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關鍵詞：氮化硅陶瓷；超高壓納米均質機；漿料分散；功率半導體；散熱基板

氮化硅（Si?N?）陶瓷是目前綜合性能至優的結構功能一體化熱管理材料，兼具高導熱、超高抗彎強度、高韌性、低熱膨脹、耐高溫、抗熱震等多重優勢，適配新能源汽車主驅IGBT、光伏逆變器、航空航天高溫器件等高要求工況散熱場景，是高品質功率半導體封裝的核心基板材料。器件長期處于高溫、高壓、冷熱交替沖擊的嚴苛工況，普通陶瓷基板易出現開裂、熱衰、變形等問題，而氮化硅陶瓷憑借優異的力學與熱學性能，成為高可靠功率器件封裝的核心基材。

圖1 SiC 功率器件層疊散熱結構示意圖

氮化硅陶瓷的性能核心取決于漿料分散質量與燒結晶型轉化效果，但氮化硅粉體硬度高、表面性質特殊，配成漿料后極易形成不可逆的高強度硬團聚，傳統研磨設備的機械撞擊力無法破碎團聚內核，殘留的大顆粒團聚體最終會在陶瓷基板內部形成氣孔、裂紋等致命缺陷。此外，氮化硅燒結需要搭配稀土、鋁鎂系復合燒結助劑，助劑配比精細、添加量極低，傳統工藝難以實現均勻分散，會直接影響α-Si?N?向高導熱、高韌性β相柱狀晶的轉化，導致基板強度不足、導熱性能波動大。同時，傳統球磨、砂磨工藝處理高硬度氮化硅漿料時，設備磨損嚴重，易引入雜質，制備的漿料批次差異大、穩定性差，沉降分層明顯，破壞陶瓷高溫穩定性與力學性能，且工藝重復性差，量產良率難以把控，嚴重制約高品質氮化硅陶瓷的規模化量產。  

TRILOS超高壓納米均質機可針對性解決氮化硅漿料制備難題，設備可實現4000bar超高壓穩定運行，3000bar區間可長期連續量產作業，搭載超高耐磨人造金剛石分散腔，可耐受高硬度氮化硅材料的長期沖刷，無磨損、無雜質析出。超高壓產生的強流體作用力，可精準破碎氮化硅的化學鍵硬團聚，消除漿料中粗大顆粒，實現漿料納米級均勻分散。

TRILOS 超高壓納米均質機的工作原理

該設備基于超高壓流體力學效應設計，物料在精準可控高壓驅動下高速通過微結構均質腔，瞬時承受高強度剪切、湍流空化、顆粒對撞三重物理作用，可破除顆粒軟硬團聚、細化顆粒尺寸，實現固液兩相均勻分散。設備壓力調控精度高、運行穩定性優異，不堵不漏，適配低粘度氮化硅陶瓷漿料處理，可實現實驗室工藝參數到規模化生產的線性放大，滿足產業化生產需求。

圖2 均質機原理圖

圖3 TRILOS超高壓納米均質機

應用案例

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