赛道持续升温！炙手可热的电子陶瓷

电子陶瓷是广泛应用于电子信息领域中的具有独特的电学、光学、磁学等性质的一类新型陶瓷材料，它是光电子工业、微电子及电子工业中的基础元件，是国际上竞争激烈的高技术新材料。电子陶瓷粉体是制造电子陶瓷元器件的主要原料。

电子陶瓷粉体，图源：风华高科

全球核心电子陶瓷材料市场增长的核心驱动力来自下游电子产品需求的持续扩张、新能源产品的需求迭代及产品技术的革新，尤其是汽车电子、AI数据中心以及消费电子等产业的发展。根据弗若斯特沙利文数据，全球核心先进电子陶瓷材料行业市场规模从2021年的195亿元增长至2025年的243亿元，年复合增长率为5.7%，并预计将从2026年的278亿元增长至2030年的431亿元，年复合增长率达9.2%。

电子陶瓷行业分为两大主线，第一是MLCC为主的被动元件赛道；第二是结构陶瓷赛道，包括陶瓷基板、光通信陶瓷插芯、半导体陶瓷封装基座等。

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涨价潮起的MLCC

MLCC（多层陶瓷电容器），是电子电路中实现滤波、去耦、储能的基础元件，被称为“电子工业大米”，小到手机家电，大到AI服务器、新能源汽车，几乎所有电子设备都离不开它。当前AI算力需求爆发，引发MLCC结构性供需失衡，推动行业迎来涨价潮。

图源：央视财经

MLCC的上游核心原材料为陶瓷粉末与电极材料，其中陶瓷粉末是决定MLCC性能的核心要素，相当于MLCC的“性能地基”。根据行业数据，在低容MLCC中陶瓷粉体成本占比为20%-25%，在高容MLCC中这一比例上升至35%-45%。钛酸钡（BaTiO3）因具备高介电常数、低介电损耗的特性，成为制造陶瓷敏感元件的核心基础粉，相当于MLCC陶瓷粉体里的核心原料，直接决定最终产品的基础性能。

钛酸钡结构为钙钛矿型晶体，是一种强介电材料，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。钛酸钡主流制备方法有固相法、化学沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等，水热法在材料颗粒性质控制及其稳定性、市场竞争力等方面较其他制备方式具备优势，具体表现在：化学组成均匀、颗粒形貌规整、颗粒粒径从几十纳米到几微米可调、大小均一、产品性质稳定，是目前公认的符合MLCC发展要求的钛酸钡粉制备方法。

MLCC陶瓷粉体主要被日本、美国公司所垄断，其中日本堺化学、美国Ferro公司的市场份额分别达到28%和20%。随着技术水平不断提升、国产替代进程加速，国内生产陶瓷材料的企业逐渐增多、产量不断提升，其中国瓷材料凭借多年的技术积累，实现了所有类型的基础粉和配方粉的全面覆盖。

MLCC配方粉，图源：国瓷材料

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需求不断上升的陶瓷基板

随着芯片功耗持续提升，封装环节对结构稳定性与散热能力的要求同步走高，配套材料的迭代成为产业升级的重要方向。陶瓷基板与芯片材料的热膨胀系数更为接近，可降低界面应力、分散应力集中区域，减少封装失效概率，是当前先进封装的重要升级方向。目前，国内陶瓷基板产业处于快速成长期，部分企业在特定领域已形成竞争力。

陶瓷粉体位于产业链上游，其纯度、粒度等指标直接影响基板的导热与机械性能。通过陶瓷粉体与添加剂混合并成型，经烧结得到致密的陶瓷基板。成型工艺主要采用干压成型和流延成型；烧结工艺有无压烧结、气压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结等。由于陶瓷基板为绝缘体，需进行金属化处理，形成导电金属层以供器件安装和电气连接。最后将器件安装在金属化陶瓷基板上应用。

电子封装陶瓷基板的制备流程及应用领域

目前，国内常用陶瓷基板材料主要为氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）、氮化硅(Si3N4)等。

氧化铝

氧化铝有多种晶体形式，其中最稳定的为α-Al2O3。氧化铝陶瓷基板拥有长达60年的产业化积淀，技术成熟，产量高、性价比突出。99%纯度氧化铝基板的热导率仅达25-30W/(m·K)，与其他新型陶瓷基板相比并不突出，但仍可以在低功率场景应用以降低成本。

氧化铝陶瓷基片，图源：六方钰成

氮化铝

氮化铝是一种具有纤锌矿结构的Ⅲ-Ⅴ族化合物，其单元晶胞为四面体，属于六方晶系，具有很强的共价键，因而机械性能优良、抗弯强度较高。其还具有高导热性能，纯净的AlN晶体室温热导率高达320 W/(m·k)，热压烧结的AlN基片热导率可达150 W/(m·K)，为Al2O3的5倍以上，热膨胀系数为3.8×10-6～4.4×10-6/℃，与Si、SiC和GaAs等半导体芯片材料热膨胀系数匹配良好。

氮化铝陶瓷基板，图源：中瓷电子

氮化铝被认为是最具发展前途的高导热陶瓷材料，但目前氮化铝材料的制备难度较大，生产成本较高，且难以实现大规模量产，这在很大程度上限制了其在电子封装领域的广泛应用。

氮化硅

在氮化硅分子中，Si-N键中共价键成分占70%，因此氮化硅为强共价键化合物。由于强共价键的作用，使得此粉体烧结成的氮化硅陶瓷材料具有强度高、硬度高、耐高温耐磨、摩擦系数小等性质。现有陶瓷基板中，Si3N4陶瓷基板以其硬度高、机械强度高、耐高温和热稳定性好、介电常数和介质损耗低、耐磨损、耐腐蚀等优异的性能，被认为是综合性能最好的陶瓷材料，目前在IGBT模块封装中得到青睐。

氮化硅陶瓷基板，图源：中材高新氮化物陶瓷有限公司

当前，AI服务器散热基板、HBM先进封装、1.6T/3.2T高速光模块封装、功率半导体封装、激光器件封装，都在大量使用陶瓷基板。

03 小结

电子陶瓷产业正处于高端化升级与国产替代双向叠加的黄金发展期，AI算力、新能源汽车、高端制造等新兴赛道的需求共振，为行业提供了长期增长动力。随着技术不断进步，电子陶瓷材料性能将持续提升，为各类高端装备实现高性能稳定运行筑牢底层支撑。

参考来源：

[1]黄富等：电子封装陶瓷基板及其金属化工艺

[2]陆琪等：陶瓷基板研究现状及新进展

[3]慧博资讯、弗若斯特沙利文、长牛见闻、36氪