华南电子展|氮化铝基片技术壁垒高，“卡脖子”环节国产化突破

氮化铝为大功率半导体优选基板材料。氧化铍（BeO）、氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）和氮化硅（Si3N4）4种材料是已经投入生产应用的主要陶瓷基板材料，其中氧化铝技术成熟度高、综合性能好、性价比高，是功率器件为常用的陶瓷基板，市占率达80%以上。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。氮化铝陶瓷片的制备主要步骤包括粉体制备、粉体成型、陶瓷基片烧结。今天就由华南电子展小编为你解读更多行业新趋势。

目前工业化制备工艺存在两个痛点：

1）粉体制备：高纯度的氮化铝粉体，能够提高基片的导热能力。目前制备氮化铝粉体的方法有碳热还原法、直接氮化法、自蔓延高温合成法、化学气相沉积法、等离子体法等，热碳还原法和直接氮化法是目前工业化生产的主流工艺，具有技术成熟、设备要求简单、得到的产品质量好等优点。

2）烧结工艺：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。据潮州三环试验数据，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1.5%时达到高；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℃时达到大值后开始下降。选择合适、合量的烧结助剂能够降低氮化铝基片达到高热导率所需的温度，在保证基板热导率达到高理论值的同时降低生产成本。

高端氮化铝基片“卡脖子”环节国产化突破。根据QYResearch，2021年全球氮化铝（AlN）陶瓷基板市场销售额达到了0.7亿美元，预计2028年将达到1.3亿美元，年复合增长率（CAGR）为10.0%（2022-2028）。国内氮化铝陶瓷技术水平及产业化程度落后于国外，高端氮化铝陶瓷基片主要依赖进口。一方面原料高性能氮化铝粉体高度依赖进口，批次稳定性、成本制约国内高端氮化铝陶瓷基片制造的发展；另一方面高端氮化铝陶瓷基片核心制造技术被国外技术封锁和垄断，国外知名企业视其为市场主要竞争力。

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文章来源：电子发烧友