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1、SIP的基板材料要求

（1）低的介電常數(shù)、信號傳輸速度與基板材料的介電常數(shù)和信號傳輸距離有關(guān)，介電常數(shù)越低，信號傳輸越快。

（2）低介電損耗。在基板材料的電導(dǎo)和松弛極化過程中，帶電質(zhì)點將電磁場能部分地轉(zhuǎn)化為熱能，將能量消耗在使封裝材料發(fā)熱的效應(yīng)上，介電損耗低能夠大大降低基板的發(fā)熱效應(yīng)。

圖 系統(tǒng)級封裝，來源：ALTER

（3）高熱導(dǎo)率。芯片電路密度增加、功率提高信號速度加快、芯片發(fā)熱量增加，基板材料熱導(dǎo)率越高，能夠有效散發(fā)芯片發(fā)出熱量。

（4）適宜的熱膨脹系數(shù)。電路工作時，由于熱膨脹系數(shù)不同會產(chǎn)生應(yīng)力，使焊點疲勞、失效，嚴(yán)重時導(dǎo)致膜層剝落，甚至破壞芯片，因此，基板材料要與芯片的熱膨脹系數(shù)匹配。

（5）良好的力學(xué)性能?；宀牧闲枰哂辛己玫膹澢鷱?qiáng)度和彈性模量，一方面保證基板燒結(jié)過程中變形量小，減少尺寸差別；另一方面，保證基板在制備、裝配、使用過程中不至于破損。

二、SIP用陶瓷基板材料

1.AIN

SIP芯片堆疊后發(fā)熱量將增加，但散熱面積相對并未增加，因而發(fā)熱密度大幅提高，而且由于熱源的相互連接，熱耦合增強(qiáng)，從而造成更為嚴(yán)重的熱問題。同時，內(nèi)埋置基板中的無源器件也有一定的發(fā)熱問題。因此，SIP在封裝體積縮小、組裝密度增加的同時必然帶來散熱的問題，選擇散熱效果更好即熱導(dǎo)率更高的陶瓷材料是實現(xiàn)SIP的關(guān)鍵。

AIN是一種具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的化合物，利用AIN陶瓷制成的多層陶瓷基板的熱導(dǎo)率可達(dá)170W/(m·K)，熱膨脹系數(shù)僅為4.2x10-6°C-1，與Si、GaAs及GaN器件接近，其力學(xué)強(qiáng)度高，致密性好，能夠滿足封裝氣密性要求，且介電常數(shù)低，適用于高功率、多引線和大尺寸芯片，是SiP封裝優(yōu)選的基板材料和封裝材料。

2.低溫共燒陶瓷材料

LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic,低溫共燒陶瓷）采用厚膜材料，根據(jù)預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)，將電極材料、基板、電子器件等一次燒成，是實現(xiàn)SIP的重要途徑。LTCC工藝采用多層陶瓷疊壓燒結(jié)，高頻介質(zhì)損耗小，高溫穩(wěn)定性好，膨脹系數(shù)與集成電路接近易匹配，容易與芯片集成，適合高低頻混合和數(shù)模一體化封裝。同時，LTCC工藝又是一種三維無源基板，可以滿足系統(tǒng)高密度布線和緊湊復(fù)雜的無源電路要求，能充分發(fā)揮大規(guī)模集成電路的性能優(yōu)勢。采用LTCC技術(shù)的SIP具備高集成度，方便集成無源元件無源功能器件，通過調(diào)整配料和多種不同介電常數(shù)基板混合共燒的方式提高電路設(shè)計靈活性等。

圖 系統(tǒng)級封裝橫截面示意圖

⑤基于LTCC技術(shù)的SIP同半導(dǎo)體器件有良好的熱匹配性能。LTCC的熱膨脹系數(shù)與Si、GaAs、InP接近，可以直接在基板上進(jìn)行芯片的組裝。

隨著封裝密度不斷提高、功能日趨多樣化，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(fù)合化的方向持續(xù)發(fā)展。

1.《系統(tǒng)級封裝用陶瓷基板材料研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢》，高嶺,趙東亮.

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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：一文了解系統(tǒng)級封裝SIP用陶瓷基板材料