为适应和引领经济发展新常态,顺应新时代“大众创业、万众创新”新趋势,鼓励和帮助更多有创业意愿和创业能力的青年创新创业,为加快汕头经济特区发展、打造现代化沿海经济带重要发展积极贡献青春力量,共青团汕头市委联合汕头市人社局等单位举办第六届“创青春”汕头青年创新创业大赛。

以下为“创意组项目决赛:面向5G领域的大尺寸陶瓷基板低成本精密成型技术”的精彩路演,由云现场整理。

 

    各位评委老师大家好,我是来自汕头大学,今天我带来项目是面向5G领域的大尺寸陶瓷基板低成本精密成型技术。下面我将从以下几个方面讲解我们项目的主要内容。

    现在是5G时代,陶瓷基板是5G领域用基板的最佳选择,这是因为陶瓷与其他种类的基板相比,陶瓷基板有着与芯片相匹配的热膨胀系数,热导率几乎是树脂类基板的100倍。从这个表可以看出来,并且在一些高经段的PCB中,已经越来越多的产品使用是陶瓷基板,2020年中国PCB行业产值高达356亿美元,这个市场空间是十分巨大的,我们基板的应用领域从航空航天再到电动机车、无人机,甚至是轨道交通,5G无线基站都有它的身影。

    我们团队在基板领域也有数十余年的研发经验,刚开始我们致力于LED灯领域用的低温烧结陶基板,但是低温烧结的陶基板热导率不佳,仅为2左右。不符合5G领域用基板的高技能需求,因此我们又开发了5G领域用高性能的大尺寸陶瓷基板。在这么多年研发过程中,我们的设备也是在逐渐的升级。

    下面注重讲解一下我们这个基板。首先制备大尺寸陶瓷基板是有复杂技术体系,主要在以下四个方面:首先是粉体制备,因为我们原材料选用是微纳米粉体,而纳米粉体由于具备较高的比表面积,极易发生团聚,因此我们要相对纳米粉体进行表面改性处理。第二是浆料制备,理论来讲钴含量越高的浆料体系制备出来的陶基板的性能越好。但是钴含量越高,黏度就较大,难以保证流延时生态的平整性,因此需要设计复杂的浆料体系配方。第三个是流延工艺,我们的目标是得到高质量的大尺寸陶瓷基板。因此我们就要保证流延后生态的平整度,防止一些缺陷,就比如说裂纹、气孔的产生。因此需要设计精密的流延设备与科学的流延工艺。最后就是烧结工艺。因为基板的尺寸越大,在无压烧结的条件下,越容易出现翘皮变形,影响我们产品的优等率,因此我们需要设计精密的模具,掌握科学的烧结工艺。

    为了解决以上问题,我们从材料的结构设计入手,以微纳跨尺度混合粒径的氧化铝陶瓷粉体为基础原料,利用纳米粉的高活性降低烧结温度,以及提高致密度。第二个我们利用纳米粉在压延生态时的可迁移性,将压延工艺与流延工艺相结合,形成了我们独创的生产工艺,使得大颗粒在基板内形成微观高速导热通道,因此使我们基板获得良好的导热性能。

    左边这个图就是我们流延压延工艺的示意图,右边这个是我们提出来微纳跨尺度陶基板大颗粒调解连通导热模型。我们也对我们基板做了扫描电镜分析,从这个扫描电镜图中可以看出来,大颗粒相互搭接,小颗粒填充于大颗粒间隙中,形成了我们预设的纤维排布结构,这也是对我们提出来理论模型的一种验证。

    我们一直致力于将我们技术推向产业化,我们以前开发的低温烧结的LED灯领域用的陶基板已经在三亚的远洋渔船上成功使用。现在针对于5G领域的高性能的陶瓷基板,我们也有完整的技术体系,具备了从浆料到流延生态,再到陶瓷制备的全套自主技术和知识产权。

    市面上做的比较好的那些性能比较好的陶基板,普遍采用热等。但是烧结温度较高,在1800度左右。制备困难,不利于大规模工业化的生产。而普通流延产品,致密度不佳,仅为89左右,采用我们工艺制备出来的陶基板的致密度在93%,并且烧结温度显著比它们普遍降了普遍200到300度,因此这就为我们的工业化生产提供了一个可能。

    我们也在1500度条件下制备出来热导率高达20%的陶瓷基板。

    总结一下我们产品的优点,第一个就是高性能,因为通过我们流延、压延,通过我们独创的生产工艺,使得我们基板的热导率高,机械强度高,介电常数低。第二个我们在不影响导热系数前提下,显著降低了企业烧结温度,这就使得我们产品的性价比比较高,就是低成本。低成本就使得我们产品在市面的竞争中占据有利地位。对于我们整个项目而言,制备这个大尺寸陶基板有着复杂的技术体系,因此整个项目的技术门槛是比较高。第二个从我们两方面入手,一个是基板的调热结构设置。再一个是我们独创的生产工艺,提高了我们产品的优等率,这就降低了我们产品的成本,使我们产品有较高的性价比,使其在市面竞争中占据有利地位。

    在这么多年研发中,我们也获得了一系列的知识产权布局,在国内外知名期刊发表陶基板论文41篇,申请发明专利十余件。

    我们团队的创始人是王双喜教授,是清华大学模式,汕头大学教授,汕头轻工装备研究院常务副院长,现在负责我们团队的产品研发+发展战略,我们团队成员都是汕头大学的研究生。

    我们的推广方案主要是参加行业展会,从展会中获得优质的客户资源,对他们进行陌生拜访,推广我们的产品。我们发展战略分为四步走,争取在五年之内成为国内一流的基板供应商。我们融资计划计划融资400万,出让20%股权,我们融资400万启动中试级别氧化铝陶瓷基板生产线,因为我们现在还属于是实验室的小批量生产,我们最终目标是想把我们技术推向产业化,因此我们现在需要组建一条中试级别的生产线,用来研究中试过程中可能出现的科学问题,为以后的产业化做准备,将我们的成果落地。

    以上就是我讲解的全部内容,感谢各位评委老师。

 

    林新苗:好,谢谢六号选手的演示,接下来将以视频联线的方式进行答辩,请连接六号选手的视频信号。

 

    李建新:我问三个问题,第一个现在是进入中试阶段,现在你们跟哪些企业合作,已经进入一个产品应用的小试阶段没有。

 

    六号:现在我们已经有那些目标的客户,拿到我们的产品他们去做,匹配他们的产品做LED灯板,还有陶瓷电路板。

 

    李建新:比方在成本,在稳定性各方面,什么时候可以产业化,批量生产。

 

    六号:我们技术现在成熟了,我们中试级别生产线现在有一条流延,但是需要一条烧结,因为做这个陶基板有一系列的工序,我们现在缺少中间那个最重要的烧结环节。

 

    李建新:现在企业已经认可它没有。

 

    六号:有认可,有些企业跟我们签订订购的意向合同。

 

    李建新:它是不是未来一个趋势,作为一个PCB的基板。

 

    六号:绝对是一种趋势,我们现在也参加过很多行业展会,去年我们去深圳一个会展中心参加,就是做PCB集成电路板,有挺多做陶瓷板还是很少,一方面是因为做这个陶基板成本降不下来,一方面就是有难度,做小很容易,但是做大就很困难。

 

    李建新:最后一个,你觉得最终会替代多少,比方铜基板,或者你刚才说铝基板的市场份额?

 

    六号:如果能把这个陶瓷基板价格打下来,是有望把它们全部替代,因为性能上是比它们好太多,就像热导率,陶基板热导率是它们的十几倍左右,随着技术的发展,5G时代,电子产品和元器件都在朝着密集化发展,散热问题就比较严重,如何解决散热问题,就是提高基板导热问题。据统计有60%的电子元器件还有电路失效都是因为过热引起的。

 

    孙鹏:我提一个问题,因为咱们这个项目,其实已经有授权的发明专利已经有七项,你能不能讲一下这七项授权发明专利里面,含金量最高的专利展开介绍一下,与现在国际上同等水平来比处于什么位置?

 

    六号:行,我们现在核心的专利就是超模板,那个专利是我们流延工艺,还有一项在实质性审查阶段的一个专利,是我们下一个阶段,我们现在在流延压延之后增加了一道工序,我们为了提高材料,我们也都知道,用远流延做出来的几乎是没有,他们做的那些大薄板都是采用冷压或者热压出来,国外做的比较好的,像日本的丸和和住友做的是比较好,国外做的比较好,他们性能比我们要好一点,我们现在尽量把我们国产化,性能和他们相媲美,这是我们的目标。

 

    孙鹏:你现在最典型的客户,或者最忠诚的客户是哪个?他们对你的需求,对你技术的牵引能够能做到什么水平?

 

    六号:我们现在最想做的就是找一个下游的,我们和他们合作。因为我们现在做一毫米厚,因为不知道下游做产品的需求最大是多大,还有多薄。我们现在想和他们客户,我们目标客户还没有稳定的,只有意愿的。

 

    孙鹏:现在咱们可能碰到一个困难,就是离产业链上下游还有点远,是吧。

 

    六号:就是有点距离,但是我们也一直在往这方面努力,我们想找一个下游的来和他合作,把我们技术更快的推向产业化。

 

    李建新:相比其他材料,成本的优势是高还是低?

 

    六号:现在陶瓷材料成本目前开展无法做到,是后面在我们研发中,逐步让它降成本。

 

    杜永铢:我来讲几句,刚好我对你这个行业认识了20年,你这个跟陶瓷材料有什么区别,因为你跟氧化锆有什么区别,你这个是是氧化铝。现在有几个问题,第一你说这个工艺做到这个项目,有什么行业价值,你考虑一下。

    因为东方锆业2000年以前就开始了,第二南博集团,第三是智胜矿业,这些都是非常顶尖的。另外西北工业大学也对这个方面非常在行。看到你这个项目,刚才很多专家在提,我们在陶瓷导热领域上,我们自己本身深耕了将近八年,所以看到这个我就先问你,你要考虑到商业价格,因为锆最好的,像耐磨损,耐高温,烧结比较难。我刚刚看到你这个,你如果要找下游的,我们可以回头沟通,因为在这方面我有很多资源。