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氧化铝粉-陶瓷粉电子封装中的陶瓷材料

发布时间:2021-7-19 7:22:26

     电子封装基片材料的种类很多,常用基片主要分为塑料封装基片、金属封装基片和陶瓷封装基片3大类,目前以塑料为封装材料最为广泛。但塑料封装材料通常热导率不高、可靠性不好,在要求较高的场合并不适用;金属封装材料热导率高,但一般热膨胀系数不匹配,而且价格较高;陶瓷封装虽然不是主要的封装形式,但其作为一种气密性封装,热导率较高,毫无疑问是今后封装材料的发展方向。

    那又有哪些陶瓷材料会被用以电子封装呢?
    1、氧化铝粉(陶瓷粉)-Al2O3陶瓷
    氧化铝粉(陶瓷粉)-Al2O3陶瓷是目前应用最成熟的陶瓷基片材料,其价格低廉,尺寸精度高,与金属的附着力好,耐热冲击性和电绝缘性较好,制作和加工技术成熟是一种综合性能较为理想的基片材料,因而使用最广泛,占陶瓷基片材料的90%。
    2、AIN陶瓷
    AIN陶瓷基片是一种新型的基片材料,具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗、无毒,以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性,被认为是新一代高集成度半导体基片和电子器件封装的理想材料,受到了国内外研究者的广泛重视。
    但是,AIN陶瓷的制备工艺复杂,成本高,故至今仍未能进行大规模的生产和应用。
    3、BN陶瓷
    BN具有较好的综合性能,但作为基片材料,它没有突出的优点,价格昂贵,而且热膨胀系数又远小于Si的,易形成较大的热应力(Si在室温至673℃范围内热膨胀系数为(3.5~3.8)×10-6℃),BN目前仍处于研究和推广中。
    4、氧化铍(BeO)
    BeO材料密度低,具有纤锌矿型和强共价键结构,其粉末与基片均为白色。相对分子量较低,导致材料热导率高,如纯度为99%的BeO陶瓷室温热导率可达310W/(m·K)。其禁带宽度高达10.6eV,介电常数为6.7,弹性模量为350GPa,抗弯强度为200MPa,具有良好的综合性能。
    BeO的生产成本很高,这也限制了它的生产和推广应用。其用途仅限于以下几个方面:高功率晶体管的散热片、高频及大功率半导体器件的散热盖板、发射管、行波管、激光管、速调管等。
    5、SiC陶瓷
    SiC陶瓷的热导率很高,是Al2O3的13倍,而且电绝缘性好,热膨胀系数低于Al2O3和AIN。但是,SiC的介电常数太高,是AIN的4倍,耐压强度低,所以仅适合密度较低的封装而不适合高密度封装。除了用于集成电路组件、阵列组件以及激光二极管等之外,也用于具有导电性的(机构)结构零件。
    6、Si3N4陶瓷
    Si3N4陶瓷基片具有很高的电绝缘性能和化学稳定性,热稳定性好,机械强度大,除了加压烧结品外,也可做成绝缘薄膜使用,尤其是可用于制造高集成度的大规模集成电路板。
    目前来说,就材料性质而言,氮化铝和氮化硅无疑是最好的封装材料,但是考虑到成本因素,氧化铝因其突出的性价比应用最为广泛。
 
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郑州新利耐磨材料有限公司成立于1996年,专业生产粒度砂、微粉的厂家,年产3000吨微粉,国内白刚玉微粉/绿碳化硅微粉粒度可做到标准0.3um的企业。
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