陶瓷散热基板投资图谱

说来惭愧，陶瓷散热基板是最近才关注的领域，以前知道有市场需求和产业前景，但是因为半导体产业链过于复杂，心有余而力不足，加上陶瓷封装又属于芯片封装的小众领域，所有有意识地把这个细分品类给忽略掉了，归到了新材料的范畴当中。

最近因为机缘巧合，接连接触了几个相关项目，所以重点关注了这个门类的未来市场前景，抽时间整理了一下（公开信息整理，如有遗漏，请联系riseen）。

陶瓷散热基板中的“陶瓷”，并非我们通常认知中的陶瓷，属于电子陶瓷材料，主要用于陶瓷封装壳体和陶瓷基板，主要成分包括氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化铍(BeO)等。与传统的陶瓷有个共性，主要化学成分都是硅、铝、氧三种元素。

为什么芯片封装中需要用到陶瓷散热基板，价值还是体现在陶瓷的“散热”性能上，主要把芯片工作中产生的热量及时从芯片体内导出，防止热量聚集，所以主要用于功率芯片、半导体照明、激光与光通信、汽车电子等领域。

本文力求通过6个要点，展示出整个行业的全貌：

1）陶瓷散热基板投资图谱

2）陶瓷散热基板投资逻辑

陶瓷散热基板属于芯片封装基板中的小众领域，大头主要还是有机基板，各种树脂材料为主（环氧树脂，聚苯醚树脂，聚酰亚胺树脂），量大、适用范围广，也是之前资本市场关注重点。

陶瓷散热基板虽然小众，但是针对的是高发热量的芯片，高发热量对应的是高功率，高功率对应的是高算力和高压、大电流，如果你认同高算力芯片的未来，高功率电子电力芯片的未来，以及汽车电子芯片的前景，那么这就是陶瓷散热基板的基本投资逻辑。

3）关注那些技术指标

三个重要的技术指标：热导率、热膨胀系数、抗弯强度，决定了不同的陶瓷散热材料的应用场景和未来前景。

热导率，单位W/(mk)，主要就是衡量散热性能的，热导率越高，热量越容易散发，氮化铝热导率在200W/（m·K）左右，氮化硅热导率在100W/（m·K）左右。

热膨胀系数，热胀冷缩，单位温度变化所导致的长度量值的变化，陶瓷散热基板的热膨胀系数最好与芯片的热膨胀系数相匹配的，可以防止高温下出现错位和裂痕。

抗弯强度，指材料抵抗弯曲不断裂的能力，主要用于考察陶瓷等脆性材料的强度，体现的是机械强度。

4）为什么重点关注氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)

常用电子级陶瓷散热基板材料包括氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化铍(BeO)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等，各自有不同的特性和应用场景，本文主要关注氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)。

综合各种材料的特性看，首先氧化铝(Al2O3)虽然工艺最成熟，价格低，但是存在热导率较低、热膨胀系数与Si不太匹配等劣势，限制了应用；碳化硅(SiC)热导率很高，但需要单晶状态，制备难，成本高；氧化铍(BeO)的热导率会随着温度升高大幅下降，而且有剧毒，并不适合大规模推广。

所以未来比较看好的还是氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)，这二者综合性能突出，氮化铝(AlN)陶瓷散热基板热导率较高，热膨胀系数与Si、SiC和GaAs等半导体材料相匹配。而氮化硅(Si3N4)性能更为全面性，抗弯强度高(大于800MPa)，耐磨性好，在机械性能要求较高的场景，比如汽车电子领域，更为适用。

5）陶瓷覆铜载板的技术路线（DBC、AMB、DPC）

陶瓷覆铜载板，将铜箔与陶瓷基板耦合，在通过刻蚀的形式，去除掉多余铜箔，将电路图印刷到载板上，形成有电路的陶瓷覆铜载板。主要技术路线有三种：

DBC（ Direct Bonding Copper)，通过热熔式粘合法，在高温下将铜箔直接烧结到Al2O3和AlN陶瓷表面而制成复合基板。

AMB（ Active Metal Brazing），是陶瓷与含有活性元素Ti、Zr 的Ag、Cu焊料在高温下进行化学反应实现铜瓷结合。

DPC（ Direct Plating Copper），采用溅镀工艺于基板表面复合金属层，并以电镀和光刻工艺形成电路。

6）一张图展示陶瓷封装

这部分不再赘述，一张图直观展示，陶瓷覆铜载板在IGBT封装中的位置。