Soojuspaisumine{0}}Sobivad sulamid laastupakendite jaoks: Kovar (4J29) ja sulam 42 (4J42)
Sep 22, 2026
Jäta sõnum
Mikroelektroonikas, optoelektroonikas ja integraallülituse (IC) pakendites tekitavad kiibid (nt räni või GaAs) töötamise ajal soojust. Pakendistruktuurid sisaldavad tavaliselt mitmesuguseid materjale, -sh kiip ise, keraamika, klaas ja metallid,-ning nende materjalide soojuspaisumise erinevused võivad põhjustada termilist pinget nii pakkimisprotsessi kui ka tegeliku kasutamise ajal. Kui pakkematerjali soojuspaisumisteguri (CTE) ja kiibi mittevastavus on liiga suur, võib see põhjustada tõsiseid termilise pinge pragusid, jooteühenduse purunemist või hermeetilisuse kaotust.
Pakume kõrge -puhtusastmega täppissulameid-eriti Kovar (4J29) ja Alloy 42 (4J42)-, mis on optimeeritud kiipide pakendamiseks ja testimiseks ning mida kasutatakse laialdaselt tänapäevastes pooljuhtpakendites:
Klassikaline raua-nikkel-koobalti (Fe-Ni-Co) kolmekomponentne sulam. Sellel on paisumiskõver, mis sobib erakordselt hästi kõva klaasi (nt Pyrex) ja alumiiniumoksiidi keraamikaga (Al)2O3) vahemikus 20-450 kraadi, mistõttu on see eelistatud valik hermeetiliseks pakendamiseks kõrge -usaldusväärsete sõjaliste, kosmose- ja optiliste siderakenduste jaoks.
Raua-nikli (Fe-Ni) kahekomponentselt juhitav-paisuv sulam. Selle soojuspaisumise koefitsient ühtib täpselt ühe-kristallilise räni kiipide omaga temperatuuril alla 300 kraadi. Kombineerides suure soojusjuhtivuse suurepäraste stantsimis- ja painutusomadustega, on see kuluefektiivne põhimaterjal traditsiooniliste IC-kiipraamide ja plastpakendite jaoks (PDIP, SOIC, QFP).
Miks vajavad kiibipaketid vähepaisuvaid{0}}sulameid?
Kiibi pakendamise käigus tuleb metallosad ühendada klaasi, keraamika või muude pakkematerjalidega. Protsess hõlmab tavaliselt temperatuurikõikumisi-nagu soojendamine ja jahutamine,-kuid nende erinevate materjalide soojuspaisumistegurid (CTE) on erinevad.
Kui materjalide soojuspaisumise erinevus on liiga suur, võivad temperatuurimuutused tekitada märkimisväärse liidese pinge; lisaks võib pikaajaline -termotsükkel kahjustada pakendi struktuuri töökindlust.
Kovari ja Alloy 42 peamine ülesanne on kasutada nende madalaid soojuspaisumiskoefitsiente, et saavutada parem paisumise sobivus metallist pakkematerjalide ja materjalide, nagu klaas või keraamika, vahel kindlas temperatuurivahemikus.
Seetõttu ei ole kõrge -usaldusväärse elektroonilise pakendi kontekstis madala paisumisega sulamite{1}} eesmärk mitte ainult materjali tugevuse suurendamine, vaid pigem termilise pinge ja mõõtmete muutuste kontrollimine pakendi struktuuris.
Peamiste jõudlusparameetrite võrdlus
| Võrdlusmõõde | Kovari sulam (4J29) | Alloy 42 (4J42) |
| Sulami süsteem | Fe-Ni-Co (kolm osa) | Fe-Ni (binaarne) |
| Soojuspaisumise koefitsient | 4.6~5.2x10-6/K(20-400 kraadi) | 4.0~4.7x10-6/K (alla 300 kraadi) |
| Curie temperatuur | 435 kraadi | 380 kraadi |
| Soojusjuhtivus | 17.3 W/m·K | 12.1 W/m·K |
| Ühilduvad materjalid | Borosilikaat kõva klaas, alumiiniumoksiidkeraamika | Pehme klaas, räni |
| Hermeetilisuse tase | Kuni 1×10⁻⁹ Pa·m³/s | Oleneb tihendusprotsessist |
| Kulude tase | Kõrgem (sisaldab koobaltit) | Madalam (koobalti-vaba) |
| Soovitatav paketi tüüp | Keraamilised aluspinnad, kaaned, TO{0}}kanistrid ja optoelektrooniliste moodulite hermeetilised korpused. | IC-kiibi juhtraamid ja lindi{0}}põhine pakend |
Keemilise koostise ja sulami disaini loogika
Kovari sulam: nikli ja koobalti täpne segu
Kovari sulam sisaldab tavaliselt 28,5–29,5% niklit, 16,8–17,8% koobaltit ja ülejäänud osa rauda. See koostis ei ole meelevaldne: nikli sisaldus määrab sulami Curie temperatuuri ja selle paisumiskõvera pöördepunkti, samas kui koobalt kohandab soojuspaisumistegurit (CTE), et see sobiks kõvade boorsilikaatklaasidega. Koobalt tõstab ka Curie temperatuuri, võimaldades sulamil säilitada madalatel{6}}paisumisomadused kõrgematel temperatuuridel.
Lisandite kontroll on sama oluline. Süsinikusisaldus peab olema alla 0,03%, et vältida karbiidi moodustumist, mis võib kahjustada tihendusvõimet; elementide, nagu mangaan ja räni, tase on samuti rangelt reguleeritud. See täpne koostise kontroll on alus, mis võimaldab Kovaril saavutada "kohandatud laienemisomadused".
Sulam 42: lihtne, kuid erakordne kahendsüsteem
Sulam 42 koosneb 42% niklist ja osa rauast, ilma koobaltisisalduseta. 42% niklisisaldus stabiliseerib soojuspaisumise koefitsiendi 4,0–5,0 × 10⁻⁶/kraadi vahemikus 20–300 kraadi, tagades hea sobivuse pehme klaasi ja räniga. Selle Curie temperatuur on umbes 330–360 kraadi ja tõmbetugevus umbes 450–550 MPa lõõmutatud olekus; selle hea plastilisus muudab selle sobivaks külmstantsimiseks ja söövitamiseks.
Kuigi sulam 42 on lihtsa koostisega, on niklisisalduse täpne kontroll ülioluline. Niklisisalduse vaid 1% hälve võib muuta soojuspaisumistegurit 0,3–0,5 × 10⁻⁶ kraadi kohta -nihke, mis on piisavalt oluline, et mõjutada tihendi töökindlust.
Rakendusstsenaariumide analüüs
Kovar: Hermeetiliste pakendite "kuldstandard".
Kovarit kasutatakse peamiselt suure{0}}kindlusega hermeetilises pakendis. Sellised komponendid nagu optilised sideseadmed (laser- ja detektoripäised), MEMS-andurite korpused, mikrolaineseadmete pakendid ja elektroonikavaakuseadmete elektroodide juhtmed sõltuvad kõik Kovari ja kõva boorsilikaatklaasi vahelisest tihendist, et tagada pikaajaline -hermeetilisus.
Tihendamisprotsessi ajal läbib Kovari pind eeloksüdatsiooni-, moodustades tiheda oksiidikihi, mis keemiliselt niisutab ja seob sulaklaasiga; see tagab, et tihendusliides ei koge liigset pinget diferentsiaalse soojuspaisumise tõttu kiirete temperatuurikõikumiste ajal. Küpse sulgemisprotsessi ja aastakümnete pikkuse insenerirakendusega tõestatud töökindlusega on Kovar hermeetiliste pakendite valdkonnas asendamatu "kuldstandardi" materjal.
Sulam 42: pliiraamid ja pehme klaasist tihend
Alloy 42 leiab rakendust erinevates valdkondades. Pliiraamide valdkonnas on selle soojuspaisumistegur täpselt samasugune kui räni oma, vähendades tõhusalt jääkpinget pärast kiibi paigaldamist, -mis muudab selle eriti sobivaks suurte{3}}stantsipakendite jaoks. Pehme-klaasi sulgemisel ühildub sulam 42 pehmete klaasidega, nagu soodaklaas-lubjaklaas, mis teenindab kulutundlikke-pakendeid, mis ei vaja sobitamist kõva klaasiga. Lisaks kasutatakse sulamit 42 rakendustes, mis nõuavad soojuspaisumise täpset reguleerimist, näiteks termostaatide bimetallribad.
Materjalivaliku otsuste juhend
Kovari sulamit eelistavad stsenaariumid:
- Rakendused, mis nõuavad kõrget{0}}hermeetilisust boorsilikaatklaasi või alumiiniumoksiidkeraamikaga
- Optilised sideseadmed, MEMS-andurid, mikrolainekomponendid ja vaakumelektroonilised seadmed
- Rakendused, mis nõuavad äärmiselt kõrget tihenduskindlust ja protsessi küpsust, kus kulutundlikkus on suhteliselt madal
Alloy 42 eelistavad stsenaariumid:
- Pakkimisrakendused, mis hõlmavad pehme klaasiga tihendeid
- Kasutage juhtraami substraadina, eriti suurte -vormingus kiipide või rakenduste jaoks, mis nõuavad vähe{1}}laienduspiiranguid
- Kulutundlikud-pakendirakendused, mis ei nõua sobitamist kõva klaasiga
- Rakendused, mis nõuavad soojuspaisumise täpset juhtimist, näiteks bimetallribad termostaatide jaoks
Kokkuvõtlik soovitus: Kovar on küps ja usaldusväärne valik rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget hermeetilisust ja ühilduvust kõva klaasiga; Alloy 42 pakub suurepärast kulu-efektiivsust pliiraamide või pehme-klaasi tihendusrakenduste jaoks, kus kulu on esmatähtis. Mõlemad materjalid hõivavad pooljuhtpakendite ökosüsteemis asendamatuid nišše.
Rühm Lork
Turundusoperatsioonide osakond
Meil:claire@lorkgroup.com
WhatsApp:+86 19937075488
Küsi pakkumist