中國粉體網訊 氮化鋁粉體具有高熱導率等優點，被廣泛認為是用于制備半導體功率器件用陶瓷基板的優良材料。氮化鋁陶瓷比氧化鋁陶瓷具有更高的熱導率， 在大功率電力電子等需要高熱傳導的器件中逐漸替代氧化鋁陶瓷，應用前景廣闊。
氮化鋁基片制備技術壁壘高，粉體配方和基片燒結是核心。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勢，適宜進一步發展該優勢，占領中、低端氮化鋁粉體市場，但由于反應速率、過程難以有效控制，目前不適合作為高品質氮化鋁粉體的商用制備方法。
制備高品質氮化鋁粉體時，除了關注最基本的純度、粒徑及粒徑分布外，還應加大對比表面積、微觀形貌、低團聚性和高導熱性等性能的重視程度。易水解性能是氮化鋁粉體特有的，也是最受關注的后處理工藝，目前主流的商用方法是通過熱處理。
氮化鋁陶瓷燒結
在氮化鋁陶瓷燒結中，引入燒結助劑是目前氮化鋁陶瓷燒結普遍采用的一種方法。一方面是形成低溫共熔相，實現液相燒結，促進坯體致密化；另一方面是去除氮化鋁中的氧雜質，完善晶格，提高熱導率。
根據三環集團試驗數據，隨著燒結助劑含量增加，基板成瓷密度隨之上升，而導熱率在燒結助劑添加量為15%達到最高； 隨著燒結溫度的升高，氮化鋁成瓷密度、晶粒尺寸及導熱率呈不斷上升的趨勢，在1800℃時密度趨于穩定，而基板的抗折強度則是先上升，在1750℃時達到最大值后開始下降。
在燒結工藝方面，氮化鋁基片常用的燒結工藝一般有5種，即熱壓燒結、無壓燒結、放電等離子燒結(SPS)、微波燒結和自蔓延燒結。AlN陶瓷基片一般采用無壓燒結，該燒結方法是一種最普通的燒結，雖然工藝簡單、成本較低，但燒結溫度一般偏高，在不添加燒結助劑的情況下，一般無法制備高性能陶瓷基片。
市場概況
由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術要求，加上設備投資大、制造工藝復雜，高端氮化鋁陶瓷基片核心制造技術被日本等國家的幾個大公司掌控。我國氮化鋁基片行業整體水平較低，產品缺乏競爭力，主要是以中低端產品為主，高端氮化鋁陶瓷基板還在依賴進口。
近些年，我國也在加力追趕，國內不少企業都實現了氮化鋁陶瓷基板的國產化，隨著下游電子產業的不斷發展，未來氮化鋁陶瓷基板的市場需求也會隨之增長。
中國粉體網將于2024年4月25日在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導體行業用陶瓷材料技術研討會暨第三代半導體SiC晶體生長技術交流會”，屆時，深圳技術大學孔令兵教授將帶來《氮化鋁陶瓷粉體制備、燒結及性能研究進展》，孔教授將就氮化鋁陶瓷基板制備過程中涉及的粉體制備、燒結行為及對性能的影響進行總結與闡述。
參考來源：
李奕杉：陶瓷基板用氮化鋁粉體專利解析
粉體網：為何氮化鋁基板比其它基板貴，且一片難求？
（中國粉體網編輯整理/空青）
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