www.188betkr.com 讯5G通讯、微波TR组件、IGBT模块等高端电子装备的快速发展对电力电子系统功能完整性、可靠性、功率密度、抗干扰性等性能的要求越来越高，功率电子器件日益向大功率、高度集成、小型化的方向发展，有效地热耗散是实现功率电子器件安全高效运行的基本保障。以高导热AlN陶瓷替代传统的 Al2O3陶瓷，作为安装半导体器件的基板，是工业界实现功率电子器件快速热耗散的主导方案。
为了制备性能优异的AlN陶瓷，获得高品质的AlN粉体是关键前提。
直接氮化法
直接氮化法由于其成本低、周期短、产量大及适用于大规模生产等优势，已成为工业中一种较为常见的AlN粉体制备方法。该方法通常在持续流动的氮气(N2)和氨气(NH3)气下，于高于900℃的温度下促使Al与气氛反应，从而生产AlN粉体。
直接氮化法流程图
碳热还原法
碳热还原法(CRN)是当前制备AIN粉体的重要工艺之一。该方法以 Al2O3粉体和高纯炭黑(C)作为前驱体，充分混合后置于流动的N2气氛中，并在1400℃-1800℃的高温条件下进行反应。
碳热还原法流程图
CRN工艺的优势体现在：原料来源广泛，工艺流程简洁，所合成的AlN粉体颗粒粒径分布均匀，团聚程度低以及粉体的纯度较高等特点。
自蔓延高温法
自蔓延高温合成法(SHS)又称燃烧合成法，是另一种基于Al粉直接进行氮化反应制备AlN粉体的方法，与直接氮化法相比，尽管两者遵循相同基础化学反应方程式(Al+N2→AlN)，但其核心特征在于利用反应体系的自放热特性来实现AlN粉体的制备。
化学气相沉积法
化学气相沉积法（CVD）是一种能够制备出颗粒均匀、纯度高、比表面积大的AlN粉体的有效方法。其核心反应机制为：在反应室内引入挥发性铝源化合物(卤化铝或基铝)与氨气（NH3）发生反应，其中NH3在反应过程中分解提供活性氮原子，从而在气相中沉积制备得到AlN粉体。该方法虽然容易实现工序连续化，且可以制备出高纯度、高比表面积的氮化铝粉体，但该方法对设备要求较高、生产效率低，采用烷基铝为原料会导致成本较高，而采用无机铝为原料则会生成腐蚀性气体，因而难以实现规模化的工业化应用。
等离子体法
等离子体法是一种高效可控的AlN粉体制备技术，离子体作为物质的第四态，由电子、离子及中性粒子共同组成，具有较高的活性与导电性，其核心机理是利用等离子体瞬时高温场驱动Al粉发生快速相变与氮化反应，从而实现纳米级AlN粉体的合成。根据等离子体法生产方式的不同，常见方法包括直流电弧等离子体法和射频等离子体法等。等离子体合成技术在制备周期、粒径控制及无碳残留等方面展现出显著优势，尤其适合用于快速合成高活性纳米AlN粉体。然而，由于该方法制备的AlN粉体形貌不规则，氧含量偏高，设备比较复杂等因素，因此其仍处于实验室制备阶段。
目前氮化铝基板在功率半导体器件、混合集成功率电路、通信行业中的天线、固体继电器、功率LED、多芯片封装（MCM）等领域中的应用需求量日趋增长。其终端市场则面向汽车电子、LED、轨道交通、通讯基站、航空航天和军事国防等。此外，AlN也是电子高分子材料的优秀添加剂，可用作TIM填料、FCCL导热介电层填料，广泛应用于电子器件的热传递介质。
尽管氮化铝陶瓷基板具有诸多优异性能，但其产业化过程仍面临着一些挑战。AlN的共价键结构导致烧结致密化难度大，需要添加Y2O3等烧结助剂在 1800℃以上的高温下进行烧结，这不仅增加了生产成本，还对生产设备和工艺提出了更高的要求。AlN对氧含量极其敏感，氧杂质每增加0.1%，热导率就会下降5%，因此在生产过程中需要严格控制氧含量，确保产品质量。
日本住友电木、德国贺利氏等巨头垄断了高端市场，他们在技术研发、生产工艺和市场份额等方面都具有明显优势。国内企业通过不断努力，在流延成型与微波烧结技术方面取得了突破，热导率已达200W/(m?K)，但在超薄化（<0.25mm）与金属化精度（线宽≤30μm）上仍需追赶国际一流水平。为了实现氮化铝陶瓷基板的国产化和产业化，国内企业还需要在技术创新、生产工艺优化和人才培养等方面加大投入，不断提高产品质量和竞争力。
在此背景下，2025年12月24-25日，www.188betkr.com将在广东东莞举办“第八届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，届时，湖南大学肖汉宁教授将带来《高品质AlN粉体制备及其在高导热基板中的应用》的报告。
来源：
热管理实验室：陶瓷基板三强争霸：Al2O3、AlN、Si3N4！
李城臣：高导热氮化铝粉体制备工艺及性能研究
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