半導體 鋁基碳化矽(AlSiC) : 散熱板磨削(粗加工)

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鋁基碳化矽（AlSiC）散熱板磨削（粗加工）：材料特性


鋁基碳化矽（Aluminum Silicon Carbide，AlSiC）結合了鋁的優良熱傳導性以及碳化矽的高剛性、高耐熱性與低熱膨脹係數，因此它同時具備了金屬材料的導熱性、延展性與成型能力，以及陶瓷材料的高硬度、高剛性與熱穩定性。

鋁基碳化矽獨特的材料特性，使其貼近半導體高階應用需求。例如，良好的熱傳導性可以幫助快速將晶片運作時產生的熱導出；材料的高剛性在高溫或劇烈熱循環環境下，還能保持其結構的穩定性；材料本身的密度僅為銅（目前主流覆晶散熱板的使用材料）的三分之一，因此具備質量輕的優勢，有利於高端封裝模組的整體輕量化設計。


 

鋁基碳化矽（AlSiC）散熱板磨削（粗加工）：加工痛點

 

非均質材料

鋁基碳化矽是一種複合材料，其內部由軟的鋁基體與硬的碳化矽顆粒混合構成。鋁材料較軟，容易被切削，而碳化矽材料硬且脆，這樣的非均質結構容易在切削過程中造成破裂或微裂痕。且易產生不同的切削抵抗力，導致刀具受損與工件表面粗糙。

 

高硬度與刀具磨耗

由於鋁基碳化矽材料中的碳化矽顆粒硬度高，切削刀具的磨損速度非常快，導致刀具壽命縮短，加工成本升高。且切削過程中，切屑亦會混有破碎的碳化矽顆粒，將不利於排屑與刀具冷卻，不僅加劇刀具磨耗，也會傷及工件表面品質。



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漢鼎超音波製程解決方案應用於鋁基碳化矽AlSiC散熱板的粗磨加工
(圖1. 漢鼎超音波製程解決方案應用於鋁基碳化矽AlSiC散熱板的粗磨加工) 


漢鼎超音波製程解決方案應用在鋁基碳化矽AlSiC散熱板的磨削加工, 在粗磨階段即可看出工件表面品質差異
(圖2. 漢鼎超音波製程解決方案應用在鋁基碳化矽AlSiC散熱板的磨削加工, 在粗磨階段即可看出工件表面品質差異)



 

【漢鼎超音波】鋁基碳化矽（AlSiC）散熱板磨削（粗加工）：超音波製程解決方案


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漢鼎超音波製程解決方案應用於鋁基碳化矽AlSiC散熱板的粗磨加工, 達到加工效率.表面品質與刀具壽命的提升
(圖3. 漢鼎超音波製程解決方案應用於鋁基碳化矽AlSiC散熱板的粗磨加工, 達到加工效率.表面品質與刀具壽命的提升)



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鋁基碳化矽（AlSiC）散熱板磨削（粗加工）：產業應用

 

鋁基碳化矽（Aluminum Silicon Carbide，AlSiC）磨削特徵應用在半導體封裝製程（如覆晶技術、CoWoS）、電動車及其他高功率密度的電子設備，用作散熱片、散熱基板、封裝模組強化環等。



鋁基碳化矽（Aluminum Silicon Carbide，AlSiC）結合了鋁的優良熱傳導性以及碳化矽的高剛性、高耐熱性與低熱膨脹係數，因此它同時具備了金屬材料的導熱性、延展性與成型能力，以及陶瓷材料的高硬度、高剛性與熱穩定性。

在半導體製程中，高階封裝技術成為提升晶片效能與可靠度的關鍵。其中，覆晶封裝（Flip-Chip Packaging）技術是將晶片直接焊接至封裝基板上，熱源距封裝外殼距離變短，因此對於熱管理要求更為嚴格。在高功率裝置如CPU、GPU、FPGA 及高頻通訊模組中，若無有效散熱，將嚴重影響元件壽命與效能。以鋁基碳化矽材料作為覆晶封裝上的散熱板或散熱蓋，可以快速將來自晶片的熱能均勻擴散至整個封裝表面，並導向外部冷卻裝置；同時，可幫助減少晶片與封裝介面間的機械應力，提升封裝結構的穩定性。

此外，在先進封裝技術中，鋁基碳化矽材料在CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）的應用雖尚屬前沿，但隨著封裝密度與功耗日益提升，其作為高效散熱材料的角色未來將逐步成為產業趨勢。目前市面主流仍使用銅散熱蓋（Cu lid）或陶瓷基散熱蓋（如 AlN、Al₂O₃），但鋁基碳化矽相較於銅，更可以降低熱循環造成的封裝應力與失效風險，且具有更佳的機械剛性與穩定性，同時亦可配合輕量化封裝模組設計。


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