目前，国内外LED行业
正在向高效率、高密度、大功率等方向发展
开发性能优越的散热材料
是增加LED发光效率和使用寿命的重要工艺
今日了解陶瓷基板材料——氮化铝陶瓷
一般来说，LED发光效率和使用寿命会随结温的增加而下降，当结温达到125℃以上时，LED甚至会出现失效。为使LED结温保持在较低温度下，必须采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺，以降低LED总体的封装热阻。
氮化铝陶瓷具有高热导率、高强度、高电阻率、密度小、低介电常数、无毒、以及与Si相匹配的热膨胀系数等优异性能，将逐步取代传统大功率LED基板材料，成为今后最具发展前途的一种陶瓷基板材料。
氮化铝陶瓷产业基本情况
1、定义
氮化铝陶瓷 (Aluminium Nitride Ceramic)是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，被认为是新一代半导体和电子器件封装的理想材料。
2、性能
氮化铝陶瓷综合性能优良，理论热导率为320W/（m），具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低介电常数和损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数。
图1
3、制备工艺
氮化铝陶瓷的制备包括粉体制备、成型和烧结3个过程。
图2
4、产业链结构
图3
5、产业应用
（1）氮化铝粉末纯度高，粒径小，活性大，是制造高导热氮化铝陶瓷基片的主要原料。
（2）氮化铝陶瓷基片，热导率高，膨胀系数低，强度高，耐高温，耐化学腐蚀，电阻率高，介电损耗小，是理想的大规模集成电路散热基板和封装材料。
（3）氮化铝硬度高，超过传统氧化铝，是新型的耐磨陶瓷材料，但由于造价高，只能用于磨损严重的部位。
（4）利用AIN陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性，可制作GaAs晶体坩埚、Al蒸发皿、磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件，利用其光学性能可作红外线窗口。氮化铝薄膜可制成高频压电元件、超大规模集成电路基片等。
（5）氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀，对酸稳定，但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。利用此特性，可用作铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。AIN陶瓷的金属化性能较好，可替代有毒性的氧化铍瓷在电子工业中广泛应用。
市场规模
虽然国内氮化铝产能已经达到一定规模，但是氮化铝粉体质量不高，在氮化铝粉制备方面还存在很大差距，高性能氮化铝分基本靠进口，部分企业虽然宣称能够投产，但是并无实际产量或者产量很低。
图4
随着氮化铝粉体项目投产以及产能利用率提高，预计2020年中国氮化铝产能达到1000吨左右。
图5
近年来，随着我国电子行业发展，氮化铝市场需求量快速增加，年均增长率达到50%，预计未来几年，中国对氮化铝粉体的需求还将保持30%的增长率，预计2020年，中国氮化铝粉体的市场需求达到3000吨。
图6
主要产业化基地和企业
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企业名称 |
简介 |
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福建华清电子材料 |
福建华清电子材料科技有限公司成立于2004年，由香港信诚集团(国际)有限公司与晋江市科技创业投资有限公司投资创立，引进清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室的具有自主知识产权的发明专利技术，共同组建的一家中外合资高科技企业。 主要产品是氮化铝等电子陶瓷基板；项目第二期将开发氮化铝等各种电子陶瓷元器件，主要包括多层氮化铝陶瓷等电子陶瓷封装产品、金属/陶瓷接合电路基板等。 |
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浙江德汇电子陶瓷 |
浙江德汇电子陶瓷有限公司，是北京信汇科技有限公司的全资子公司。德汇电子致力于高性能氮化铝陶瓷电路板及其相关电子元器件的开发、生产和销售。德汇电子在消化吸收国际先进技术的基础上，自主创新，拥有多项专利技术，并从日本、美国等引进了配套完善、性能先进的生产设备和检测仪器，是国内第一家规模化量产AlN陶瓷电路板的企业。 |
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合肥开尔纳米能源科技股份 |
合肥开尔纳米能源科技股份有限公司成立于2009年是一家股份制高新技术企业。其前身是 1999年成立的合肥开尔纳米技术发展有限公司。公司主要从事纳米陶瓷粉体及其相关产品的研发、生产和销售。主要产品有纳米氮化硅、纳米氮化钛、纳米氮化铝；纳米碳化硅、纳米碳化钛、纳米碳化锆、纳米碳化硼；纳米硼化硅、纳米硼化锆和纳米硅粉。 |
原文始发于微信公众号（洛阳国家大学科技园）：产业三十六课 | 氮化铝陶瓷，最理想的基板材料
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