氮化硅陶瓷基板由于在導熱性、強度、斷裂韌性、絕緣性、抗熱震性、熱膨脹系數與半導體材料匹配性好等性能上相比于其他基板材料，有著更優越的綜合性能，是大功率電子元器件散熱基板材料的絕佳之選，目前已經在高鐵、電動汽車的電控系統中得到實際應用。

氮化硅陶瓷基板（圖源：威海圓環）

而當前，氮化硅陶瓷基板市場基本被日本壟斷，在下游功率模塊器件和電動汽車領域增長快速，作為芯片產業鏈配套的關鍵新材料，氮化硅陶瓷基板的國產化替代一直是國內陶瓷材料企業密切關注的問題。而直到現在，雖不乏能做出性能良好的基板樣品的廠商，但要大規模穩定生產供應成熟的氮化硅陶瓷基板產品，國內依然還沒有一家企業能做到。

小編了解到，威海圓環先進陶瓷股份有限公司多年來一直致力于打破氮化硅陶瓷基板生產技術壁壘，采用流延成型工藝，已完成一系列科技成果轉化，在氮化硅陶瓷基板的產業化上走在了行業前列。為深入了解氮化硅陶瓷基板的生產工藝難點，小編實地參觀了威海圓環的生產車間，并采訪其董事長鄒子雷先生。

威海圓環董事長鄒子雷（左）、粉體圈總經理孫柯（右）

 威海圓環先進陶瓷股份有限公司創建于2015年，主要產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構件等。公司與國內著名科研院所聯合進行技術攻關和產學研合作研發，納米粉體、亞微米粉體、陶瓷成型、冷等靜壓、熱壓燒結、精密陶瓷機械加工等工藝手段齊全，率先實現氮化硅磨珠、氮化硅陶瓷基板等前沿產品的工業化生產。

在當前氮化硅陶瓷基板的制備工藝中，國內許多企業采用熱壓燒結氮化硅陶瓷塊，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度高，但熱導率很難做到合格。

而流延成型具有如下優點：可連續生產，產品的缺陷小，性能均一，生產效率高等，國外主流氮化硅陶瓷基板均采用流延成型，但當前國內少有企業在嘗試流延制作氮化硅基板，威海圓環是已知的在流延工藝研究進展領先的企業。

氮化硅基板的流延工藝目前有一大難點，就是采用有機流延體系，會出現由于漿料中有機物含量較高、生坯密度低、導致脫脂過程中坯體易變形開裂，影響產品質量等問題，這就導致流延工藝在基板生胚質量管控上有較高的技術門檻。

流延成型工藝流程圖

鄒總還提到，氮化硅陶瓷基板燒結完成后的研磨工序也相當重要。在威海圓環的加工車間里，小編見到了多臺類似于硅片研磨的設備，基板下一道工序是覆銅刻蝕，對雙面的表面要求很高，這就要求研磨加工必須釆用精細加工工藝。。

研磨機

而雖然與硅片研磨的設備類似，但加工工藝卻有差別，硅晶圓片是圓形，通常研磨結果是中間薄、邊緣厚，而陶瓷基板是方形，往往研磨結果是四角薄、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精力去探索。

氮化硅陶瓷基板的生產，不僅考驗的是高性能陶瓷的成型燒結制備技術，也需要精細器件加工技術的創新，而威海圓環深知想要突破重重技術難關，必須要有強大的技術人才研究支持。氮化硅陶瓷電路基板項目，就是威海圓環牽頭，聯合4家國內知名高校共同科研的結晶。

為提高科研力和轉化力，威海圓環先進陶瓷股份有限公司，初創之時便多措并舉，一方面從國外引進頂尖的行業專家組建研發團隊，其中博士占研發團隊人數30% 以上；另一方面組建高端專家智囊團，其中包含專修材料和納米表面工程的博士后、高等學府的工程化學系高級工程師，以及軸承集團磨球專家等各路精英外援。其次與重點高校聯姻，先后與哈爾濱工業大學、華中理工大學、廣州工業大學等近10家高校院所合作，陸續開展了多種形式的產學研合作，為科技創新驅動新舊動能轉化奠定了雄厚基礎。

如今，威海圓環的產品體系十分成熟，應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；熱導率達90W/m·K、抗彎強度800MPa的氮化硅陶瓷基板；高性能氮化硅陶瓷軸承球，各類氮化硅陶瓷異形件，適用于分散、混合和粉體研磨設備的氮化硅陶瓷研磨環，用于冶煉、煅燒的氮化硅陶瓷坩堝等。

威海圓環氮化硅陶瓷產品

產業的革新升級離不開優秀企業的技術創新突破，當前國內的氮化硅陶瓷基板產業仍在初創發展階段，一些下游車企巨頭都開始嘗試推動上游國產材料替代，機會已經涌現，正待產品產業化，早日實現大規模供應。威海圓環是國內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充各工序生產設備，提升產能，以待早日實現國產化氮化硅陶瓷基板的推廣應用。

粉體圈 小吉