高导热T/R组件新型封装材料现状及发展方向*苏力争,钟剑锋,曹�俊(南京电子技术研究所,�江苏南京210039)摘�要:随着微电子技术的发展,T/R组件热流密度越来越大,封装材料也面临新的挑战,对新型高热导封装材料的需求变得愈加迫切。文章首先综述了传统T/R封装材料的优势及不足之处,同时指出了目前我国新型封装材料所存在的问题及进一步完善的措施,对金属基封装材料的发展趋势进行了展望,并提出了高导热T/R封装材料当前及未来的研究方向。关键词:T/R组件;封装材料;低热膨胀系数;高热导率中图分类号:TB331��文献标识码:A��文章编号:1008-5300(2011)01-0007-05StatusandProspectsofNewMaterialswithHighThermalConductivityforT/RModulePackagingSULi�zheng,ZHONGJian�feng,CAOJun(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,�Nanjing210039,China)Abstract:Withtherapiddevelopmentofmicro�electronicstechnique,thepackagingmaterialsarefacingthenewchallengeastheheatfluxofT/Rmoduleisgettinghigher.TheadvantagesanddisadvantagesofvarioustraditionalT/Rmodulepackagingmaterialsaresummarizedinthispaperatfirs.tTheproblemsandimprovingmethodsofnewpackagingmaterialsusedinourcountryarediscussed.Thefuturedevelopmentofmetalmatrixcompositeisforecasted.Finally,thestratagemtargetandshorttermtargetofnext�generationT/Rmodulepackagingmaterialswithhighthermalconductivityareproposed.Keywords:T/Rmodule;packagingmateria;llowcoefficientofthermalexpansion;highthermalconductivity引�言T/R组件是相控阵雷达的核心部件,是实现和保证雷达整机性能的关键所在。T/R封装材料往往追求材料的热膨胀系数(CTE)要与芯片材料如Si、砷化镓(GaAs)以及陶瓷基板材料如Al2O3、BeO、AlN等相匹配,在(3~7)�10-6�-1之间,以避免芯片的热应力损坏。随着电子晶片不断向高性能、高速度和高集成度的方向发展,电子元件的发热量及相对热流量越来越高,散热问题逐渐成为T/R组件首先要解决的关键技术之一,直接影响到组件的可靠性和寿命。从已知数据来看[1],美国海军已经将近期T/R组件的冷却目标定为1000W/cm2,远期目标更达到8000W/cm2,已进入超高热流密度范围。而要解决T/R组件所面临的散热问题,除采用更高效的冷却技术外,热导率介于300~400W/(m�K)之间的高热导材料和热导率大于400W/(m�K)的超高热导材料,且具有与半导体材料相匹配的CTE的新型封装材料越来越成为目前的研究热点。1�传统封装材料常规的封装材料有铁-镍合金(Kovar、Invar)、Al、Cu、W、Mo以及Cu/W和Cu/Mo等[2]。Kovar和Invar合金的CTE虽较低,但是热导率却非常的低,密度较高。Al虽轻,但热导率高,易加工,价格低,但CTE值却很高,约20�10-6�-1;而Cu不仅CTE高而且密度大。Mo、W虽有较理想的CTE,与Si相近,但热导率不如Al和Cu,密度却有Al的3~4倍大,且与Si的润湿性不好。W�Cu和Mo�Cu合金同时融合了W、Mo的低CTE、高硬度特性和Cu的高导热导电特性,表面可涂镀Ni等镀层,从而具有非常良好的综合性能,但密度较大,且Cu�Mo和Cu�W之间不相溶或润湿性极差,�7�第27卷第1期2011年2月���������������电子机械工程Electro-MechanicalEngineering�����������Vo.l27.No.1�Feb.2011*收稿日期:2010-10-01而且二者的熔点相差很大,给材料制备带来了一些困难,同时,制备的W�Cu及Mo�Cu合金气密性不好,影响T/R组件封装性能,另外,Mo、W价格较昂贵、可焊性差。高Si含量的Al�Si合金从机加工性能、电镀和钎焊性能来看,是目前理想的T/R封装材料,英国Os�prey公司采用喷射沉积法已能实现高Si(60~80%(wt))含量Al�Si合金的批量生产,这一系列合金称之为CE合金,国内将Al�Si合金用于T/R组件封装的制备最近几年才有报道,且成形方法还比较单一。Ti及其合金的最大特点是密度小、强度高、耐腐蚀性能好,还具有良好的中温强度和低温韧性,但Ti的导电性和导热性较差,且为难切削材料,壳体的结构刚性较差,极易加工变形。镁合金的比强度要高于铝合金和钢/铁(密度为铝的2/3,钢的1/4),而且,镁合金具有良好的机械加工性能,切...
