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痛痛痛!如此关键的氮化铝粉体,中国却高度依赖进口?


来源:中国粉体网   初末

[导读]  高性能氮化铝粉体是制备高热导率氮化铝陶瓷基片的关键,目前国外氮化铝粉制造工艺已经相当成熟,商品化程度也很高。但掌握高性能氮化铝粉生产技术的厂家并不多,主要分布在日本、德国和美国。

中国粉体网讯  氮化铝陶瓷具有热导率高、热膨胀系数与硅相近、机械强度高、化学稳定性好及环保无毒等特性,被认为是新一代散热基板和电子器件封装的理想材料。随着5G热潮的到来,半导体和散热材料的需求将会增加,氮化铝陶瓷基板需求量也会随之增加。


然而,我国氮化铝陶瓷基片生产企业规模较小,研发投入资金有限,技术人员较少且经验不足,导致我国氮化铝陶瓷基片行业整体水平较低,产品缺乏竞争力,以中低端产品为主。


美国、日本、德国等国家和地区是全球最主要的电子产业生产和研发中心。其中,日本有多家企业研发和生产氮化铝陶瓷基片,是全球最大的氮化铝陶瓷基片生产国,主要研发生产氮化铝陶瓷基片产品的公司包括如京瓷、日本特殊陶业、住友金属工业、富士通、东芝、日本电气等。由于氮化铝陶瓷基片的特殊技术要求,加上设备投资大、制造工艺复杂,高端氮化铝陶瓷基片核心制造技术被日本等国家的几个大公司掌控。


国内外氮化铝粉体技术差距较大


高性能氮化铝粉体是制备高热导率氮化铝陶瓷基片的关键,目前国外氮化铝粉制造工艺已经相当成熟,商品化程度也很高。但掌握高性能氮化铝粉生产技术的厂家并不多,主要分布在日本、德国和美国。


日本的德山化工生产的氮化铝粉被全球公认为质量最好、性能最稳定,公司控制着高纯氮化铝全球市场75%的份额。日本东芝公司、京瓷公司、丸和、住友,德国Ceram Tec,美国Aatel工程公司、CMC公司等大部分基板和封装生产厂家都在使用德山的氮化铝粉。日本东洋铝公司的氮化铝粉性能较好,在日本和中国受到不少客户的青睐。德国的Starck年产量能达到100吨左右。美国DOW化学公司生产的35548型氮化铝粉综合技术指标与德山化工的H级粉相当。


国内开展氮化铝粉研究生产的厂家主要有中国电子科技集团公司第43研究所、北京钢铁研究总院、福建施诺瑞新材料有限公司、三河燕郊新宇高新技术陶瓷材料有限公司、合肥开尔纳米技术公司等。但是由于国内氮化铝粉末行业发展时间晚,产业化时间短,产量很低,粉体性能与国外相比也存在较大差距,只能满足国内部分市场的需求。


国内外AlN技术性能的主要差距




中国氮化铝粉体大量依赖进口


我国氮化铝产量不能满足国内市场需求,因此每年都需要进口大量的氮化铝粉料。2013至2017年,随着我国消费电子、通讯、汽车、医疗、能源等多个领域的发展,中国氮化铝进口数量和进口金额均呈现不断增长的态势。其中,2013年中国氮化铝进口数量约30吨,进口金额约3000万元;2017年,氮化铝进口数量超过50吨,进口金额进4500万元。


中国进口的氮化铝产品主要来自于日本,主要企业为日本德山化工,德山化工生产的氮化铝占据了中国市场60%以上的份额。我国从日本等国家进口的氮化铝相对于国产氮化铝商品化程度较高、产品稳定性、精细化程度较好,因此其价格相对较高。2017年,我国进口高纯氮化铝粉末价格仍是国产普通氮化铝粉末价格的3倍左右。


结语


近日,工业和信息化部发布通告称,为进一步做好重点新材料首批次应用保险补偿试点工作,现发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》,自2020年1月1日起施行。其中,氮化铝陶瓷粉体及基板入选,其性能要求为如下。粉体:碳含量≤300ppm,氧含量≤0.75%,粒度分布D10≤0.65μm,D50≤1.30μm,D90≤3.20μm,比面积≥2.8m2/g;基板:密度≥3.30g/cm3,热导率(20℃)≥180W/(m·K),抗折强度≥380MPa,线膨胀系数(RT~500℃)(4.6~4.8)×10-6/℃,表面粗糙度Ra≤0.3μm。


我国目前高性能的氮化铝粉基本依赖进口,不仅价格高昂,而且存在原材料断供的风险,因此,研究氮化铝粉体制备技术,实现高性能氮化铝制造技术的国产化,成为当务之急。


参考资料:

新思界网.国产氮化铝粉末产品竞争力不足 进口价是国产价近3倍

新思界网.核心技术缺乏,中国氮化铝进口依赖度仍比较高

张浩、崔嵩等.高性能氮化铝粉体技术发展现状

日本德山化工官网


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