陶瓷基板
關注創建者：熱管理博覽會 創建時間：2023-06-07
陶瓷基板的視頻教程
航空航天與微電子領域關鍵材料加工技術新突破
以航空航天領域為例，第三代鎳基粉末高溫合金 FGH97 因在 650℃—750℃ 高溫下仍保持優異的持久強度和蠕變性能，成為渦輪發動機葉片、燃燒室等核心部件的首選材料；而微電子封裝領域中，氮化鋁（AlN）高溫共燒陶瓷（HTCC）基板憑借 170—230 W/(m·K) 的高導熱率和優異熱穩定性，成為高密度封裝的關鍵載體，其內部嵌入的微流道結構可使散熱能力提升 40% 以上并減小封裝厚度。
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陶瓷基板的實例教程
國產氮化硅陶瓷基板升級SiC功率模塊，提升新能源汽車五項重要性能
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
當前，半導體電子器件行業廣泛應用的陶瓷基板，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，在中低端領域有較大的市場需求。但是氧化鋁陶瓷基板導熱性差，驟冷驟熱循環次數僅僅200余次，跟不上新能源電動汽車等等第三代大功率半導體的發展。
氮化鋁陶瓷基板導熱率較高，DBC和AMB兩種工藝都有采用，氮化鋁陶瓷基板的導熱性好，且與第三代大功率半導體材料有很好的匹配性，但是氮化鋁陶瓷基板機械性能和抗熱震性能差，影響半導體器件可靠性，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熱性、高機械強度、低膨脹系數、抗氧化性能、熱腐蝕性能、摩擦系數等方面具有優異的性能。它的理論熱導率高達400W/（m.k），熱膨脹系數約為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度、高導熱性能，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體電子器件基板材料封裝要求。
展開 但是氧化鋁基板導熱性差，驟冷驟熱循環次數僅僅200余次，無法滿足日益發展的新能源電動汽車等第3代大功率半導體的應用發展需求。
氮化鋁陶瓷基板優劣勢。氮化鋁基板導熱率較高，具有優良的絕緣性，DBC和AMB兩種工藝均有采用，氮化鋁基板的導熱性能好，且與第3代大功率半導體材料有很好的匹配性，但是氮化鋁基板機械性能和抗熱震性能差，不僅影響半導體器件可靠性，而且氮化鋁基板屬于高強度的硬脆材料，在復雜服役環境下，容易損壞，使用成本較高。
▲氮化硅陶瓷基板、氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板三種材料性能對比
氮化硅陶瓷基板優劣勢。氮化硅基板綜合性能優異可靠，主要采用活性金屬釬焊覆銅AMB工藝，氮化硅基板在高導熱性、高機械強度、低膨脹系數、抗氧化性能、熱腐蝕性能、低介電損耗、低摩擦系數等方面具有優異的性能。它的理論熱導率高達400W/（m.k），熱膨脹系數約為3.0x10-6℃，與Si、SiC、GaAs等材料都有良好的匹配性，氮化硅基板的高強度和高導熱性能完全滿足高溫、大功率、高散熱、高可靠性的第3代大功率半導體電子器件基板材料封裝要求。
氧化鋁基板和氮化鋁基板普遍使用的DBC直接覆銅工藝，DBC直接覆銅是利用共晶鍵合法工藝制備而成，覆銅層與氧化鋁基板和氮化鋁基板之間沒有粘結材料，采用氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板的半導體電子器件在高溫工作過程中，通常會因為銅和氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板之間的熱膨脹系數不同而產生較大的熱應力，從而導致覆銅層從氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板表面剝離，因此，采用傳統的DBC工藝的氧化鋁陶瓷基板或氮化鋁陶瓷基板已經難以滿足大功率、高溫、高散熱、高可靠性的SiC碳化硅汽車電子功率器件模塊等第3代大功率半導體材料封裝要求。
展開 本次“
iTherM Conf 2023”特設置“陶瓷基板材料與技術論壇”，以
陶瓷基板原材料、陶瓷基板金屬化工藝、IGBT、新能源功率模塊、LED封裝用陶瓷基板等為話題，分享近年陶瓷基板創新性的粉體材料和金屬化技術成果，探討陶瓷基板領域未來技術發展的關鍵，精彩呈現陶瓷基板在功率器件、高溫器件和三維封裝等領域的技術需求和應用進展，搭建導熱陶瓷基板行業產業鏈交流平臺，匯聚行業力量共同助力領域科技創新發展。
議題設置
議題1：粉體以及基板制備技術
議題2：陶瓷基板金屬化工藝
議題3：IGBT、新能源功率模塊、LED封裝用陶瓷基板
議題4：Si3N4陶瓷基板與金屬化
議題5：陶瓷基板的市場、政策與發展趨勢
如果 想了解更多，私信即可
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展開 由于聚焦作用導致太陽光密度增加，芯片溫度升高，必須采用陶瓷基板強化散熱。實際應用中，陶瓷基板表面的金屬層通過熱界面材料(TIM)分別與芯片和熱沉連接，熱量通過陶瓷基板快速傳導到金屬熱沉上，有效提高了系統光電轉換效率與可靠性。
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行業分析
陶瓷基板具備散熱性好、耐熱性好、熱膨脹系數與芯片材料匹配、絕緣性好等優點，被廣泛用于大功率電子模塊、航空航天、軍工電子等產品。高功率IGBT、SiC 功率器件搭載上車，刺激上游陶瓷基板的需求，推動產業發展，近期多個公司宣布陶瓷基板項目的投產或擴建計劃。
5.1 全球陶瓷基板市場火爆，市場規模穩步增加
根據華西證劵研究所報告顯示，2020 年全球陶瓷基板市場規模達到 89 億美元，預計 2026 年全球規模將達到 172.9 億美元，漲幅達到 94.27%，市場前景廣闊。
來源：《熱管理材料》整理
5.2 高功率IGBT模塊持續推動DBC/AMB陶瓷基板市場擴大
DBC 陶瓷基板具有高強度、 導熱性能強以及結合穩定的優質性能，而 AMB 陶瓷基板是在 DBC 的基礎上發展而來的， 結合強度相對更高。近年來隨著新能源汽車、光伏儲能行業的快速發展， IGBT 功率模塊的需求快速增長，對于 DBC、 AMB 陶瓷基板的需求也不斷增加。目前 DBC 陶瓷基板主要生產廠家有羅杰斯、賀利氏集團、高麗化工等；AMB 陶瓷基板主要生產廠家有羅杰斯、日本京瓷、日本丸和等。
5.3 LED需求量提高
LED 芯片對于散熱要求極為苛刻，車載照明將進一步提升 AlN 基板的需求。
展開 AlN陶瓷具有高的導熱性能，適用于大功率半導體基片，在散熱過程中自然冷卻即可達到目的，同時還具有很好的機械強度、優良的電氣性能。雖然目前國內制造技術還需改進，價格也比較昂貴，但其年產增率比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陶瓷做絕緣導熱基板已是大勢所趨，只不過是存在時間與性價比的問題。
（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用于電子電路而取得長足進展，該技術借鑑了直接敷銅陶瓷基板技術。這類新型的直接敷Al基板在理論和實驗上表現出好的特性。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室溫時為17.0 ′10-6/°C，96氧化鋁陶瓷基板的熱膨脹系數室溫時為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物CuAlO2，所以敷接銅的氧化鋁基板的內應力較大，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，低廉的價格和良好的塑性，純鋁的熔點只有660℃，純鋁的膨脹系數在室溫時為23.0′ 10-6/℃，金屬鋁和氧化鋁陶瓷基板的敷接是物理濕潤，在界面上沒有化學反應，而且純鋁所具有的優良的塑性能夠有效緩解界面因熱膨脹系數不同引起的熱應力，研究也證實Al/Al2O3陶瓷基板具有非常優良的抗熱震性能。這是直接敷Cu基板無法比擬的，同時金屬鋁和氧化鋁陶瓷之間的抗剝離強度也較大。
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，前者在高溫循環下有更好的穩定性能。直接敷鋁基板的芯片也表現出更好的穩定性，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，有望在將來開發出更好的性能，以滿足更高的需求。
展開 
陶瓷基板的最新內容
展出范圍
半導體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽能電池用硅材料及化合物半導體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測材料等。
丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂及化工原料等
電子封裝材料：金屬：鋁、銅（鈹銅）、鎢/銅、鉬/銅、硅/鋁、鈹/鋁、泡沫金屬/多孔金屬等；橡膠；陶瓷材料：氮化鋁、氧化鋁、氧化鋯、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物；玻璃等
導熱散熱材料
熱界面材料：導熱矽膠布、薄膜/膠帶、導熱硅膠、導熱硅脂、導熱凝膠、導熱灌封膠、導熱墊/碳纖維導熱墊、聚合物基復合導熱材料，液態金屬，導熱灌封膠等
陶瓷基板
散熱風扇、散熱材料、增強散熱器、環境空氣交換設備;液冷核心技術與設備:包括冷板式液冷(含全液冷冷板服務器)浸沒式液冷(單相/兩相)、噴淋式液冷;冷模塊解耦設計智能溫控系統、流體分配技術;關鍵零部件如冷卻液(氟化液、礦 物油等)、冷板、泵、閥門、快接頭、換熱器;漏液檢測設備、智能傳感器、相變材料(PCM);
材料創新: 高導熱金屬材料(鋁合金、銅合金)絕緣材料、密 封材料;石墨烯導熱膜、陶瓷基板
精密陶瓷MLCC片式多層陶瓷電容器、LTCC低溫共燒陶瓷、HTCC高溫共燒陶瓷、陶瓷基板、陶瓷覆銅板、精密結構陶瓷、壓電陶瓷、半導體陶瓷等產品的快速發展極大地促進了各大產業進步，數量及品質都有了突飛猛進的發展。市場本身蘊藏了極大的潛力。具有廣闊的發展空間。面對國際市場上越來越激烈的競爭，對企業來講要不斷吸收新的知識和技術，適當調整產品的產銷理念，應對當前發展的格局。
展會匯聚各類導熱填料、熱界面材料、碳材料、石墨烯、陶瓷基板、高性能散熱材料、液冷散熱技術、生產加工設備等類別的品牌企業，為熱控全行業人士提供專業高效的采購選品與業務交流的一站式服務平臺。屆時，熱忱歡迎國內外的導熱散熱材料企業及其相關行業人士前來參觀與交流！
貼片保險絲 - 0603-F06Fx的特性：
陶瓷基板厚膜制造方法
快速動作SMD保險絲，適用于一般電路保護
超薄物理尺寸size：1.60mmx0.81mm
耐高溫、耐沖擊性能優異
工作溫度范圍：-55℃~125℃
貼片保險絲 - 0603-F06Fx的應用：
電源和電池組
燈具和LED照明設備
電動工具
與PC相關的設備和外圍設備（硬盤驅動器、打印機等）
氮化硼在電子工程，冶金及激光技術中的應用11個月前
氮化硼可以作為陶瓷基板、芯片載體、散熱器等器件的封裝材料，提高了電子器件的可靠性和穩定性。
2. 電力電子散熱
在電力電子領域，高功率密度的電力電子器件會產生大量的熱量，需要有效的散熱方案來確保器件的可靠性。氮化硼具有高導熱性和優良的熱穩定性，被用作電力電子器件的散熱材料，能夠有效地將熱量傳遞并散發出去，提高了器件的可靠性和壽命。
3.
為了能夠通過焊接技術將玻璃或晶體連接到金屬或陶瓷基板上，這就要求將可附著的金屬層涂覆到光學元件上，可通過物理汽相沉積(PVD)實現[3]。
盡管這種技術保證了熱能的局部化和最小化輸入，使其適于連接玻璃或我們對激光晶體的研究案例，但仍必須分析誘導應力防止可能的激光諧振器運行不當，引起激光的光束質量或最終功率下降。
02
企業展品布局
熱管理材料主題展示區
原材料：導熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導/散熱材料：熱界面材料、導熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料（儲熱）等
隔熱材料：氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件：離型膜、雙面膠等
液冷主題展示區
原材料：冷卻液、金屬材料等
02
企業展品布局
熱管理材料主題展示區
原材料：導熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導/散熱材料：熱界面材料、導熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料（儲熱）等
隔熱材料：氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件：離型膜、雙面膠等
液冷主題展示區
原材料：冷卻液、金屬材料等
