AlSiC , que se pronuncia "alsick", [1] es un compuesto de matriz metálica que consiste en una matriz de aluminio con partículas de carburo de silicio . Tiene una alta conductividad térmica (180–200 W/m K), y su expansión térmica se puede ajustar para que coincida con otros materiales, por ejemplo, chips de silicio y arseniuro de galio y varias cerámicas . Se utiliza principalmente en microelectrónica como sustrato para dispositivos semiconductores de potencia y módulos multichip de alta densidad , donde ayuda a eliminar el calor residual .
Existen varias variantes:
Los compuestos de AlSiC son sustitutos adecuados de las aleaciones de cobre - molibdeno (CuMo) y cobre- tungsteno ( CuW ); tienen aproximadamente 1/3 del peso del cobre, 1/5 del CuMo y 1/6 del CuW, lo que los hace adecuados para aplicaciones sensibles al peso; también son más fuertes y rígidos que el cobre. Se pueden utilizar como disipadores de calor, sustratos para electrónica de potencia (por ejemplo, IGBT y LED de alta potencia ), difusores de calor, carcasas para electrónica y tapas para chips, por ejemplo, microprocesadores y ASIC . Los insertos y canales de metal y cerámica para un refrigerante se pueden integrar en las piezas durante la fabricación. Los compuestos de AlSiC se pueden producir de forma relativamente económica (USD 2-4/lb en series grandes); sin embargo, las herramientas dedicadas provocan grandes gastos iniciales, lo que hace que el AlSiC sea más adecuado para diseños maduros. [1] [2] Se pueden incorporar tubos de calor en AlSiC, lo que aumenta la conductividad térmica efectiva a 500–800 W/m K. [ cita requerida ]
Las piezas de AlSiC se fabrican normalmente mediante un enfoque de forma casi neta , creando una preforma de SiC mediante moldeo por inyección de metal de una suspensión de aglutinante de SiC, cociendo para eliminar el aglutinante y luego infiltrando bajo presión con aluminio fundido. Las piezas se pueden fabricar con suficiente tolerancia para no requerir mecanizado adicional. El material es completamente denso, sin huecos y es hermético. Su alta rigidez y baja densidad se adaptan a piezas más grandes con paredes delgadas, como aletas para disipación de calor. AlSiC se puede recubrir con níquel y níquel- oro , o con otros metales mediante pulverización térmica . Se pueden insertar inserciones de cerámica y metal en la preforma antes de la infiltración de aluminio, lo que da como resultado un sello hermético. [3] AlSiC también se puede preparar mediante aleación mecánica . Cuando se utiliza un grado menor de contenido de SiC, las piezas se pueden estampar a partir de láminas de AlSiC.
La matriz de aluminio contiene una gran cantidad de dislocaciones , responsables de la resistencia del material. Las dislocaciones se introducen durante el enfriamiento por las partículas de SiC, debido a su diferente coeficiente de expansión térmica. [4]
Un material similar es el Dymalloy , con una aleación de cobre y plata en lugar de aluminio y diamante en lugar de carburo de silicio. Otros materiales son el cobre reforzado con fibra de carbono , el aluminio reforzado con diamante, el carbono-carbono reforzado y el grafito pirolítico . [ cita requerida ]