高溫共燒陶瓷(HTCC)是將陶瓷粉與溶劑、粘結劑、分散劑、增塑劑等添加劑混合成漿料,通過流延成型技術得到生瓷帶,將其裁切為固定大小膜片后進行激光打孔,采用絲網印刷技術將鎢、鉬、鉬-錳等金屬對各層進行填孔和線路設計,再將生坯疊層、壓合、切割,在1500~1850℃的濕N2/H2氣氛下進行燒結,最終實現不同層之間垂直互連,完成金屬與陶瓷連接的一種方法。
HTCC技術的產品工藝流程具有多樣化的特點,根據下游不同種類產品的需求,工藝會存在一定差異。
HTCC的熱點應用
HTCC是電子陶瓷封裝領域重要的分支,目前被廣泛應用在陶瓷封裝、發熱體、傳感器等領域。
① 陶瓷封裝
在HTCC的應用領域中,從產品分類方面來看,HTCC封裝管殼占有重要地位,占有大約77%的市場份額,之后是HTCC封裝基座,大概占比17.5%。同時就應用來看,通信封裝是第一大市場,占有大約32%的市場份額。
高溫共燒陶瓷具有機械強度高、布線密度高、化學性能穩定、散熱系數高和材料成本低等優點,在熱穩定性要求更高、高溫揮發性氣體要求更小、密封性要求更高的封裝領域,得到了更為廣泛的應用。HTCC陶瓷封裝產品類型有陶瓷多層基板和陶瓷封裝管殼。常見的基板類產品有聲表濾波器基板、雙工器封裝基板等;管殼類產品有光通訊器件外殼、無線功率器件外殼等。
陶瓷多層基板可用于傳感器封裝,表面實裝封裝,MEMS用封裝,光通信封裝,LED封裝等;陶瓷管殼封裝主要應用在光通信、圖像傳感器、紅外線/紫外線傳感器、無線功率器件、工業激光器、固體繼電器、光耦器件、微波器件、霍爾器件、電源、MEMS等封裝,滿足這些電子器件能在耐惡劣環境下的使用可靠性。
② 加熱體
HTCC加熱體是通過將鎢、鉬、錳等高熔點金屬電阻漿料印在陶瓷片上,通過引腳與電路形成回路,在通電后產生熱量的一種新型、環保、高效、節能的陶瓷發熱元件,別名MCH發熱片。HTCC加熱體解決了普通電熱絲或者PTC發熱絲等功率大而發熱效率不高、熱量損失大、絕緣性難達標等弊端,可用于各種加熱領域,如暖風機、干衣機、暖風空調、加濕器、電子煙等。
③ 傳感器
HTCC陶瓷可用于多種傳感器,例如氧傳感器、位移傳感器、壓力傳感器等。其中用鉑與陶瓷高溫共燒得到的氧傳感器是電噴汽車三元催化轉化必不可少元件。
HTCC市場發展迅猛
如今,HTCC技術受到下游大功率集成電路以及芯片等產品的更新換代所影響,市場需求較高。根據YH Research的數據,2021年全球HTCC陶瓷封裝市場銷售額達到180億元人民幣,預計2028年將達到293億元人民幣,年復合增長率為6.75%(2022-2028)。但HTCC技術壁壘極高,全球陶瓷封裝市場集中。縱觀全球電子陶瓷市場,2019年數據顯示日本占據近一半的市場份額,約為49.8%,美國和歐洲分別占據約30.4%和10.2%。
目前國內針對HTCC陶瓷真正實現量產的企業并不多,主要有中電科13所、中瓷電子、佳麗電子等企業。預計未來幾年,得益于國內活躍的市場環境和強大的需求,中國地區將保持快速增長,預計2028年中國市場產值份額將達到32%。在未來,HTCC封裝技術將極大地促進電子元器件的使用可靠度。
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