氮化鋁（Aluminum Nitride，AlN）是一種六方晶系釬鋅礦型結(jié)構(gòu)形態(tài)的共價(jià)鍵化合物，具有優(yōu)良的熱導(dǎo)性、可靠的電絕緣性、低的介電常數(shù)和介電損耗、無(wú)毒以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)良特性，在電力電子、航空航天、國(guó)防軍事、汽車(chē)和機(jī)車(chē)、通訊以及其它工業(yè)領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。

圖 ?氮化鋁結(jié)構(gòu)示意圖

氮化鋁除了是新一代散熱基板和電子器件封裝的理想材料，還可用于熱交換器、坩堝、保護(hù)管、澆注模具、半導(dǎo)體靜電卡盤(pán)、壓電陶瓷及薄膜、導(dǎo)熱填料等。

氮化鋁的主要應(yīng)用方向：

1. 散熱基板及電子器件封裝

氮化鋁陶瓷具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，熱脹系數(shù)接近硅，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好而且環(huán)保無(wú)毒，被認(rèn)為是新一代散熱基板和電子器件封裝的理想材料，非常適合于混合功率開(kāi)關(guān)的封裝以及微波真空管封裝殼體材料，同時(shí)也是大規(guī)模集成電路基片的理想材料，這也是AlN陶瓷的主要用途。

圖? ?陶瓷基板，來(lái)源丸和

2. 熱交換器件

氮化鋁陶瓷熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱效率和抗熱沖擊性能優(yōu)良，可用作理想的耐熱沖和熱交換材料，例如氮化鋁陶瓷可以作為船用燃?xì)廨啓C(jī)的熱交換器材料和內(nèi)燃機(jī)的耐熱部件。由于氮化鋁材料的優(yōu)良導(dǎo)熱性能，有效提高了熱交換器的傳熱能力。

3. 功能材料

作為第三代半導(dǎo)體材料之一的氮化鋁，具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高電阻率、良好的紫外透過(guò)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)等優(yōu)良性能。所以氮化鋁可用于制造能夠在高溫或者存在一定輻射的場(chǎng)景下使用的高頻大功率器件，如高功率電子器件、高密度固態(tài)存儲(chǔ)器等。

圖源：奧趨光電

AlN的禁帶寬度為6.2 eV，極化作用較強(qiáng)，在機(jī)械、微電子、光學(xué)以及聲表面波器件(SAW)制造、高頻寬帶通信等領(lǐng)域都有應(yīng)用，如氮化鋁壓電陶瓷及薄膜等。另外，高純度的AlN陶瓷是透明的，具有優(yōu)良的光學(xué)性能，再結(jié)合其電學(xué)性能，可制作紅外導(dǎo)流罩、傳感器等功能器件。

4.惰性耐熱材料

氮化鋁可在2000℃非氧化氣氛下，仍具有穩(wěn)定的性能，是一種優(yōu)良的高溫耐火材料，抗熔融金屬侵蝕的能力強(qiáng)，可用其作坩堝、保護(hù)管、澆注模具等。

5. 結(jié)構(gòu)陶瓷

氮化鋁結(jié)構(gòu)陶瓷的機(jī)械性能好，硬度高，韌性好于Al2O3陶瓷，并且耐高溫耐腐蝕。利用AIN陶瓷耐熱耐侵蝕性，可用于制作坩堝、Al蒸發(fā)皿、半導(dǎo)體靜電卡盤(pán)等高溫耐蝕部件。

圖 ?氮化鋁靜電卡盤(pán)，來(lái)源：NTK

6. 填充材料

氮化鋁具有優(yōu)良的電絕緣性，高導(dǎo)熱，介電性能良好，與高分子材料相容性好，是電子產(chǎn)品高分子材料的優(yōu)秀添加劑，可用于TIM 填料、FCCL 導(dǎo)熱介電層填料，廣泛應(yīng)用于電子器件的熱傳遞介質(zhì)，進(jìn)而提高工作效率，如CPU與散熱器填隙、大功率三極管和可控硅元件與基材接觸的細(xì)縫處的熱傳遞介質(zhì)。

目前，氮化鋁陶瓷粉體的生產(chǎn)技術(shù)壁壘較高，產(chǎn)能較少，高性能氮化鋁陶瓷粉體技術(shù)主要掌握在國(guó)外企業(yè)手中，我國(guó)氮化鋁進(jìn)口依賴(lài)大，然近年來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)加大研發(fā)投入，國(guó)產(chǎn)替代成趨勢(shì)。國(guó)外氮化鋁粉體生產(chǎn)企業(yè)有日本德山、丸和、東洋鋁業(yè)、東洋炭素等；國(guó)內(nèi)有艾森達(dá)、鵬程陶瓷、秦氏新材料、鉅瓷、臻璟、竹路、山東國(guó)瓷、中鋁山東、亞美納米、旭瓷、同立高科、中天利、錦藝新材料、上?？荟⒌率?、開(kāi)爾納米、雅安百圖、柯佳源、寧夏新合源、北京矽瓷、合肥艾嘉等。

編輯:黃飛

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