综述：下一代电子封装材料：基于聚酰亚胺（PI）和聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的导热绝缘性能与设计策略

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Next-generation electronic packaging materials: thermal-dielectric properties and design strategies in PI and PTFE-based composites

　　

摘要

高频和高功率电子技术的快速发展迫切需要同时具备高导热性、低介电常数和低损耗以及良好机械可靠性的材料。聚酰亚胺（PI）和聚四氟乙烯（PTFE）由于其出色的热稳定性、化学抗性和电绝缘性能，成为先进电子封装中最有前景的聚合物基材之一。然而，PI相对较高的介电常数、PTFE较差的界面粘附性以及它们本身较低的导热性，严重限制了它们在下一代电子基板中的直接应用。本文系统总结了基于PI和PTFE的复合材料的最新进展，特别关注了设计策略、制备方法以及结构与性能之间的关系。从界面工程、填料分散和网络构建的角度，对各种加工技术进行了深入评估。重点讨论了陶瓷、碳、金属氧化物和金属填料在PI和PTFE基材中形成高效导热且电绝缘路径的作用。此外，还详细探讨了表面功能化、偶联剂以及分层或双渗透结构在增强声子传输、抑制介电损耗和提高机械完整性方面的作用。最后，指出了当前面临的挑战和未来发展方向，包括界面优化、填料排列控制、低损耗介电材料的制备，以及适用于5G和微波电子等高频应用的可扩展制造策略。本文全面阐述了基于PI和PTFE的复合材料的加工-结构-性能之间的关联，并为高性能聚合物复合材料的合理设计提供了指导。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

高频和高功率电子技术的快速发展迫切需要同时具备高导热性、低介电常数和低损耗以及良好机械可靠性的材料。聚酰亚胺（PI）和聚四氟乙烯（PTFE）由于其出色的热稳定性、化学抗性和电绝缘性能，成为先进电子封装中最有前景的聚合物基材之一。然而，PI相对较高的介电常数、PTFE较差的界面粘附性以及它们本身较低的导热性，严重限制了它们在下一代电子基板中的直接应用。本文系统总结了基于PI和PTFE的复合材料的最新进展，特别关注了设计策略、制备方法以及结构与性能之间的关系。从界面工程、填料分散和网络构建的角度，对各种加工技术进行了深入评估。重点讨论了陶瓷、碳、金属氧化物和金属填料在PI和PTFE基材中形成高效导热且电绝缘路径的作用。此外，还详细探讨了表面功能化、偶联剂以及分层或双渗透结构在增强声子传输、抑制介电损耗和提高机械完整性方面的作用。最后，指出了当前面临的挑战和未来发展方向，包括界面优化、填料排列控制、低损耗介电材料的制备，以及适用于5G和微波电子等高频应用的可扩展制造策略。本文全面阐述了基于PI和PTFE的复合材料的加工-结构-性能之间的关联，并为高性能聚合物复合材料的合理设计提供了指导。

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