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【技术推介】清华大学高性能金属氧化铝陶瓷敷铜基板产业化

杏耀-杏耀娱乐-杏耀登陆_杏耀平台注册 时间:2019年12月06日 18:23

  金属/陶瓷复合基板是半导体制冷片的关键原材料,也是半导体制冷的关键技术,半导体制冷是一种主动制冷技术,虽然制冷量最大只有几百瓦,但对于微电子集成电路而言已经足够了。传统的被动散热技术已经不能满足5G通讯技术的发展,必须采用半导体主动制冷技术对5G通讯设备中的关键元器件进行冷却保障其正常工作,华为和中兴等通信企业现在已经把半导体制冷技术列为下一代5G通讯技术中的关键技术储备并积极开展相关测试工作,预期5G通信技术的发展会引发半导体制冷片市场的爆发性增长。

  据市场调查统计,近几年内国内中高端陶瓷敷铜板市场年需求总量逐年递增,已经超过500亿人民币,随着LED照明、电动汽车、高铁、5G通信、工业与民用机器人、航空航天等高端产品大量普及应用,预期5年内国内中高端陶瓷敷铜板市场将有一个井喷过程,年需求量超过3000亿人民币。

  以高电压、大电流、大功率为特征的电力电子技术是能源变换和控制的基础,是节约能源、降低消耗和传统行业改造的关键性技术,是航空航天和核技术等高新技术发展的基础,是世界各国高新技术的发展重点。高性能电力电子器件是电力电子技术发展的核心,半导体材料和高性能陶瓷基板封装材料是制约电力电子器件发展的两项关键技术,这两者各占整个器件成本的1/4-1/3。

  在电子技术中使用的基板材料主要有高分子材料和陶瓷材料两种,高分子材料热导率低,蠕变温度多在100度以下,而陶瓷材料具有热导率高、耐高温、高频损耗小等优点,在大功率的电力电子电路中,陶瓷基板材料的应用比高分子基板材料要广泛得多。目前电力电子电路也向着集成化(模块化)的方向高速发展,各种新型的电力电子器件不断涌现,电力电子装置需求不断增加,导致高性能陶瓷基板封装材料的需求不断增加。同时随着电子、通信等设备向小型、轻量、高可靠和高速化方向发展,尤其是为适应表面组装技术(SMT)的需要,信息与功能陶瓷的元器件的制备趋于向小型化、片式化、多层化、薄膜化、高可靠方向发展。各种高性能陶瓷基板是实现这一趋势的主要基础元件之一,基板是混合集成电路的支柱,是陶瓷的重要组成部分,它对部件的性能影响很大,在销售金额总量上,陶瓷基板占到50%以上。

  截止到2015年年底,国内LED照明产业相关企业已经超过4万家,LED照明年市场容量超过5000亿元人民币,所对应的陶瓷基板材料的年市场容量超过人民币800亿元人民币。

  高性能IGBT器件是轨道交通、航空航天、船舶驱动、智能电网、新能源、交流变频、风力发电、家用电器、高铁、电动汽车等强电控制等产业领域的核心元器件,截止到2015年年底,IGBT国内市场容量超过5000亿元人民币,所对应的陶瓷基板材料的年市场容量超过1500亿元人民币。

  陶瓷基板材料是半导体制冷片器件唯一能使用的基板材料,半导体制冷片做为一项高技术领域,目前在军事、医学、环保和日常生活中得到广泛应用,在国内市场,目前应用于半导体制冷片的基板市场总容量高达人民币1亿元以上。随着5G通讯技术的发展,以半导体制冷技术为核心的主动散热技术将成为5G通讯核心关键设备的关键支撑技术,华为和中兴均将半导体制冷技术列入5G通讯技术领域中的未来关键储备技术,2017年年底,5G通讯将开始在全国范围内试运行,2020年5G通讯技术将完全商用,杏耀平台官网预期到2020年,用于5G通讯的半导体制冷技术的年市场容量将超过5000亿元人民币,所对应的陶瓷基板材料的年市场容量超过2000亿元人民币。

  陶瓷基板材料优异的抗腐蚀性能、稳定的化学性能、极好的散热性能和电气绝缘性能,是高性能集成电路用的最优封装材料,由于技术难度大,成本较高,仅仅应用在航空、航天和航海等极端恶劣环境条件下。

  随着全球环境保护意识增强,高分子材料的基础原料生产-石油化工产业受到越来越严格的限制,市场准入越来越严格,高分子材料的价格必将持续上涨;随着金属/陶瓷电路板的规模化生产,必将替代高分子材料作为印刷电路板的基础原材料。预期在2018年国内电力电子器件的市场容量已达70亿美元,占据全球市场份额的40%-50%,高性能陶瓷基板封装材料占据其成本的1/4~1/3,国内金属/陶瓷基板的市场容量超过20亿美元。

  据统计,截止到2015年年底,高分子基印刷电路板的世界年产量超过5亿平方米,年市场总容量超过1500亿美元;集成电路芯片的年市场总容量超过1万亿美元,所对应的封装市场年总容量超过4000亿美元。由于金属/陶瓷复合基板材料的优异电气性能和散热性能,加上完全环保、原料来源丰富的特点,代表了印刷电路板产业技术的未来发展方向,是取代传统高分子电路板材料的最佳选择,预期到2030年,由金属/陶瓷复合基板技术发展出来的陶瓷电路板及集成电路和集成光电子芯片封装材料的年世界市场总容量将超过2万亿美元。

  在生产工艺上和金属/陶瓷结合钎焊材料上进行了创新,有效提高了产品的性能并大大降低了产品的废品率;

  合理采用保护性气氛,有效降低了产品成本,提高了产品质量和成品率,预期具有很好的规模产业化效果;

  立足与国内自主研发的技术,突破氧化铝陶瓷敷铜板批量化生产制造的技术瓶颈,填补国内在氧化铝陶瓷敷铜板产品方面的空白,为多项高技术产业的发展大批量提供性能优异的陶瓷基板材料;

  在生产工艺上和金属/陶瓷结合钎焊材料上进行了创新,有效提高了产品的性能并大大降低了产品的废品率;

  合理采用保护性气氛,有效降低了产品成本,提高了产品质量和成品率,预期具有很好的规模产业化效果;

  立足与国内自主研发的技术,突破氧化铝陶瓷敷铜板批量化生产制造的技术瓶颈,填补国内在氧化铝陶瓷敷铜板产品方面的空白,为多项高技术产业的发展大批量提供性能优异的陶瓷基板材料;

  目前,本技术已实现小批量生产,待大规模产业化。本项目已在实验室实现知识产权完全自主的中间试验生产线,制造出各项关键技术性能指标与国外同类产品类似的样品,已经通过国内外多家企业的样品测试,本工艺完全具备规模化生产金属/陶瓷结合基板的能力。

  本技术适用领域广,主要包括LED照明、电动汽车、高铁、5G通信、工业与民用机器人、航空航天等高端电子领域。

  本项目一期工程预计投入2000万元人民币,6个月内能够形成年产1万平方米金属/陶瓷结合基板的生产能力,销售收入可达人民币9500万元以上,税前利润为5500万元。本项目目标最终的国内市场(目标市场)占有率超过40%,成为国内最大的高性能金属/陶瓷结合基板的生产制造商。

  资金规划:陶瓷与铜箔焊接核心设备制造费用800万元人民币,制造与调试周期6个月,实现年产量10000平方米,德国同类设备需1400万元人民币,制造与调试周期8个月。与印刷电路板生产线相同的后续蚀刻与表面处理生产线万元人民币,辅助生产设备费用200万元人民币。生产场地装修和改造费用100万元人民币。公司生产运营流动资金500万元人民币。

  德国产氧化铝陶瓷敷铜板价格14000元/平方米,我们产品按韩国KCC同类产品价格9500元/平方米,成本4000元/平方米。年产量1万平方米,可实现产值9500万元,税前利润5500万元。批量投产后,保守估计1年内可收回全部投资。

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  简介描述:金属/陶瓷复合基板是半导体制冷片的关键原材料,也是半导体制冷的关键技术,半导体制冷是一种主动制冷技术,虽然制冷量最大只有几百瓦,但对于微电子集成电路而言已经足够了。...
  文章标签:氧化铝陶瓷
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