系統級封裝（SIP）技術是指將不同類型的元件通過不同的技術混載于同一封裝之內，具有封裝效率高、兼容性好、電性能好、低功耗和低噪音等優點。
SIP在核心基板(Core)上造出各元件連線層，各有源無源元件埋入層，光學系統層等；再在造好的基板上用倒裝形式(Flip—Chip)或線焊(Wire—Bollding)方式安裝上各個IC和MEMS，也包括不能埋入的無源元件和傳感器。結構如下圖所示：
SIP涉及到多種材料(半導體材料、陶瓷材料、金屬材料)、多種芯片、多種互連、多種封裝(BGA、CSP、無源集成)、多種組裝和多種測試等。其中，陶瓷基板材料是SIP的基礎材料之一，對電路起到支撐和絕緣的作用。
只有制備出各項性能優異的封裝材料，才能實現SIP多種封裝結構、組裝方式等。具體來說，SIP要求基板材料要求主要包括以下幾個方面：
(1)低的介電常數；
(2)低介電損耗；
(3)高熱導率；
(4)適宜的熱膨脹系數；
(5)良好的力學性能；
絕大多數陶瓷基板材料一直沿用Al2O3和BeO陶瓷，但Al2O3基板的熱導率低，熱膨脹系數和Si不太匹配；BeO其較高的生產成本和劇毒的缺點限制了它的應用推廣。此外，雖然AlN陶瓷的應用前景十分廣闊，但還存在著成本高，高溫下難致密燒結，生產中的重復性差等問題。未來電子封裝材料將會朝著多相復合化的方向持續發展。
SIP會涉及多種芯片、多種互連、多種封裝等，因此必然要求其材料具有多種性能。比如，介電常數系列化；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；收縮率系列化滿足共燒等。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，
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，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。
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。
電子元器件小型化越來越高，傳統三維材料甚至二維材料可能都不能滿足要求，封裝材料很有可能向一維材料（纖維或晶須）發展。例如，制備晶須或纖維復合陶瓷基板的一維材料，達到良好的散熱作用。這些都對SIP的小型化和功能集成化起到革命性作用。
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。
原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：系統級封裝SiP用陶瓷基板材料發展趨勢
