中國粉體網訊 各種電子系統的封裝密度不斷提高、功能日趨多樣化，目前現有單一材料的性能已不能滿足需求。未來電子封裝材料將會朝著多相復合化的方向持續發展。
（１）具有系列化性能的材料體系的研究
SIP會在一個封裝單元內涉及到多種芯片、多種互連、多種封裝、多種組裝和多種測試，因此必然要求其材料具有多種性能。比如，材料的介電常數應實現９～９５的可調性系列化；熱膨脹系數系列化可以使得基板與多種芯片和封裝結構匹配良好，增加整個模塊的可靠性；收縮率系列化可調性能夠滿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現SIP對材料性能的多樣化需求，滿足光、機、電等方面對封裝的要求。
單一塑料封裝材料、金屬封裝材料和陶瓷封裝材料應用于SIP時均存在這樣或那樣的缺點，因此需要找到一種材料具有良好的綜合性能。復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優異性能，是解決SIP對材料多樣化要求的可行性途徑。
（２）超高導熱陶瓷材料的研究
隨著電子晶片不斷向高性能、高速度和高集成度的方向發展，電子元件的發熱量及相對熱流量越來越高，散熱問題逐漸成為電子元器件要解決的關鍵技術之一。為了實現系統的功能多樣，SIP必然也與高導熱材料有密不可分的關系。
解決電子元器件的散熱問題，除采用更高效的冷卻技術外，熱導率介于300～400Ｗ／ｍ·Ｋ之間的高熱導材料和熱導率大于400Ｗ／ｍ·Ｋ的超高熱導材料，且具有與半導體材料相匹配的熱膨脹系數的新型封裝材料越來越成為目前的研究熱點。
碳質材料具有極高的熱導率，而且密度小，部分材料具有很高的強度，是未來封裝材料中必不可少的一類材料，也會在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材料，采用同類材料對其進行封裝在熱膨脹匹配性必然具有其他材料不可比擬的優勢。碳質材料主要包括：金剛石、碳纖維、碳納米管等。但目前由于技術上的局限性，各種碳質材料主要作為第二項添加劑，提高復合材料的熱導率。今后主要研究方向是三維碳質材料，例如金剛石的成型燒結技術、碳纖維的三維編制技術、C/C復合材料制備技術等。
（３）新型納米陶瓷的開發
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材料高導熱的特性，又具有氮化硅的高強度和氧化硅的良好的介電性能；AI-B-N材料由于原子級的復合可能就比傳統的AIN/BN復合材料具有更優異的導熱性能而且燒結溫度可能更低。因此，新型納米陶瓷的開發將促進SIP技術的發展。
（４）低維材料的開發
為了滿足高密度、高頻率、高集成化的要求，封裝向三維立體方向發展，而且內部具體的結構單元引入輕薄化的低維結構，薄膜材料已經被廣泛應用到高密度封裝領域。今后，隨著電子元器件小型化要求越來越高，傳統的三維材料甚至二維材料可能都不能滿足要求，封裝材料單元很有可能向一維材料（纖維或晶須）發展。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部可用亞微米級金屬纖維進行布線起到導通電路作用；采用高熱導率碳纖維替代散熱基片起散熱作用；最后再用具有一定強度的密封性良好的材料密封承載。這樣既能保證系統功能實現，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，而且金屬纖維更細導通性良好。SIP內植入某種晶須狀材料，起到某種元件作用；制備晶須或纖維復合陶瓷基板，通過定向排列的一維材料，達到良好的散熱作用，而基體材料可以采用機械性能良好材料起到良好的支撐作用。這些都對SIP的小型化和功能集成化起到革命性作用。
集成微系統技術逐漸成為電子器件小型化的主要發展方向，其內部集成多種類型的芯片對外部封裝結構提出了更多樣的需求。SIP技術能夠很好地滿足集成微系統封裝多樣性的要求。但是，首先需要從基礎的基板材料進行相關的研究，實現材料性能的系列化和多樣化，才能滿足系統對封裝的多樣化需求。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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