AISiC-Teile
Strukturbauteil aus Aluminium-Siliziumkarbid mit hoher Genauigkeit
Vergleich der Eigenschaften von AISIC mit traditionellen Metall- und Keramikwerkstoffen:
| Aluminiumlegierung (7050) | Titanlegierung (TC4) | Edelstahl (SUS304) | SIC | Aluminiumoxid | AISiC | |
| Dichte (g/cm3) | 2.8 | 4,5 | 7.9 | 3.2 | 3,97 | 2,8-3,2 |
| Zugfestigkeit (MPa) | ≥496 | ≥985 | ≥520 | - | - | 270-450 |
| Elastizitätsmodul (GPa) | 69 | 110 | 210 | 330 | 300 | 160-280 |
| Biegefestigkeit (MPa) | - | - | - | 350-600 | 290 | 230-450 |
| linearer Ausdehnungskoeffizient (×10/℃) | 24 | 8.6 | 17.3 | 4,5 | 7.2 | 4,5-16 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) | 154-180 | 8 | 15 | 126 | 20 | 163-255 |
Die von uns verwendeten Aluminium-Siliciumcarbid-Verbundwerkstoffe mittlerer und hoher Viskosität werden mittels eines neuartigen Herstellungsverfahrens ohne Grenzflächenphase hergestellt. Dadurch werden die Nachteile der Sprödigkeit von Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen wirksam vermieden und die Verarbeitungseigenschaften sowie der Anwendungsbereich der Werkstoffe erheblich verbessert.
1. Aluminium-Siliciumcarbid – Strukturbauteile
Hochfeste Präzisionsstrukturteile – mit den Eigenschaften geringes Gewicht, hohe Steifigkeit, Dimensionsstabilität, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit – werden anstelle von Aluminiumlegierungen, Edelstahl und Titanlegierungen in hochpräzisen, verschleißfesten Strukturteilen mit Gegengewichtsanforderungen eingesetzt.
| Dichte (g/cm3) | Biegefestigkeit (MPa) | Elastizitätsmodul (GPa) | Dehnungsrate (%) | Dämpfungsgrad (ζ,%) | Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) bei 25 °C | Linearer Ausdehnungskoeffizient (×10/℃) 25-200℃ | |
| S45 SiC/Al | 2,925 | 298 | 172 | 1.2 | 0,42 | 203 | 11.51 |
| S50 SiC/Al | 2,948 | 335 | 185 | / | 0,52 | 207 | 10.42 |
| S55 SiC/Al | 2,974 | 405 | 215 | / | 0,66 | 210 | 9.29 |
| S60 SiC/Al | 2,998 | 352 | 230 | / | 0,7 | 215 | 8,86 |
2. Aluminium-Siliziumkarbid – Wärmeableitungsteil
Mikroelektronisches Kühlsubstrat/Gehäuse: Aluminium-Siliziumkarbid ist aufgrund seiner überlegenen thermophysikalischen Eigenschaften als Elektronik-Verpackungsmaterial der dritten Generation bekannt und wird im Bereich der Elektronikverpackung häufig eingesetzt (die erste Generation besteht beispielsweise aus Aluminium und Kupfer; die zweite Generation besteht beispielsweise aus Kewa, Kupfer-Molybdän, Kupfer-Wolfram-Legierung usw.).
| Dichte (g/cm³) | Biegefestigkeit (MPa) | Elastizitätsmodul (GPa) | Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) bei 25 °C | Linearer Ausdehnungskoeffizient (×10°/℃) 25-200°℃ | |
| T60SIC/AI | 2,998 | 260 | 229 | 220 | 8,64 |
| T65SIC/AI | 3.018 | 255 | 243 | 236 | 7,53 |
| T70SIC/AI | 3.05 | 251 | 258 | 217 | 6.8 |
| T75SIC/AI | 3,068 | 257 | 285 | 226 | 5,98 |
Produktvorteile: Hohe Wärmeleitfähigkeit, vielfältige Oberflächenfunktionalität, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (ähnlich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Chipmaterials), geringe Schweißporosität.
Grundplatte für IGBT-Gehäuse: Die hohe Wärmeleitfähigkeit und der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium-Siliziumkarbid (ähnlich dem des Chipmaterials) reduzieren effektiv die Wahrscheinlichkeit von Rissen in den Gehäuseschaltungen und verlängern die Lebensdauer des Produkts. In Hochgeschwindigkeitszügen, Elektrofahrzeugen, Radaranlagen und Windkraftanlagen kann Aluminium, Kupfer, Kupfer-Wolfram, Kupfer-Molybdän, Beryllium, Keramik und andere mikroelektronische Gehäusematerialien ersetzt werden.
| Materialien | Dichte (g/cm*) | linearer Ausdehnungskoeffizient (x 10°/ ° C) | Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) | Spezifische Steifigkeit (GPa cm/g) |
| AISIC | 2,8-3,2 | 4,5-16 | 163-255 | 76-108 |
| Mit | 8.9 | 17 | 393 | 5 |
| KI (6061) | 2.7 | 23 | 171 | 25 |
| Magazin | 8.3 | 5.9 | 14 | 16 |
| Invar | 8.1 | 1.6 | 11 | 14 |
| Cu/Mo(15/85) | 10 | 7 | 160 | 28 |
| Cu/W(15/85) | 17 | 7.2 | 190 | 16 |