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1、SIP的基板材料要求

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

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

圖 系統級封裝，來源：ALTER

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

（4）適宜的熱膨脹系數。電路工作時，由于熱膨脹系數不同會產生應力，使焊點疲勞、失效，嚴重時導致膜層剝落，甚至破壞芯片，因此，基板材料要與芯片的熱膨脹系數匹配。

（5）良好的力學性能。基板材料需要具有良好的彎曲強度和彈性模量，一方面保證基板燒結過程中變形量小，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芯片堆疊后發熱量將增加，但散熱面積相對并未增加，因而發熱密度大幅提高，而且由于熱源的相互連接，熱耦合增強，從而造成更為嚴重的熱問題。同時，內埋置基板中的無源器件也有一定的發熱問題。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率更高的陶瓷材料是實現SIP的關鍵。

AIN是一種具有纖鋅礦結構的化合物，利用AIN陶瓷制成的多層陶瓷基板的熱導率可達170W/(m·K)，熱膨脹系數僅為4.2x10-6°C-1，與Si、GaAs及GaN器件接近，其力學強度高，致密性好，能夠滿足封裝氣密性要求，且介電常數低，適用于高功率、多引線和大尺寸芯片，是SiP封裝優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，根據預先設計的結構，將電極材料、基板、電子器件等一次燒成，是實現SIP的重要途徑。LTCC工藝采用多層陶瓷疊壓燒結，高頻介質損耗小，高溫穩定性好，膨脹系數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，可以滿足系統高密度布線和緊湊復雜的無源電路要求，能充分發揮大規模集成電路的性能優勢。采用LTCC技術的SIP具備高集成度，方便集成無源元件無源功能器件，通過調整配料和多種不同介電常數基板混合共燒的方式提高電路設計靈活性等。

圖 系統級封裝橫截面示意圖

⑤基于LTCC技術的SIP同半導體器件有良好的熱匹配性能。LTCC的熱膨脹系數與Si、GaAs、InP接近，可以直接在基板上進行芯片的組裝。

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合化的方向持續發展。

1.《系統級封裝用陶瓷基板材料研究進展和發展趨勢》，高嶺,趙東亮.

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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：一文了解系統級封裝SIP用陶瓷基板材料