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実際の応用では、窒化アルミニウム基板

は、高い熱伝導率と高い電気絶縁特性に加えて、多くの分野で高い曲げ強度も要求されます。現在、市場に流通している窒化アルミニウムの三点曲げ強度は通常400～500MPaであり、特に高い信頼性が要求されるIGBTパワーデバイスの分野において、窒化アルミニウムセラミック基板の普及と応用が著しく制限されている。 AlN 材料の複雑な製造プロセスと高い製造コストにより、国内の AlN 材料のほとんどは依然として高熱伝導率と高強度の用途要件を満たすことができません。

窒化アルミニウムセラミック基板の製造では、焼結方法と焼結助剤の選択により、半分の労力で2倍の結果が得られることが多く、現在、焼結助剤の導入は窒化アルミニウムセラミックを焼結するための一般的な方法です。一方で、低温共晶相の形成、液相焼結の実現により、緻密なボディが促進される。一方、窒化アルミニウムは酸素不純物が除去され、格子が改善され、熱伝導率が向上する。現在、AlN セラミックの焼結に使用される焼結助剤には、主に Y2O3、CaO、Yb2O3、Sm2O3、Li2O3、B2O3、CaF2、YF3、CaC2 など、またはそれらの混合物が含まれます。

焼結窒化アルミニウムセラミック配合系では、Y2O3 が 3.5wt% を超えると、Y-Al-O の含有量が大幅に増加し、焼結プロセスで凝集します。 Y3Al5O12 の熱伝導率は低い (約 9 W/(m・K)) ため、焼結後の窒化アルミニウムセラミック製品の熱伝導率は重大な影響を受けます。 CaF2およびLi2Oの含有量が1.33wt%より高い場合、フッ化物およびLi含有化合物の揮発により、焼結プロセス中に窒化アルミニウム焼結セラミック体の気孔率が増加し、セラミックの密度が低下する。その結果、焼結後の窒化アルミニウムセラミックス製品の曲げ強度が急激に低下します。各添加剤が下限値未満であると、機械的特性を向上させる効果が発揮されないか、効果が非常に小さい。