近年来,电动汽车、电力机车以及半导体照明、航空航天、卫星通信等进入高速发展阶段,其电子器件工作电流大、温度高、频率高,为满足器件及电路工作的稳定性,对芯片载体提出了更高的要求,陶瓷基板具有优异的热性能、微波性能、力学性能以及可靠性高等优点,可广泛应用于这些领域。
目前应用于陶瓷基板的陶瓷材料主要有:氧化铍(BeO)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)等。
一、碳化硅(SiC)-晶体
单晶SiC以第三代半导体材料而被大家熟知,其具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率高以及电子饱和速度高等优点,目前在电力机车、电动汽车等领域应用广泛。通过在SiC中添加少量的BeO和B2O3来增加其电阻率,再添加相应的烧结助剂在1900℃以上的温度中使用热压烧结,即可制备出致密度达98%以上的SiC陶瓷。
二、氮化硼(BN)-晶体
BN有三种同位素形式,其中h-BN和c-BN是最具使用价值的两种形式。h-BN为一种软的石墨类的六边形结构,c-BN为一种硬的钻石类的立方体形状,h-BN在高压和高温条件下可形成c-BN。c-BN热导率可达600W/(m·K),其通过化学气相沉积(CVD)方式沉积到薄膜形式中,因其特殊的层结构,c-BN陶瓷是各向异性的。
三、小结
目前Al2O3陶瓷应用最为成熟,虽然其面临热膨胀系数不匹配以及热导率有限的问题,但是因其性价比高,依然是陶瓷基板中主要的应用材料:AIN陶瓷热膨胀系数与Si器件匹配度高,且热导率高于Al2O3陶瓷,随着AIN陶瓷工艺技术的日益成熟在热导率要求高的功率器件中逐渐替代Al2O3和BeO陶瓷是一大趋势。
Si3N4陶瓷热导率适中、热膨胀系数小、耐磨损、机械强度高,在大功率、高可靠的电力电子器件中具有广阔的应用前景。陶瓷基板技术虽然发展较早,但其仍在不断探索新的陶瓷材料、工艺和应用领域。
声 明:文章内容为转载,仅作分享,不代表本号立场,如有侵权,请联系小编,谢谢。