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氮化硼陶瓷基板:下一代散热材料的产业突破口
中国粉体网 2026/7/1 16:07:35 点击 363 次
导读氮化硼陶瓷基板:下一代散热材料的产业突破口

中国粉体网讯  随着5G通信、新能源汽车及大功率电子器件快速发展,散热需求持续攀升,传统AlN陶瓷基板已接近性能瓶颈。


氮化硼(BN)陶瓷是最早在1842年被人发现的化合物,国外对BN材料的研究自二战结束后开始,但直到1955年研究人员解决了BN的热压方法后才正式发展起来的。此后,美国金刚石公司和联合碳公司首先投入了生产,1960年已生产10吨以上;日本开始每年从美国进口大量BN产品,其后日本有三家公司也进行了几年的研究,并于1969年初试制成功,1970年投产。从国内来看,我国是1963年开始进行对BN粉末的研究,1966年研制成功,1967年就将其投入生产并应用于我国工业和尖端技术之中。


氮化硼(BN)陶瓷凭借高导热率、低介电常数及优异的化学稳定性,被视为下一代高性能散热基板的理想材料。


(1)热性能:氮化硼制品可以在1000℃左右的氧化气氛中和近3000℃的惰性气氛中使用。这一性质比莫来石、氧化铝和碳化硅耐火度高的耐火材料。同时耐热冲击性大,在1500℃的急冷急热环境下也不会产生破裂。


(2)化学稳定性:同绝大多数金属如溶液铁、铝、铜、硅、砷化钾、黄铜和冰晶石等均不起作用,矿渣玻璃亦是如此,因此氮化硼材料制成的容器可以作为上述物质的器皿。但是一般含有B2O3的具有吸湿性,这使得产品使用过程中急速加热会把吸进的水渗出来,进而产生裂纹,改善这一缺点的有效措施之一是可以掺加一些结合剂。


(3)电性能:由于BN制品介电常数和介电损失都小,可以广泛地用于高频范围和低频范围内。它的介电强度是氧化铝的4.5倍,介电常数是氧化铝的二分之一,电性能同石墨相差很大,同氧化物陶瓷一样在高温下无导电性,是一种可以在较大温度范围内使用的电绝缘材料。


(4)机械加工性能:BN陶瓷莫氏硬度为二。可在车床、铣床等加工设备上加工;也可加工成薄片和螺旋体及各种形状复杂的零件。BN的机械强度低,虽在室温下比石墨优越,但较氧化物陶瓷脆性高。


(5)润滑性:BN粉末为六方晶系晶体,是一种白色薄片状的微细材料,同石墨类似,俗称白石墨,润滑优良。


(6)轻质:BN是陶瓷材料中重量较小的材料。


(7)对中子吸收的性质:BN对中子吸收断面大。


然而,烧结致密化难、成本高、规模化制备不成熟等问题仍制约其产业化。


半导体及电子信息产业的快速发展对核心材料的性能提出了更高要求。电子陶瓷作为具有电、磁、热、机械等多功能耦合特性的关键基础材料,广泛应用于电容器、滤波器、传感器及封装基板等核心元件。其中,陶瓷基板是电子陶瓷在功率半导体封装领域的重要产品形态,其导热性能、机械强度、可靠性和精密程度直接决定了终端产品的性能与寿命。针对陶瓷基板/电子陶瓷材料设计、制备工艺、性能检测、应用场景等核心议题,中国粉体网将于2026年7月17日在江苏无锡举办第二届高性能陶瓷基板关键材料技术大会暨电子陶瓷技术创新峰会。届时,晶盾新材料科技(河南)有限公司研究员刘旭坡将作题为《氮化硼陶瓷基板:下一代散热材料的产业突破口》的报告。报告将梳理BN陶瓷基板的技术路线与产业现状,分析其核心瓶颈,并展望其在高功率模块、射频器件等领域的应用前景与突破方向。


专家简介:



刘旭坡,中国地质大学(武汉)博士,华中科技大学博士后,担任晶盾新材料科技副总。深耕高性能氮化硼材料领域,率团队攻克高导热粉体制备技术瓶颈,成功实现复相陶瓷规模化生产。


参考来源:

中微聚智


(中国粉体网编辑整理/山林)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!


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