中国粉体网讯 众所周知，氮化硅陶瓷被誉为“先进陶瓷材料皇冠上的明珠”，是结构陶瓷家族中综合性能最为优良的一类材料。随着第三代半导体的大力发展，SiC功率器件集成度和功率密度的明显提高，相应工作产生的热量急剧增加。因此，电子封装系统的散热问题已成为影响其性能和寿命的关键，要有效解决器件的散热问题，必须选择高导热的基板材料。
Si3N4陶瓷凭借优异的性能成为SiC功率器件导热基板材料首选。原因在于：
第一，Si3N4陶瓷是综合性能最好的陶瓷基板材料，热导率可达90～120W/(m·k)，热膨胀系数为3.2×10-6/℃，并具有优异的机械强度、良好的化学稳定性和抗热冲击性。
第二，第尽管Si3N4陶瓷基板具有略低于AlN的导热性，但其抗弯强度、断裂韧性都可达到AlN的２倍以上。
第三，同时，Si3N4陶瓷基板的热膨胀系数与第三代半导体衬底SiC晶体接近，使其能够与SiC晶体材料匹配性更稳定。使其能够与 SiC 晶体材料匹配更稳定，AMB氮化硅基板主要用于电动汽车（EV）和混合动力车（HV）功率半导体，特别在800V 以上高端新能源汽车中应用中不可或缺。
目前，随着以SiC为衬底的第三代半导体芯片在新能源汽车、5G、新能源领域的快速推广，Si3N4陶瓷基板需求也迎来了快速发展阶段。2024年随着碳化硅加速从6英寸迈向8英寸，需求端新能源车+光伏上量与供给端良率突破或将迎来共振，SiC有望迎接大规模放量，带动氮化硅陶瓷基板的快速发展。
从宏观数据可以看出，日本处于领先地位，这就导致了氮化硅基片呈极度寡头垄断局势，同时全球氮化硅基片市场也都由日本主导。由于Si3N4基板还需要进行覆铜处理及应用端考核，因此国内Si3N4基板要达到应用化水平还有一段距离。
目前，中材高新开发的高导热氮化硅陶瓷基板性能达到日本同类产品，采用特殊的配方和工艺，导热系数>80W/(m·k)，产品已通过国际头部企业质量检测，2023年建成年产70万片中试线。
此外，除了作半导体封装材料，氮化硅作为其他半导体零部件如：半导体泵辅用陶瓷球轴承、加热器、晶圆转移用精密陶瓷吸盘等也展现出很好的应用前景。
中国粉体网将于2024年4月25日在江苏苏州举办“第三届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会暨第三代半导体SiC晶体生长技术交流会”，届时，中材高新材料股份有限公司张伟儒教授将带来题为《氮化硅陶瓷在半导体行业应用及发展重点》的报告。张教授将针对行业对氮化硅陶瓷零部件需求，重点论述了高导热氮化硅陶瓷基板国内外研究、产业化及应用进展。
来源：
杨凌艳等：半导体功率器件用氮化硅基片专利技术专利现状
粉体网
（中国粉体网编辑整理/空青）
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