中国粉体网讯 氮化铝粉体具有高热导率等优点，被广泛认为是用于制备半导体功率器件用陶瓷基板的优良材料。氮化铝陶瓷比氧化铝陶瓷具有更高的热导率， 在大功率电力电子等需要高热传导的器件中逐渐替代氧化铝陶瓷，应用前景广阔。
氮化铝基片制备技术壁垒高，粉体配方和基片烧结是核心。氮化铝陶瓷基板制备主要是粉体制备、粉体成型、陶瓷基片烧结等。
氮化铝陶瓷粉体制备
高纯度的氮化铝粉体是提高陶瓷基板的关键。目前制备氮化铝粉体的方法有碳热还原法、直接氮化法、高温自蔓延、直接氮化法、化学气相沉积法等等。目前，碳热还原法是目前最成熟、适合制备高品质氮化铝粉体的商用制备方法，高温自蔓延法具有成本较低的优势，适宜进一步发展该优势，占领中、低端氮化铝粉体市场，但由于反应速率、过程难以有效控制，目前不适合作为高品质氮化铝粉体的商用制备方法。
制备高品质氮化铝粉体时，除了关注最基本的纯度、粒径及粒径分布外，还应加大对比表面积、微观形貌、低团聚性和高导热性等性能的重视程度。易水解性能是氮化铝粉体特有的，也是最受关注的后处理工艺，目前主流的商用方法是通过热处理。
氮化铝陶瓷烧结
在氮化铝陶瓷烧结中，引入烧结助剂是目前氮化铝陶瓷烧结普遍采用的一种方法。一方面是形成低温共熔相，实现液相烧结，促进坯体致密化；另一方面是去除氮化铝中的氧杂质，完善晶格，提高热导率。
根据三环集团试验数据，随着烧结助剂含量增加，基板成瓷密度随之上升，而导热率在烧结助剂添加量为15%达到最高； 随着烧结温度的升高，氮化铝成瓷密度、晶粒尺寸及导热率呈不断上升的趋势，在1800℃时密度趋于稳定，而基板的抗折强度则是先上升，在1750℃时达到最大值后开始下降。
在烧结工艺方面，氮化铝基片常用的烧结工艺一般有5种，即热压烧结、无压烧结、放电等离子烧结(SPS)、微波烧结和自蔓延烧结。AlN陶瓷基片一般采用无压烧结，该烧结方法是一种最普通的烧结，虽然工艺简单、成本较低，但烧结温度一般偏高，在不添加烧结助剂的情况下，一般无法制备高性能陶瓷基片。
市场概况
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。我国氮化铝基片行业整体水平较低，产品缺乏竞争力，主要是以中低端产品为主，高端氮化铝陶瓷基板还在依赖进口。
近些年，我国也在加力追赶，国内不少企业都实现了氮化铝陶瓷基板的国产化，随着下游电子产业的不断发展，未来氮化铝陶瓷基板的市场需求也会随之增长。
中国粉体网将于2024年4月25日在江苏苏州举办“第三届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会暨第三代半导体SiC晶体生长技术交流会”，届时，深圳技术大学孔令兵教授将带来《氮化铝陶瓷粉体制备、烧结及性能研究进展》，孔教授将就氮化铝陶瓷基板制备过程中涉及的粉体制备、烧结行为及对性能的影响进行总结与阐述。
参考来源：
李奕杉：陶瓷基板用氮化铝粉体专利解析
粉体网：为何氮化铝基板比其它基板贵，且一片难求？
（中国粉体网编辑整理/空青）
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