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(shù)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(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、電動汽車的電控系統(tǒng)中得到實際應用。

氮化硅陶瓷基板（圖源：威海圓環(huán)）

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(chǎn)業(yè)鏈配套的關鍵新材料，氮化硅陶瓷基板的國產(chǎn)化替代一直是國內(nèi)陶瓷材料企業(yè)密切關注的問題。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)供應成熟的氮化硅陶瓷基板產(chǎn)品，國內(nèi)依然還沒有一家企業(yè)能做到。

小編了解到，威海圓環(huán)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(chǎn)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(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，小編實地參觀了威海圓環(huán)的生產(chǎn)車間，并采訪其董事長鄒子雷先生。

威海圓環(huán)董事長鄒子雷（左）、粉體圈總經(jīng)理孫柯（右）

 威海圓環(huán)先進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構件等。公司與國內(nèi)著名科研院所聯(lián)合進行技術攻關和產(chǎn)學研合作研發(fā)，納米粉體、亞微米粉體、陶瓷成型、冷等靜壓、熱壓燒結、精密陶瓷機械加工等工藝手段齊全，率先實現(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)。

在當前氮化硅陶瓷基板的制備工藝中，國內(nèi)許多企業(yè)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(yōu)點：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，國外主流氮化硅陶瓷基板均采用流延成型，但當前國內(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展領先的企業(yè)。

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(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量等問題，這就導致流延工藝在基板生胚質(zhì)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(huán)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(fā)精力去探索。

氮化硅陶瓷基板的生產(chǎn)，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(chuàng)新，而威海圓環(huán)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(huán)牽頭，聯(lián)合4家國內(nèi)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(huán)先進陶瓷股份有限公司，初創(chuàng)之時便多措并舉，一方面從國外引進頂尖的行業(yè)專家組建研發(fā)團隊，其中博士占研發(fā)團隊人數(shù)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?qū)＜业雀髀肪⑼庠Ｆ浯闻c重點高校聯(lián)姻，先后與哈爾濱工業(yè)大學、華中理工大學、廣州工業(yè)大學等近10家高校院所合作，陸續(xù)開展了多種形式的產(chǎn)學研合作，為科技創(chuàng)新驅(qū)動新舊動能轉化奠定了雄厚基礎。

如今，威海圓環(huán)的產(chǎn)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(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)的革新升級離不開優(yōu)秀企業(yè)的技術創(chuàng)新突破，當前國內(nèi)的氮化硅陶瓷基板產(chǎn)業(yè)仍在初創(chuàng)發(fā)展階段，一些下游車企巨頭都開始嘗試推動上游國產(chǎn)材料替代，機會已經(jīng)涌現(xiàn)，正待產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，早日實現(xiàn)大規(guī)模供應。威海圓環(huán)是國內(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充各工序生產(chǎn)設備，提升產(chǎn)能，以待早日實現(xiàn)國產(chǎn)化氮化硅陶瓷基板的推廣應用。

粉體圈 小吉