文章索引：首先了解陶瓷基板與陶瓷基片的區(qū)別，特性優(yōu)勢(shì)，陶瓷基板制造五大工藝知識(shí)，以及工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析，行業(yè)展望，最后我們學(xué)習(xí)一下華科大對(duì)陶瓷基板科研知識(shí)案例分享

陶瓷基板目前在電子科技領(lǐng)域起著非常重要作用，核心是陶瓷基板的高導(dǎo)熱性、高絕緣性、熱導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)決定。那么陶瓷基板與陶瓷基片而言，有什么突出優(yōu)勢(shì)呢？

1，陶瓷基板和陶瓷基片的區(qū)別

陶瓷基片，是以電子陶瓷為基底，對(duì)膜電路元件及外貼切元件形成一個(gè)支撐底座的片狀材料。
陶瓷基板是指銅箔在高溫下直接鍵合到陶瓷基片表面(單面或雙面)上的特殊工藝板。陶瓷基板所制成的超薄復(fù)合基板具有優(yōu)良電絕緣性能，高導(dǎo)熱特性，優(yōu)異的軟釬焊性和高的附著強(qiáng)度，并可像PCB板一樣能刻蝕出各種圖形，具有很大的載流能力。因此，陶瓷基板已成為大功率電力電子電路結(jié)構(gòu)技術(shù)和互連技術(shù)的基礎(chǔ)材料。
總之，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是基片上沒(méi)有線路，基板上已經(jīng)蝕刻了金屬線路。

2，陶瓷基板的核心優(yōu)勢(shì)

陶瓷基板機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)，形狀穩(wěn)定；高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱率、高絕緣性；結(jié)合力強(qiáng)，防腐蝕；具有極好的熱循環(huán)性能，循環(huán)次數(shù)達(dá)5萬(wàn)次，可靠性高；與PCB板(或IMS基片)一樣可刻蝕出各種圖形的結(jié)構(gòu)；無(wú)污染、無(wú)公害。

陶瓷基板的性能要求：

1.機(jī)械性質(zhì)

有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，除搭載元件外，也能作為支持構(gòu)件使用；加工性好，尺寸精度高；

2.電學(xué)性質(zhì)

絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；

介電常數(shù)低；

介電損耗?。?/p>

在溫度高、濕度大的條件下性能穩(wěn)定，確?？煽啃?。

3.熱學(xué)性質(zhì)

熱導(dǎo)率高；

熱膨脹系數(shù)與相關(guān)材料匹配（特別是與Si的熱膨脹系數(shù)要匹配）；

耐熱性優(yōu)良。

4.其它性質(zhì)

化學(xué)穩(wěn)定性好；容易金屬化，電路圖形與其附著力強(qiáng)；

無(wú)吸濕性；耐油、耐化學(xué)藥品；a射線放出量小；

所采用的物質(zhì)無(wú)公害、無(wú)毒性；在使用溫度范圍

內(nèi)晶體結(jié)構(gòu)不變化

陶瓷基板也有成為陶瓷電路板、陶瓷線路板、陶瓷pcb板等，陶瓷基板根據(jù)陶瓷基片材料不同，可以分為氧化鋁陶瓷基板、氮化鋁陶瓷基板、氮化硅陶瓷基板、碳化硅陶瓷基板等，根據(jù)不同工藝又可以分為DPC陶瓷基板、DBC陶瓷基板、AMB陶瓷基板、HTCC陶瓷基板、LTCC陶瓷基板等；根據(jù)層數(shù)可以分為單、雙面陶瓷基板、多層陶瓷基板。陶瓷基板具備良好的綜合電氣性能，陶瓷基片更多是作為基底，支撐和散熱、絕緣作用。

劃重點(diǎn)陶瓷電路板的主要優(yōu)點(diǎn)

1：導(dǎo)熱系數(shù)高；

2：更匹配的熱膨脹系數(shù)；

3：堅(jiān)固，低阻抗的金屬膜層；

4：基材可焊接性好，使用溫度高；

5：絕緣性好；

6：低頻損耗；

7：可以進(jìn)行高密度組裝；

8：無(wú)有機(jī)成分，耐宇宙射線，航空航天可靠性高，使用壽命長(zhǎng)；

9：銅層不含氧化層，可在還原性氣氛中長(zhǎng)期使用；

陶瓷電路板的缺點(diǎn)

易碎，這是最主要的一個(gè)缺點(diǎn)，這也就導(dǎo)致只能制作小面積的電路板。

價(jià)格貴， 電子產(chǎn)品的要求規(guī)則越來(lái)越多，陶瓷電路板還是用在一些比較高端的產(chǎn)品上面，低端的產(chǎn)品根本不會(huì)使用到。

陶瓷電路板應(yīng)用范圍

陶瓷電路板可應(yīng)用于LED，大功率功率半導(dǎo)體模塊，半導(dǎo)體冷卻器，電子加熱器，功率控制電路，功率混合電路，智能功率組件，高頻開關(guān)電源，固態(tài)繼電器，汽車領(lǐng)域在電子，通信，航空航天和軍用電子元件等領(lǐng)域，可以說(shuō)占據(jù)了電子工業(yè)的大部分領(lǐng)域，無(wú)形也促進(jìn)了電子工業(yè)的發(fā)展。如下圖陶瓷產(chǎn)品示意

現(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板種類有：HTCC，LTCC，DBC，DPC，AMB等。

HTCC（High Temperature Co-fired Ceramic，高溫共燒陶瓷）：屬于較早發(fā)展的技術(shù)，是采用陶瓷與高熔點(diǎn)的W、Mo等金屬圖案進(jìn)行共燒獲得的多層陶瓷基板。但由于燒結(jié)溫度較高使其電極材料的選擇受限，且制作成本相對(duì)昂，促使了LTCC的發(fā)展。封裝工藝圖如下：

LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫共燒陶瓷）：LTCC技術(shù)共燒溫度降至約850℃，通過(guò)將多個(gè)印有金屬圖案的陶瓷膜片堆疊共燒，實(shí)現(xiàn)電路在三維空間布線。工裝工藝示意圖如下：

DBC（Direct Bonded Copper，直接覆銅）：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。封裝工藝如下

AMB（Active Metal Brazing，活性金屬釬焊）：AMB是在DBC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，在 800℃左右的高溫下，含有活性元素 Ti、Zr 的 AgCu 焊料在陶瓷和金屬的界面潤(rùn)濕并反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬異質(zhì)鍵合。

HTCC陶瓷基板未來(lái)市場(chǎng)分析：

目前中國(guó)地區(qū)是全球最大的消費(fèi)市場(chǎng)，2022年占有26.8%的市場(chǎng)份額，之后是北美、日本和歐洲，分別占有17%、16.0%和15.8%。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，中國(guó)地區(qū)增長(zhǎng)最快。

2022年全球HTCC市場(chǎng)銷售額達(dá)到了196億元，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到289億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為5.67%（2023-2029）。

地區(qū)層面來(lái)看，中國(guó)市場(chǎng)在過(guò)去幾年變化較快，2022年市場(chǎng)規(guī)模為52億元，約占全球的26.8%，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到91.9億元，屆時(shí)全球占比將達(dá)到31.7%。

LTCC陶瓷基板未來(lái)市場(chǎng)分析：

5G 通信對(duì)終端電子元器件提出了小型化、輕量化、低成本、高性能的技術(shù)發(fā)展要求，LTCC具有成本低、設(shè)計(jì)多樣靈活、高頻微波性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于5G 和萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的各類應(yīng)用場(chǎng)景以及高頻通訊移動(dòng)終端，包括汽車電子、計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、高頻通訊等。發(fā)展高性能LTCC產(chǎn)品將成為 5G 及萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的迫切需要。未來(lái)，隨著 5G 應(yīng)用、萬(wàn)物互聯(lián)等市場(chǎng)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)LTCC產(chǎn)品的需求量會(huì)進(jìn)一步增加，據(jù)觀研天下預(yù)測(cè)，到2025年國(guó)內(nèi)LTCC市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到90.38億元。

DBC陶瓷基板未來(lái)市場(chǎng)分析：

根據(jù)阿譜爾（APO）的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)，2022年全球DBC陶瓷基板市場(chǎng)銷售額達(dá)到了4.03億美元，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到7.67億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為9.71%（2023-2029）。

全球DBC陶瓷基板（DBC Ceramic Substrate）的核心廠商包括Rogers Corporation、Ferrotec、KCC、合肥圣達(dá)、賀利氏等。前五大廠商占據(jù)了全球約80%的份額。亞太地區(qū)是最大的市場(chǎng)，份額約為68%，其次是歐洲和北美，份額分別為24%和7%。就產(chǎn)品類型而言，氧化鋁及ZTA DBC陶瓷基板是最大的細(xì)分，占有大約85%的份額，就下游來(lái)說(shuō)，新能源汽車是最大的下游領(lǐng)域，占有59%份額。

目前DBC陶瓷基板上游陶瓷粉體和白板，主要由日本廠商主導(dǎo)。目前氮化鋁陶瓷基板白板和氧化鋁陶瓷基板白板方面，國(guó)內(nèi)已有廠商占有重要份額，但在高端領(lǐng)域，依然由日本廠商主導(dǎo)。

DPC陶瓷基板未來(lái)市場(chǎng)分析：

2022年全球DPC陶瓷基板市場(chǎng)規(guī)模為2.6億美元，預(yù)計(jì)2023年有望達(dá)到2.73億美元。DPC陶瓷封裝基板更加符合高密度、高精度和高可靠性的未來(lái)發(fā)展方向，未來(lái)幾年全球DPC陶瓷基板市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

2022-2026年全球DPC陶瓷基板市場(chǎng)規(guī)模情況

全球DPC陶瓷基板主要應(yīng)用于LED領(lǐng)域，占了69%的比重，全球DPC陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè)眾多，TOP4企業(yè)占全球DPC陶瓷基板市場(chǎng)的59%。

AMB陶瓷基板未來(lái)市場(chǎng)分析：

目前，采用 AMB工藝的氮化鋁陶瓷基板（AMB-AlN）主要用于高鐵、高壓變換器、直流送電等高壓、高電流功率半導(dǎo)體中；采用AMB工藝的氮化硅陶瓷基板（AMB-SiN）主要應(yīng)用在電動(dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力車（HV）功率半導(dǎo)體中。未來(lái)幾年，預(yù)計(jì)氮化硅陶瓷基板（AMB-SiN）更快速增長(zhǎng)。【AMB陶瓷基板】得益于新能源汽車強(qiáng)勁需求，使得功率模塊需求快速增長(zhǎng)，增加對(duì)AMB陶瓷基板的需求；此外，新能源發(fā)電，尤其是光伏、風(fēng)電等，在俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)背景下，能源安全是全球重要國(guó)家核心關(guān)注點(diǎn)之一，將保持快速增長(zhǎng)。

隨著SiCMOS開始供應(yīng)主驅(qū)逆變器，由于逆變器所需SiCMOS面積變大，對(duì)于陶瓷襯板的產(chǎn)能消耗量快速增長(zhǎng)。碳化硅車型滲透率預(yù)計(jì)2024年快速提升，新能源汽車領(lǐng)域成為AMB陶瓷基板最大需求領(lǐng)域。其中，2022年全球AMB陶瓷基板市場(chǎng)銷售額達(dá)到了4.33億美元，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到28.72億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為26.0%（2023-2029）。AMB陶瓷基板行業(yè)研究功課新型技術(shù)后，預(yù)計(jì)2029年將達(dá)到174億元，