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系统级封装SIP基板材料分析及合明科技系统级封装SIP基板清洗

系统级封装(SiP)技术能将多种功能的芯片和元件集成于同一封装内,实现高性能、小型化和多功能。这其中,基板材料的选择至关重要,直接影响封装的电性能、热管理、可靠性和成本。为了帮你快速了解和选型,下面这个表格汇总了当前主流的SiP基板材料及其关键特性。

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材料类别具体类型主要特点热导率 [W/(m·K)]介电常数 (大致范围)热膨胀系数 [×10⁻⁶/℃]典型应用场景
有机基板FR-4, BT树脂, PI, PPE等成本低,介电常数低利于高速信号,CTE相对高,传热性一般0.2 ~ 1依型号和频率可调 (参见表5-2)8 ~ 18消费电子(如苹果iWatch)、汽车电子、物联网设备
陶瓷基板HTCC (高温共烧陶瓷)耐高温,强度高,布线密度高,密封性好,导体为钨/钼约18 (氧化铝)--大功率器件、高密度陶瓷封装、严苛环境

LTCC (低温共烧陶瓷)可埋入无源元件,熔点低,金属电导率高,适合高频---微波射频模块、高频通信组件、汽车电子

氮化铝 (AlN)导热极佳,热膨胀系数与硅芯片匹配好~260-4.5高功率、激光器、导热要求极高的场合
新兴及特种材料液晶聚合物 (LCP)高频性能优异(低介电损耗),柔性,耐湿,可靠性好-低 (具体数值未提供)与硅接近高频柔性电子设备、要求低损耗的射频模块

刚柔结合板兼具刚性的支撑和柔性的连接,提升三维布局自由度---折叠手机、航天设备、空间受限且需运动连接部位
复合材料与前沿探索碳质材料(金刚石、C/C复合等)超高热导率,密度小,但成本和技术成熟度是挑战>400 (目标)--未来超高热流密度芯片散热

新型纳米陶瓷 & 低维材料通过纳米复合、纤维/晶须增强,追求性能可调和多功能集成可调 (目标)可调 (目标)可调 (目标)未来高性能、高度异质集成SiP

基板材料选用原则

在实际项目中选择SiP基板材料时,你需要综合权衡以下几个方面:

  • 电性能考量:对于高频、高速信号,优选低介电常数和低介电损耗的材料,如LCP、特定有机基板(如FR4在某些频率下表现良好)和LTCC,以减少信号延迟和损耗。

  • 热管理考量:对于高功耗、大功率芯片,导热能力是关键。氮化铝(AlN)和针对超高功率密度探索的碳质材料(如金刚石)是重要选择。同时,要关注材料的热膨胀系数(CTE)是否与芯片(如硅芯片CTE约为2.5-5×10⁻⁶/℃)匹配,以避免因热应力导致连接失效

  • 可靠性与成本平衡:

    • 有机基板(如FR4)在成本敏感、大批量的商业领域(如消费电子)应用广泛,但其耐热性和气密性通常不如陶瓷基板

    • 陶瓷基板(如HTCC/LTCC)一般可靠性更高,适用于航空航天、汽车、高温、高功率等严苛环境,但成本也相对较高。

  • 集成度与结构设计:若需要在基板中直接埋入无源元件(电阻、电容、电感等),LTCC技术在这方面具有优势。对于有三维布局、运动部位或折叠需求的SiP,刚柔结合板是理想选择

🚀 SiP基板材料的未来发展

SiP基板材料正朝着性能更优、功能更强的方向发展:

  • 性能系列化与复合材料:开发介电常数、热膨胀系数等性能可系列化调节的材料,以及通过复合不同材料(如陶瓷-聚合物、碳质材料-金属)获得综合性能更佳的复合材料,以满足SiP内部多样化需求。

  • 超高热导材料:持续探索如金刚石、碳纳米管、C/C复合材料等碳质材料,目标是实现热导率大于400 W/(m·K)的超高热导材料,解决未来芯片的散热瓶颈

  • 新型纳米陶瓷与低维材料:利用纳米技术开发新型陶瓷材料(如Si-Al-O-N体系),可能兼具高导热和良好力学性能。同时,研究二维薄膜、一维纤维/晶须等低维材料,有望实现更薄、更柔性或具备新功能的基板

希望这份关于SiP基板材料的梳理能帮助你。

SiP基板清洗-合明科技锡膏助焊剂清洗剂介绍:

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。

合明科技致力于为SMT电子表面贴装清洗、功率电子器件清洗及先进封装清洗提供高品质、高技术、高价值的产品和服务。合明科技 (13691709838)Unibright 是一家集研发、生产、销售为一体的国家高新技术、专精特新企业,具有二十多年的水基清洗工艺解决方案服务经验,掌握电子制程环保水基清洗核心技术。水基技术产品覆盖从半导体芯片封测到 PCBA 组件终端的清洗应用。是IPC-CH-65B CN《清洗指导》标准的单位。合明科技全系列产品均为自主研发,具有深厚的技术开发能力,拥有五十多项知识产权、专利,是国内为数不多拥有完整的电子制程清洗产品链的公司。合明科技致力成为芯片、电子精密清洗剂的领先者。以国内自有品牌,以完善的服务体系,高效的经营管理机制、雄厚的技术研发实力和产品价格优势,为国内企业、机构提供更好的技术服务和更优质的产品。合明科技的定位不仅是精湛技术产品的提供商,另外更具价值的是能为客户提供可行的材料、工艺、设备综合解决方案,为客户解决各类高端精密电子、芯片封装制程清洗中的难题,理顺工艺,提高良率,成为客户可靠的帮手。

合明科技凭借精湛的产品技术水平受邀成为国际电子工业连接协会技术组主席单位,编写全球首部中文版《清洗指导》IPC标准(标准编号:IPC-CH-65B CN)(“Guidelines for Cleaning of Printed Boards and Assemblies”),IPC标准是全球电子行业优先选用标准,是集成电路材料产业技术创新联盟会员成员。

主营产品包括:集成电路与先进封装清洗材料、电子焊接助焊剂、电子环保清洗设备、电子辅料等。

半导体技术应用节点:FlipChip ;2D/2.5D/3D堆叠集成;COB绑定前清洗;晶圆级封装;高密度SIP焊后清洗;功率电子清洗。

 

 


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