除了氧化钇(Y₂O₃)之外,氮化铝(AlN)高导热绝缘陶瓷常用的烧结助剂还有很多,主要是稀土氧化物、碱土金属氧化物、复合助剂体系,它们的作用都是与 AlN 晶界的氧杂质形成低熔点液相,促进致密化,同时把氧 “固定” 在晶界第二相里,让 AlN 晶粒内部保持高纯、实现高导热。
下面按类别整理,都是工业上真正在用的:
氧化镧(La₂O₃)助烧效果强,能形成铝酸镧晶界相,导热较高,绝缘性好。
氧化钕(Nd₂O₃)液相温度更低,烧结窗口宽,适合常压烧结。
氧化钐(Sm₂O₃)除氧效果好,晶界相稳定,高导热配方常用。
氧化铕(Eu₂O₃)、氧化钆(Gd₂O₃)多用于超高导热、高绝缘要求的高端基板。
氧化镝(Dy₂O₃)、氧化铒(Er₂O₃)常与 Y₂O₃复配,改善致密度与热导率平衡。
特点:绝缘性优异、导热高、稳定性好,是高端 AlN 陶瓷首选。
氧化钙(CaO)经典廉价助剂,除氧能力强,形成铝酸钙晶界相。缺点:过量易吸潮、高温绝缘略有下降。
氧化镁(MgO)抑制晶粒长大,提高致密度,常与稀土复配使用。
氧化锶(SrO)、氧化钡(BaO)用于调节液相温度,改善烧结性能,一般少量添加。
特点:便宜、助烧强,多用于对成本敏感的工业级 AlN 陶瓷。
实际生产很少只用单一助剂,大多是稀土 + 碱土复配,取长补短:
Y₂O₃ + CaO最经典成熟配方,兼顾高导热、高绝缘、低成本。
Y₂O₃ + MgO晶粒更细,强度更高,绝缘性能更稳定。
Y₂O₃ + La₂O₃ + CaO超高导热基板常用,热导率可接近理论值。
Sm₂O₃ + Dy₂O₃高端低氧、高绝缘配方,用于半导体封装。
特点:除氧效率极高,能显著降低 AlN 氧含量,提升导热,但工艺控制难度大,对设备有轻微腐蚀性,一般只在高端配方中少量使用。