氮化硅陶瓷基板由于在導(dǎo)熱性、強(qiáng)度、斷裂韌性、絕緣性、抗熱震性、熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體材料匹配性好等性能上相比于其他基板材料，有著更優(yōu)越的綜合性能，是大功率電子元器件散熱基板材料的絕佳之選，目前已經(jīng)在高鐵、電動(dòng)汽車(chē)的電控系統(tǒng)中得到實(shí)際應(yīng)用。

氮化硅陶瓷基板（圖源：威海圓環(huán)）

而當(dāng)前，氮化硅陶瓷基板市場(chǎng)基本被日本壟斷，在下游功率模塊器件和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域增長(zhǎng)快速，作為芯片產(chǎn)業(yè)鏈配套的關(guān)鍵新材料，氮化硅陶瓷基板的國(guó)產(chǎn)化替代一直是國(guó)內(nèi)陶瓷材料企業(yè)密切關(guān)注的問(wèn)題。而直到現(xiàn)在，雖不乏能做出性能良好的基板樣品的廠商，但要大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)供應(yīng)成熟的氮化硅陶瓷基板產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)依然還沒(méi)有一家企業(yè)能做到。

小編了解到，威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司多年來(lái)一直致力于打破氮化硅陶瓷基板生產(chǎn)技術(shù)壁壘，采用流延成型工藝，已完成一系列科技成果轉(zhuǎn)化，在氮化硅陶瓷基板的產(chǎn)業(yè)化上走在了行業(yè)前列。為深入了解氮化硅陶瓷基板的生產(chǎn)工藝難點(diǎn)，小編實(shí)地參觀了威海圓環(huán)的生產(chǎn)車(chē)間，并采訪其董事長(zhǎng)鄒子雷先生。

威海圓環(huán)董事長(zhǎng)鄒子雷（左）、粉體圈總經(jīng)理孫柯（右）

 威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司創(chuàng)建于2015年，主要產(chǎn)品有氮化硅陶瓷磨珠，氮化硅陶瓷基板，精磨氮化硅軸承球以及各種異形氮化硅陶瓷結(jié)構(gòu)件等。公司與國(guó)內(nèi)著名科研院所聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研合作研發(fā)，納米粉體、亞微米粉體、陶瓷成型、冷等靜壓、熱壓燒結(jié)、精密陶瓷機(jī)械加工等工藝手段齊全，率先實(shí)現(xiàn)氮化硅磨珠、氮化硅陶瓷基板等前沿產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。

在當(dāng)前氮化硅陶瓷基板的制備工藝中，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用熱壓燒結(jié)氮化硅陶瓷塊，然后切割獲得陶瓷片，再磨削加工至合格尺寸和外觀的方式。這種工藝雖然比較容易做出樣品，但加工成本很高，并且制備出的基板雖然強(qiáng)度高，但熱導(dǎo)率很難做到合格。

而流延成型具有如下優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品的缺陷小，性能均一，生產(chǎn)效率高等，國(guó)外主流氮化硅陶瓷基板均采用流延成型，但當(dāng)前國(guó)內(nèi)少有企業(yè)在嘗試流延制作氮化硅基板，威海圓環(huán)是已知的在流延工藝研究進(jìn)展領(lǐng)先的企業(yè)。

氮化硅基板的流延工藝目前有一大難點(diǎn)，就是采用有機(jī)流延體系，會(huì)出現(xiàn)由于漿料中有機(jī)物含量較高、生坯密度低、導(dǎo)致脫脂過(guò)程中坯體易變形開(kāi)裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題，這就導(dǎo)致流延工藝在基板生胚質(zhì)量管控上有較高的技術(shù)門(mén)檻。

流延成型工藝流程圖

鄒總還提到，氮化硅陶瓷基板燒結(jié)完成后的研磨工序也相當(dāng)重要。在威海圓環(huán)的加工車(chē)間里，小編見(jiàn)到了多臺(tái)類(lèi)似于硅片研磨的設(shè)備，基板下一道工序是覆銅刻蝕，對(duì)雙面的表面要求很高，這就要求研磨加工必須釆用精細(xì)加工工藝。。

研磨機(jī)

而雖然與硅片研磨的設(shè)備類(lèi)似，但加工工藝卻有差別，硅晶圓片是圓形，通常研磨結(jié)果是中間薄、邊緣厚，而陶瓷基板是方形，往往研磨結(jié)果是四角薄、中間厚，因此適合于氮化硅基板的研磨工藝也需要制造商投入一定的研發(fā)精力去探索。

氮化硅陶瓷基板的生產(chǎn)，不僅考驗(yàn)的是高性能陶瓷的成型燒結(jié)制備技術(shù)，也需要精細(xì)器件加工技術(shù)的創(chuàng)新，而威海圓環(huán)深知想要突破重重技術(shù)難關(guān)，必須要有強(qiáng)大的技術(shù)人才研究支持。氮化硅陶瓷電路基板項(xiàng)目，就是威海圓環(huán)牽頭，聯(lián)合4家國(guó)內(nèi)知名高校共同科研的結(jié)晶。

為提高科研力和轉(zhuǎn)化力，威海圓環(huán)先進(jìn)陶瓷股份有限公司，初創(chuàng)之時(shí)便多措并舉，一方面從國(guó)外引進(jìn)頂尖的行業(yè)專(zhuān)家組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中博士占研發(fā)團(tuán)隊(duì)人數(shù)30% 以上；另一方面組建高端專(zhuān)家智囊團(tuán)，其中包含專(zhuān)修材料和納米表面工程的博士后、高等學(xué)府的工程化學(xué)系高級(jí)工程師，以及軸承集團(tuán)磨球?qū)＜业雀髀肪⑼庠Ｆ浯闻c重點(diǎn)高校聯(lián)姻，先后與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華中理工大學(xué)、廣州工業(yè)大學(xué)等近10家高校院所合作，陸續(xù)開(kāi)展了多種形式的產(chǎn)學(xué)研合作，為科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化奠定了雄厚基礎(chǔ)。

如今，威海圓環(huán)的產(chǎn)品體系十分成熟，應(yīng)用于陶瓷和金屬材料亞微米和納米研磨的氮化硅陶瓷磨珠，粒徑低至0.1mm；熱導(dǎo)率達(dá)90W/m·K、抗彎強(qiáng)度800MPa的氮化硅陶瓷基板；高性能氮化硅陶瓷軸承球，各類(lèi)氮化硅陶瓷異形件，適用于分散、混合和粉體研磨設(shè)備的氮化硅陶瓷研磨環(huán)，用于冶煉、煅燒的氮化硅陶瓷坩堝等。

威海圓環(huán)氮化硅陶瓷產(chǎn)品

產(chǎn)業(yè)的革新升級(jí)離不開(kāi)優(yōu)秀企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新突破，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的氮化硅陶瓷基板產(chǎn)業(yè)仍在初創(chuàng)發(fā)展階段，一些下游車(chē)企巨頭都開(kāi)始嘗試推動(dòng)上游國(guó)產(chǎn)材料替代，機(jī)會(huì)已經(jīng)涌現(xiàn)，正待產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模供應(yīng)。威海圓環(huán)是國(guó)內(nèi)氮化硅陶瓷基板流延工藝做得最成熟的一家，鄒總目前也在積極擴(kuò)充各工序生產(chǎn)設(shè)備，提升產(chǎn)能，以待早日實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化氮化硅陶瓷基板的推廣應(yīng)用。

粉體圈 小吉