陶瓷散熱基板投資圖譜

說來慚愧，陶瓷散熱基板是最近才關(guān)注的領(lǐng)域，以前知道有市場需求和產(chǎn)業(yè)前景，但是因?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈過于復(fù)雜，心有余而力不足，加上陶瓷封裝又屬于芯片封裝的小眾領(lǐng)域，所有有意識地把這個細(xì)分品類給忽略掉了，歸到了新材料的范疇當(dāng)中。

最近因?yàn)闄C(jī)緣巧合，接連接觸了幾個相關(guān)項(xiàng)目，所以重點(diǎn)關(guān)注了這個門類的未來市場前景，抽時間整理了一下（公開信息整理，如有遺漏，請聯(lián)系riseen）。

陶瓷散熱基板中的“陶瓷”，并非我們通常認(rèn)知中的陶瓷，屬于電子陶瓷材料，主要用于陶瓷封裝殼體和陶瓷基板，主要成分包括氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化鈹(BeO)等。與傳統(tǒng)的陶瓷有個共性，主要化學(xué)成分都是硅、鋁、氧三種元素。

為什么芯片封裝中需要用到陶瓷散熱基板，價值還是體現(xiàn)在陶瓷的“散熱”性能上，主要把芯片工作中產(chǎn)生的熱量及時從芯片體內(nèi)導(dǎo)出，防止熱量聚集，所以主要用于功率芯片、半導(dǎo)體照明、激光與光通信、汽車電子等領(lǐng)域。

本文力求通過6個要點(diǎn)，展示出整個行業(yè)的全貌：

1）陶瓷散熱基板投資圖譜

2）陶瓷散熱基板投資邏輯

陶瓷散熱基板屬于芯片封裝基板中的小眾領(lǐng)域，大頭主要還是有機(jī)基板，各種樹脂材料為主（環(huán)氧樹脂，聚苯醚樹脂，聚酰亞胺樹脂），量大、適用范圍廣，也是之前資本市場關(guān)注重點(diǎn)。

陶瓷散熱基板雖然小眾，但是針對的是高發(fā)熱量的芯片，高發(fā)熱量對應(yīng)的是高功率，高功率對應(yīng)的是高算力和高壓、大電流，如果你認(rèn)同高算力芯片的未來，高功率電子電力芯片的未來，以及汽車電子芯片的前景，那么這就是陶瓷散熱基板的基本投資邏輯。

3）關(guān)注那些技術(shù)指標(biāo)

三個重要的技術(shù)指標(biāo)：熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、抗彎強(qiáng)度，決定了不同的陶瓷散熱材料的應(yīng)用場景和未來前景。

熱導(dǎo)率，單位W/(mk)，主要就是衡量散熱性能的，熱導(dǎo)率越高，熱量越容易散發(fā)，氮化鋁熱導(dǎo)率在200W/（m·K）左右，氮化硅熱導(dǎo)率在100W/（m·K）左右。

熱膨脹系數(shù)，熱脹冷縮，單位溫度變化所導(dǎo)致的長度量值的變化，陶瓷散熱基板的熱膨脹系數(shù)最好與芯片的熱膨脹系數(shù)相匹配的，可以防止高溫下出現(xiàn)錯位和裂痕。

抗彎強(qiáng)度，指材料抵抗彎曲不斷裂的能力，主要用于考察陶瓷等脆性材料的強(qiáng)度，體現(xiàn)的是機(jī)械強(qiáng)度。

4）為什么重點(diǎn)關(guān)注氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)

常用電子級陶瓷散熱基板材料包括氧化鋁(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化鈹(BeO)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)等，各自有不同的特性和應(yīng)用場景，本文主要關(guān)注氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)。

綜合各種材料的特性看，首先氧化鋁(Al2O3)雖然工藝最成熟，價格低，但是存在熱導(dǎo)率較低、熱膨脹系數(shù)與Si不太匹配等劣勢，限制了應(yīng)用；碳化硅(SiC)熱導(dǎo)率很高，但需要單晶狀態(tài)，制備難，成本高；氧化鈹(BeO)的熱導(dǎo)率會隨著溫度升高大幅下降，而且有劇毒，并不適合大規(guī)模推廣。

所以未來比較看好的還是氮化鋁(AlN)、氮化硅(Si3N4)，這二者綜合性能突出，氮化鋁(AlN)陶瓷散熱基板熱導(dǎo)率較高，熱膨脹系數(shù)與Si、SiC和GaAs等半導(dǎo)體材料相匹配。而氮化硅(Si3N4)性能更為全面性，抗彎強(qiáng)度高(大于800MPa)，耐磨性好，在機(jī)械性能要求較高的場景，比如汽車電子領(lǐng)域，更為適用。

5）陶瓷覆銅載板的技術(shù)路線（DBC、AMB、DPC）

陶瓷覆銅載板，將銅箔與陶瓷基板耦合，在通過刻蝕的形式，去除掉多余銅箔，將電路圖印刷到載板上，形成有電路的陶瓷覆銅載板。主要技術(shù)路線有三種：

DBC（ Direct Bonding Copper)，通過熱熔式粘合法，在高溫下將銅箔直接燒結(jié)到Al2O3和AlN陶瓷表面而制成復(fù)合基板。

AMB（ Active Metal Brazing），是陶瓷與含有活性元素Ti、Zr 的Ag、Cu焊料在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)銅瓷結(jié)合。

DPC（ Direct Plating Copper），采用濺鍍工藝于基板表面復(fù)合金屬層，并以電鍍和光刻工藝形成電路。

6）一張圖展示陶瓷封裝

這部分不再贅述，一張圖直觀展示，陶瓷覆銅載板在IGBT封裝中的位置。