電子陶瓷外殼的應(yīng)用及制備

陶瓷外殼是高端半導(dǎo)體產(chǎn)品封裝的核心部件。微電子器件從密封方面分為氣密性封裝和非氣密性封裝，高等級(jí)集成電路和分立器件通常采用氣密封裝，多采用金屬、陶瓷封裝，內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，充有高純氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，也含有少量其它氣體，用以保護(hù)內(nèi)部電子器件結(jié)構(gòu)。

相比于金屬材料，陶瓷材料具有更好的耐濕性、熱膨脹率和熱導(dǎo)率，在電熱機(jī)械性能方面更為穩(wěn)定，是高端電子器件封裝的主要材料。電子陶瓷外殼主要用于航天軍工等高端元器件應(yīng)用場(chǎng)景，技術(shù)壁壘較高。主要產(chǎn)品包括通信器件用電子陶瓷外殼、工業(yè)激光器用電子陶瓷外殼、消費(fèi)電子陶瓷外殼等。

電子陶瓷外殼的應(yīng)用及制備

① 通信器件用電子陶瓷外殼

通信器件用電子陶瓷外殼產(chǎn)品主要包括光通信器件外殼、無(wú)線功率器件外殼、紅外探測(cè)器外殼等。

通信器件用電子陶瓷外殼生產(chǎn)工藝流程

該工藝流程每步工序中的投料情況基本如下：氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環(huán)節(jié)投料，墻體、墻體組件、底盤、支架、焊料（部分）、光纖管、熱沉、引線、封口環(huán)等管殼零件在組裝釬焊環(huán)節(jié)投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環(huán)節(jié)投料，光窗、焊料（部分）在鍍金后焊光窗環(huán)節(jié)投料。

② 工業(yè)激光器用電子陶瓷外殼

該產(chǎn)品主要是大功率激光器外殼，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、光電轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣被應(yīng)用于激光加工和醫(yī)療領(lǐng)域。

工業(yè)激光器用電子陶瓷外殼生產(chǎn)工藝流程

該工藝流程每步工序中的投料情況基本如下：氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環(huán)節(jié)投料，墻體、墻體組件、底盤、焊料、熱沉、引線、封口環(huán)等管殼零件在組裝釬焊環(huán)節(jié)投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環(huán)節(jié)投料。

③ 消費(fèi)電子陶瓷外殼

該系列產(chǎn)品主要包括聲表晶振類外殼、3D光傳感器模塊外殼、5G通信終端模塊外殼、氮化鋁陶瓷基板。

消費(fèi)電子陶瓷外殼及基板生產(chǎn)工藝流程

該工藝流程每步工序中的投料情況基本如下：氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環(huán)節(jié)投料，封口環(huán)、引線、焊料等管殼零件在釬焊環(huán)節(jié)投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環(huán)節(jié)投料。

市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

電子陶瓷外殼主要是應(yīng)用于工作在高頻、高壓、高溫、高可靠性芯片的封裝，伴隨工作環(huán)境愈發(fā)苛刻，電子陶瓷外殼市場(chǎng)空間也在持續(xù)提升，成長(zhǎng)邏輯清晰。

① 光模塊陶瓷外殼：下游高國(guó)產(chǎn)化率助力份額提升

光器件的封裝通常有兩種方式：氣密性封裝和非氣密性封裝。氣密性封裝需要陶瓷外殼和submount，非氣密性封裝雖然不需要外殼形態(tài)的陶瓷外殼，但需要submount（基座形態(tài)的陶瓷外殼）。

長(zhǎng)期來(lái)看，全球光模塊市場(chǎng)持續(xù)高成長(zhǎng)。據(jù)Lightcounting測(cè)算，預(yù)計(jì)到2026年，市場(chǎng)規(guī)模為145億美元。目前在光模塊市場(chǎng)，主要應(yīng)用到的電子陶瓷產(chǎn)品包括陶瓷外殼和蓋板、基座和載體等，約占光模塊價(jià)值量的15%左右，整體市場(chǎng)規(guī)模較大。

② 消費(fèi)電子陶瓷外殼盈利空間大

根據(jù)CS&A數(shù)據(jù)，2020年全球晶振市場(chǎng)規(guī)模約34.46億美元，同比增長(zhǎng)13.32%。根據(jù)惠倫晶體招股說(shuō)明書(shū)，晶振基座和上蓋成本占比約為60%，在晶振總價(jià)值占比約為40%，全球晶振陶瓷基座市場(chǎng)規(guī)模約為13.78億美元。

聲表面波濾波器（SAW）是利用壓電基片的壓電效應(yīng)和表面波傳播的物理特性所制成的一種射頻芯片。有數(shù)據(jù)顯示，2020年全球SAW濾波器市場(chǎng)規(guī)模為326.9億元，基座/基板在原材料的成本占比約為28.80%，占當(dāng)年收入比例約為14%，推算全球SAW濾波器陶瓷基座市場(chǎng)規(guī)模約為46億元。

據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)顯示，2020年3D傳感VCSEL（適用于智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備）市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)為12.07億美元，較2019年的10.79億美元同比增長(zhǎng)12%，測(cè)算，VCSEL配套陶瓷外殼價(jià)值量大約占比1/2，約為6億美金，40億元人民幣。

③ 新能源車大時(shí)代，激光雷達(dá)/IGBT陶瓷外殼爆發(fā)

新能源大時(shí)代，逆變器&汽車需求空間巨大：作為工業(yè)控制及自動(dòng)化領(lǐng)域的核心器件，IGBT模塊在電機(jī)節(jié)能、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、家用電器、汽車電子、新能源發(fā)電、新能源汽車等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。隨著新能源汽車的發(fā)展以及變頻白色家電的普及，IGBT的市場(chǎng)熱度持續(xù)升溫。它不僅在工業(yè)應(yīng)用中提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平、控制精度等，也大幅提高了電能的應(yīng)用效率，同時(shí)減小了產(chǎn)品體積和重量，節(jié)約了材料，有利于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)。根據(jù)Yole預(yù)計(jì)，到2026年全球IGBT市場(chǎng)規(guī)模有望突破84億美元，CAGR達(dá)7.5%，持續(xù)保持增長(zhǎng)。

激光雷達(dá)用陶瓷外殼產(chǎn)品成長(zhǎng)空間廣闊，伴隨新車激光雷達(dá)加裝率大幅提升，行業(yè)需求迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。以炬光科技為例，其2021年1-6月第五大供應(yīng)商為中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司，為其提供激光雷達(dá)發(fā)射端模組用陶瓷產(chǎn)品。

審核編輯 ：李倩