中國(guó)粉體網(wǎng)訊  各種電子系統(tǒng)的封裝密度不斷提高、功能日趨多樣化，目前現(xiàn)有單一材料的性能已不能滿(mǎn)足需求。未來(lái)電子封裝材料將會(huì)朝著多相復(fù)合化的方向持續(xù)發(fā)展。

（１）具有系列化性能的材料體系的研究

SIP會(huì)在一個(gè)封裝單元內(nèi)涉及到多種芯片、多種互連、多種封裝、多種組裝和多種測(cè)試，因此必然要求其材料具有多種性能。比如，材料的介電常數(shù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)９～９５的可調(diào)性系列化；熱膨脹系數(shù)系列化可以使得基板與多種芯片和封裝結(jié)構(gòu)匹配良好，增加整個(gè)模塊的可靠性；收縮率系列化可調(diào)性能夠滿(mǎn)足不同陶瓷材料的共燒等等。因此，系列化的陶瓷材料能夠很好地實(shí)現(xiàn)SIP對(duì)材料性能的多樣化需求，滿(mǎn)足光、機(jī)、電等方面對(duì)封裝的要求。

單一塑料封裝材料、金屬封裝材料和陶瓷封裝材料應(yīng)用于SIP時(shí)均存在這樣或那樣的缺點(diǎn)，因此需要找到一種材料具有良好的綜合性能。復(fù)合材料是由一種或幾種材料組合在一起，具有組分材料的各項(xiàng)優(yōu)異性能，是解決SIP對(duì)材料多樣化要求的可行性途徑。

（２）超高導(dǎo)熱陶瓷材料的研究

隨著電子晶片不斷向高性能、高速度和高集成度的方向發(fā)展，電子元件的發(fā)熱量及相對(duì)熱流量越來(lái)越高，散熱問(wèn)題逐漸成為電子元器件要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能多樣，SIP必然也與高導(dǎo)熱材料有密不可分的關(guān)系。

解決電子元器件的散熱問(wèn)題，除采用更高效的冷卻技術(shù)外，熱導(dǎo)率介于300～400Ｗ／ｍ·Ｋ之間的高熱導(dǎo)材料和熱導(dǎo)率大于400Ｗ／ｍ·Ｋ的超高熱導(dǎo)材料，且具有與半導(dǎo)體材料相匹配的熱膨脹系數(shù)的新型封裝材料越來(lái)越成為目前的研究熱點(diǎn)。

碳質(zhì)材料具有極高的熱導(dǎo)率，而且密度小，部分材料具有很高的強(qiáng)度，是未來(lái)封裝材料中必不可少的一類(lèi)材料，也會(huì)在SIP中起到重要作用。特別是，第四代芯片材料石墨烯也是碳質(zhì)材料，采用同類(lèi)材料對(duì)其進(jìn)行封裝在熱膨脹匹配性必然具有其他材料不可比擬的優(yōu)勢(shì)。碳質(zhì)材料主要包括：金剛石、碳纖維、碳納米管等。但目前由于技術(shù)上的局限性，各種碳質(zhì)材料主要作為第二項(xiàng)添加劑，提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。今后主要研究方向是三維碳質(zhì)材料，例如金剛石的成型燒結(jié)技術(shù)、碳纖維的三維編制技術(shù)、C/C復(fù)合材料制備技術(shù)等。

（３）新型納米陶瓷的開(kāi)發(fā)

采用諸如溶膠－凝膠法、共沉淀法等納米粉體的合成工藝制備的新型納米陶瓷粉體具有很多傳統(tǒng)陶瓷材料不具備的性能。例如，Si-AI-O-N材料可能就即具有AIN材料高導(dǎo)熱的特性，又具有氮化硅的高強(qiáng)度和氧化硅的良好的介電性能；AI-B-N材料由于原子級(jí)的復(fù)合可能就比傳統(tǒng)的AIN/BN復(fù)合材料具有更優(yōu)異的導(dǎo)熱性能而且燒結(jié)溫度可能更低。因此，新型納米陶瓷的開(kāi)發(fā)將促進(jìn)SIP技術(shù)的發(fā)展。

（４）低維材料的開(kāi)發(fā)

為了滿(mǎn)足高密度、高頻率、高集成化的要求，封裝向三維立體方向發(fā)展，而且內(nèi)部具體的結(jié)構(gòu)單元引入輕薄化的低維結(jié)構(gòu)，薄膜材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到高密度封裝領(lǐng)域。今后，隨著電子元器件小型化要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的三維材料甚至二維材料可能都不能滿(mǎn)足要求，封裝材料單元很有可能向一維材料（纖維或晶須）發(fā)展。例如，可以采用低Ｋ值陶瓷纖維布替代陶瓷基板起到絕緣作用；陶瓷纖維布表面或內(nèi)部可用亞微米級(jí)金屬纖維進(jìn)行布線起到導(dǎo)通電路作用；采用高熱導(dǎo)率碳纖維替代散熱基片起散熱作用；最后再用具有一定強(qiáng)度的密封性良好的材料密封承載。這樣既能保證系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，又可以利用纖維材料的柔性使封裝部分緊貼芯片減少封裝面積，而且金屬纖維更細(xì)導(dǎo)通性良好。SIP內(nèi)植入某種晶須狀材料，起到某種元件作用；制備晶須或纖維復(fù)合陶瓷基板，通過(guò)定向排列的一維材料，達(dá)到良好的散熱作用，而基體材料可以采用機(jī)械性能良好材料起到良好的支撐作用。這些都對(duì)SIP的小型化和功能集成化起到革命性作用。

集成微系統(tǒng)技術(shù)逐漸成為電子器件小型化的主要發(fā)展方向，其內(nèi)部集成多種類(lèi)型的芯片對(duì)外部封裝結(jié)構(gòu)提出了更多樣的需求。SIP技術(shù)能夠很好地滿(mǎn)足集成微系統(tǒng)封裝多樣性的要求。但是，首先需要從基礎(chǔ)的基板材料進(jìn)行相關(guān)的研究，實(shí)現(xiàn)材料性能的系列化和多樣化，才能滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)封裝的多樣化需求。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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