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    氧化鋁粉-陶瓷粉電子封裝中的陶瓷材料

    發布時間:2021-7-19 7:22:26

         電子封裝基片材料的種類很多,常用基片主要分為塑料封裝基片、金屬封裝基片和陶瓷封裝基片3大類,目前以塑料為封裝材料最為廣泛。但塑料封裝材料通常熱導率不高、可靠性不好,在要求較高的場合并不適用;金屬封裝材料熱導率高,但一般熱膨脹系數不匹配,而且價格較高;陶瓷封裝雖然不是主要的封裝形式,但其作為一種氣密性封裝,熱導率較高,毫無疑問是今后封裝材料的發展方向。

        那又有哪些陶瓷材料會被用以電子封裝呢?
        1、氧化鋁粉(陶瓷粉)-Al2O3陶瓷
        氧化鋁粉(陶瓷粉)-Al2O3陶瓷是目前應用最成熟的陶瓷基片材料,其價格低廉,尺寸精度高,與金屬的附著力好,耐熱沖擊性和電絕緣性較好,制作和加工技術成熟是一種綜合性能較為理想的基片材料,因而使用最廣泛,占陶瓷基片材料的90%。
        2、AIN陶瓷
        AIN陶瓷基片是一種新型的基片材料,具有優良的熱傳導性、可靠的電絕緣性、低的介電常數和介電損耗、無毒,以及與硅相匹配的熱膨脹系數等一系列優良特性,被認為是新一代高集成度半導體基片和電子器件封裝的理想材料,受到了國內外研究者的廣泛重視。
        但是,AIN陶瓷的制備工藝復雜,成本高,故至今仍未能進行大規模的生產和應用。
        3、BN陶瓷
        BN具有較好的綜合性能,但作為基片材料,它沒有突出的優點,價格昂貴,而且熱膨脹系數又遠小于Si的,易形成較大的熱應力(Si在室溫至673℃范圍內熱膨脹系數為(3.5~3.8)×10-6℃),BN目前仍處于研究和推廣中。
        4、氧化鈹(BeO)
        BeO材料密度低,具有纖鋅礦型和強共價鍵結構,其粉末與基片均為白色。相對分子量較低,導致材料熱導率高,如純度為99%的BeO陶瓷室溫熱導率可達310W/(m·K)。其禁帶寬度高達10.6eV,介電常數為6.7,彈性模量為350GPa,抗彎強度為200MPa,具有良好的綜合性能。
        BeO的生產成本很高,這也限制了它的生產和推廣應用。其用途僅限于以下幾個方面:高功率晶體管的散熱片、高頻及大功率半導體器件的散熱蓋板、發射管、行波管、激光管、速調管等。
        5、SiC陶瓷
        SiC陶瓷的熱導率很高,是Al2O3的13倍,而且電絕緣性好,熱膨脹系數低于Al2O3和AIN。但是,SiC的介電常數太高,是AIN的4倍,耐壓強度低,所以僅適合密度較低的封裝而不適合高密度封裝。除了用于集成電路組件、陣列組件以及激光二極管等之外,也用于具有導電性的(機構)結構零件。
        6、Si3N4陶瓷
        Si3N4陶瓷基片具有很高的電絕緣性能和化學穩定性,熱穩定性好,機械強度大,除了加壓燒結品外,也可做成絕緣薄膜使用,尤其是可用于制造高集成度的大規模集成電路板。
        目前來說,就材料性質而言,氮化鋁和氮化硅無疑是最好的封裝材料,但是考慮到成本因素,氧化鋁因其突出的性價比應用最為廣泛。
     
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