陶瓷基板材料凭借其极好的耐高温、耐腐蚀、热导率高、机械强度高、热膨胀系数与芯片相匹配及不易劣化等特性成为大功率、高密度、高温及高频器件封装的首选。目前应用于陶瓷基板的陶瓷材料主要有:氧化铍(BeO)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)等。
近年来,电子电力器件朝大功率、高频化、高密度、集成化等方向发展,对器件中陶瓷散热基板提出了更高要求。与AlN和Al2O3陶瓷基板材料相比,Si3N4具有一系列独特的优势:
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和氧化铝基板或氮化铝基板相比,Si3N4约有两倍以上的抗弯强度。在散热量相同的情况下,Si3N4陶瓷基片即使做得更薄仍能满足强度的要求;
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Si3N4属于六方晶系,有α、β和γ三种晶相,其中α相和β相是Si3N4最常见的形态,均为六方结构,可在常压下制备。研究者根据Si3N4的结构提出β-Si3N4的理论热导率高达200~320W/m·K。和氧化铝基板或ZTA基板相比,拥有三倍以上的热导率;
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Si3N4抗氧化性比AlN强,可以水基处理,从而可大大降低成本;
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Si3N4还具有常温和高温下一系列独特优异的物理、化学性能,如高韧性、耐热冲击性、良好的绝缘性、耐磨损和耐腐蚀等,且性能保持至温度达到1000℃不明显下降;
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低热膨胀系数,热膨胀系数与大多数半导体材料(如SiC)匹配,因而使其器件的可靠性更优异。
Si3N4具有高导热、高强度、高韧性、低密度、自润滑性、优异的抗热震性,是国内外公认兼具高导热、高可靠性等综合性能最好的陶瓷基板材料,适用于IGBT、SiC等对大功率半导体器件等要求高可靠性的绝缘电路板用途。据ICRWorld数据显示,得益于新能源车的快速发展,2026年,全球氮化硅陶瓷基板行业总产值预计达1.83亿美元, 全球市场复合增长率达到8.16 %。
氮化硅陶瓷基板入门的门槛非常高,目前我国的高导热 Si3N4 陶瓷基板与国外还是存在差距,产品性能较为单一。氮化硅基板的主流供应商为国外企业,如东芝、丸和、日立金属等。近年来,国内企业及研究所在氮化硅基板方面不断做技术突破,如中材高新氮化物陶瓷、上海硅酸盐研究所、福建臻璟 、成都旭瓷、海古德、江西创科、浙江正天、威海圆环等。下面我们一起来了解几家氮化硅基板厂商。(以下序号不代表排名,欢迎大家留言补充),欢迎扫描下方二维码,加入微信群,与行业认识一起交流!
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1.中材高新氮化物陶瓷有限公司
中材高新氮化物陶瓷有限公司是隶属于中国建材集团有限公司的国家级高新技术企业,自上世纪70年代开始,一直致力于先进技术陶瓷的研究和生产,满足不同工业领域的需求,并能为客户提供最佳的解决方案。
主要从事氮化硅、碳化硅、氧化锆、氧化铝等先进陶瓷材料的研究和生产。尤 其是在氮化硅陶瓷方面的研究和生产始于 20 世纪 70 年代,是国内最早从事氮化硅陶瓷领域研究的单位之一,获得 65 项相关发明专利,技术和生产实力居国内领先水平,生产规模在国内居于首位。氮化硅高导热基片应用于混合动力汽车PCU控制单元。
官网:http://www.sinomaceramic.com
2.浙江正天新材料科技有限公司
浙江正天新材料科技有限公司成立于2017年,主要业务是氮化铝(AIN)、氮化硅(Si3N4)陶瓷基板及制品的研发、生产和销售及行业服务。
浙江正天具体业务包括氮化铝陶瓷、氮化铝基板、氮化硅陶瓷、氮化硅基板及AlN陶瓷基片等,产品主要用于电机动力系统中电子元件上功率模块内的覆铜陶瓷基板。
正天新材拥有多条大型流延生产线,从流延、裁切、冲孔、静压、热切至烧结成型拥有完整加工链。
官网:http://www.cnzhengtian.com
3.江西创科新材料科技有限公司
江西创科新材料科技有限公司是一家集研发、生产、销售为一体的高新科技企业,由新余前卫化工有限公司引进国内同行业顶尖生产、技术团队共同投资打造的创新型公司。
江西创科注册资金5000万元,项目总投资2.45亿元,首期投资1.32亿元,主要生产氮化铝陶瓷基板、99.6%氧化铝陶瓷基板和氮化硅基板、HTCC;二期投资1.13亿元,主要生产多层共烧陶瓷基板及各种电子陶瓷元器件。
4.威海圆环先进陶瓷股份有限公司
威海圆环先进陶瓷股份有限公司创建于2015年,厂区面积6000余平方米,专业从事氮化硅陶瓷基复合材料的研发,生产和销售,主要产品有氮化硅陶瓷磨珠,氮化硅陶瓷基板,精磨氮化硅轴承球以及各种异形氮化硅陶瓷结构件等。
威海圆环先进陶瓷与国内著名科研院所联合进行技术攻关和产学研合作研发,纳米粉体、亚微米粉体、陶瓷成型、冷等静压、热压烧结、精密陶瓷机械加工等工艺手段齐全,率先实现氮化硅磨珠、氮化硅陶瓷基板等前沿产品的工业化生产。威海圆环先进陶瓷股份有限公司投资建设年产60万片高导热氮化硅陶瓷基板产业化项目。
5.苏州博胜材料科技有限公司
苏州博胜材料科技有限公司是一家专业从事先进陶瓷材料、新技术研发的全球技术领先的科技型企业。公司成立于2022年,项目始于2018年。公司主营产品包括陶瓷基板、陶瓷材料、膜带浆料、技术服务支持等。公司已通过国际ISO9001、IATF16949等资质认证,部分产品已通过行业龙头企业的验证,并进入批量供货阶段。博胜材料始终致力于成为电力电子、半导体行业客户提供最优的材料、器件解决方案,成为世界一流的新材料产品供应商。
6.江西中科上宇科技有限公司
景德镇陶文旅集团还与上海硅酸盐研究所进行合作,共同出资组建了江西中科上宇科技有限公司,专门从事陶瓷基板先进封装材料的技术开发、生产和销售,现阶段以氮化硅陶瓷基板的研发、生产及销售为主营业务。项目占地面积为100亩,总投资约6亿元,一期项目建设预计12月底正式投产。
7.成都旭瓷新材料有限公司
2020 年 12 月,旭光电子与其他方共同出资成立了旭瓷,旭瓷现已建成氮化铝粉体、氮化铝陶瓷基板和氮化铝结构件三条生产线,且均实现量产,已实现产品送样验证和销售。旭瓷全资子公司宁夏北瓷新材料科技有限公司。
由旭光电子及控股子公司成都旭瓷新材料共同实施的电子陶瓷材料产业化项目(一期),建成后将形成年产氮化铝陶瓷基板500万片、氮化硅陶瓷基板120万片、氮化铝结构件11,000件、高温多层共烧氮化铝陶瓷基板6万片及高温多层共烧氧化铝陶瓷基板6万件等电子陶瓷相关产品。
8.无锡海古德新技术有限公司
无锡海古德新技术有限公司成立于2008年11月,是一家拥有自主知识产权、高科技专利技术,集新型陶瓷材料及其电子元件研发、生产、销售为一体的现代化高新技术企业。核心产品高性能氮化铝(AlN)陶瓷材料、氮化硅(Si3N4)陶瓷基板及其元器件。
无锡海古德半导体用高性能陶瓷材料项目已开工,项目建成后可年产半导体用高性能陶瓷材料氮化铝基板720万片、氮化硅基板300万片、氮化铝/氮化硅结构件50万件。
官网:http://www.hy-good.com/
9.福建臻璟新材料科技有限公司
福建臻璟新材料科技有限公司成立于2018年,是一家全国领先的第三代半导体氮化物材料供应商及热管理方案解决商。
主营产品有:高纯氮化铝粉、氮化铝造粒粉、氮化铝大颗粒填充粉、球型填充粉、氮化铝陶瓷基板、氮化硅陶瓷基板。目前车间陶瓷流延线产能可达300万片/年。
10.贵州新鸿泰科技有限公司
贵州新鸿泰科技有限公司成立于2022年,公司主要业务有氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)陶瓷基板及制品的研发、生产和新型陶瓷材料销售等。
11.江苏方达正塬电子材料科技有限公司
江苏方达正塬电子材料科技有限公司立于2020年,主要从事氮化硅绝缘材料、覆铜基板等相关产品研发、生产、销售和应用研究。
自2021年3月投资50万元立项研究,氮化硅陶瓷基板制备关键技术和装备。目前正在研究“热导率≥160W/(m.K)@断裂韧性≥16MPa/m2”的新一代氮化硅基板关键制造技术。
12.新疆晶硕新材料有限公司
新特能源股份有限公司是特变电工股份有限公司控股子公司,是专业从事光伏新能源产品研制,硅基新材、先进陶瓷、锆基新材、粉体新材等产品研发,风、光资源的开发及运营以及节能环保技术应用的高新技术企业集团。
高纯氮化硅粉体由新特能源旗下子公司新疆晶硕新材料有限公司研发、生产,目前已投资建设年产100吨氮化硅粉和100000件氮化硅陶瓷环的生产线。同时也是少数能批量生产85W/m·K以上热导率基板的企业之一。
官网:https://www.xinteenergy.com
13.凯乐士股份有限公司
凯乐士股份有限公司(KallexCompany,Ltd)成立于1996年,主要从事碳化硅(SiC)及其他各种精密陶瓷产品的研发和制造。
凯乐士可提供氮化硅基板客制化服务以及研磨和抛光服务。
官网:https://www.kallex.com.tw
14.浙江上硅聚力特材科技有限公司
浙江上硅聚力特材科技有限公司系国内专业研发、生产高性能氮化硅陶瓷材料的骨干制造商,公司拥有领先的氮化硅陶瓷生产工艺和精密加工技术,致力于为国内外先进装备、新能源、电动汽车、航空航天等领域提供专业周到的氮化硅材料解决方案。生产由氮化硅基片。
15.山东厚发新材料科技有限公司
山东厚发新材料科技有限公司,集生产、研发、销售为一体,以无机非金属材料为主要开发方向。专业生产销售:高端耐火材料、精密陶瓷结构件、陶瓷阀门管件等。可提供氮化硅基板。
16.河北高富氮化硅材料有限公司
河北高富氮化硅材料有限公司是一家致力于生产高性能氮化硅产品的高新技术企业。公司最早成立于2001年,经过了二十余年的发展,公司先后研发并量产了2001年氮化硅结合碳化硅板材、2003年普通氮化硅粉体、2009年陶瓷级氮化硅粉体、2012年光伏级氮化硅粉体、2015年电子级氮化硅粉体、2020年高导热氮化硅陶瓷基板。
17.埃克诺新材料(大连)有限公司
埃克诺新材料(大连)有限公司成立于2013年,主要产品为氮化硅粉体、氮化硅陶瓷轴承秋、氮化硅陶瓷阀芯、氮化硅陶瓷基板及氮化硅陶瓷结构件制品。
官网:http://www.aikenuo.com
18.西安澳秦新材料有限公司
西安澳秦新材料有限公司成立于1998年,总部位于西安经济技术开发区,分别在嘉峪关、西安等地设有生产工厂。长期与西安交通大学、西北工业大学、西安电子科技大学优秀研发团队进行产学研合作,就高转速氮化硅陶瓷球、高导热氮化硅陶瓷基板、耐高温透波陶瓷、透明陶瓷、多孔陶瓷等领域进行了产业化生产。
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8月23~25日,氮化硅陶瓷基板厂商浙江正天(展位:11B33)、江西创科(展位:11B07)将参与艾邦第五届精密陶瓷展览会,地址:深圳宝安·国际会展中心11号馆,欢迎莅临参观交流!
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原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):高可靠氮化硅基板,第三代半导体功率器件首选封装材料