陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈分布及工藝制作流程

2.1 陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈分布

陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為陶瓷粉體制備企業(yè)，中游為陶瓷裸片及陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè)，下游則涵蓋汽車(chē)、衛(wèi)星、光伏、軍事等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。縱觀陶瓷基板產(chǎn)業(yè)鏈，鮮有企業(yè)能夠打通垂直產(chǎn)業(yè)鏈，形成粉體、裸片、基板的一體化優(yōu)勢(shì)。

2.2 產(chǎn)業(yè)鏈上游：陶瓷粉體

陶瓷粉體是影響陶瓷基板物理、力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。粉體的純度、粒度、物相、氧含量等會(huì)對(duì)陶瓷基板的熱導(dǎo)率、力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響，其特性也決定了基板成型工藝、燒結(jié)工藝的選擇。

目前常用的陶瓷基板粉體包括氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氮化硅(Si3N4)、氧化鈹(BeO)等。其中BeO粉體因具有具毒性逐步退出歷史舞臺(tái)。

陶瓷粉體占陶瓷基板成本的10%-15%。Al2O3粉體因其價(jià)格（不超過(guò)20元/公斤）低廉目前應(yīng)用最為廣泛。產(chǎn)業(yè)方面多用Al2O3為基體，與氧化鋯（ZrO2）混合成增韌材料（ZTA），改善其抗沖擊能力和膨脹性。

AlN粉體其較高的成本（國(guó)產(chǎn)300-400元/公斤，進(jìn)口1,500元/公斤）限制了其大范圍應(yīng)用。而Si3N4粉體制備難度最大，且價(jià)格也最高，當(dāng)前應(yīng)用僅限于SiC功率器件的封裝中。

2.3 產(chǎn)業(yè)鏈中游：陶瓷裸片/基板

陶瓷裸片：目前制備陶瓷裸片產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最為成熟的是流延成型法。

流延成型法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為流延、排膠和燒結(jié)。流延是指將由陶瓷粉體、溶劑、分散劑、粘結(jié)劑等混合成的漿料，在特定溫度、漿料高度和流延速度下，制得成卷生瓷片薄膜的過(guò)程。隨后，影響陶瓷片性能的溶劑、粘結(jié)劑等雜質(zhì)在排膠爐中受熱揮發(fā)，去除雜質(zhì)后的生瓷片再經(jīng)高溫（通常為1750-1850℃）燒結(jié)和后續(xù)處理最終得到陶瓷裸片。

陶瓷基板：是將陶瓷裸片金屬化的結(jié)果，目前主流的金屬化工藝包含DPC、DBC、AMB及HTCC/LTCC。

直接鍍銅陶瓷基板（DPC）制備前端采用了半導(dǎo)體微加工技術(shù)（濺射鍍膜、光刻、顯影等），后端采用印刷電路板（PCB）制備技術(shù)，因此基板上金屬線(xiàn)更加精細(xì)，非常適合對(duì)準(zhǔn)精度要求較高的微電子器件封裝。同時(shí)DPC基板實(shí)現(xiàn)了陶瓷基板上/下垂直互聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)電子器件三維封裝與集成，降低器件體積。目前DPC陶瓷基板主要應(yīng)用于大功率LED封裝。

直接覆銅鍵合陶瓷基板（DBC）是指在陶瓷表面鍵合銅箔的一種金屬化方法，形成類(lèi)似于Cu-O-Al2O3三明治結(jié)構(gòu)。由于陶瓷和銅具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，且銅箔與陶瓷間共晶鍵合強(qiáng)度高，因此DBC基板具有較高的熱穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于IGBT、激光器（LD）和聚焦光伏等器件封裝散熱中。

活性金屬焊接陶瓷基板（AMB）是DBC工藝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，利用含少量活性元素的活性金屬焊料（Ti、Zr、Hf或Ta等稀土元素）實(shí)現(xiàn)銅箔與陶瓷基片間的焊接。由于稀土元素具有高活性，可提高焊料熔化后對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性，使陶瓷表面無(wú)需金屬化就可與金屬實(shí)現(xiàn)焊接。

從基片材料來(lái)看,AIN-AMB陶瓷基板主要用于高鐵、高壓變換器、直流送電等高壓、高電流功率半導(dǎo)體中;Si3N4-AMB主要應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)的功率半導(dǎo)體中。由于該種材料熱導(dǎo)率高、載流能力強(qiáng)，膨脹系數(shù)與硅芯片接近,在高功率IGBT，尤其是碳化硅功率器件中，AMB方案已對(duì)DBC形成替代。

高/低溫共燒多層陶瓷基板（HTCC/LTCC）。HTCC具有高機(jī)械強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、物化性能穩(wěn)定、材料成本低等特點(diǎn)，適合大功率及高溫環(huán)境下器件封裝。相較HTCC，LTCC基板導(dǎo)電率高，具有較小的介電常數(shù)、較小的熱膨脹系數(shù)、優(yōu)良的高頻性能，可適應(yīng)高溫、高濕及大電流應(yīng)用要求，目前主要在軍工及航天電子器件中得到廣泛應(yīng)用。

2.4 產(chǎn)業(yè)鏈下游：市場(chǎng)應(yīng)用

陶瓷基板在下游領(lǐng)域如光纖通信、電子電器、新能源汽車(chē)、機(jī)械工程、航空航天、軍事設(shè)備等方面得到了廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)需求旺盛。例如，IGBT功率模塊的需求增長(zhǎng)帶動(dòng)了對(duì)于DBC陶瓷基板的需求，尤其是第三代半導(dǎo)體的加速上車(chē)，將推動(dòng)AMB陶瓷基板的需求高漲。此外，陶瓷基板在高功率激光器（LD）、發(fā)光二極管（LED）、半導(dǎo)體制冷片（TEC）、高溫電子器件（HTE）和光伏模組（PV）中均占據(jù)重要位置。

審核編輯：黃飛