，为了确保汽车的动力传动系统的可靠性，Toyota同样选择了TTC公司的铝碳化硅基板。

日本铁路新干线700作为世界上最先进的高速客运列车，在设计，速度，舒适度等方面竖立了新的标准。新干线700先进的推进系统在动力转换方面使用了世界上最先进的设计，也同样使用了TTC公司的铝碳化硅IGBT基板，为该系统提供了更长时间的可靠性，

更高的热性能。

2．通信方面。

The Iridium system

（铱星系统）是世界上由非政府组织——Motorola公司发射的最雄心心勃勃的通讯系统。通过该系统，客户可以在世界上任何地方进行无线电通信。该系统由66颗低地球轨道（LEO）卫星组成。由于需要使用许多不同种类的印刷电路板（PWB）材料，Motorola的工程师们最终选择了TTC公司的铝碳化硅PWB内核，在卫星发射过程中，可以将震动压力降至最低，同时通过有效的温度控制，在卫星围绕地球运转的过程中，确保了卫星系统长时间的可靠性。

3．军事和航空航天方面。

F-22

Raptor(F22猛禽战斗机)是美国空军最新一代的空中优势战斗机，通过利用隐形，速度，最先进的武器和电子反制措施等方面的优势，F-22拥有First—shoot，First—kill的能力。在F-22的许多关键系统都是使用的TTC公司的铝碳化硅元件，包括fly-by-wire controls，power generation unit，heads-up-display panel，electronic counter-measures array等。

TTC还为美国和其他国家的军用飞机提供铝碳化硅元件，包括EA-6B Prowler（EA-6B徘徊者），F-18

Hornet（F-18大黄蜂），欧洲台风战斗机等。

4．其他。

（拖拽引诱系统），也被称作飞行员和飞机机组人员的生命拯救者。TTC公司的铝碳化硅元件是这个系统中关键的元件。

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