金刚石的又一应用——新型电子封装基板

现代微电子技术发展迅速，，
，电子系统及设备向大规模集成化、、
、、微型化、
、、高效率、、、高可靠性等方向发展。。。。电子系统集成度的提高将导致功率密度升高，，
，以及电子元件和系统整体工作产生的热量增加，
，，，因此，
，
，
，有效的封装必须解决电子系统的散热问题
。
。。。

良好的器件散热依赖于优化的散热结构设计
、、、封装材料选择（热界面材料与散热基板）及封装制造工艺等。。。其中，，，基板材料的选用是关键环节，，直接影响到器件成本、、、性能与可靠性
。。。。一般来说，，电子封装材料的应用需要考虑两大基本性能要求
，
，首先是高的热导率，，
，，实现热量的快速传递，，，，保证芯片可以在理想的温度条件下稳定工作；同时，
，，
，封装材料需要具有可调控的热膨胀系数，，，从而与芯片和各级封装材料保持匹配，，，降低热应力的不良影响。。而电子封装材料的发展轨迹是对这两项性能的不断提高与优化。。

新型封装基板材料当然还需要考虑其他性能，，，譬如具备高电阻率、、
、低介电常数、
、介电损耗、、与硅和砷化镓有良好的热匹配性、、、、表面平整度高、
、、、有良好的机械性能及易于产业化生产等特点，，，，所以新型封装基板材料的选择是各国竞相研发的热点。
。

目前几种常用的封装基板有Al2O3陶瓷、、、、SiC陶瓷、
、AlN等材料。。。

最终金刚石脱颖而出，，，金刚石具有很好的综合热物理性能
，，，，其室温下的热导率为700～2200W/（m·K），，，，热膨胀系数为0.8×10-6/K
，，，，在半导体、
、、光学等方面具有很多优良特性，，，但单一的金刚石不易制作成封装材料
，
，，，且成本较高。
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研究人员们根据混合法则，，将金刚石颗粒加入Ag、、、
、Cu、、、Al等高导热金属基体中制备的金刚石/金属基复合材料，，，有望成为一种兼具低热膨胀系数和高热导率的新型电子封装材料。。。依据铜具有优良的导电性能和高的导热性能，
，，研发出了金刚石/铜复合材料作为电子封装的基板材料，，，，并证实了金刚石/铜复合材料具有较好的可镀覆性和可焊性，，符合电子封装基片材料低热膨胀系数和高热导率的使用性能要求，，，且与Mo/Cu合金相比，
，，密度更小、、、、质量更轻，，，，因此以金刚石为增强相
、、、、铜为基体材料的金刚石/铜复合材料
，，可以用于芯片封装，
，，
，可提高电子装备系统性能且有利于减轻装备重量。。

随着材料、、、
、器件等各方面技术问题的不断攻克，，，，金刚石成为集热导率高、、、、散热性好等优点于一身的基板材料，，，在较高温度环境下应用前景广阔，
，，
，是制造低功耗、
、、高功率密度器件的最佳半导体材料，，，其巨大的潜力吸引着越来越多的研究者投身其中。。。金刚石的潜力将逐渐得到开发，
，满足未来半导体行业的需求，，，并在半导体电子封装材料中占据一席之地。。