現代微電(dian)子(zi)(zi)技(ji)術發(fa)展(zhan)迅速，電(dian)子(zi)(zi)系(xi)統(tong)及設備向(xiang)大規模集成(cheng)化、微型化、高(gao)效(xiao)率、高(gao)可靠性等(deng)方向(xiang)發(fa)展(zhan)。電(dian)子(zi)(zi)系(xi)統(tong)集成(cheng)度(du)的(de)提高(gao)將導致功(gong)率密度(du)升高(gao)，以(yi)及電(dian)子(zi)(zi)元件和系(xi)統(tong)整體工作產生的(de)熱(re)量增(zeng)加，因此，有效(xiao)的(de)封裝必須解(jie)決電(dian)子(zi)(zi)系(xi)統(tong)的(de)散熱(re)問題。

       良好的(de)(de)(de)器(qi)件散(san)(san)熱(re)依(yi)賴于(yu)優化的(de)(de)(de)散(san)(san)熱(re)結構設計、封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)選擇（熱(re)界面材(cai)(cai)料(liao)與散(san)(san)熱(re)基板）及(ji)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)制造工藝等。其中，基板材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)選用是關(guan)鍵環節，直接影(ying)響到器(qi)件成本(ben)(ben)、性能(neng)與可(ke)靠性。一般來(lai)說，電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應用需(xu)要考慮兩(liang)大基本(ben)(ben)性能(neng)要求，首先(xian)是高的(de)(de)(de)熱(re)導率(lv)，實現熱(re)量的(de)(de)(de)快速傳遞，保證芯片可(ke)以在理想的(de)(de)(de)溫度條(tiao)件下穩定(ding)工作；同(tong)時，封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)需(xu)要具有可(ke)調(diao)控的(de)(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數，從而與芯片和各級封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)保持匹配，降低(di)熱(re)應力的(de)(de)(de)不(bu)良影(ying)響。而電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)發展(zhan)軌跡是對這兩(liang)項性能(neng)的(de)(de)(de)不(bu)斷提高與優化。

       新型封(feng)裝基板(ban)材(cai)料(liao)當然(ran)還需要(yao)考慮其他(ta)性(xing)能，譬如(ru)具備高電阻率、低介電常數、介電損耗(hao)、與(yu)硅和(he)砷化(hua)鎵有良好的(de)熱匹配性(xing)、表面(mian)平整度(du)高、有良好的(de)機(ji)械性(xing)能及易于(yu)產(chan)業化(hua)生(sheng)產(chan)等特點(dian)，所以新型封(feng)裝基板(ban)材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)擇是各(ge)國競相(xiang)研發(fa)的(de)熱點(dian)。         目(mu)前幾種常用的(de)封(feng)裝基板(ban)有Al2O3陶瓷、SiC陶瓷、AlN等材(cai)料(liao)。

       早在1929年德國西門子(zi)公司(si)成功研制(zhi)Al2O3陶瓷(ci)(ci)，但是Al2O3的(de)熱膨(peng)脹系數和(he)介電常數相對Si單晶而言偏高, 熱導率(lv)也不夠(gou)高, 導致Al2O3陶瓷(ci)(ci)基片并不適合在高頻(pin)、大功率(lv)、超大規模集成電路中使用。

       隨之高導熱陶瓷基片材料SiC、 AlN、SI3N4、金剛石逐步進入市場之中。

       SiC陶瓷的(de)(de)熱(re)導率很高(gao)(gao),且SiC結(jie)晶的(de)(de)純度越高(gao)(gao)熱(re)導率越高(gao)(gao)；SiC最大的(de)(de)缺點就(jiu)是介電常數太高(gao)(gao), 而且介電強度低,所以限制了(le)它(ta)的(de)(de)高(gao)(gao)頻應用, 只適于低密度封裝。

       AlN材料(liao)介(jie)電性(xing)能優良、化學(xue)性(xing)能穩定(ding), 尤(you)其是它的熱膨脹系(xi)數與硅較匹配(pei)等特點使其能夠作為(wei)很(hen)有發展前景的半導體(ti)(ti)封(feng)裝(zhuang)基板材料(liao)。但熱導率(lv)低(di)，隨著半導體(ti)(ti)封(feng)裝(zhuang)對散熱的要(yao)求(qiu)越來(lai)越高，AlN材料(liao)也有一定(ding)的發展瓶頸。

       最終金剛(gang)石(shi)脫穎而出，金剛(gang)石(shi)具有很好的綜合熱(re)物理性能，其室溫下的熱(re)導率(lv)為(wei)700～2200W/（m·K），熱(re)膨脹系數(shu)為(wei)0.8×10-6/K，在半導體、光學(xue)等方(fang)面具有很多優(you)良(liang)特性，但單一的金剛(gang)石(shi)不(bu)易制作成(cheng)封裝材料，且(qie)成(cheng)本較高。

       研究人員們根據(ju)混合(he)(he)法則(ze)，將金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)顆粒加入Ag、Cu、Al等高導(dao)熱(re)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬基(ji)體中制(zhi)備(bei)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)/金(jin)(jin)(jin)(jin)屬基(ji)復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，有望(wang)成為(wei)一(yi)種兼具低(di)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數和高熱(re)導(dao)率(lv)的(de)新型電子封裝(zhuang)(zhuang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。依據(ju)銅具有優良的(de)導(dao)電性(xing)(xing)能和高的(de)導(dao)熱(re)性(xing)(xing)能，研發出(chu)了(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)/銅復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)作為(wei)電子封裝(zhuang)(zhuang)的(de)基(ji)板材(cai)料(liao)(liao)(liao)，并(bing)證實了(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)/銅復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)具有較好的(de)可(ke)鍍覆性(xing)(xing)和可(ke)焊性(xing)(xing)，符合(he)(he)電子封裝(zhuang)(zhuang)基(ji)片(pian)材(cai)料(liao)(liao)(liao)低(di)熱(re)膨(peng)脹(zhang)系(xi)數和高熱(re)導(dao)率(lv)的(de)使(shi)用(yong)性(xing)(xing)能要求，且(qie)與Mo/Cu合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)相比，密度(du)更小、質量更輕，因(yin)此以(yi)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)為(wei)增強相、銅為(wei)基(ji)體材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)/銅復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，可(ke)以(yi)用(yong)于芯(xin)片(pian)封裝(zhuang)(zhuang)，可(ke)提高電子裝(zhuang)(zhuang)備(bei)系(xi)統(tong)性(xing)(xing)能且(qie)有利于減(jian)輕裝(zhuang)(zhuang)備(bei)重量。

       隨著(zhu)材(cai)(cai)料、器(qi)件等各方面技(ji)術問題的(de)不斷(duan)攻(gong)克，金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)成為集(ji)熱導率(lv)高、散熱性好等優點于一(yi)身的(de)基板材(cai)(cai)料，在(zai)較高溫度環(huan)境下應用前景廣闊，是制造低(di)功耗、高功率(lv)密度器(qi)件的(de)最佳半導體(ti)材(cai)(cai)料，其巨大的(de)潛力吸引著(zhu)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)的(de)研究(jiu)者投身其中(zhong)。金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)的(de)潛力將(jiang)逐漸(jian)得到開發，滿足未來半導體(ti)行業的(de)需(xu)求(qiu)，并在(zai)半導體(ti)電子封裝(zhuang)材(cai)(cai)料中(zhong)占據一(yi)席之地。

 參考資料(liao)：

       張梁娟，錢吉裕，孔祥(xiang)舉，韓宗杰 基于裸芯片(pian)封裝的金剛石/銅復合材料基板性能研究；

       盧(lu)振亞，陳志武  電(dian)子封裝(zhuang)用陶(tao)瓷基板(ban)材(cai)料的(de)研究(jiu)進展