陶瓷基片材料的发展趋势

　　陶瓷基片材料具有高导热性和良好的机械性能。陶瓷基片具有优异的导热性和机械性能，以及高熔点、高硬度、高耐磨性和抗氧化性，是半导体器件，特别是高功率半导体器件衬底好的材料。

　　一、半导体器件衬底材料的性能要求

　　半导体封装基板材料是承载电子元件及其互连线并具有良好电绝缘的基板。陶瓷基片应具有以下特性：① 良好的绝缘和抗击穿性能;② 高导热性：导热性直接影响半导体在工作期间的工作条件和使用年限。散热不良引起的温度场分布不均匀也会大大增加电子设备的噪音;③ 热膨胀系数与包装中使用的其他材料相匹配;④ 良好的高频特性：低介电常数和低介电损耗;⑤ 表层光滑、厚度均匀：便于在基板表层印刷电路，确保印刷电路厚度均匀。

　　二、氮化硅(Si3N4)陶瓷衬底

　　Si3N4具有三种晶体结构，即α相和β相以及γ相。其中，α-β相是Si3N4很普遍的形式，为六方结构，可在常压下制备。Si3N4陶瓷具有许多优异的性能，如高硬度、高强度、低热膨胀系数、高温下低蠕变、良好的抗氧化性、良好的热腐蚀性能、低摩擦系数，类似于油润滑的金属表层。是综合性能很好的结构陶瓷材料。单晶氮化硅的理论热导率可以达到400W/(m·K)，具有成为高热导率衬底的潜力。此外，Si3N4的热膨胀系数与Si、SiC、GaAs和其他材料的热膨胀率非常匹配，这使得Si3N3陶瓷成为具有高强度和高导热性的电子器件的有吸引力的衬底材料。

　　与其他陶瓷材料相比，Si3N4陶瓷材料具有明显的优势，特别是氮化硅陶瓷材料的机械性能，如耐高温、对金属的化学惰性、高温条件下的高硬度和断裂韧性。通过比较Si3N4、ain和Al2O3的性能，可以得出结论，Si3N3陶瓷的弯曲强度和断裂韧性可以达到两倍以上。特别是，Si3N4陶瓷在材料可靠性方面具有无可比拟的优势。