由于电子信息产业中大规模和超大规模集成电路的迅速发展，要求电路基板和封装材料具有越来越优异的性能。以高性能的陶瓷颗粒和纤维作为增强组元与传统聚合物材料进行复合，可以在保持聚合物材料低介电常数的同时，降低聚合物的热膨胀系数，提高聚合物的热稳定性和导热性能。环氧树脂(EP)具有粘接力强、电绝缘性能好、稳定性强、优良的密着性和固化收缩率小等优良特性。但环氧树脂热导率低，热学性能需要改善。最近，南京航空航天大学材料科学与技术学院，进行了氮化硅/环氧复合电子基板材料研制，尝试了用Si3N4粉末作为增强组元与环氧树脂进行复合，制备复合电子基板材料，研究了Si3N4含量对其导热系数和介电常数的影响。实验中所用氮化硅粉末平均粒度为2μm，密度为3.26g/cm3，相含量大于95%；环氧树脂是蓝星新材料无锡树脂厂提供的双酚A型液态环氧树脂。

    哪么其可靠性能以哪些测试为支撑呢？据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，实验首先采用硅烷偶联剂(KH550)对Si3N4粉末进行表面处理，然后使用机械搅拌器把按不同比例称取的各组分混合均匀，倒人清洗好的模具(Φ30mm×50mm)内，在真空干燥箱内进行真空除泡及预固化，0.5h后在35MPa压力下模压成型，保压6h后脱模最后加工成尺寸为Φ30mm×5mm的样品。科研人员采用扫描电镜(SEM，Quanta200，FEI)对复合材料的微观结构进行了观察，根据稳态传热法用FD-TC-B型导热系数测试仪对样品的导热系数进行测试，用高频Q表对样品的介电常数进行测量。结果表明Si3N4/g氧树脂复合材料的微观组织结构，当Si3N4含量较少时复合材料内部气孔较少，Si3N4颗粒几乎都被基体包覆且相互隔离；当Si3N4含量较多时复合材料内部气孔明显增多，Si3N4颗粒逐渐开始相互接触并形成连续网络，这样就会对复合材料的性能产生显著的影响。

    关于Si3N4/环氧树脂复合材料的导热性能，中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说，由于Si3N4具有高的导热系数(155W/(m?K))，环氧树脂的导热系数低(0.15～0.25W/(m?K))，所以在环氧树脂中加入Si3N4粉末使复合材料导热性明显比环氧树脂高，而且随着Si3N4粉末体积含量的增加，复合材料的导热系数也随之增加，当Si3N4体积分数为20%时，复合材料的导热系数已达到基体的2倍；当样品中氮化硅粉末体积分数达到35%时，样品的导热系数达到了环氧树脂基体的3倍。在Si3N4/环氧树脂复合材料中，当Si3N4含量较低时大部分颗粒被低热导率的环氧树脂包裹且相互之间并未接触，使其高导热性能得不到充分发挥，对复合材料的热导率影响较小，复合材料导热系数增加并不明显。随Si3N4含量增加Si3N4颗粒开始相互接触，复合材料导热系数有增加的趋势，但大部分Si3N4颗粒仍被环氧树脂所分离，导热仍然由连续的基体起主导作用。

    Si3N4/环氧树脂复合材料的介电性能又如何。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，介电常数是描述电介质极化的宏观参数。Si3N4/环氧树脂复合材料中基体环氧树脂为非极性材料，只能发生电子极化，弱极性的Si3N4可以发生电子极化和转向极化。另外对于复合材料而言，由于增强体和基体之间界面的存在，界面极化也是一种主要的极化方式。从测试中可以看出，介电常数随Si3N4含量的增加而增加，但仍能维持在较低水平(<8，1MHz)。当Si3N4体积分数达到30%时，复合材料介电常数大约为基体的2倍，这是因为Si3N4的介电常数要高于基体材料，而且随Si3N4含量增加，复合材料中相界面更多，界面极化对介电常数的贡献增加，也导致了介电常数的增加。当Si3N4体积分数为35%时，介电常数出现了下降，这主要是由于成型工艺的差异导致该样品内部气孔较其它样品多，由于空气的介电常数较Si3N4和基体小很多，故该样品的介电常数降低。