氮化硅陶瓷基板的案例
國產(chǎn)氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊，提升新能源汽車五項(xiàng)重要性能
國產(chǎn)氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊，提升新能源汽車五項(xiàng)重要性能
一、Si3N4-AMB工藝氮化硅陶瓷基板是SiC汽車電子功率器件模塊封裝理想之選
當(dāng)前，半導(dǎo)體電子器件行業(yè)廣泛應(yīng)用的陶瓷基板，按照基板材料劃分主要有氧化鋁陶瓷基板(Al2O3)、氮化鋁陶瓷基板(AlN)和氮化硅陶瓷基板(Si3N4)三種。
▲氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板、氮化硅陶瓷基板三種材料性能對比
其中，氧化鋁陶瓷基板最常用，主要采用DBC工藝，氧化鋁陶瓷基板其制造工藝成熟，并且成本低廉，在中低端領(lǐng)域有較大的市場需求。但是氧化鋁陶瓷基板導(dǎo)熱性差，驟冷驟熱循環(huán)次數(shù)僅僅200余次，跟不上新能源電動汽車等等第三代大功率半導(dǎo)體的發(fā)展。
氮化鋁陶瓷基板導(dǎo)熱率較高，DBC和AMB兩種工藝都有采用，氮化鋁陶瓷基板的導(dǎo)熱性好，且與第三代大功率半導(dǎo)體材料有很好的匹配性，但是氮化鋁陶瓷基板機(jī)械性能和抗熱震性能差，影響半導(dǎo)體器件可靠性，且使用成本較高。
氮化硅陶瓷基板綜合性能優(yōu)異可靠，主要采用活性金屬釬焊覆銅AMB工藝，氮化硅陶瓷基板在導(dǎo)熱性、高機(jī)械強(qiáng)度、低膨脹系數(shù)、抗氧化性能、熱腐蝕性能、摩擦系數(shù)等方面具有優(yōu)異的性能。它的理論熱導(dǎo)率高達(dá)400W/（m.k），熱膨脹系數(shù)約為3.0x10-6℃，與Si、SiC、GaAs等材料具有良好的匹配性，使氮化硅陶瓷基板成為非常有吸引力的高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性能，完全滿足高溫、大功率、高散熱、高可靠性的第三代大功率半導(dǎo)體電子器件基板材料封裝要求。
展開 當(dāng)國產(chǎn)氮化硅陶瓷基板邂逅碳化硅功率模塊，中國新能源汽車開啟性能狂飆模式
威海圓環(huán)始終致力于高性能及高可靠性氮化硅陶瓷設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)銷售，打造高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷基板生產(chǎn)領(lǐng)軍品牌，持續(xù)通過技術(shù)創(chuàng)新為客戶及時(shí)提供高性價(jià)比的氮化硅陶瓷材料產(chǎn)品和服務(wù)。
當(dāng)國產(chǎn)氮化硅陶瓷基板邂逅碳化硅功率模塊，中國新能源汽車開啟性能狂飆模式模式（顏輝）
打造中國氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制生產(chǎn)領(lǐng)軍品牌，威海圓環(huán)快速響應(yīng)氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件特殊定制
第三、威海圓環(huán)快速響應(yīng)氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件特殊定制，快速滿足客戶的需求。及時(shí)滿足客戶的氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制需求已經(jīng)成為威海圓環(huán)研發(fā)和生產(chǎn)的優(yōu)勢。
威海圓環(huán)服務(wù)承諾：24小時(shí)全天候服務(wù)；8小時(shí)內(nèi)對客戶的氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制需求必回復(fù)；常規(guī)品批量交期3-5天；質(zhì)保期內(nèi)提供免費(fèi)換貨，72小時(shí)內(nèi)100%解決質(zhì)量投訴。
高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷基板、氮化硅微珠、氮化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷磨介、氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件等系列氮化硅精密陶瓷材料專業(yè)生產(chǎn)商、氮化硅精密陶瓷結(jié)構(gòu)件定制服務(wù)商、氮化硅精密陶瓷材料解決方案提供商——威海圓環(huán)市場部 顏工 l86O64ll446隨時(shí)歡迎各位同行、各位同仁交流探討！我們一起解決問題，一起學(xué)習(xí)各種設(shè)備或大型工業(yè)裝置關(guān)鍵部件改進(jìn)新技術(shù)、新方法。隨時(shí)歡迎耐磨損氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、耐高溫氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、耐高溫氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、高硬度氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制加工，來圖來樣非標(biāo)定制，來圖定做單件起接。
威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司作為一家專業(yè)從事高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷基板、氮化硅微珠、氮化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷磨介、氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制等系列氮化硅精密陶瓷材料生產(chǎn)企業(yè)，不僅在所有耐磨損氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、耐高溫氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、耐腐蝕氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件、高硬度氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品材料的品質(zhì)上精益求精，而且還在定制加工生產(chǎn)技術(shù)上嚴(yán)格把關(guān)，以確保威海圓環(huán)氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品在惡劣的環(huán)境下保持以正常的工作。
打造中國氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件定制生產(chǎn)領(lǐng)軍品牌，威海圓環(huán)快速響應(yīng)氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件特殊定制(顏工)
展開 國產(chǎn)光伏用高純石英砂、超細(xì)石英粉研磨技術(shù)升級，氮化硅陶瓷磨介環(huán)破題“磨不細(xì)、混不均、分不散、提不純”
▲十年研磨工作的高硬度、低磨耗、超長使用壽命的氮化硅陶瓷磨介環(huán)對比
四、威海圓環(huán)氮化硅陶瓷磨介環(huán)助力國產(chǎn)高純度石英砂、超細(xì)石英粉提質(zhì)增效
威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司是一家專業(yè)從事Si?N?氮化硅微珠、氮化硅陶瓷球、氮化硅陶瓷磨介環(huán)、氮化硅陶瓷磨介球，氮化硅陶瓷磨介柱等各型體研磨介質(zhì)，高熱導(dǎo)率氮化硅陶瓷基板、可重復(fù)利用的高熱導(dǎo)氮化硅陶瓷坩堝、氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件等系列氮化硅精密陶瓷材料的生產(chǎn)企業(yè)。
威海圓環(huán)研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂、超細(xì)石英粉的氮化硅陶瓷研磨環(huán)適用范圍：適合立式攪拌磨、立式（臥式）行星磨、臥式球磨機(jī)、震動磨和各種線速、V型混料機(jī)及各種應(yīng)用研磨環(huán)進(jìn)行分散、混合和粉體研磨設(shè)備，尤其適合對材料有嚴(yán)格要求的漿料和粉料作濕法、干法的超細(xì)分散及研磨。
威海圓環(huán)氮化硅磨介環(huán)在濃度較高或者干法研磨有優(yōu)勢，除了研磨光伏石英坩堝所需原料高純石英砂、超細(xì)石英粉較大的優(yōu)勢以外，在研磨高純稀土粉、超細(xì)稀土粉、高純石墨粉、超細(xì)石墨粉等高附加值工業(yè)粉體效果也非常理想，可以有效解決高附加值粉體“磨不細(xì)、混不均，分不散，提不純”的行業(yè)痼疾。
2015年9月，威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司開啟了高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板技術(shù)研發(fā)自主創(chuàng)新之路，在研制高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板過程中，抓住細(xì)節(jié)，把握核心，不斷發(fā)現(xiàn)和解決各類生產(chǎn)的難題，歷時(shí)七年，威海圓環(huán)生產(chǎn)的0.32mmX139.7mmX190.5mm行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板已經(jīng)達(dá)到量產(chǎn)的水平，突破了西方先進(jìn)國家在高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板的技術(shù)保護(hù)和應(yīng)用產(chǎn)品對我國“卡脖子”難題。
2022年10月，威海圓環(huán)批量化生產(chǎn)性能完備的0.1～1mm規(guī)格的氮化硅陶瓷微珠各項(xiàng)理化指標(biāo)達(dá)到了國際上行業(yè)領(lǐng)軍的質(zhì)量水平，突破了西方先進(jìn)國家在氮化硅陶瓷微珠的技術(shù)保護(hù)和應(yīng)用產(chǎn)品對我國封鎖的難題。
展開 
陶瓷基板助力高功率器件散熱消暑
然而，燒結(jié)助劑所形成的晶界相自身的熱導(dǎo)率較低，對陶瓷熱導(dǎo)率具有不利影響，特別地，如氮化硅陶瓷常用的Al2O3燒結(jié)助劑，在高溫下會與氮化硅和其表面氧化物形成SiAlON固溶體，造成晶界附近的晶格發(fā)生畸變，對聲子傳熱產(chǎn)生阻礙，從而大幅度降低氮化硅陶瓷的熱導(dǎo)率。因此選用適合的燒結(jié)助劑，制定合理的配方體系是提升氮化硅熱導(dǎo)率的關(guān)鍵途徑。
02
陶瓷基板金屬化
目前導(dǎo)熱的陶瓷基板可分為HTCC（高溫共燒多層陶瓷）、LTCC（低溫共燒陶瓷）、DBC（直接鍵合銅陶瓷基板） 和DPC（直接鍍銅陶瓷基板）、活性金屬纖焊陶瓷基板（AMB）等幾種形式，其特點(diǎn)如下。
來源：熱管理材料整理
對于大功率器件而言，基板除具備基本的機(jī)械支撐與電互連功能外，還要求具有高的導(dǎo)熱性能。因?yàn)镠TCC/LTCC的熱導(dǎo)率較低，因此在高功率的器件以及IGBT模組的使用場景中散熱基板目前主要以DBC、DPC、AMB三種金屬化技術(shù)為主。
2.1 DPC技術(shù)
DPC技術(shù)是先其制作首先將陶瓷基片進(jìn)行前處理清洗，利用真空濺射方式在基片表面沉積 Ti/Cu 層作為種子層，接著以光刻、顯影、刻蝕工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學(xué)鍍方式增加線路厚度，待光刻膠去除后完成基板制作。 關(guān)鍵技術(shù)涉及激光打技術(shù)、避免孔壁熔渣、鍍銅的一致性、填孔效果等。
展開 陶瓷基板—“前世與今生”
冷卻階段：在燒結(jié)完成后，制品需要進(jìn)行冷卻，使得陶瓷結(jié)構(gòu)能夠逐漸穩(wěn)定下來。如果制品過早地被取出爐子，容易導(dǎo)致熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。因此，一般會采取緩慢冷卻的方式，讓制品溫度逐漸降下來。在冷卻過程中，還需要將爐門緩慢地打開，逐漸將爐內(nèi)壓力和爐外壓力平衡，以避免制品瞬間受到外界壓力而發(fā)生破裂。
1.5 陶瓷材料的導(dǎo)熱性影響因素
高導(dǎo)熱性非金屬固體通常具備以下４個條件：構(gòu)成的原子要輕、原子間的結(jié)合力要強(qiáng)、晶格結(jié)構(gòu)要單純、晶格振動的對稱性要高。陶瓷材料的導(dǎo)熱性的影響因素：（1）原料粉體，原料粉體的純度、粒度、物相會對材料的熱導(dǎo)率、力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響。由于非金屬的傳熱機(jī)制為聲子傳熱，當(dāng)晶格完整無缺陷時(shí)，聲子的平均自由程越大，熱導(dǎo)率越高，而晶格中的氧往往伴隨著空位、位錯等結(jié)構(gòu)缺陷，顯著地降低了聲子的平均自由程，導(dǎo)致熱導(dǎo)率降低；
（2）在燒結(jié)過程，添加的燒結(jié)助劑中可以與陶瓷粉體表面的原生氧化物發(fā)生反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)的共晶熔液，利用液相燒結(jié)機(jī)理實(shí)現(xiàn)致密化。然而，燒結(jié)助劑所形成的晶界相自身的熱導(dǎo)率較低，對陶瓷熱導(dǎo)率具有不利影響，特別地，如氮化硅陶瓷常用的Al2O3燒結(jié)助劑，在高溫下會與氮化硅和其表面氧化物形成SiAlON固溶體，造成晶界附近的晶格發(fā)生畸變，對聲子傳熱產(chǎn)生阻礙，從而大幅度降低氮化硅陶瓷的熱導(dǎo)率。因此選用適合的燒結(jié)助劑，制定合理的配方體系是提升氮化硅熱導(dǎo)率的關(guān)鍵途徑。
02
陶瓷基板金屬化
目前導(dǎo)熱的陶瓷基板可分為HTCC（高溫共燒多層陶瓷）、LTCC（低溫共燒陶瓷）、DBC（直接鍵合銅陶瓷基板） 和DPC（直接鍍銅陶瓷基板）、活性金屬纖焊陶瓷基板（AMB）等幾種形式，其特點(diǎn)如下。
展開 IGBT功率器件散熱陶瓷基板用氮化鋁粉體企業(yè)推薦
公司產(chǎn)品系列有“鋁系”即微細(xì)球形鋁粉、氮化鋁粉及其氮化鋁陶瓷基片，“硅系”即氮化硅鐵、氮化硅及其氮化硅陶瓷制品。公司生產(chǎn)規(guī)模為12萬噸/年，其中微細(xì)球形鋁粉66000噸/年、氮化鋁粉2200噸/年、氮化鋁陶瓷基片600萬片/年、氮化硅鐵30000噸/年和氮化硅25000萬噸/年。
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遼寧德盛特種陶瓷制造有限公司
遼寧德盛特種陶瓷制造有限公司成立于2002年，致力于氮化物陶瓷新材料系列產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。2003年10月與中科院合作，共同成功研發(fā)開發(fā)出氮化鋁；2011年5月氮化鋁純度達(dá)到99.9%以上,處于國際先進(jìn)水平；2012年2月成功研制納米氮化鋁。
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山東鵬程陶瓷新材料科技有限公司
山東鵬程陶瓷新材料科技有限公司始創(chuàng)于1997年，是一家專業(yè)從事氮化硼及其復(fù)合陶瓷材料研發(fā)和生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，在真空熱壓燒結(jié)制備氮化硼陶瓷領(lǐng)域積累了豐富生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、擁有多名行業(yè)專家及技術(shù)人員。主要產(chǎn)品氮化硼、氮化鋁、二硼化鈦及其陶瓷制品。
隨著半導(dǎo)體封裝、LED封裝、IGBT模塊等功率器件向高功率、小型化、集成化的方向快速發(fā)展，對基板材料的導(dǎo)熱性能提出了更高的要求。氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）等陶瓷基板具有高導(dǎo)熱、強(qiáng)度高、絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為解決功率器件散熱的核心材料，如何攻克高端陶瓷原料開發(fā)及基板金屬化工藝成為行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。
展開 淺談納米氮化硅在陶瓷中的應(yīng)用
陶瓷軸承的材質(zhì)主要分為氮化硅和氧化鋯，氮化硅制陶瓷相比氧化鋯材料適用于更高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷，以及高溫的環(huán)境下。利用氮化硅制備高速、高精度剛性主軸的精密陶瓷軸承，其最高制造精度可達(dá)P4至UP級。氮化硅或氮化硅基陶瓷復(fù)合材料也因此被公認(rèn)是制造軸承及其零件最理想的材料。目前氮化硅陶瓷軸承主要用于四個方面：①高速軸承②高溫軸承③真空用軸承④腐蝕用軸承。
氮化硅陶瓷球則是在非氧化環(huán)境中高溫?zé)Y(jié)的精密陶瓷制品，具有耐酸堿、耐腐蝕等特性，不僅可以在海水中長期使用，絕緣性、自潤滑性也十分優(yōu)異，因此可以使用到無潤滑介質(zhì)高污染的環(huán)境中。在800℃時(shí)，氮化硅陶瓷球強(qiáng)度、硬度幾乎不變，密度為3.20g/cm3，重量幾乎是軸承鋼的1/3的重量，旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力小.可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。由此氮化硅陶瓷球很大程度上能成為陶瓷軸承、混合陶瓷軸承的首選球珠，在超細(xì)研磨領(lǐng)域也發(fā)揮著重要的作用。
2.氮化硅（VK-SiN01）制渦輪轉(zhuǎn)子
渦輪增壓是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)作所產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動空氣壓縮機(jī)的技術(shù)，作用在于提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，從而增加發(fā)動機(jī)的功率和扭矩，同時(shí)對降低燃油消耗、減少噪聲、減少尾氣中的有害分子等方面具有重要意義。渦輪增壓器的關(guān)鍵零件是渦輪轉(zhuǎn)子，主要由轉(zhuǎn)子葉片、渦輪軸等零件組成。氮化硅系陶瓷具有的質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、高耐熱、耐沖擊和高斷裂韌性等優(yōu)越性質(zhì)，與高品質(zhì)轉(zhuǎn)子的適用要求非常匹配。經(jīng)試驗(yàn)表明，氮化硅制成的渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量可減少40%，增壓響應(yīng)時(shí)間快30%，明顯改進(jìn)了低速時(shí)的加速度。并且氮化硅陶瓷在渦輪增壓器上的應(yīng)用，為車用渦輪增壓器上的輕量化技術(shù)提供了可能。
3氮化硅（VK-SiN01）陶瓷刀具
在全球制備硬質(zhì)合金的金屬礦產(chǎn)資源日益減少、價(jià)格上漲的大環(huán)境下，新技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了多種高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、耐磨耐高溫新材料的研制，陶瓷刀具也應(yīng)運(yùn)而生。
展開 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的新靈魂-氮化硅陶瓷球軸承
氮化硅全陶瓷球軸承（圖片來源：讓云科技）
氮化硅陶瓷球軸承是目前世界上研究最熱門、性能最優(yōu)異、應(yīng)用最廣泛的高端陶瓷軸承，其幾乎就是陶瓷軸承的代名詞。
氮化硅陶瓷球軸承優(yōu)勢
氮化硅陶瓷球軸承相較于傳統(tǒng)的鋼制軸承，其具體優(yōu)點(diǎn)有：
高速運(yùn)轉(zhuǎn)性能。軸承在使用過程中，隨著轉(zhuǎn)速的升高，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力大幅度升高，致使軸承套圈與內(nèi)部滾子間的滑動摩擦力增大，導(dǎo)致軸承發(fā)生打滑現(xiàn)象，最終導(dǎo)致軸承的使用壽命縮短。由于陶瓷球軸承的密度低，轉(zhuǎn)動過程中內(nèi)部陶瓷球受到的離心力大幅度降低，進(jìn)而由于離心力引起的打滑現(xiàn)象也大為減少，從而起到了提高軸承壽命的作用。
較好的摩擦性能。在溫度較高的工作環(huán)境中，哪怕潤滑失效，陶瓷軸承的摩擦系數(shù)小，潤滑失效后的溫度升高緩慢，體積膨脹更小，不易使軸承卡死，延長軸承的使用壽命。
高溫性能。在溫度較高時(shí)，陶瓷球軸承相比鋼制軸承而言，高溫下強(qiáng)度不會有大幅度的降低，具有良好的高溫性能。
化學(xué)穩(wěn)定性能。相較于傳統(tǒng)的軸承鋼，氮化硅陶瓷材料，在常見的強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性能優(yōu)異，很難被硫酸、鹽酸等強(qiáng)酸及氫氧化鈉等強(qiáng)堿腐蝕。此外，與鋼制軸承相比，陶瓷軸承不具有導(dǎo)電性與磁性，所以在強(qiáng)磁環(huán)境下，使用陶瓷軸承也更加安全。
氮化硅陶瓷與軸承鋼的性能對比
（圖片來源：陳波等，《氮化硅陶瓷在四大領(lǐng)域的研究及應(yīng)用進(jìn)展》）
氮化硅陶瓷球軸承套圈加工
氮化硅陶瓷球軸承類型的劃分，可以根據(jù)軸承套圈與內(nèi)部的滾子所用的材料是否相同分為全陶瓷軸承與混合型陶瓷軸承。全陶瓷軸承的所有部件均使用氮化硅陶瓷材料制造；混合型陶瓷軸承，一般情況下，軸承套圈使用軸承鋼，使用氮化硅陶瓷球作為內(nèi)部滾子。
展開 電子封裝用陶瓷基板材料及其制備工藝
陶瓷基板由于其良好的導(dǎo)熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數(shù)和成本的不斷降低，在電子封裝特別是功率電子器件如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）、LD（激光二極管）、大功率LED（發(fā)光二極管）、CPV（聚焦型光伏）封裝中的應(yīng)用越來越廣泛。
陶瓷基片主要包括氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）和氮化鋁（AlN）、氮化硅（Si3N4）。與其他陶瓷材料相比，Si3N4陶瓷基片具有很高的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度大，可用于制造高集成度大規(guī)模集成電路板。
幾種陶瓷基片材料性能比較
從結(jié)構(gòu)與制造工藝而言，陶瓷基板又可分為HTCC、LTCC、TFC、DBC、DPC等。
高溫共燒多層陶瓷基板（HTCC）
HTCC，又稱高溫共燒多層陶瓷基板。制備過程中先將陶瓷粉（Al2O3或AlN）加入有機(jī)黏結(jié)劑，混合均勻后成為膏狀漿料，接著利用刮刀將漿料刮成片狀，再通過干燥工藝使片狀漿料形成生坯；然后依據(jù)各層的設(shè)計(jì)鉆導(dǎo)通孔，采用絲網(wǎng)印刷金屬漿料進(jìn)行布線和填孔，最后將各生坯層疊加，置于高溫爐（1600℃）中燒結(jié)而成。此制備過程因?yàn)闊Y(jié)溫度較高，導(dǎo)致金屬導(dǎo)體材料的選擇受限（主要為熔點(diǎn)較高但導(dǎo)電性較差的鎢、鉬、錳等金屬），制作成本高，熱導(dǎo)率一般在20~200W/（m·℃）。
低溫共燒陶瓷基板（LTCC）
LTCC，又稱低溫共燒陶瓷基板，其制備工藝與HTCC類似，只是在Al2O3粉中混入質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%的低熔點(diǎn)玻璃料，使燒結(jié)溫度降低至850~900℃，因此可以采用導(dǎo)電率較好的金、銀作為電極材料和布線材料。因?yàn)長TCC采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作金屬線路，有可能因張網(wǎng)問題造成對位誤差；而且多層陶瓷疊壓燒結(jié)時(shí)還存在收縮比例差異問題，影響成品率。
展開 陶瓷電路基板材料的性能研究
隨著科技的發(fā)展，印刷電路板已成為不可或缺的電子部件，目前印刷電路板已改稱為電子基板。傳統(tǒng)無機(jī)基板以Al2O3、SiC、BeO 和AlN等為基材，這些材料在熱導(dǎo)率、抗彎強(qiáng)度以及熱膨脹系數(shù)方面有良好的性能，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于MCM電路基板行業(yè)。這次研究的電路基板材料是以微米Al2O3 和CaZrO3 為主要原料，采用硅碳棒電阻爐燒結(jié)制備而成，進(jìn)而探究其相對密度、介電常數(shù)以及介電損耗性能。
相對密度分析
上圖是添加不同量微米Al2O3 和納米CaZrO3粉后對氧化鋁陶瓷集成電路基板材料相對密度的影響。由圖可知隨著溫度的升高，其基板材料的相對密度隨著升高，溫度達(dá)到1100 ℃達(dá)到最大值。當(dāng)微米Al2O3 的添加量為60 wt%，納米ZrO2 的添加量為10 wt% 時(shí)，氧化鋁陶瓷集成電路基板材料的相對密度相對其它配方最大，此時(shí)樣品較致密，有利于氧化鋁陶瓷集成電路基板材料力學(xué)性能的提高
介電常數(shù)分析
上圖是基板材料的介電常數(shù)隨燒結(jié)溫度變化曲線。可看出隨著溫度升高，其介電常數(shù)隨之升高。當(dāng)溫度達(dá)到1100 ℃時(shí)，介電常數(shù)達(dá)到最大值。當(dāng)微米Al2O3 添加量從50 wt% 變化至65 wt%，納米CaZrO3 添加量從20 wt% 變化至5 wt% 時(shí)，氧化鋁集成電路基板材料的介電常數(shù)呈先增加后減少的趨勢。當(dāng)微米Al2O3 含量為60 wt%，納米CaZrO3 含量為10 wt% 的時(shí)候，所制備的樣品性能最佳。這是因?yàn)橛绊懡殡姵?shù)的因素是多方面的，只要涉及配方組成中化學(xué)組成，當(dāng)堿金屬離子氧化物的含量越多，其介電常數(shù)越大。另外，溫度升高過程中各離子和偶極子的熱運(yùn)動會隨著加強(qiáng)，最終導(dǎo)致介電常數(shù)增加。
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一文看陶瓷基板的現(xiàn)狀與發(fā)展分析【干貨分享】
AlN陶瓷具有高的導(dǎo)熱性能，適用于大功率半導(dǎo)體基片，在散熱過程中自然冷卻即可達(dá)到目的，同時(shí)還具有很好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的電氣性能。雖然目前國內(nèi)制造技術(shù)還需改進(jìn)，價(jià)格也比較昂貴，但其年產(chǎn)增率比Al2O3陶瓷高4倍以上，以后可以取代BeO和一些非氧化物陶瓷。所以采用AlN陶瓷做絕緣導(dǎo)熱基板已是大勢所趨，只不過是存在時(shí)間與性價(jià)比的問題。
（2）直接敷鋁(DAB)陶瓷基板與直接敷銅陶瓷基板(DBC)性能比較
直接敷鋁基板作為一種絕緣載體應(yīng)用于電子電路而取得長足進(jìn)展，該技術(shù)借鑑了直接敷銅陶瓷基板技術(shù)。這類新型的直接敷Al基板在理論和實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出好的特性。盡管它的特性在很多方面相似于直接敷Cu基板。對于直接敷Cu基板，由于金屬銅的膨脹系數(shù)室溫時(shí)為17.0 ′10-6/°C，96氧化鋁陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)室溫時(shí)為6.0′10-6/°C，銅和氧化鋁敷接的溫度較高（大于1000℃），界面會形成比較硬的產(chǎn)物CuAlO2，所以敷接銅的氧化鋁基板的內(nèi)應(yīng)力較大，抗熱震動性能相對較差，在使用中常常因疲勞而損壞。
鋁和銅相比，具有較低的熔點(diǎn)，低廉的價(jià)格和良好的塑性，純鋁的熔點(diǎn)只有660℃，純鋁的膨脹系數(shù)在室溫時(shí)為23.0′ 10-6/℃，金屬鋁和氧化鋁陶瓷基板的敷接是物理濕潤，在界面上沒有化學(xué)反應(yīng)，而且純鋁所具有的優(yōu)良的塑性能夠有效緩解界面因熱膨脹系數(shù)不同引起的熱應(yīng)力，研究也證實(shí)Al/Al2O3陶瓷基板具有非常優(yōu)良的抗熱震性能。這是直接敷Cu基板無法比擬的，同時(shí)金屬鋁和氧化鋁陶瓷之間的抗剝離強(qiáng)度也較大。
直接敷鋁基板作為基板特別適合于功率電子電路直接敷鋁基板性能不同于直接敷銅基板的性能，前者在高溫循環(huán)下有更好的穩(wěn)定性能。直接敷鋁基板的芯片也表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，勝過直接敷銅基板。直接敷鋁基板以它的高的抗熱震性、低的重量，有望在將來開發(fā)出更好的性能，以滿足更高的需求。
展開 陶瓷基板產(chǎn)業(yè)地圖企業(yè)信息征集活動-行業(yè)研報(bào)免費(fèi)領(lǐng)
（8）中材高新材料股份有限公司
中材高新材料股份有限公司是我國技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)，公司最近十多年來，積極推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化，先后培育了氮化硅陶瓷、超特高壓電瓷、氧化鋁陶瓷、陶瓷平板膜等幾個主導(dǎo)產(chǎn)品；
（9）河北軍瓷電子材料
軍瓷電子材料河北有限公司位于河北省邢臺市臨西縣泰山路北側(cè)，經(jīng)營范圍包括一般項(xiàng)目：特種陶瓷制品制造；電子專用材料制造；特種陶瓷制品銷售；電子專用材料銷售；新型陶瓷材料銷售；金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料銷售；新材料技術(shù)研發(fā)；電子專用材料研發(fā)；
（10）浙江新納陶瓷新材有限公司
新納陶瓷擁有國外先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先的陶瓷材料和產(chǎn)品生產(chǎn)線，已形成以陶瓷基板、結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷器件等為主導(dǎo)的多門類產(chǎn)品，專注于半導(dǎo)體、移動通訊、新能源等應(yīng)用領(lǐng)域的陶瓷材料及器件的研發(fā)生產(chǎn)，是國內(nèi)特種陶瓷材料和產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家。
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2.2 國外企業(yè)
（1）羅杰斯Rogers
羅杰斯于 1832 年成立，總部位于美國亞利桑那州錢德勒市，是金屬化陶瓷基板的市場和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，擁有curamik?品牌直接覆銅（DBC）和活性金屬釬焊（AMB）基板。
（2）賀利氏Heraeus
賀利氏科技集團(tuán)總部位于德國哈瑙市，在1660 年從一間小藥房起家，并于1851年正式成立公司，如今已發(fā)展成為一家擁有多元化產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的家族企業(yè)。賀利氏電子是電子封裝材料應(yīng)用領(lǐng)域的材料及匹配材料解決方案專家，提供全面的金屬陶瓷基板產(chǎn)品組合，可滿足功率電子市場的不同需求，由其羅馬尼亞Chisoda工廠生產(chǎn)金屬化陶瓷基板。
（3）東芝高新材料
日本東芝高新材料株式會社成立于2003年，主要產(chǎn)品有氮化硅白板、氮化鋁白板以及氮化硅AMB基板等。
展開 智芯文庫 | IGBT模塊結(jié)構(gòu)及老化簡介
）的作用：絕緣、導(dǎo)熱，銅箔上可以刻蝕出各種圖形，方便走電流
對導(dǎo)熱陶瓷的基本要求是導(dǎo)熱、絕緣和良好的機(jī)械性能，目前常用的導(dǎo)熱陶瓷材料參數(shù)：
IGBT模塊常用的DBC散熱陶瓷材料是氧化鋁，應(yīng)用最為成熟，為了繼續(xù)提升模塊的散熱性能，部分模塊廠商在高性能產(chǎn)品上采用氮化鋁或氮化硅陶瓷基板，顯著增加散熱效率，提升模塊的功率密度
02 電流路徑
剛開始接觸IGBT模塊的人，打開IGBT或許會有點(diǎn)迷惑，這里簡單普及一下
對于模塊，為了提升通流能力，一般會采用多芯片并聯(lián)的方式
03 散熱路徑
單面散熱模塊散熱路徑如下圖所示，芯片為發(fā)熱源，通過DBC、銅底板傳導(dǎo)至散熱器
散熱路徑的熱阻越低越好，除了DBC采用熱導(dǎo)率更高的高導(dǎo)熱陶瓷材料之外
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）的作用：絕緣、導(dǎo)熱，銅箔上可以刻蝕出各種圖形，方便走電流
對導(dǎo)熱陶瓷的基本要求是導(dǎo)熱、絕緣和良好的機(jī)械性能，目前常用的導(dǎo)熱陶瓷材料參數(shù)：
IGBT模塊常用的DBC散熱陶瓷材料是氧化鋁，應(yīng)用最為成熟，為了繼續(xù)提升模塊的散熱性能，部分模塊廠商在高性能產(chǎn)品上采用氮化鋁或氮化硅陶瓷基板，顯著增加散熱效率，提升模塊的功率密度
02 電流路徑
剛開始接觸IGBT模塊的人，打開IGBT或許會有點(diǎn)迷惑，這里簡單普及一下
對于模塊，為了提升通流能力，一般會采用多芯片并聯(lián)的方式
03 散熱路徑
單面散熱模塊散熱路徑如下圖所示，芯片為發(fā)熱源，通過DBC、銅底板傳導(dǎo)至散熱器
散熱路徑的熱阻越低越好，除了DBC采用熱導(dǎo)率更高的高導(dǎo)熱陶瓷材料之外
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