高分子基金属复合材料的前沿应用.docxVIP

第40卷

2023年11月

应用化学

CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY

第11期

1581‐1586

科普DOI：10.19894/j.issn.1000-0518.230039

科普

高分子基金属复合材料的前沿应用

张梦飞张久洋*

（东南大学化学化工学院，南京210023）

摘要高分子基金属复合材料作为一种具有独特物理属性的功能材料，兼具金属的高导电导热性以及加工便利性。近年来，高分子基金属复合材料成为科技前沿热点。复合材料不仅在芯片堆叠、集成电路和系统集成等高精度封装中实现技术突破，而且为医疗传感装置、柔性显示屏和软体机器人的开发提供了新思路。本文系统介绍了高分子基金属复合材料，从工作性能、应用概况及市场分析等方面总结其在电子封装、柔性显示、医疗传感和电磁屏蔽领域的的研究现状。

关键词高分子基金属复合材料；电子封装；柔性电子；电磁屏蔽

中图分类号：O631文献标识码：A文章编号：1000-0518（2023）11-1581-06

从青铜时代到陶瓷时代，材料的更迭折射出人类智慧的光芒。现如今电子信息的飞速发展则对材料提出了高层次要求，高分子基金属复合材料凭借优异光电性能、机械稳定性及低成本特点，其未来应用价值很高（图1）［1-6］，有望助力电子封装、柔性传感、电磁屏蔽等诸多先进电子领域的蓬勃发展。

图1高分子基金属复合材料在先进电子领域的应用方向［1-6］

Fig.1Theapplicationdirectionofpolymer-basedmetalcompositesinthefieldofadvancedelectronics［1-6］

1电子封装领域

电子封装是一门研究微电子产品制造的科学与技术，通俗讲是将设计好的电子芯片、电路用特定的封装材料连接，是产品生产的重要环节。随着数字信息的爆炸性增长，封装要求也不断向着小型化、高导热和高密集度方向发展［7］。

近年来相关研究持续推进，不仅在工艺上从最初的系统级封装、封装体叠层技术（Pacage-on-package，POP）发展到3D集成电路堆叠［8］和扇出封装［9］，材料上的选择也进一步更新。早期以陶瓷封装为主，但其成本高昂、工艺自动化能力差且难以满足高精度封装，因此需要开发出成本低廉的塑料封装，

2023-02-28收稿；2023-08-17接受

国家自然科学基金（No.资助

*E-mail：jiuyang@seu.edu.cn

1582应用化学第40卷

目前，塑料封装占据集成电路封装市场的95%，但传统塑封一度使用锡铅焊料，存在具有很大弊端［10］。首先，只能应用于0.65mm以上节距的连接，大大制约封装精度。其次，高于230℃产生的热应力会对基板造成损伤，造成污染，不适合大规模的推广应用，为此，急需寻找替代材料［11-12］。

将金、银、铜和镍等金属掺杂到环氧树脂、丙烯酸酯树脂以及聚氯酯等高分子基体中［13-14］，在克服传统金属加工性差，高成本且易腐蚀等缺点的同时，赋予材料流动性，可制成导电膜、导电粘合剂，在尖端市场发展迅速［15-16］，潜在应用市场巨大（高分子基金属复合材料的基本性能和潜在应用见图2，图片来源于电子发烧网）。目前，美国Kemtron和3M公司制备的异方导电胶具有高分辨率（可满足小于50μm的沟道）、快速处理和低工艺温度等优势，几乎占据了所有的集成电路和发光二极管领域，产品应用于液晶显示模组、液晶驱动模组、摄像头模组、柔性电路板、触控屏连接线、高精密排线和集成电路的制造中。为加大国际市场占有率，我国科研团队不断钻研创新，作者团队等将低熔点液态金属与胶粘剂结合制得的各向异性导电胶，通过在加热到特定温度施加外力，实现3D空间上的导电差异性，开辟了各向异性导电胶的新思路。但目前全面工业化应用还面临着高键合压力、位置放置以及材料对环境湿度的敏感性等问题，需要进一步深入研究。

图2高分子基金属复合材料在电子封装领域的基本性能与潜在应用（图片来源于电子发烧网：ht