先进封装技术持续演进，各类互连技术正朝着异构集成 的方向发展。为了优化先进封装的良率，采用了不同的组装工艺；同时，为了应对系统级封装（系统级封装（SiP） ）和微型化模块在组装过程中面临的诸多挑战，亟需开发创新的先进封装材料。
先进包装材料面临的挑战
尺寸更大、互连结构更密集的芯片 ——以及随之而来的更紧密的间距和更小的凸点——给组装过程带来了挑战，包括因翘曲导致的开路，以及由于间距过密而难以去除助焊剂残留 等问题。例如，尺寸更大且更薄的硅片芯片 与薄基板相结合，再加上不对称的焊点/凸块 设计，给实现良好的封装良率带来了常见的挑战。 热压焊接层 (热压键合（TCB）)、激光辅助焊接层 (LAB) 以及无助焊剂回流甲酸 技术被用于克服这些挑战（图 1）。热压键合（TCB） 和 LAB 工艺通常将晶圆或基板在 100-150°C 的加热基座上保持较长时间；如果焊接层 工艺中使用了助焊剂，这种情况可能会导致硬化助焊剂残留 的清除变得困难。
因此，已开发出用于晶圆/芯片 焊接层 的新型助焊剂配方和粘合剂。例如，转向使用半导体级超低残留 (ULR)免洗 倒装芯片 助焊剂是克服这些挑战的解决方案之一，因为焊接过程后残留的助焊剂残留 极少（低于10%，低至1%）。 ULR助焊剂已被用于消除腐蚀风险，同时提供足够的润湿 和粘附性，以形成良好的接头，且无需清洗，因为极少的助焊剂残留 与后续工艺中使用的底部填充材料 或模塑材料兼容。
对于甲酸 无助焊剂回流焊（“无助焊剂”），需使用粘合剂或粘着剂在工艺过程中将芯片 固定到位，且该粘合剂不应残留任何残留 ，以免与后续工艺产生冲突。
对于扇出型晶圆级封装 （FOWLP），通常需要采用球栎工艺来形成互连结构焊点/凸块 。除了上述提到的翘曲问题和助焊剂清除工艺的有效性外，与聚酰亚胺、BCB和PBO等新型介电聚合物涂层的兼容性也是另一个值得关注的问题。 由于不同材料在温度作用下存在不相容性，介电层上的分层和残留 是常见的问题。在对不同温度下助焊剂材料与介电层之间的相互作用进行深入研究后，已开发出与新型介电聚合物涂层相容的新型助焊剂材料。
面临的挑战在于系统级封装（SiP）
高精度密度 系统级封装（SiP） 应用 的焊膏涂布已成为一项极具挑战性的任务。为应对半导体封装的微型化和功能高密度化趋势（详见系统级封装（SiP） 和异构集成 ），我们开发了一系列专为超精细间距 印刷设计的焊膏产品组合，其细粉 范围涵盖6型至8型（图2），成功克服了因细粉 大表面积导致的氧化难题。 对于特征尺寸小至100µm或更小的精细焊膏应用 ，精细焊料合金 粉末的质量、助焊剂配方以及焊膏流变性 对实现焊膏沉积的一致性和良好的焊接性能至关重要。这些重要特性有助于减少空洞率 和塌陷，同时保持印刷性能 的一致性，将卓越的润湿 性能与出色的钢网 印刷转印效率 相结合，以满足最广泛的工艺要求。 对于某些无法采用焊膏印刷的包装设计，也可使用微点胶 或精密喷射技术作为替代方案，其沉积精度可达80微米的特征尺寸。
新型焊料的发展也是实现异构集成 的关键因素。当存在不同的回流工艺，且需要采用焊料分层结构时，系统级封装（SiP） 可能需要熔点各异的合金。此外，熔点较低的焊料能够更好地控制翘曲，特别是对于薄型芯片/基板，同时还能最大限度地减少热敏元件元器件 的受热时间。针对汽车模块及其他要求严苛的应用 ，还开发出了具有增强型可靠性 的合金。
电力电子与热管理
已开发出一系列面向电力电子领域的材料解决方案，包括适用于高功率器件 （例如GaN）且具有低漏电流特性的低Alpha高铅 焊膏，以及采用混合焊料合金粉 技术的Durafuse™ HT（*专利审批中 ）——作为高温无铅替代方案，其提供的键合性能剪切强度 、热循环 可靠性 和热导率 优于（或至少与）高铅 ，同时采用的焊接工艺与当前高铅 焊接工艺类似。
Ag和烧结铜 浆料配方的研发进展，为芯片 （芯片贴装）、package attach（封装贴装）以及功率电子学领域的类似应用 （ ）应用提供了解决方案（图3），显著提升了属性 （ ），包括bond剪切强度 （键合强度）和热导率 （ ）。这些高金属含量材料的设计旨在使烧结工艺后残留的有机残留 （ ）降至最低，同时具备快速烧结特性，并在无压和加压烧结条件下，针对不同表面处理（如Ag、Cu和Au）展现出强劲的焊点强度 （ ）。 通过预干燥和压力辅助烧结工艺，已实现了低空洞率 和孔隙度 。
为应对随着半导体器件功率密度 增加及结温上升所带来的热管理 挑战，多年来已开发出多种具有广泛热导率 和形态的导热界面材料 (TIM) 解决方案。金属TIMs 正越来越多地应用于要求严苛的应用 ，包括铟基TIMs和镓（Ga） 基TIMs。值得注意的是，镓（Ga） 基液态金属 TIMs正为热管理 开辟新的可能性，这得益于其坚固的润湿 属性 （具有多种表面）以及有望消除“泄漏”的潜力。
