高端SIP封装为何青睐AIN与LTCC？陶瓷基板技术全景透视

在追求电子产品极致轻薄、多功能与高性能的今天，系统级封装（SIP）技术已成为实现这一目标的关键路径。它将多个功能各异的有源芯片、无源元件乃至微机械结构整合于单一封装体内，形成一个功能完备的子系统。然而，集成度的飞跃也带来了散热、信号完整性与机械可靠性的严峻挑战，其中，作为电路支撑与绝缘核心的基板材料，其性能优劣直接决定了SIP方案的成败，下面由深圳金瑞欣小编来为大家讲解一下：

一、SIP对基板材料的核心性能诉求

理想的SIP基板材料需扮演多重角色，是结构支撑、电气互联与热能管理的交汇点。其核心要求可归纳为以下几点：

卓越的高频电学性能：为保障信号高速、低损耗传输，基板必须具备低介电常数（Dk） 与低介电损耗（Df）。低Dk能加速信号传播，而低Df则能有效减少传输过程中的能量损耗，避免器件自身发热导致的性能劣化。

高效的热管理能力：SIP内部功率密度激增，热量若无法及时导出，将导致芯片结温升高、性能衰退乃至失效。因此，高热导率是基板材料的必备特性。同时，其热膨胀系数（CTE） 必须与所承载的芯片（如Si、GaAs）相匹配，否则在温度循环中产生的热应力会引发焊点开裂、界面剥离等致命故障。

可靠的机械与工艺性能：陶瓷基板需要具备足够的机械强度与刚度，以支撑整个结构，并在制造、组装及使用过程中抵抗形变与破裂。此外，良好的可加工性、高尺寸稳定性以及与金属化工艺的兼容性也至关重要。

二、SIP的陶瓷基板解决方案：从传统到创新

陶瓷材料因其优异的综合性能，成为高端SIP应用的优选。传统的Al?O?（氧化铝）虽成本低廉，但热导率有限且CTE匹配性一般；BeO（氧化铍）性能出色但具有毒性，限制了其应用。为满足现代电子技术的需求，新一代先进陶瓷材料应运而生。

1. 氮化铝（AIN）：高功率散热的理想选择

AIN陶瓷堪称SIP，尤其是高功率密度应用的“散热利器”。其核心优势在于：

极高的热导率 [可达170-200 W/(m·K)]，远超Al?O?，能迅速将芯片产生的热量传导至外壳散发。

与半导体芯片近乎完美的CTE匹配（约4.2×10??/°C），显著提升了封装的温度循环可靠性。

同时兼具良好的绝缘性、较高的机械强度与适中的介电性能。

这使得AIN成为大功率LED、激光器、微波射频模块等发热量巨大场景下的首选基板材料。

2. 低温共烧陶瓷（LTCC）：系统集成与高频应用的平台

LTCC技术代表的不仅是一种材料，更是一种强大的三维集成工艺。它在低于1000°C的温度下将多层陶瓷生坯与导体（如Au、Ag、Cu）共同烧结，形成高密度互连的三维结构。其独特优势在于：

无与伦比的集成灵活性：可以在内部埋置电阻、电容、电感等无源元件，形成复杂的嵌入式电路，大幅减少外部元件数量，提高组装密度和系统可靠性。

卓越的高频性能：可选用低损耗配方，并利用高电导率导体进行布线，非常适用于射频、微波及毫米波电路。

优异的设计自由度：材料的介电常数可通过配方在一定范围内灵活调整，并可制作空腔等复杂结构，为电路设计者提供了广阔的创新空间。

良好的热性能与匹配性：LTCC本身具有一定热导率，且其CTE可与主要半导体材料良好匹配。

三、未来展望：复合化与功能一体化

面对日益复杂的应用需求，单一材料的性能边界逐渐显现。未来，电子封装材料的发展必将走向多相复合与功能一体化。例如，在需要极高局部散热的区域引入AIN或金属凸块，与提供布线的LTCC或有机基板结合，形成优势互补的复合结构。这种“各取所长”的策略，将是推动SIP技术迈向更高集成度、更高性能和更广泛应用的关键驱动力。

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