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什么是氮化鋁？

氮化鋁俗稱共價鍵化合物，是類金剛石氮化物、六方晶系、釬鋅礦晶體結構、無毒白色或類白色原子晶體。氮化鋁的分子式是AIN，氮化鋁經過金屬處理，可在大量電子儀器中替代氧化鋁和氧化鉭，氮化鋁可以通過還原氧化鋁和碳或直接氮化鋁來制備。

氮化鋁在惰性氣氛中的高溫下是穩定的，在2800℃是熔化，它具有高導熱性和良好的電絕緣性能，以及低介電常數和介電損耗。這種特性組合使其成為光學、照明、電子和可再生能源領域許多應用的關鍵先進材料。

一、氮化鋁陶瓷概述

氮化鋁粉體純度高、粒徑小、活性高，是制造高導熱氮化鋁陶瓷基板的主要原料。氮化鋁陶瓷基板具有高導熱、低膨脹系數、高強度、耐高溫、耐化學腐蝕、高電阻率和低介電損耗，是理想的大規模集成電路散熱基板材料。氮化鋁硬度高、超越傳統氧化鋁，是一種新型耐磨陶瓷材料。

氮化鋁陶瓷基板優勢是非常高的熱導率（>170 W/mK）、高電絕緣力（>1.1012Ωcm）、雙環法強度>320 MPa（雙軸強度）、低熱膨脹4至6x10-6K-1（在20和1000℃之間）、良好的金屬化能力。

二、氮化鋁陶瓷基板的相關資料

在我國陶瓷基板發展歷史悠久，在基板種類不斷增加，傳統基材包括纖維基材、FR-4、鋁基材和銅基材。隨著工業需求的提升和完善，受限于散熱和熱膨脹系數的匹配，當傳統基板性能難以滿足新的需求時，人們不得不開始尋找替代品。在尋找各種需求的過程中，自然會比較各種基材最佳選擇。

作為最佳選擇，采用LAM技術（激光高速活化金屬化）的氮化鋁陶瓷基板可以使金屬層與陶瓷結合更緊密，金屬層與陶瓷的結合強度高。最大值可達45Pa（陶瓷片的強度大于1mm厚）。氮化鋁基板具有金屬膜層，具有較高的電阻和較低的電阻，導電層的厚度可在1μm～1mm范圍內任意定制。

三、為什么氮化鋁陶瓷基板比其它基板貴？

傳統陶瓷基板相比，鋁基板的導熱系數為1-2W/mk。雖然銅本身的熱導率達到383.8W/mk，但絕緣層的熱導率只有1.0W/mk左右比較好。1.8W/mk氮化鋁陶瓷基板導熱系數高，數據為170~230W/mk，例如熱膨脹系數（CTE）。

在LED照明領域，主流基板CTE的平均導熱系數為14~17ppm/C，硅片的CTE為6ppm/C。在溫差過大、溫度變化較快的情況下，PCB會比芯片封裝膨脹更多，導致拆焊問題。在這樣的困擾下氮化鋁陶瓷基板的CTE為4-5ppm/C，更亮更接近芯片的膨脹率，可以有效避免類似情況。

另外，氮化鋁陶瓷基板不含有機成分，銅層不含氧化層。使用壽命長可在還原氣氛中長期使用，適用于航空航天設備。氮化鋁陶瓷基板在市場上應用廣泛，由于它們的低頻損耗和低介電常數，可以設計和組裝高頻電路。并且可以進行高密度組裝，線/間距（L/S）分辨率可達20μm，在當前輕薄化的趨勢下，非常有利于短、輕、薄的器件。

陶瓷基板的生產市場在海外，近年來為實現氮化鋁陶瓷基板的國產化，利用自主研發的優勢和國內市場對氮化鋁基板日益增長的需求。為技術研發打下更好的基礎，因此占據行業一線的地位，在國內DPC企業也對此更加重視氮化鋁陶瓷基板優勢突出。