氧化鋁陶瓷粉:先進電子封裝中的陶瓷材料

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，在要求較高的場合併不適用；金屬封裝材料熱導率高，但一般熱膨脹係數不匹配，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，毫無疑問是今後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、Al2O3陶瓷

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，耐熱衝擊性和電絕緣性較好，製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，佔陶瓷基片材料的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，以及與矽相匹配的熱膨脹係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陶瓷的製備工藝複雜，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，而且熱膨脹係數又遠小於Si的，易形成較大的熱應力(Si在室溫至673℃範圍內熱膨脹係數為(3.5～3.8)×10-6℃)，BN目前仍處於研究和推廣中。

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。其用途僅限於以下幾個方面:高功率電晶體的散熱片、高頻及大功率半導體器件的散熱蓋板、發射管、行波管、雷射管、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，熱膨脹係數低於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。除了用於集成電路組件、陣列組件以及雷射二極體等之外，也用於具有導電性的(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，尤其是可用於製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，氮化鋁和氮化矽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。