精密陶瓷部件你了解多少？

• 高性能氮化硅和氮化铝粉末

这两种重要的先进陶瓷粉末原料严重依赖进口，主要来自日本宇部（UBE）公司，日本德山曹达等公司，不但价格昂贵且供货不能保障。国内的生产企业无论在粉末性能还是批量生产的稳定性和一致性方面均有较大差距，从而在一定程度上制约了像高端陶瓷轴承球、高导热高强度陶瓷基板等许多高附加值陶瓷产品的产业化。

• 高导热高强度氮化硅陶瓷基板

随着新能源汽车、高铁、风力发电和5G基站的快速发展，这些新产业中所用的大功率器件IGBT对最新一代的高导热高强度的氮化硅陶瓷基板需求巨大，仅中车集团每年需求量就达到500万片；日本的京瓷和美国罗杰斯等公司都已可批量生产和提供覆铜刻蚀的氮化硅陶瓷基板；国内起步较晚，但近几年大学研究机构和一些企业都在加快研发并取得较大进展，其导热率＞90WM/K，抗弯强度＞650MPa，断裂韧性＞6.5MPa.m1/2；但距产业化还有一定差距。

• 高性能氮化铝氮化硅覆铜板的制备

对于IGBT用高导热氮化铝氮化硅覆铜基板还是以进口为主，特别是在高铁上的大功率器件控制模块；国内的基板覆铜技术尚不能完全达到对覆铜板的严格考核，例如冷热循环次数。目前，国际上都采用先进的活化金属键合（AMB）技术进行覆铜，比直接覆铜（DBC）具有更高的结合强度和抗冷热循环特性。

• 易烧结细晶氧化铝陶瓷粉末

许多高端的氧化铝陶瓷产品如氧化铝体系的生物陶瓷、陶瓷基板、真空管壳、耐磨纺织瓷件、电子真空瓷件等所使用的氧化铝粉末还依赖从日本、德国、美国进口，特别是制备氧化铝含量为99.5%、99.7%、99.8%、99.9%的晶粒细小、结构均匀、机电性能和耐磨性好的氧化铝陶瓷零部件；国内厂家在氧化铝粉末的杂质含量控制、烧结活性，特别是烧结成瓷后的显微结构均匀性和材料性能上还具有差距。

• 压力传感器用氧化铝平板

氧化铝陶瓷平板电容式压力传感器在各种汽车上用量巨大，市场达近百亿，但目前这种氧化铝平板主要依赖进口。国产氧化铝板在材料的弹性模量、弹性变形循环次数、使用寿命和可靠性等方面还有差距，尚未进入商业化实际应用。

• 平板式氧化锆基氧传感器

平板式氧化锆氧传感器对降低汽车排气有害物的排放及燃油经济性的提高起到很大的作用，目前汽车用氧传感器以浓差电池型氧化锆传感器为主。近年来，国内汽车持有量日益增多，每辆汽车至少要安装2个氧传感器，氧传感器市场年增长率达30％，并且氧传感器属于易损件，基本上每个大修期(甚至每年)都要更换，而目前我国所有的汽车氧传感器几乎全部依赖进口或者进口组装。庞大的汽车氧传感器市场、严格的汽车尾气排放法规和我国国内相关技术的欠缺，使得研究和开发具有我国自主产权的性能好、可靠性高的氧传感器产品显得尤为迫切和重要。现在，生产汽车氧传感器的主要有Bosch、Delphi、Denso、NTK、Kefico等，以及其在各地的一些合资公司和子公司。其中Bosch公司为最大的氧传感器生产企业。另外，国外一些陶瓷企业，依靠其强大的陶瓷开发能力，生产氧传感器敏感元件和陶瓷加热器，如日本京瓷。

• 生物陶瓷髋关节

生物陶瓷髋关节市场需求巨大，全球平均每2分钟就有一例陶瓷髋关节置换手术，目前主要由德国赛琅泰克公司和日本京瓷等公司生产，国内每年需要大量进口。陶瓷髋关节材料性能和可靠性要求非常高，使用寿命至少20年。德国赛琅泰克公司生产的这种采用ZrO₂和SrAl₁₂-xCrxO₁₉板状晶协同增强增韧Al₂O₃基复相陶瓷材料，其抗弯强度和断裂韧性分别达到1380MPa和6.5 MPa·m1/2，国内还是空白。

• 长寿命高耐磨陶瓷轴承球和轴承

在航天发动机、风力发电、数控机床等高端装备所使用的陶瓷轴承，不但要求高的力学性能和热学性能，而且要求优异的耐磨性、可靠性和长寿命，目前国产的氮化硅陶瓷轴承球与日本东芝陶瓷公司还有明显差距；与国际上著名的瑞典SKF公司、德国FAG公司和日本KOYO等轴承公司相比，我们的轴承还处于产业链的中低端，像风电和数控机床等高端产品还依赖进口。

• 大尺寸透明透波陶瓷

在军工国防用到的透明和透红外线陶瓷材料，如Y₂O₃（氧化钇）、MgO（氧化镁）、AlON（阿隆）、MgAl₂O₄（镁铝尖晶石）陶瓷以及具有激光特性Nd:YAG）透明陶瓷。目前我们的技术还限于制备有限的尺寸，对于国际上已达到半米的大尺寸透明透波陶瓷材料我们还很困难，无论在工艺技术和装备上均有差距。

• 半导体晶圆生产线上的陶瓷备件

半导体晶圆生产线上需要使用到大量的陶瓷备件，例如陶瓷盘、陶瓷手臂、陶瓷环、保持架等；涵盖了氧化铝、氮化铝、碳化硅等多种结构陶瓷材料，要求材料纯度高、致密均匀、产品加工精度和光洁度极高。国内只有少数几家企业提供部分这类产品，像高端的氮化铝与碳化硅陶瓷备件还得依赖进口。

五、对我国精密陶瓷产业的发展建议

1. 培育潜力企业，发挥行业带动作用。建议国家有关部门在落实《国家集成电路产业发展推进纲要》中，进一步加大对精密陶瓷部件研发和产业的支持。通过整合科研系统与行业协会、联盟，在全国范围内集中资源优先甄选扶植一批具有国际竞争力的潜力企业，从而带动全行业企业发展。

2. 加强产业协同，整合国内产业资源。建议国家有关部门鼓励国有装备、材料、化工等大型企业参与精密陶瓷行业发展。制定装备及配件国产化的指导性目标，建立财政引导与科技保险相结合的关键部件材料国产化引导机制，通过政府财政与市场化保险产品的保障支持，鼓励国内半导体装备企业采购国产精密陶瓷部件。鼓励企业及院校联合建立技术研发与检测认证机构，加快建立精密陶瓷等关键部件及材料国产化的科技服务体系。

3. 强化涉企保障，优化产业发展环境。建议国家有关部门在精密陶瓷产业聚集地设立知识产权协助中心，通过缩短知识产权审核授权周期、加大侵权惩戒力度等方式，指导并协助企业处理知识产权纠纷，保护研发创新动力。吸引精密陶瓷重点企业落户保税区，通过有限区域的税收政策差异化，缓解半导体产业当前的研发攻关成本压力。同时，围绕精密陶瓷企业专业技术人才培育，加强政策统筹协调，支持地方做好核心团队成员的落户、子女就学、医疗等配套保障，尤其是从国外领先企业的引进人才团队的服务支持。

4. 发挥市场作用，加大产业投入力度。建议进一步完善上交所、深交所交易功能，借助北京证券交易所的建立新契机，在三家国家级交易所创新设立精密陶瓷等新材料板块，精准支持具有核心竞争力的新材料中小企业。鼓励保险、信托等长期资金加大对优秀未上市中小企业的股权投资，打通资本融入、退出的合理通道，为进一步支持新材料类“硬核科技”企业成长清障提速。