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注的領域，以前知道有市場需求和產業(yè)前景，但是因為半導體產業(yè)鏈過于復雜，心有余而力不足，加上陶瓷封裝又屬于芯片封裝的小眾領域，所有有意識地把這個細分品類給忽略掉了，歸到了新材料的范疇當中。

最近因為機緣巧合，接連接觸了幾個相關項目，所以重點關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，請聯系riseen）。

陶瓷散熱基板中的“陶瓷”，并非我們通常認知中的陶瓷，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。與傳統的陶瓷有個共性，主要化學成分都是硅、鋁、氧三種元素。

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

本文力求通過6個要點，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域，大頭主要還是有機基板，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注重點。

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)熱量對應的是高功率，高功率對應的是高算力和高壓、大電流，如果你認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）關注那些技術指標

三個重要的技術指標：熱導率、熱膨脹系數、抗彎強度，決定了不同的陶瓷散熱材料的應用場景和未來前景。

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

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

抗彎強度，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度，體現的是機械強度。

4）為什么重點關注氮化鋁(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用場景，本文主要關注氮化鋁(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，但是存在熱導率較低、熱膨脹系數與Si不太匹配等劣勢，限制了應用；碳化硅(SiC)熱導率很高，但需要單晶狀態(tài)，制備難，成本高；氧化鈹(BeO)的熱導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)陶瓷散熱基板熱導率較高，熱膨脹系數與Si、SiC和GaAs等半導體材料相匹配。而氮化硅(Si3N4)性能更為全面性，抗彎強度高(大于800MPa)，耐磨性好，在機械性能要求較高的場景，比如汽車電子領域，更為適用。

5）陶瓷覆銅載板的技術路線（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到Al2O3和AlN陶瓷表面而制成復合基板。

AMB（ Active Metal Brazing），是陶瓷與含有活性元素Ti、Zr 的Ag、Cu焊料在高溫下進行化學反應實現銅瓷結合。

DPC（ Direct Plating Copper），采用濺鍍工藝于基板表面復合金屬層，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。

作者簡介：步日欣

創(chuàng)道硬科技創(chuàng)始人，北京郵電大學經管學院特聘導師、天津市集成電路行業(yè)協會顧問、浙商證券研究院專家。電子工程本科、計算機碩士學位，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、中科院賽新資本、東旭金控集團等，擁有IT研發(fā)、咨詢、投融資十五年以上經驗，關注投資領域為半導體、智能制造、新能源等。