中國粉體網(wǎng)訊 1862年,，F(xiàn).Birgeler和A.Geuhter首次發(fā)現(xiàn)了氮化鋁,，兩位科學(xué)先驅(qū)或許沒有想到，這種新材料將會在一百年后煥發(fā)怎樣的光芒,。
20世紀(jì)70年代,，隨著研究的不斷深入，氮化鋁的制備工藝日趨成熟,，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大,。21世紀(jì)后，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,，電子整機(jī)和電子元器件正朝微型化、輕型化,、集成化，以及高可靠性和大功率輸出等方向發(fā)展,，越來越復(fù)雜的器件對基板和封裝材料的散熱提出了更高要求，自此,，擁有高導(dǎo)熱性能的氮化鋁基板成為了散熱基板領(lǐng)域的“明星材料”,。
通過自主創(chuàng)新,，實(shí)現(xiàn)“卡脖子技術(shù)的突破”
一直以來，我國陶瓷基板生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小，研發(fā)投入資金有限,，技術(shù)人員較少且經(jīng)驗(yàn)不足,，導(dǎo)致我國陶瓷基板行業(yè)整體水平較低,，以中低端產(chǎn)品為主,，產(chǎn)品缺乏競爭力,，尤其是高性能,、大尺寸氮化鋁薄基板依賴于進(jìn)口,。日本有多家企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)氮化鋁陶瓷基板，是全球最大的氮化鋁陶瓷基板生產(chǎn)國,，主要研發(fā)生產(chǎn)氮化鋁陶瓷基板產(chǎn)品的公司包括京瓷,、日本特殊陶業(yè)、住友金屬工業(yè),、富士通,、東芝、日本電氣等,。由于特殊技術(shù)要求,，加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜,，高性能、大尺寸氮化鋁陶瓷基板核心制造技術(shù)被日本等國家的幾個大公司掌控,。
正天新材氮化鋁薄基板產(chǎn)品
成立于2017年的浙江正天新材料科技有限公司（以下簡稱“正天新材”）通過自主創(chuàng)新,，掌握了流延,、裁切,、沖片、燒結(jié)及后道CNC,、研磨,、拋光、激光切割等完整加工鏈核心技術(shù),，開發(fā)出了LED封裝用基板,、半導(dǎo)體用基板、薄膜電路基板等不同用途的氮化鋁基板產(chǎn)品,，在高性能,、大尺寸氮化鋁陶瓷基板方面實(shí)現(xiàn)了重要突破。
聚焦最具應(yīng)用潛力的基板材料
成功的創(chuàng)業(yè)至少包括兩個因素,，眼光和實(shí)力,。
正天新材之所以將目光鎖定在氮化鋁身上，是因?yàn)榈X蘊(yùn)藏著巨大的潛在應(yīng)用價值,。目前應(yīng)用廣泛的陶瓷基板主要是氧化鋁陶瓷基板,、氮化鋁陶瓷基板、氧化鈹陶瓷基板,、碳化硅基板和氮化硅陶瓷基板等,。長期以來,，絕大多數(shù)大功率混合集成電路的基板材料一直沿用 Al2O3和 BeO 陶瓷,，但 Al2O3基板的熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)和 Si 不太匹配,，無法滿足高功率大電壓器件發(fā)展要求,，只適用于對散熱要求較低的工作環(huán)境；BeO 雖然具有優(yōu)良的綜合性能,，但其較高的生產(chǎn)成本和粉末含有劇毒的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用推廣,；SiC由于其具有較高的介電損耗和較低的擊穿電壓，不利于應(yīng)用在高頻高壓的工作環(huán)境中,。
正天新材Φ308mm*1.0mm氮化鋁陶瓷基板
而氮化鋁似乎是一種“天生的”基板材料,，以正天新材的氮化鋁基板為例，據(jù)了解,，正天新材生產(chǎn)的氮化鋁陶瓷基板熱導(dǎo)率可高達(dá)180W/(m·K)以上,，這十分有利于LED中熱量散發(fā)，提高LED性能,；抗彎強(qiáng)度450MPA以上,，機(jī)械性能較好；熱膨脹系數(shù)達(dá)3.4×10-6/K,，與LED常用材料Si,、GaAs的熱膨脹系數(shù)相近,，變化規(guī)律也與Si的熱膨脹系數(shù)的規(guī)律相似；同時還具有高電阻率,、密度小,、低介電常數(shù)、無毒等優(yōu)異性能,，將逐步取代傳統(tǒng)大功率 LED 基板材料,，是一種極具發(fā)展前景的陶瓷基板材料。
正天新材氮化鋁陶瓷基板產(chǎn)品性能
即燒型工藝——以創(chuàng)新謀突破
氮化鋁陶瓷基板行業(yè)門檻較高,，研發(fā)生產(chǎn)過程較為復(fù)雜繁瑣,，例如流延成型過程中漿料制備、工藝參數(shù)的控制以及燒結(jié)過程中燒結(jié)方式的選擇,、燒結(jié)溫度的控制,、燒結(jié)助劑的添加、燒結(jié)氣氛的控制等,，均是需要逐一攻克的關(guān)鍵環(huán)節(jié),。
在工藝方面，正天新材創(chuàng)新性的采用即燒型工藝,，所謂即燒型是指通過先進(jìn)設(shè)備,、先進(jìn)的燒結(jié)工藝達(dá)到表面光滑平整，無需后期研磨,。這樣就避免了研磨過程中暗裂紋的產(chǎn)生,，不容易破碎，據(jù)部分客戶使用回饋,，即燒型的基板在使用過程中,，除去人工破壞之外，破碎率為“零”,。
在設(shè)備方面,，正天新材擁有成套自動化設(shè)備，擁有從流延,、裁切,、等靜壓、熱切,、排膠,、燒結(jié)等成套設(shè)備技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn),。
車間一角
突破“大尺寸”行業(yè)難題
對陶瓷基板而言,，“大尺寸薄片”是一個行業(yè)難題，這是因?yàn)殡S著尺寸的加大,，曲翹,、開裂等現(xiàn)象也隨之出現(xiàn),。憑借先進(jìn)的工藝與設(shè)備，正天新材在攻克大尺寸氮化鋁基板方面已經(jīng)走在了行業(yè)前列,，目前公司已開發(fā)出了Φ308mm*1.0mm等大尺寸,、低曲翹度（≤200μm）的成熟穩(wěn)定產(chǎn)品。
正天新材氮化鋁基板產(chǎn)品尺寸
據(jù)正天新材董總介紹,，在IC行業(yè),，為了保證IC的制造質(zhì)量，必須確保硅片在工藝設(shè)備之間的傳輸過程中保持絕對的平穩(wěn),，同時還需保證硅片在加工載荷的作用下不會翹曲變形或偏移,，這對硅片的夾持技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。同時,，在半導(dǎo)體加工中,，對硅片的散熱工作相當(dāng)重要，如果無法保證硅片表面的均溫,，則在對硅片的加工過程中將無法確保加工的均勻性,，加工精度將受到極大的影響。靜電吸盤作為現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最廣的硅片夾持工具,，目前主要是采用氧化鋁陶瓷作為主體制造材料,，但是氧化鋁材料熱導(dǎo)率及相關(guān)機(jī)械性能不及氮化鋁陶瓷。這為正天新材的高性能,、大尺寸氮化鋁基板提供一片用武之地,。
靜電吸盤
寫在最后
隨著功率器件特別是第三代半導(dǎo)體的崛起與應(yīng)用，半導(dǎo)體器件逐漸向大功率,、小型化,、集成化,、多功能等方向發(fā)展,，對封裝基板性能也提出了更高要求，盡管氮化鋁陶瓷基板價格遠(yuǎn)高于其它種類基板,，仍受到下游市場的高度認(rèn)可,，高性能氮化鋁陶瓷基板市場需求將出現(xiàn)井噴式增長。據(jù)相關(guān)報告顯示,，2019年全球氮化鋁陶瓷基板市場總值達(dá)到了100億元左右,，預(yù)計2026年可以增長到300億元左右，年復(fù)合增長率20%以上,。
在目前我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)受到打壓的不利局面下,，實(shí)現(xiàn)高性能、大尺寸氮化鋁基板的國產(chǎn)化替代對我國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義,。正天新材通過自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù),，突破了一系列“卡脖子”難題,，開發(fā)出了可媲美國外廠家的高性能、大尺寸氮化鋁基板產(chǎn)品,，在全面提升企業(yè)競爭能力的同時,，也引領(lǐng)著行業(yè)走向全面國產(chǎn)替代的美好未來。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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