氮化硅基板,是以高性能氮化硅(Si3N4)陶瓷为核心原料的先进电子陶瓷基板,主要由硅、氮两种元素构成。氮化硅基板制备时以高纯氮化硅粉体搭配专用烧结助剂,经流延成型制备生坯,再采用气压烧结等工艺实现致密化,后续经过研磨、抛光、切割加工,得到兼具优异热学与力学性能的薄型陶瓷基板。
氮化硅陶瓷作为基板材料具备十分均衡的综合性能。氮化硅理论热导率最高可达320 W/(m·k),工业成品基板热导率一般为90~120 W/(m·k);热膨胀系数约3.2×10⁻⁶/K,与硅(约3×10⁻⁶/K)、碳化硅(约4×10⁻⁶/K)等半导体芯片材料匹配度优异,能够有效削弱热循环过程产生的界面应力。
力学性能方面,氮化硅抗弯强度通常大于800 MPa,断裂韧性6~8 MPa·m¹/²,力学指标显著优于其他常用电子陶瓷,同时拥有突出的抗热冲击能力与化学稳定性。除此之外,氮化硅还具备高绝缘强度、优良介电性能以及良好的化学惰性,适配大功率电力电子器件的使用工况。
相较于氧化铝基板,氮化硅具备更强力学与抗热震能力;对比氮化铝基板,氮化硅拥有更突出的机械强度与抗冲击性能。氮化硅基板与氧化铝基板、氮化铝基板形成差异化竞争,多用于高可靠性工况。新能源汽车是氮化硅基板增长最为迅猛的赛道,车规级功率模块(主驱逆变器等)需求占比不断提升,是未来核心增量市场。除此之外,氮化硅基板还可以应用在5G射频器件、光通信激光器基板、光伏储能变流器等领域。
新思界
行业分析人士表示,在我国市场中,氮化硅基板布局企业主要包括中材高新氮化物陶瓷有限公司、福建华清电子材料科技有限公司、江苏富乐华半导体科技股份有限公司、浙江晶盛机电股份有限公司、苏州博胜材料科技有限公司等。2025年,晶盛机电规划建设高导热氮化硅陶瓷基板试验线项目,计划投资2500万元,形成年产12万片高导热率陶瓷基板的生产规模。
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