中國粉體網訊 眾所周知，氮化硅陶瓷被譽為“先進陶瓷材料皇冠上的明珠”，是結構陶瓷家族中綜合性能最為優良的一類材料。隨著第三代半導體的大力發展，SiC功率器件集成度和功率密度的明顯提高，相應工作產生的熱量急劇增加。因此，電子封裝系統的散熱問題已成為影響其性能和壽命的關鍵，要有效解決器件的散熱問題，必須選擇高導熱的基板材料。
Si3N4陶瓷憑借優異的性能成為SiC功率器件導熱基板材料首選。原因在于：
第一，Si3N4陶瓷是綜合性能最好的陶瓷基板材料，熱導率可達90～120W/(m·k)，熱膨脹系數為3.2×10-6/℃，并具有優異的機械強度、良好的化學穩定性和抗熱沖擊性。
第二，第盡管Si3N4陶瓷基板具有略低于AlN的導熱性，但其抗彎強度、斷裂韌性都可達到AlN的２倍以上。
第三，同時，Si3N4陶瓷基板的熱膨脹系數與第三代半導體襯底SiC晶體接近，使其能夠與SiC晶體材料匹配性更穩定。使其能夠與 SiC 晶體材料匹配更穩定，AMB氮化硅基板主要用于電動汽車（EV）和混合動力車（HV）功率半導體，特別在800V 以上高端新能源汽車中應用中不可或缺。
目前，隨著以SiC為襯底的第三代半導體芯片在新能源汽車、5G、新能源領域的快速推廣，Si3N4陶瓷基板需求也迎來了快速發展階段。2024年隨著碳化硅加速從6英寸邁向8英寸，需求端新能源車+光伏上量與供給端良率突破或將迎來共振，SiC有望迎接大規模放量，帶動氮化硅陶瓷基板的快速發展。
從宏觀數據可以看出，日本處于領先地位，這就導致了氮化硅基片呈極度寡頭壟斷局勢，同時全球氮化硅基片市場也都由日本主導。由于Si3N4基板還需要進行覆銅處理及應用端考核，因此國內Si3N4基板要達到應用化水平還有一段距離。
目前，中材高新開發的高導熱氮化硅陶瓷基板性能達到日本同類產品，采用特殊的配方和工藝，導熱系數>80W/(m·k)，產品已通過國際頭部企業質量檢測，2023年建成年產70萬片中試線。
此外，除了作半導體封裝材料，氮化硅作為其他半導體零部件如：半導體泵輔用陶瓷球軸承、加熱器、晶圓轉移用精密陶瓷吸盤等也展現出很好的應用前景。
中國粉體網將于2024年4月25日在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導體行業用陶瓷材料技術研討會暨第三代半導體SiC晶體生長技術交流會”，屆時，中材高新材料股份有限公司張偉儒教授將帶來題為《氮化硅陶瓷在半導體行業應用及發展重點》的報告。張教授將針對行業對氮化硅陶瓷零部件需求，重點論述了高導熱氮化硅陶瓷基板國內外研究、產業化及應用進展。
來源：
楊凌艷等：半導體功率器件用氮化硅基片專利技術專利現狀
粉體網
（中國粉體網編輯整理/空青）
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