元器件級的熱設計

由于電子設備各個部件是由各種不同材料的元器件組成如:硅芯片、氧化硅絕緣膜、鋁互連線、金屬引線框架和塑料封裝外殼等。這些材料的熱膨脹系數各不相同,一旦遇到溫度變化,就會在不同材料的交界面上產生壓縮或拉伸應力,因此產生了熱不匹配應力,簡稱熱應力。材料熱性質不匹配是產生熱應力的內因,而溫度變化是產生熱應力的外因。元器件級的熱設計是為了防止器件出現過熱或溫度交變而失效。
目前針對元器件級的熱設計,采用以鋁碳化硅、鋁硅、金剛石銅/鋁為代表的第三代電子封裝材料作為熱設計的基材;
1、其CTE能夠與介電襯底、陶瓷焊球陣列(BGA)、低溫燒結陶瓷(LTCC)材料以及印刷電路板相匹配,同時還具有高熱傳導率數值,同時金屬基復合材料的高強度和硬度在組裝過程中還為集成電路器件提供了保護。此類材料的低密度還可改善器件受到沖擊或振動時的可靠性。
2、在光電封裝的幾何外形比倒裝焊蓋板要復雜,因此對于光學對準的圖形需要更為精確的尺寸控制。所有封裝都是模鑄的,關鍵的光學對準部分不需要額外的加工。因此與傳統的封裝件相比成本更低。光電器件中的熱管理同樣非常重要。器件通常工作在室溫附近,這就需要具有良好散熱性能的材料來保持溫度均勻性并優化冷卻器的性能。金屬基復合材料可調匹配的CTE數值可在工作中保證敏感光學器件的對準,同時還可消除焊接或銅焊組裝過程中可能引入的殘余應力。

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