陶瓷散熱基板投資圖譜

說(shuō)來(lái)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(chǎng)需求和產(chǎn)業(yè)前景，但是因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93%E4%BA%A7%E4%B8%9A/">半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)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(shí)地把這個(gè)細(xì)分品類(lèi)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(gè)相關(guān)項(xiàng)目，所以重點(diǎn)關(guān)注了這個(gè)門(mén)類(lèi)的未來(lái)市場(chǎng)前景，抽時(shí)間整理了一下（公開(kāi)信息整理，如有遺漏，請(qǐng)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(gè)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(jià)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(shí)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(chē)電子等領(lǐng)域。

本文力求通過(guò)6個(gè)要點(diǎn)，展示出整個(gè)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(shù)脂材料為主（環(huán)氧樹(shù)脂，聚苯醚樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂），量大、適用范圍廣，也是之前資本市場(chǎng)關(guān)注重點(diǎn)。

陶瓷散熱基板雖然小眾，但是針對(duì)的是高發(fā)熱量的芯片，高發(fā)熱量對(duì)應(yīng)的是高功率，高功率對(duì)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(lái)，高功率電子電力芯片的未來(lái)，以及汽車(chē)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(gè)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(chǎng)景和未來(lái)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(zhǎng)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(cuò)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(jí)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(chǎng)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(jià)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(shì)，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(huì)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(lái)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(chǎng)景，比如汽車(chē)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(guò)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(guò)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。

作者簡(jiǎn)介：步日欣

創(chuàng)道硬科技創(chuàng)始人，北京郵電大學(xué)經(jīng)管學(xué)院特聘導(dǎo)師、天津市集成電路行業(yè)協(xié)會(huì)顧問(wèn)、浙商證券研究院專(zhuān)家。電子工程本科、計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位，具有證券從業(yè)資格、基金從業(yè)資格，先后就職于亞信咨詢(xún)、中科院賽新資本、東旭金控集團(tuán)等，擁有IT研發(fā)、咨詢(xún)、投融資十五年以上經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注投資領(lǐng)域?yàn)榘雽?dǎo)體、智能制造、新能源等。