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‌氮化硅陶瓷基片是怎么造出来的?‌

氮化硅片

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很多人听说过硅基片用“提拉法”制造,但氮化硅陶瓷基片的做法完全不同——它更像“捏泥巴烤砖头”的过程,只不过用的是高科技材料。下面用大白话讲清楚它的核心步骤:

‌氮化硅陶瓷基片是怎么造出来的?‌
氮化硅片

‌第一步:搞原料——比面粉还细的氮化硅粉‌
氮化硅基片的起点不是天然材料,而是人工合成的超细粉末。

工厂会用硅粉在高温氮气中反应,或者用碳还原二氧化硅的方法,得到纯度超99%的氮化硅粉。
这些粉末细得像面粉(颗粒直径0.1-1微米),太粗了烤不结实,太细了又容易结块。
‌第二步:和面——给粉末“加佐料”‌
纯氮化硅粉很难直接成型,得加点辅助材料:

‌粘合剂‌:类似和面用的水,比如酒精或树脂,让粉末能黏在一起;
‌助烧剂‌:比如氧化钇,相当于“发酵粉”,高温下能帮助材料更紧密粘合。
混合均匀后,浆料会被铺成薄片(流延成型)或灌进模具(注射成型),晾干变成脆生生的“生坯”。
‌第三步:高温烤制——陶瓷变身的魔法‌
生坯放进高温炉子,分两种烤法:

‌普通烤法‌:通氮气,温度飙到1600℃以上,慢慢烘烤几小时,让粉末颗粒熔融粘合;
‌高压烤法‌:边加热边用机器压,能缩短时间,做出的基片更密实(像压紧的压缩饼干)。
这一步最关键——温度差几度或者压力不均匀,基片就会开裂或变形。
‌第四步:精修边角——打磨抛光‌
烤好的基片还得“美容”:

用金刚石砂轮切边,确保尺寸精确到头发丝粗细(±0.1mm);
表面抛光得像镜子,粗糙度比A4纸还低100倍;
有些要镀上金属层(比如钛/铂),方便后续焊接芯片。
‌为什么不用提拉法?‌
提拉法适合硅这类能熔成液体的材料,但氮化硅在高温下会直接分解,没法拉出晶体。陶瓷基片只能靠粉末压紧再烧结,就像造青花瓷要先塑形再烧窑——这是材料特性决定的硬伤。

‌实际用途‌
这样造出来的氮化硅基片,能耐高压、抗高温(比普通陶瓷强3倍),还特别适合和碳化硅芯片配对使用,现在大量用在电动汽车、高铁的功率模块里。别看它生产过程像做饼干,技术门槛可比造芯片还高。

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