许多高性能的材料现在可用于电子外壳和包装，可以提供比传统选择的优势。这些材料大多是先进的复合材料，更轻，更耐候性，具有更好的热性能。
一些先进材料的热导率是铜的四倍以上。这样做的好处包括改进的热设计，以及消除热管、风扇和液体回路冷却系统的能力，包括它们的空间要求和噪音。重量可节省90%，尺寸可减少65%。
使用先进的复合材料还可以降低功耗、热应力和翘曲。这种材料的cte可以更精确地匹配，允许直接键合连接。
使用这些复合材料的系统提高了可靠性，提高了性能。对于oem来说，这些材料提高了生产产量，并可能导致降低零部件和系统成本。
高级材料等级
具有适合电子包装的热性能的先进复合材料包括整体碳质材料和碳基质复合材料、金属基质复合材料（MMCs）、陶瓷基质复合材料（CMCs）和聚合物基质复合材料（PMCs）。
所有这些复合材料都由两个或两个以上的物理和/或化学上不同的组件组成，它们一起提供了优于单个材料的特性。
通常，增强组件分布在连续组件或矩阵组件中。当基体是金属时，该复合材料被称为金属基体复合材料，或MMC。在mmc中，强化通常采取颗粒、胡须、短纤维或连续纤维的形式。
复合材料在电子包装中并不是什么新鲜事。例如，E-玻璃纤维增强聚合物多氯联苯是多氯化碳；铜/钨和铜/钼是多氯化碳，而不是合金。
也有许多陶瓷颗粒和金属颗粒增强聚合物，用于热界面材料（TIMs）、填充物、封装剂和导电粘合剂都是pmc。
整体碳质材料和碳基复合材料
用于电子包装和电子热管理的先进碳质材料通常是单片碳质材料。这些材料包括石墨和金刚石，以及碳基质复合材料。
它们可以与金属或其他材料结合，产生更容易加工成制造部件的复杂材料。
石墨化材料的密度低于铜和铝等金属材料，但提供同等或更高的导热率。碳质材料可以被加工成低密度的隔热器，以保护电子产品免受热源的影响。
金属基复合材料
金属基体复合材料，或mmc，是通过将增强材料分散到诸如铝、镁或钛等金属基体中而制成的。
强化材料包括碳化硅（碳化硅）、碳和金刚石。在增强的其他特性中，通常区分mmc：增强的mmc，和连续的纤维或层状的mmc。由于连续纤维的高长宽比，它们通常提供从基体到钢筋的最高程度的载荷转移。
颗粒和短纤维增强金属具有较低的纵横比，因此比连续纤维的强度。mmc可以定制，使包括基板、载体和外壳在内的包装系统具有最佳的热和物理性能。
连续硼纤维增强铝复合材料已被用作芯片载体多层板的散热器。
几种具有高热导系数和热膨胀系数可调的mmc用于热管理。mmc一个问题是它们被制造成可用的部件。
例如，虽然C/金属复合材料很容易被机器制造，但金刚石/金属复合材料具有非润湿特性，并在制造过程中表现出不理想的界面反应。
无压力渗透和粉末注射成型相结合可以产生接近最佳的形状复合材料。提高润湿性和优化界面结构是成功制备和进一步提高热性能的前提条件。
陶瓷基复合材料
陶瓷基体复合材料具有高导热率和低CTE。
陶瓷基复合材料（CMCs）的其他理想特性包括高温稳定性、高耐热冲击性、高硬度、高耐腐蚀性、重量轻、非磁性和非导电性能，以及在提供独特的工程解决方案方面的多功能性。
cmc由嵌入在陶瓷基体中的陶瓷纤维组成，形成陶瓷纤维增强陶瓷（CFRC）材料。cmc中常用的纤维包括碳化硅和氧化铝。
最近的CMC材料包括反应键合碳化硅复合材料、铝钢化碳化硅复合材料和陶瓷基纳米复合材料。
它们作为复合材料进行定制的内在能力使CMCs在大量的高温应用中具有高度的吸引力，最显著的是内部发动机部件、排气系统和其他“热区”结构，其中CMCs被设想为金属超级合金的轻型替代品。
聚合物基复合材料
热固性和热塑性聚合物基体都具有合理的导热性。不同种类的填料在提高聚合物性能和生产效率方面发挥着重要作用。
在降低成本、降低密度控制、光学效应、导热系数、磁性能、阻燃性、提高硬度和抗撕裂性等方面，都增加了对高性能填料的需求。
几种类型的增强材料，特别是纳米颗粒填料，已用于聚合物基质复合材料：蒸汽生长碳纤维（VGCF）、碳泡沫、碳纳米管（CNT）和其他导热颗粒，如陶瓷、碳、金属或金属涂层颗粒，以及金属或碳泡沫。
碳化物和氮化物的纳米颗粒可用于增强聚合物基体纳米复合材料，以提高导热性、机械强度、硬度、耐腐蚀性和耐磨性。
单独或联合使用不同的氮化铝、硅灰石、碳化硅晶、不同形状和尺寸的无机填料制备导热聚合物复合材料的氮化硼。
采用混合填料是有效地提高导热系数的。对于给定的填料载荷，使用较大的颗粒和表面处理的填料导致复合材料的导热系数增强。
填料的表面处理也可以产生具有较低CTE的复合材料。
结论
用于电气和电子外壳的材料——钢、铝和聚合物——可以追溯到19世纪。现在许多应用需要比这些材料更轻和/或更传导的外壳。
这适用于商业、军事和航空航天方面的应用。我们现在有几种先进的材料，可以提供显著的热和机械改进，其结果是被用于越来越多的应用，成本没有挑战，但性能和应用需要这些。