中國(guó)粉體網(wǎng)訊 據(jù)封測(cè)業(yè)界人士透露，目前IC封裝中使用的陶瓷基板，已經(jīng)供不應(yīng)求甚至“一片難求”。日前，臺(tái)灣陶瓷電子材料大廠臺(tái)灣同欣電子宣布，為響應(yīng)汽車和工廠照明應(yīng)用的強(qiáng)勁需求，將在今年第二季度晚些時(shí)候提高陶瓷基板的報(bào)價(jià)。同欣電子表示，由于汽車CIS、LED大燈、射頻和大容量電源模塊等加工需要大量的基材，同欣電子目前陶瓷基板產(chǎn)能已持續(xù)滿載，已經(jīng)無(wú)法滿足其他客戶對(duì)基板材料的強(qiáng)勁需求。
（圖片來源：同欣電子）
據(jù)了解，陶瓷基板漲價(jià)已有時(shí)日。究其原因，一是由于消費(fèi)市場(chǎng)的需求持續(xù)增加，而有限的產(chǎn)能無(wú)法彌補(bǔ)市場(chǎng)短缺。二是陶瓷基板由于自身的特殊性——材料選擇、生產(chǎn)流程和周期顯著長(zhǎng)于傳統(tǒng)PCB板。目前陶瓷基板尤其氮化鋁陶瓷基板主要由美國(guó)、德國(guó)、臺(tái)灣等大廠主導(dǎo)。
隨著電子信息行業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)陶瓷基板的需求快速爆發(fā)，尤其氮化鋁陶瓷基板等高性能產(chǎn)品緊缺會(huì)進(jìn)一步加劇，這對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域公司來說，是一次占據(jù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。據(jù)了解，中瓷電子已經(jīng)具備IGBT用氮化鋁封裝小批量交付能力，國(guó)瓷材料氮化鋁陶瓷基板也已經(jīng)完成中試，有望在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此外，5月11日晚間，三環(huán)集團(tuán)公告稱，擬定增募資不超過75億元用來擴(kuò)產(chǎn)，其中就包括氧化鋁陶瓷基片擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目。
當(dāng)然，陶瓷基板市場(chǎng)供不應(yīng)求，最主要的原因還是其在散熱性能等方面優(yōu)異的性能得到了下游市場(chǎng)的認(rèn)可。
（氮化鋁基板，圖片來源：中電科四十三所）
陶瓷基板的優(yōu)勢(shì)
與塑封料和金屬基片相比，其優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面：
（1）絕緣性能好，可靠性高。高電阻率是電子元件對(duì)基片的最基本要求，一般而言，基片電阻越大，封裝可靠性越高，陶瓷材料一般都是共價(jià)鍵型化合物，其絕緣性能較好。
（2）介電系數(shù)較小，高頻特性好。陶瓷材料的介電常數(shù)和介電損耗較低，可以減少信號(hào)延遲時(shí)間，提高傳輸速度。
（3）熱膨脹系數(shù)小，熱失配率低。共價(jià)鍵型化合物一般都具有高熔點(diǎn)特性，熔點(diǎn)越高，熱膨脹系數(shù)越小，故陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)一般較小。
（4）熱導(dǎo)率高。根據(jù)傳統(tǒng)的傳熱理論，立方晶系的 BeO、SiC 和 AlN 等陶瓷材料，其理論熱導(dǎo)率不亞于金屬的。因此，陶瓷基片材料被廣泛應(yīng)用于航空、航天和軍事工程的高可靠、高頻、耐高溫、強(qiáng)氣密性的產(chǎn)品封裝。
陶瓷基板的種類
根據(jù)基板材料不同，陶瓷基板可分為氧化鋁基板、氮化鋁基板、氮化硅基板、氧化鈹基板等。
幾種陶瓷基片材料性能比較
據(jù)陳明祥等業(yè)內(nèi)專家介紹，從結(jié)構(gòu)與制作工藝而言，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·℃）。
（LTCC陶瓷基板，圖片來源：中電科四十三所）
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，只是在陶瓷粉中混入質(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(zhǎng)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(duì)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。為了提高LTCC導(dǎo)熱性能，可在貼片區(qū)增加導(dǎo)熱孔或?qū)щ娍�，但成本增加�?/p>
厚膜陶瓷基板（TFC）
相對(duì)于LTCC和HTCC，TFC為一種后燒陶瓷基板。采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將金屬漿料涂覆在陶瓷基片表面，經(jīng)過干燥、高溫?zé)Y(jié)（700~800℃）后制備。金屬漿料一般由金屬粉末、有機(jī)樹脂和玻璃等組分。經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，樹脂粘合劑被燃燒掉，剩下的幾乎都是純金屬，由于玻璃質(zhì)粘合作用在陶瓷基板表面。燒結(jié)后的金屬層厚度為10~20μm，最小線寬為0.3mm。
由于技術(shù)成熟，工藝簡(jiǎn)單，成本較低，TFC在對(duì)圖形精度要求不高的電子封裝中得到一定應(yīng)用。
直接鍵合銅陶瓷基板（DBC）
由陶瓷基片與銅箔在高溫下（1065℃）共晶燒結(jié)而成，最后根據(jù)布線要求，以刻蝕方式形成線路。由于銅箔具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力，而氧化鋁能有效控制 Cu-Al2O3-Cu復(fù)合體的膨脹，使DBC基板具有近似氧化鋁的熱膨脹系數(shù)。
DBC具有導(dǎo)熱性好、絕緣性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于IGBT、LD和CPV 封裝。DBC缺點(diǎn)在于，其利用了高溫下Cu與Al2O3間的共晶反應(yīng)，對(duì)設(shè)備和工藝控制要求較高，基板成本較高；由于Al2O3與Cu層間容易產(chǎn)生微氣孔，降低了產(chǎn)品抗熱沖擊性；由于銅箔在高溫下容易翹曲變形，因此DBC表面銅箔厚度一般大于100m；同時(shí)由于采用化學(xué)腐蝕工藝，DBC基板圖形的最小線寬一般大于100m。
直接鍍銅陶瓷基板（DPC）
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。
（直接電鍍銅基板，圖片來源：同欣電子）
總 結(jié)
近年來，隨著半導(dǎo)體照明和新型傳感器市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，陶瓷基板需求隨之增加。特別是采用激光打孔與電鍍填孔技術(shù)制備的 DPC 陶瓷基板，具有圖形精度高、可垂直封裝等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了電子器件封裝集成度，有望在今后的功率器件封裝中發(fā)揮更大的作用。但另一方面，目前國(guó)內(nèi)的陶瓷基板技術(shù)整體落后，標(biāo)準(zhǔn)缺失，迫切需要加強(qiáng)核心技術(shù)與材料的研發(fā)力度，滿足飛速發(fā)展的市場(chǎng)需求。
參考來源：
[1]程浩,陳明祥等.功率電子封裝用陶瓷基板技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展
[2]郝洪順.電子封裝陶瓷基片材料研究現(xiàn)狀
[3]李婷婷等.電子封裝陶瓷基片材料的研究進(jìn)展
[4]臺(tái)系陶瓷基板大廠二季度再醞釀漲價(jià) 相關(guān)概念值得關(guān)注.金融界
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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