氮化铝陶瓷是一种以氮化铝(AlN)为主要原料,经高温烧结制成的高性能陶瓷材料。其最大特点是高导热性(约170–200 W/m·K),同时具备优异的电绝缘性能和与硅芯片接近的热膨胀系数,非常适合电子器件的散热与封装。与传统的氧化铝陶瓷片相比,氮化铝陶瓷在散热效率、可靠性和使用寿命方面更具优势。由于其稳定的化学性质和机械强度,氮化铝广泛应用于功率电子、LED封装、射频通信、汽车电子和新能源设备等领域,是现代电子工业和高端制造领域不可或缺的基础材料之一

什么是氮化铝陶瓷?-先进陶瓷材料-致好陶瓷

氮化铝陶瓷核心特点

氮化铝导热率约170–230 W/(m·K),远高于传统氧化铝陶瓷片(仅18–35 W/(m·K)),可快速散热。

电阻率>10^13 Ω·cm,在室温下保证电路隔离,避免短路。

热膨胀系数约4.5×10^-6/K,与硅等半导体材料热匹配,减少热应力和器件失效。

在1000°C高温下仍保持良好强度,不易软化或变形,适合高温工作环境。

化学性质惰性,对酸碱及化工介质高度稳定,不易被腐蚀,适用于严苛环境。

材料密度约3.26 g/cm³,仅为不锈钢的一半左右,减轻设备重量;加工后表面精度高、结构紧凑。

技术参数

参数 数值
化学式 AlN
晶体结构 六方晶系(纤锌矿型)
密度 ≈3.26 g/cm³
熔点 3000 °C
导热系数 ≈170–230 W/(m·K)
相对介电常数 ≈8.5
热膨胀系数 4.5×10^-6 /K
体电阻率 >10^13 Ω·cm

应用领域

  • 电子与电力电子:作为功率模块、IGBT、电力电子器件和射频设备的散热基板,用于高功率电子和电力系统
  • LED照明:在LED封装中作为散热基板,有效导热并保证电绝缘性,提高灯具寿命。
  • 通讯与5G:作为高频天线基板及射频器件材料,氮化铝的介电常数较高(≈8.5),在数十GHz频段信号损耗低
  • 汽车电子与航空航天:用于汽车电控单元、电动汽车功率电子模块、航天器电子系统等,满足严苛的温度和可靠性要求。
  • 工业与军事:如高功率激光器、军事雷达、核工业等需要高温稳定性和可靠性的领域。

产品优势对比

  • 金属/不锈钢:传统金属(如铜、不锈钢)导热率虽高,但为导电材料且密度大,不适合用作绝缘散热部件。氮化铝导热率约170–230 W/(m·K),虽低于铜(≈400 W/(m·K)),但具有高电阻、低密度(3.26 g/cm³)优势,是高效散热的理想绝缘替代材料。
  • 氧化铝陶瓷:常见α-Al₂O₃陶瓷耐磨且绝缘,但导热率仅约20–30 W/(m·K)。相比之下,氮化铝导热率高出5–10倍,可显著提升电子器件的散热性能。
  • 氧化锆陶瓷:ZrO₂陶瓷韧性优异,但导热率极低(约2–3 W/(m·K))且密度大(≈6.0 g/cm³)。氮化铝则兼具较高导热和绝缘性,且密度仅为氧化锆约一半,提高了材料的散热效率和可靠性。
  • 为什么选择我们:致好陶瓷拥有多年精密陶瓷研发和制造经验,生产流程和质量控制严格稳定。公司产品通过ISO9001质量认证,提供多种规格的氮化铝陶瓷基板,可根据客户需求定制尺寸和表面处理,是您可靠的合作伙伴。

氮化铝陶瓷与氮化硼陶瓷的区别

性能对比表

性能指标 氮化铝陶瓷(AlN) 氮化硼陶瓷(BN)
化学式 AlN BN
晶体结构 六方晶格 c-BN(立方)、h-BN(六方)
热导率 170–200 W/m·K 30–200 W/m·K
电学性能 绝缘性优异 h-BN绝缘,c-BN局部半导体特性
硬度与强度 中等,韧性较好 c-BN超硬,h-BN较软易加工
耐温性能 高温下稳定性有限 h-BN耐高温、抗氧化性强
典型形态 陶瓷基板、陶瓷片 粉体、块体、刀具、涂层
成本 中等 根据晶型差异差别大

氮化铝陶瓷(AlN)与氮化硼陶瓷(BN)同为高性能无机非金属材料,但性能和应用各有侧重。氮化铝化学式为 AlN,晶体结构稳定,最大特点是高导热性(170–200 W/m·K)与优异的电绝缘性,并且热膨胀系数与硅芯片接近,因此广泛用于功率电子模块、LED散热基板及新能源电控系统,是电子行业的重要散热和绝缘材料。氮化硼则分为立方氮化硼(c-BN)和六方氮化硼(h-BN)。c-BN硬度仅次于金刚石,耐磨性极强,常用于切削刀具和耐磨涂层;h-BN结构类似石墨,具有良好的绝缘性、润滑性和耐高温性能,可在氧化气氛下长期工作,适合作高温润滑剂、隔热件及航天器防护材料。相比之下,氮化铝陶瓷以高导热、强绝缘著称,适合电子封装和散热场景;氮化硼陶瓷则因晶型不同,既能充当超硬耐磨材料,又能作为高温绝缘润滑材料。因此,两者在现代工业中呈现互补关系:前者聚焦电子热管理,后者更多服务于极端环境和机械加工领域。

生产工艺与质量控制

致好陶瓷采用成熟的制备工艺生产氮化铝陶瓷基板:高纯AlN粉末与少量烧结助剂均匀混合后,经等静压成型制坯;随后在氮气或惰性气氛下烧结、热等静压,使坯体致密化。烧结后对坯体进行精密机械加工和表面抛光。生产过程中实施全面的尺寸和性能检测,包括尺寸测量、导热率、电阻率等测试,确保每批产品性能稳定可靠。我们拥有完善的质量体系和检测标准,为客户提供高品质、低失效率的氮化铝陶瓷产品。

关于我们

深圳市致好精密陶瓷有限公司是一家专业的先进陶瓷材料制造商,专注于高性能无机非金属材料的研发与生产。公司拥有多年的陶瓷研发经验和完善的生产体系,具备精密陶瓷成型、烧结、机械加工等全流程能力。我们拥有多项陶瓷材料发明专利,并通过ISO9001等质量管理体系认证,产品广泛应用于电子、半导体、航空航天、能源等领域。致好陶瓷致力于为客户提供可靠的陶瓷解决方案,以卓越的产品和服务赢得市场信任。

常见问题 FAQ

氮化铝是一种无机非金属陶瓷材料(先进陶瓷),化学式为AlN。它具有纤锌矿型六方晶体结构,是一种共价键合的宽带隙半导体。

氮化铝的化学式为AlN。

氮化铝晶体结构为六方纤锌矿型晶系,晶体坚硬而脆。

氮化铝的导热系数约为170–230 W/(m·K),远高于普通氧化铝陶瓷。

氮化铝的相对介电常数约为8.5,这使其在高频(射频)应用中具有较低的信号损耗。

氮化铝是不导电的,它是一种电绝缘材料,室温下电阻率可超过10^13 Ω·cm。

氮化铝遇水会发生水解,生成氢氧化铝和氨。因此在潮湿环境中需要密封或干燥保存,以保持性能稳定。

氮化铝主要用于需要高效散热的电子电路和器件,例如功率模块散热基板、LED封装基板、半导体载板、射频天线基板、电力电子元件等。

氮化铝并不是化学意义上的盐,它是共价键合的陶瓷材料,没有金属离子,不属于一般的盐类。

一般来说,“陶瓷”泛指无机非金属材料制成的烧制制品,而“瓷器”通常指以高岭土等原料高温烧制而成的日用器皿,属于陶瓷的一种。氮化铝作为高科技陶瓷材料,与传统日用瓷器在成分和应用上有显著不同。

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