瑞士SPT：沒有這門“法寶”，陶瓷劈刀做不到第一！

在半導(dǎo)體設(shè)備用精密陶瓷部件市場中，半導(dǎo)體陶瓷劈刀作為關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域，其市場規(guī)模將從2024年的5.0億美元增長至2031年的8.2億美元，復(fù)合年均增長率高達(dá)7.2%，顯著高于整體市場增速，表明該細(xì)分領(lǐng)域具有更強的成長性和戰(zhàn)略價值。

從產(chǎn)業(yè)競爭格局審視，我國半導(dǎo)體陶瓷劈刀市場呈現(xiàn)嚴(yán)重的進(jìn)口依賴特征，國產(chǎn)化率僅為10%，進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)90%的市場份額。瑞士SPT、美國K&S、美國Coorstek等國際巨頭憑借技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢和品牌壁壘，長期壟斷高端市場。其中，瑞士SPT作為世界集成電路封裝工具行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，2024年劈刀營收達(dá)14億元，位居前列。據(jù)統(tǒng)計，瑞士SPT公司目前已占據(jù)全球高端市場約60%的份額。

SPT：從鐘表寶石到CIM專家

SPT 1890年在瑞士利斯成立，是一家名不經(jīng)傳的小作坊，為鐘表業(yè)生產(chǎn)鐘表寶石和工業(yè)紅寶石，主要是為精密鐘表加工寶石軸承。

這種軸承是機械表的核心部件之一，需要承受持續(xù)的摩擦與壓力，對耐磨性和精度要求極高。正是這種苛刻的應(yīng)用場景，鍛造了SPT對“精度”和“耐磨材料”積累了深刻的理解。

1974年，SPT在美國加利福尼亞州設(shè)廠，正式進(jìn)入半導(dǎo)體領(lǐng)域，開始生產(chǎn)模具和線束工具。1976年使用CIM（陶瓷注射成型）工藝生產(chǎn)第一批陶瓷劈刀和精密零件。

如今，SPT已成長為一家全球性企業(yè)，在歐洲、北美、亞洲等地?fù)碛屑s1000名員工，業(yè)務(wù)遍及全球。

陶瓷注射成型技術(shù)：SPT制勝”法寶”

陶瓷劈刀是一種具有垂直方向孔的軸對稱的陶瓷工具，屬于精密微結(jié)構(gòu)陶瓷部件。其結(jié)構(gòu)十分精密復(fù)雜，除了金線直徑WD、金球、鍵合力和超聲振幅外，陶瓷劈刀的關(guān)鍵尺寸也會影響引線鍵合的效果。關(guān)鍵尺寸包括尖端直徑、內(nèi)孔徑、內(nèi)切角直徑、內(nèi)切斜面角度、錐芯角度、外倒圓半徑、工作面角度等。整個生產(chǎn)過程工藝復(fù)雜，且對精度有著非常嚴(yán)苛的要求。

而對于陶瓷劈刀的制備，陶瓷粉末注射成型技術(shù)（CIM）無疑是最適合的工藝路徑。

陶瓷注射成型技術(shù)是將塑料成型方法與陶瓷成型工藝相聯(lián)合而新生出來的一種制備具有特殊要求的精密結(jié)構(gòu)部件的新工藝。傳統(tǒng)的成型技術(shù)（干壓成型和凝膠注成型等）無法成型高質(zhì)量要求的精密陶瓷結(jié)構(gòu)件，也難以保證成型樣品的高精度，最終達(dá)不到實際使用的要求。

陶瓷注射成型工藝，來源：SPT

與傳統(tǒng)成型方式相比，陶瓷注射成型技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1 可大批量的生產(chǎn)小型的、精密、三維形狀復(fù)雜的特種陶瓷制件；

2 成型產(chǎn)品生坯密度均勻，強度高，產(chǎn)品致密度可達(dá)99.8％；

3 成型出的陶瓷產(chǎn)品具有極高的尺寸精度和表面光潔度，表面光潔度可達(dá)5μm；

4 成型過程機械化和自動化程度高、生產(chǎn)效率高、成型周期短、坯件強度高、制備成本低。

SPT掌握了獨一無二的陶瓷注射成型工藝，它們專注于小型、復(fù)雜和精密部件的成型陶瓷，能夠生產(chǎn)最小內(nèi)孔直徑只有15微米、壁厚僅10微米的微型零件。要知道人類發(fā)絲的直徑大約為75微米，這就意味著SPT生產(chǎn)的零件精度，達(dá)到了頭發(fā)絲的幾分之一。

可見，在零部件精度方面，SPT可謂做到極致。更重要的是，這種精度在大批量生產(chǎn)中具備高度可重復(fù)性，確保每個出廠的陶瓷劈刀都能滿足半導(dǎo)體封裝對一致性的嚴(yán)苛要求。

對于陶瓷劈刀這類耗材而言，成本控制很重要。CIM工藝可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，相比傳統(tǒng)成型技術(shù)，CIM大幅減少了材料浪費和后續(xù)工序，能最大程度優(yōu)化成本。同時，CIM工藝可提供高速的設(shè)計自由，復(fù)雜的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)、微小的通孔、精細(xì)的表面特征，都可以通過模具設(shè)計一次性實現(xiàn)。這正是陶瓷劈刀內(nèi)部那個連接焊線通道得以精密成型的關(guān)鍵。

在材料選擇上，SPT掌握的陶瓷材料涵蓋了高純度氧化鋁、氧化鋯、氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）和多晶紅寶石等高性能陶瓷。每種材料都可根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行定制化的配方設(shè)計，以滿足不同的機械性能、耐磨性和熱穩(wěn)定性要求。

SPT使用CIM工藝生產(chǎn)的精密陶瓷部件主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域：

醫(yī)療和牙科技術(shù)

CIM工藝生產(chǎn)用于醫(yī)療和牙齒正畸用的超精密、氧化物陶瓷微型部件，經(jīng)濟(jì)成本降低的同時，該工藝在幾何形狀和材料特性方面提供了高度的設(shè)計自由。

高精密陶瓷噴嘴

CIM工藝的塑形能力是生產(chǎn)高精度噴嘴的理想選擇，對后處理的要求最低，在微米級公差范圍內(nèi)的重復(fù)性批量生產(chǎn)，產(chǎn)品具備高硬度、抗磨損、尺寸穩(wěn)定性高等特點。

用于工業(yè)領(lǐng)域的陶瓷部件

CIM工藝生產(chǎn)超精密的小零件成本低，在幾何形狀和材料特性方面具有最大的設(shè)計自由。通過這種方式，可生產(chǎn)出陶瓷導(dǎo)盤、陶瓷梳子、陶瓷軸承、陶瓷插銷等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)中。

SPT陶瓷劈刀產(chǎn)品能夠領(lǐng)先全球，CIM技術(shù)正是其最核心的護(hù)城河。作為一家在精密制造領(lǐng)域耕耘了超過百年的瑞士企業(yè)，SPT完善了復(fù)雜的CIM工藝并實現(xiàn)了最大的效率，造出了性能、壽命和一致性都遠(yuǎn)超同行的陶瓷劈刀，讓“SPT”這個名字，成為了高品質(zhì)陶瓷劈刀的代名詞。同時它也是使用陶瓷注射成型（CIM）工藝開發(fā)和制造定制的高精度陶瓷零件的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

來源：
嗅嗅觀察（視頻）：從一家小作坊出來的零件，快100年了還無人能替代
天瑞豐年：半導(dǎo)體封裝關(guān)鍵耗材——陶瓷劈刀的投資機會
宮在磊等：微電子領(lǐng)域中陶瓷劈刀研究與應(yīng)用進(jìn)展
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高華研究所：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)陶瓷項目｜崔本倉
SPT官網(wǎng)