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突破传统LTCC机械强度瓶颈，探秘Al2O3陶瓷在半导体中的应用——专访中国振华集团云科电子有限公司姜滔博士

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突破传统LTCC机械强度瓶颈，探秘Al2O3陶瓷在半导体中的应用——专访中国振华集团云科电子有限公司姜滔博士

来源：世展网分类：粉体工业行业资讯 2023-07-22 10:26 阅读：6792

半导体产业是关乎国家经济，政治和国防安全的战略产业。在半导体产业中，先进陶瓷的研发与生产水平直接影响我国半导体产业的发展。因此，无论从经济安全角度还是产业成本考虑，要突破我国半导体产业面临“卡脖子”的窘境，必须重视先进陶瓷的发展。2023年6月14日，由中国粉体网主办的“第二届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会”在江苏苏州隆重开幕，会议期间，我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕先进陶瓷在半导体行业的应用研究进行访谈交流。本期，我们邀请到的是中国振华集团云科电子有限公司姜滔博士。

姜滔，男，博士研究生学历，1993年1月生，贵州铜仁人，2021年至今任职于中国振华集团云科电子有限公司，副主任工程师。在博士研究生期间，主要从事纳米材料、能源材料的研究工作，以第一作者身份发表SCI论文4篇，EI和中文核心期刊论文2篇，发明专利2项。目前主要从事电容器用介质陶瓷材料、储能陶瓷介质材料、氧化铝陶瓷基板等研发工作。作为第一负责人正在研发的省部级项目一项，作为第二负责人的国家项目一项，作为第一负责人的公司级项目两项。中国振华集团云科电子有限公司隶属中国电子信息产业集团有限公司，其在电子功能材料、电子浆料、片式电阻器、片式敏感类元件、片式射频类元件等方面有多项具有国内领先水平的研发成果。姜滔博士介绍，公司主营产品主要有五大类。第一大类是电子陶瓷材料，主要包括陶瓷粉料、陶瓷基板、LTCC陶瓷材料及HTCC陶瓷材料；第二类是电子浆料，主要包括金浆、银浆等贵金属浆料，以及LTCC浆料和厚膜电路浆料；第三类是电阻器，主要包括片式膜固定电阻、特种电阻以及封装功率电阻；第四类是保护类元件，包括熔断器等；第五类是微波类元件，主要包括单层片式瓷介电容器、滤波器以及衰减器。

Al₂O₃陶瓷基板在未来仍有较高的市场占有率

Al₂O₃具有结构稳定，机械强度高，硬度高，熔点高，抗腐蚀，电阻率大，电绝缘性能好等优点，是半导体设备中使用最为广泛的精密陶瓷材料。姜滔博士介绍，Al₂O₃陶瓷在半导体设备中的应用主要有：1）半导体刻蚀设备刻蚀腔体和内部防护材料；2）等离子体设备中的气体喷嘴、晶圆固定环；3）晶圆硅晶片搬运中的陶瓷机械手臂；4）晶圆抛光中的抛光板、陶瓷真空吸盘；5）微波集成电路的高纯介质陶瓷基板。

除了用于半导体零部件以外，Al₂O₃陶瓷材料也可制成陶瓷基板，作为电路板的支撑材料，起到承载芯片的作用。Al₂O₃陶瓷基板主要应用在厚膜电路、薄膜电路、集成电路以及多芯片组装中，还有车用大功率IGBT模块等多个领域。姜滔博士在此次会议报告中提到，近几年来，中国Al₂O₃陶瓷基板需求量不断增大，从2015年29.74万片增长到2022年54.83万片，总体呈现供不应求的趋势。2022年中国氧化铝陶瓷基板市场规模达到49.76亿元，目前，微电子技术发展迅速，电子器件趋向于小型化、高度集成化发展，Al₂O₃陶瓷基板因其优异的性能被广泛应用于电子封装领域中，且其性价比高，在未来较长一段时间内仍将保持较高的市场占有率。

LTCC材料发展对标龙头企业

从市场竞争格局来看，LTCC/HTCC的市场核心厂商仍然在日本、美国等国家，中国本土厂商今年增长较快，不过总体规模还是偏小。振华云科在2020年4月对外宣布云科陶瓷材料、电子浆料、阻容及微波元器件——LTCC/HTCC组件模块产业链全面打通，实现了高技术指标熔断器、芯片电容器、LTCC/HTCC组件等产品的批量生产。LTCC与HTCC的不同之处在于：LTCC材料烧结温度一般在850℃-950℃，温度较低，与金、银等导电性较强的贵金属相匹配；HTCC材料烧结温度较高，一般与金属钨相匹配，但导电相对较差。同时，LTCC也存在缺点，相比HTCC其机械强度普遍较低。对此，振华云科最近也推出一款新材料——YK33体系LTCC材料，“该材料的机械强度可达到400MPa以上，简单点讲，就是这款产品基本上可覆盖所有的LTCC/HTCC的性能”，姜滔博士介绍道。

此外，姜滔博士还告诉粉体网记者，振华云科的K6 /K8体系 LTCC 产品性能对标国外龙头企业。K6 LTCC材料主要是对标美国FERRO的A6M，它的主要材料体系主要是以钙硼硅微晶玻璃为主，K8 LTCC材料对标美国杜邦951，它的主要材料体系主要是以氧化铝加一些玻璃材料体系。当前，云科公司两款产品的性能已经与国外相当，基本可以实现国外产品的取代。

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2023第一届电动车用陶瓷材料技术研讨会

当前，汽车产业进入百年一遇的大变革时期，汽车电动化正成为新的发展潮流和趋势。电动化浪潮下汽车的各大系统设计均发生了翻天覆地的变化，不仅发动机变速箱等这些大总成正经历一场变革，其零部件材料及设计的新旧更替也在迅速刷新着整条产业链。目前来看，先进陶瓷材料凭借特殊性能优势正在加速“上车”。从最基础的锂电材料用陶瓷窑具、电池隔膜涂层，到轴承、刹车片、基板、电容器、继电器等零部件，再到汽车零部件的高效切削加工，先进陶瓷材料的优势在新能源汽车产业中发挥得淋漓尽致。种种迹象表明，电动汽车已经成为先进陶瓷应用与发展的新风口。为此，中国粉体网将于2023年9月12日在合肥举办“第一届电动车用陶瓷材料技术研讨会”，会议诚邀先进陶瓷、新能源汽车行业研发与生产单位、设备制造企业等上下游产业人员参会交流，共同探讨新能源汽车用陶瓷材料与技术，推动我国新能源汽车产业的高质量发展。会务组联系人：卢铭旗电话：18669538053（同微信）