中國(guó)粉體網(wǎng)訊  氮化鋁粉體具有高熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是用于制備半導(dǎo)體功率器件用陶瓷基板的優(yōu)良材料。氮化鋁陶瓷比氧化鋁陶瓷具有更高的熱導(dǎo)率， 在大功率電力電子等需要高熱傳導(dǎo)的器件中逐漸替代氧化鋁陶瓷，應(yīng)用前景廣闊。

氮化鋁基片制備技術(shù)壁壘高，粉體配方和基片燒結(jié)是核心。氮化鋁陶瓷基板制備主要是粉體制備、粉體成型、陶瓷基片燒結(jié)等。

氮化鋁陶瓷粉體制備

高純度的氮化鋁粉體是提高陶瓷基板的關(guān)鍵。目前制備氮化鋁粉體的方法有碳熱還原法、直接氮化法、高溫自蔓延、直接氮化法、化學(xué)氣相沉積法等等。目前，碳熱還原法是目前最成熟、適合制備高品質(zhì)氮化鋁粉體的商用制備方法，高溫自蔓延法具有成本較低的優(yōu)勢(shì)，適宜進(jìn)一步發(fā)展該優(yōu)勢(shì)，占領(lǐng)中、低端氮化鋁粉體市場(chǎng)，但由于反應(yīng)速率、過(guò)程難以有效控制，目前不適合作為高品質(zhì)氮化鋁粉體的商用制備方法。

制備高品質(zhì)氮化鋁粉體時(shí)，除了關(guān)注最基本的純度、粒徑及粒徑分布外，還應(yīng)加大對(duì)比表面積、微觀形貌、低團(tuán)聚性和高導(dǎo)熱性等性能的重視程度。易水解性能是氮化鋁粉體特有的，也是最受關(guān)注的后處理工藝，目前主流的商用方法是通過(guò)熱處理。

氮化鋁陶瓷燒結(jié)

在氮化鋁陶瓷燒結(jié)中，引入燒結(jié)助劑是目前氮化鋁陶瓷燒結(jié)普遍采用的一種方法。一方面是形成低溫共熔相，實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，促進(jìn)坯體致密化；另一方面是去除氮化鋁中的氧雜質(zhì)，完善晶格，提高熱導(dǎo)率。

根據(jù)三環(huán)集團(tuán)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨著燒結(jié)助劑含量增加，基板成瓷密度隨之上升，而導(dǎo)熱率在燒結(jié)助劑添加量為15%達(dá)到最高； 隨著燒結(jié)溫度的升高，氮化鋁成瓷密度、晶粒尺寸及導(dǎo)熱率呈不斷上升的趨勢(shì)，在1800℃時(shí)密度趨于穩(wěn)定，而基板的抗折強(qiáng)度則是先上升，在1750℃時(shí)達(dá)到最大值后開(kāi)始下降。

在燒結(jié)工藝方面，氮化鋁基片常用的燒結(jié)工藝一般有5種，即熱壓燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)、微波燒結(jié)和自蔓延燒結(jié)。AlN陶瓷基片一般采用無(wú)壓燒結(jié)，該燒結(jié)方法是一種最普通的燒結(jié)，雖然工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但燒結(jié)溫度一般偏高，在不添加燒結(jié)助劑的情況下，一般無(wú)法制備高性能陶瓷基片。

市場(chǎng)概況

由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術(shù)要求，加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜，高端氮化鋁陶瓷基片核心制造技術(shù)被日本等國(guó)家的幾個(gè)大公司掌控。我國(guó)氮化鋁基片行業(yè)整體水平較低，產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，主要是以中低端產(chǎn)品為主，高端氮化鋁陶瓷基板還在依賴進(jìn)口。

近些年，我國(guó)也在加力追趕，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了氮化鋁陶瓷基板的國(guó)產(chǎn)化，隨著下游電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，未來(lái)氮化鋁陶瓷基板的市場(chǎng)需求也會(huì)隨之增長(zhǎng)。

中國(guó)粉體網(wǎng)將于2024年4月25日在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)暨第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí)，深圳技術(shù)大學(xué)孔令兵教授將帶來(lái)《氮化鋁陶瓷粉體制備、燒結(jié)及性能研究進(jìn)展》，孔教授將就氮化鋁陶瓷基板制備過(guò)程中涉及的粉體制備、燒結(jié)行為及對(duì)性能的影響進(jìn)行總結(jié)與闡述。

參考來(lái)源：

李奕杉：陶瓷基板用氮化鋁粉體專利解析

粉體網(wǎng)：為何氮化鋁基板比其它基板貴，且一片難求？

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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