近年来，半导体激光器发展迅速，半导体激光器的输出功率越来越高，高功率半导体激光器的出光功率从 20W/bar 已经发展到现在的 200W/bar 及以上。LD 电光效率典型值约为 50%，其出光功率越高，转化的废热就越多。通常 LD 的尺寸很小，工作时热流密度极高，由于过渡热沉与芯片紧密贴装，需具有高导热系数及匹配的热膨胀系数的陶瓷材料。热导率200-230W/m•K甚至更高热导率氮化铝基板成为大功率激光器的热管理最佳方案。目前国内激光热沉基板90%以上的采购量来自日本和美国。

理论上氮化铝热导率可达320W/m•K，氮化铝属于共价化合物，其热传导是依靠晶格振动来实现。晶格振动的能量是量子化的，热传导可以看作连续性的非谐振弹性波通过声子或热能与声子相互作用的量子来传播。氧与氮化铝有较强的亲合力，它会固溶到氮化铝的点阵中，形成铝空位。晶格呈现出非谐性，使声子的平均自由度减小而大幅降低热导率。除氮化铝晶格缺陷对热导率的影响外，晶粒尺寸、形貌和晶界第二相的含量及分布对氮化铝陶瓷热导率也有着重要影响。晶粒尺寸越大，声子平均自由度越大，烧结出的氮化铝陶瓷热导率就越高，但根据烧结理论，晶粒越大，越难烧结。因此氮化铝的热导率远达不到理论值。想要提高氮化铝的热导率，需要解决两个关键难题：一是降低氧杂质原子的存在；二是烧结的致密性。艾森达团队经过多年的技术研究，突破了技术瓶颈，具备了完整的氮化铝粉体氧含量的控制技术、氮化铝基板生产过程氧含量的控制技术，以及230W/m•K高导热致密化烧结技术，可批量稳定生产230W/m•K氮化铝基板。与传统高热导基板相比，艾森达基板可兼具高导热和高强度，230W/m•K基板抗弯强度大于350MPa，使用过程中不易破片。

表1：氮化铝基板实测数据

热导率测试图：

产品照片：

随着激光热沉对于更高热导率陶瓷基板的需求，艾森达团队将继续挑战250W/m•K高热导的氮化铝基板，同时并行开展高热导率氮化硅基板的研究，计划2024年二季度末，发布热导率稳定大于90W/m•K的高热导氮化硅基板和热导率大于240W/m•K的高热导氮化铝基板，敬请期待。

来源：株洲艾森达新材料科技有限公司公众号

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原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：2024年艾森达春季新品发布——230W/m•K高热导率氮化铝基板