Termiskā izplešanās{0}}Atbilstoši sakausējumi skaidu iepakojumam: Kovar (4J29) un Alloy 42 (4J42)
Sep 22, 2026
Atstāj ziņu
Mikroelektronikā, optoelektronikā un integrēto shēmu (IC) iepakojumā mikroshēmas (piemēram, silīcijs vai GaAs) darbības laikā rada siltumu. Iepakojuma konstrukcijās parasti tiek izmantoti dažādi materiāli, -tostarp pati mikroshēma, keramika, stikls un metāli-, un šo materiālu termiskās izplešanās atšķirības var izraisīt termisko spriegumu gan iepakošanas procesa, gan faktiskās lietošanas laikā. Ja neatbilstība starp iepakojuma materiāla termiskās izplešanās koeficientu (CTE) un mikroshēmas koeficientu ir pārmērīga, tas var izraisīt nopietnu termiskā stresa plaisāšanu, lodēšanas savienojumu bojājumu vai hermētiskuma zudumu.
Mēs piedāvājam augstas -tīrības precizitātes sakausējumus-īpaši Kovar (4J29) un Alloy 42 (4J42)-, kas ir optimizēti mikroshēmu iepakošanai un testēšanai un plaši izmantoti mūsdienu pusvadītāju iepakojumos:
Klasisks dzelzs-niķeļa-kobalta (Fe-Ni-Co) trīskāršais sakausējums. Tam ir izplešanās līkne, kas īpaši labi sakrīt ar cieto stiklu (piemēram, Pyrex) un alumīnija oksīda keramiku (Al2O3) diapazonā no 20 grādi līdz 450 grādiem, padarot to par vēlamo izvēli hermētiskajam iepakojumam augstas -uzticamības militāros, kosmosa un optisko sakaru lietojumos.
Dzelzs-niķeļa (Fe-Ni) bināri kontrolēts-izplešanās sakausējums. Tā termiskās izplešanās koeficients ir ļoti līdzīgs viena -kristāla silīcija mikroshēmām temperatūrā, kas zemāka par 300 grādiem. Apvienojot augstu siltumvadītspēju ar lieliskām štancēšanas un lieces īpašībām, tas kalpo kā rentabls pamatmateriāls tradicionālajiem IC mikroshēmu svina rāmjiem un plastmasas iepakojumiem (PDIP, SOIC, QFP).
Kāpēc mikroshēmu iepakojumiem ir nepieciešami maz{0}}izplešanās sakausējumi?
Šķeldas iepakošanas procesā metāla detaļas jāsavieno ar stiklu, keramiku vai citiem iepakojuma materiāliem. Process parasti ietver temperatūras svārstības-piemēram, sildīšanu un dzesēšanu-, taču šo dažādo materiālu termiskās izplešanās koeficienti (CTE) atšķiras.
Ja materiālu termiskās izplešanās atšķirība ir pārmērīga, temperatūras izmaiņas var radīt ievērojamu saskarnes spriegumu; turklāt ilgtermiņa -termiskā cikliskums var apdraudēt iepakojuma struktūras uzticamību.
Kovar un Alloy 42 galvenā funkcija ir izmantot to zemos termiskās izplešanās koeficientus, lai panāktu labāku izplešanās atbilstību starp metāla iepakojuma materiāliem un materiāliem, piemēram, stiklu vai keramiku noteiktā temperatūras diapazonā.
Tāpēc augstas -uzticamības elektroniskā iepakojuma kontekstā zemu-izplešanās sakausējumu izmantošana nav paredzēta tikai materiāla stiprības uzlabošanai, bet drīzāk, lai kontrolētu termisko spriegumu un izmēru izmaiņas iepakojuma struktūrā.
Galveno veiktspējas parametru salīdzinājums
| Salīdzināšanas dimensija | Kovara sakausējums (4J29) | Alloy 42 (4J42) |
| Sakausējuma sistēma | Fe-Ni-Co (trīskāršs) | Fe{0}}Ni (binārs) |
| Termiskās izplešanās koeficients | 4.6~5.2x10-6/K(20-400 grādi) | 4.0~4.7x10-6/K (zem 300 grādiem) |
| Kirī temperatūra | 435 grādi | 380 grādi |
| Siltumvadītspēja | 17.3 W/m·K | 12.1 W/m·K |
| Saderīgi materiāli | Borosilikāta cietais stikls, alumīnija oksīda keramika | Mīksts stikls, silīcijs |
| Hermētiskuma līmenis | Līdz 1×10⁻⁹ Pa·m³/s | Atkarīgs no blīvēšanas procesa |
| Izmaksu līmenis | Augstāks (satur kobaltu) | Zemāks (bez kobalta{0}}) |
| Ieteicamais iepakojuma veids | Keramikas substrāta pamatnes, vāciņi, TO-kannas un hermētiski korpusi optoelektroniskajiem moduļiem. | IC mikroshēmu svina rāmji un lentes{0}}iepakojums |
Ķīmiskā sastāva un sakausējumu dizaina loģika
Kovara sakausējums: precīzs niķeļa un kobalta maisījums
Kovara sakausējums parasti satur 28,5–29,5% niķeļa, 16,8–17,8% kobalta un atlikušo dzelzi. Šis sastāvs nav patvaļīgs: niķeļa saturs nosaka sakausējuma Kirī temperatūru un tā izplešanās līknes lēciena punktu, savukārt kobalts pielāgo termiskās izplešanās koeficientu (CTE), lai tas atbilstu cietajiem borsilikāta stikliem. Kobalts arī paaugstina Kirī temperatūru, ļaujot sakausējumam saglabāt zemas -izplešanās īpašības augstākās temperatūrās.
Piemaisījumu kontrole ir tikpat svarīga. Oglekļa saturam jābūt zem 0,03%, lai novērstu karbīda veidošanos, kas varētu apdraudēt blīvēšanas veiktspēju; elementu, piemēram, mangāna un silīcija, līmeņi arī ir stingri reglamentēti. Šī precīzā kompozīcijas kontrole ir pamats, kas ļauj Kovaram sasniegt "pielāgotas izplešanās" īpašības.
42. sakausējums: vienkārša, taču izcila binārā sistēma
Sakausējums 42 sastāv no 42% niķeļa un līdzsvara dzelzs, bez kobalta satura. 42% niķeļa saturs stabilizē termiskās izplešanās koeficientu 4,0–5,0 × 10⁻⁶/grādos 20–300 grādu diapazonā, nodrošinot labu saderību ar mīkstu stiklu un silīciju. Tam ir aptuveni 330–360 grādu Kirī temperatūra un aptuveni 450–550 MPa stiepes izturība atkvēlinātā stāvoklī; tā labā elastība padara to piemērotu aukstās štancēšanas un kodināšanas procesiem.
Lai gan sakausējumam 42 ir vienkāršs sastāvs, precīza niķeļa satura kontrole joprojām ir ļoti svarīga. Niķeļa satura novirze tikai par 1% var mainīt termiskās izplešanās koeficientu par 0,3–0,5 × 10⁻⁶/grādu -nobīde, kas ir pietiekami nozīmīga, lai ietekmētu blīvējuma uzticamību.
Lietojumprogrammu scenāriju analīze
Kovars: "Zelta standarts" hermētiskajam iepakojumam
Kovar galvenokārt izmanto augstas{0}}uzticamības hermētiskā iepakojumā. Tādas sastāvdaļas kā optiskās sakaru ierīces (lāzeru un detektoru galvenes), MEMS sensoru korpusi, mikroviļņu ierīču komplekti un vakuuma elektronisko ierīču elektrodu vadi ir balstīti uz saskaņotu blīvējumu starp Kovar un cieto borsilikāta stiklu, lai nodrošinātu ilgtermiņa -hermētiskumu.
Blīvēšanas procesa laikā Kovara virsma tiek iepriekš-oksidēta, veidojot blīvu oksīda slāni, kas ķīmiski saslapinās un saistās ar izkausētu stiklu; tas nodrošina, ka blīvējuma saskarne nepiedzīvo pārmērīgu spriegumu diferenciālās termiskās izplešanās dēļ strauju temperatūras svārstību laikā. Ar nobriedušu blīvēšanas procesu un uzticamību, ko apliecina gadu desmitiem ilgs inženierijas pielietojums, Kovar ir neaizvietojams "zelta standarta" materiāls hermētiskā iepakojuma jomā.
42. sakausējums: svina rāmji un mīksta stikla blīvējums
Alloy 42 atrod pielietojumu dažādās jomās. Svina rāmju jomā tā termiskās izplešanās koeficients ir ļoti līdzīgs silīcija koeficientam, efektīvi samazinot atlikušo spriegumu pēc mikroshēmu uzstādīšanas-, padarot to īpaši piemērotu liela izmēra-iepakošanai. Mīkstā-stikla blīvējumā Alloy 42 ir saderīgs ar mīkstajiem stikliem, piemēram, nātrija-kaļķa stiklu, kas kalpo jutīgiem- iepakošanas lietojumiem, kuriem nav jāsaskaņo ar cieto stiklu. Turklāt sakausējums 42 tiek izmantots lietojumos, kuros nepieciešama precīza termiskās izplešanās kontrole, piemēram, bimetāla sloksnes termostatiem.
Materiālu atlases lēmumu ceļvedis
Scenāriji, kas dod priekšroku Kovara sakausējumam:
- Lietojumi, kam nepieciešamas augstas{0}}hermētiskas blīves ar borsilikāta cieto stiklu vai alumīnija oksīda keramiku
- Optiskās sakaru ierīces, MEMS sensori, mikroviļņu komponenti un vakuuma elektroniskās ierīces
- Lietojumprogrammas, kurām nepieciešama ārkārtīgi augsta blīvējuma uzticamība un procesa gatavība, kur izmaksu jutīgums ir salīdzinoši zems
Scenāriji, kas dod priekšroku 42. sakausējumam:
- Iepakošanas lietojumi, kas ietver blīvējumu ar mīkstu stiklu
- Izmantojiet kā svina rāmja substrātu, jo īpaši liela{0}}formāta mikroshēmām vai lietojumprogrammām, kurām nepieciešami zemi-paplašināšanas ierobežojumi
- Izmaksas-jutīgas iepakošanas programmas, kurām nav nepieciešama saskaņošana ar cieto stiklu
- Lietojumprogrammas, kurām nepieciešama precīza termiskās izplešanās kontrole, piemēram, bimetāla sloksnes termostatiem
Ieteikuma kopsavilkums: Kovar ir nobriedusi un uzticama izvēle lietojumiem, kas prasa augstu hermētiskumu un savietojamību ar cieto stiklu; Alloy 42 piedāvā izcilu izmaksu-efektivitāti svina rāmjiem vai mīksta{2} stikla blīvējuma lietojumiem, kur izmaksas ir galvenā problēma. Abi materiāli ieņem neaizstājamas nišas pusvadītāju iepakojuma ekosistēmā.
Lork grupa
Mārketinga operāciju nodaļa
E-pasts:claire@lorkgroup.com
WhatsApp:+86 19937075488
Nosūtīt pieprasījumu