陶瓷基片材料的發(fā)展趨勢(shì)

　　陶瓷基片材料具有高導(dǎo)熱性和良好的機(jī)械性能。陶瓷基片具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和機(jī)械性能，以及高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和抗氧化性，是半導(dǎo)體器件，特別是高功率半導(dǎo)體器件襯底好的材料。

　　一、半導(dǎo)體器件襯底材料的性能要求

　　半導(dǎo)體封裝基板材料是承載電子元件及其互連線并具有良好電絕緣的基板。陶瓷基片應(yīng)具有以下特性：① 良好的絕緣和抗擊穿性能;② 高導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性直接影響半導(dǎo)體在工作期間的工作條件和使用年限。散熱不良引起的溫度場(chǎng)分布不均勻也會(huì)大大增加電子設(shè)備的噪音;③ 熱膨脹系數(shù)與包裝中使用的其他材料相匹配;④ 良好的高頻特性：低介電常數(shù)和低介電損耗;⑤ 表層光滑、厚度均勻：便于在基板表層印刷電路，確保印刷電路厚度均勻。

　　二、氮化硅(Si3N4)陶瓷襯底

　　Si3N4具有三種晶體結(jié)構(gòu)，即α相和β相以及γ相。其中，α-β相是Si3N4很普遍的形式，為六方結(jié)構(gòu)，可在常壓下制備。Si3N4陶瓷具有許多優(yōu)異的性能，如高硬度、高強(qiáng)度、低熱膨脹系數(shù)、高溫下低蠕變、良好的抗氧化性、良好的熱腐蝕性能、低摩擦系數(shù)，類似于油潤(rùn)滑的金屬表層。是綜合性能很好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。單晶氮化硅的理論熱導(dǎo)率可以達(dá)到400W/(m·K)，具有成為高熱導(dǎo)率襯底的潛力。此外，Si3N4的熱膨脹系數(shù)與Si、SiC、GaAs和其他材料的熱膨脹率非常匹配，這使得Si3N3陶瓷成為具有高強(qiáng)度和高導(dǎo)熱性的電子器件的有吸引力的襯底材料。

　　與其他陶瓷材料相比，Si3N4陶瓷材料具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是氮化硅陶瓷材料的機(jī)械性能，如耐高溫、對(duì)金屬的化學(xué)惰性、高溫條件下的高硬度和斷裂韌性。通過比較Si3N4、ain和Al2O3的性能，可以得出結(jié)論，Si3N3陶瓷的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性可以達(dá)到兩倍以上。特別是，Si3N4陶瓷在材料可靠性方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。