中國粉體網訊 高純氧化鋁陶瓷是以高純超細氧化鋁為主要原料，α-Al2O3為主要晶相組成的重要的陶瓷材料。高純氧化鋁陶瓷因具有機械強度高、硬度大、耐高溫、耐腐蝕等優良性能在機械、電子、集成電路、醫學等領域得到廣泛的應用。
半導體設備精密部件
據了解，半導體設備中會用到大量的精密陶瓷零部件，而這些陶瓷部件能占到半導體設備成本的10%以上，其中氧化鋁陶瓷是較為常用的精密部件用陶瓷材料。
拋光板，來源：日本京瓷
例如在半導體刻蝕設備中，刻蝕機腔室材料作為晶圓污染的主要來源，等離子刻蝕對其影響程度決定了晶圓的良率、質量、刻蝕工藝的穩定性等等。因此，研究和開發出一種極其耐刻蝕腔體材料成為半導體集成產業以及等離子刻蝕技術中一項極具挑戰的任務。當前，主要采用高純Al2O3涂層或Al2O3陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內部件的防護材料。除了腔體以外，等離子體設備的氣體噴嘴，氣體分配盤和固定晶圓的固定環等也需用到高純氧化鋁陶瓷。再例如在晶圓拋光工藝中，氧化鋁陶瓷可被廣泛應用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。
機械方面
高純氧化鋁陶瓷具有優良的機械性能，采用常壓燒結方法可制備抗折強度約為 250 MPa的氧化鋁陶瓷，而采用熱壓燒結方法制備的高純氧化鋁陶瓷，其抗折強度可達500MPa，硬度可達9GPa(莫氏硬度)。利用高純氧化鋁陶瓷的這些特性，可將其用作磨輪、陶瓷釘等，其中應用最為廣泛的是高純氧化鋁陶瓷刀具和高純氧化鋁瓷球。但是，由于高純氧化鋁陶瓷的斷裂韌性和抗熱震性比較差，通常需要向氧化鋁中引入第二相，如 ZrO2等，以改善高純氧化鋁陶瓷材料的韌性和抗熱震性。此外，通過細化晶粒，制備出晶粒尺寸小且分布均勻的高純氧化鋁陶瓷，其強度和韌性也可在一定程度上得到顯著提高。
電子、電力方面
高純氧化鋁陶瓷的高頻介電損耗小，絕緣性能優良，可用于制備絕緣性器件、陶瓷基板及透明氧化鋁陶瓷等。其中，應用比較廣泛的為陶瓷基板與透明氧化鋁陶瓷，在許多特種光學儀器、照明設備及空間衛星設備等方面得到越來越廣泛的應用。
LED氧化鋁陶瓷電路板，圖源：金瑞欣特種電路
陶瓷基板方面，氧化鋁陶瓷基片是當代電子信息產業中應用最廣的基板材料，是集成電路芯片的基礎材料。例如在LED照明領域，主流基板的熱膨脹系數為14~17×10-6/K，在溫差過大、溫度劇變的情況下，PCB會比芯片封片封裝膨脹得更劇烈，導致脫焊問題。在這種困擾之下，氧化鋁陶瓷基板的熱膨脹系數和芯片的熱膨脹系數更為接近，能有效避免類似情況。
透明氧化鋁陶瓷方面，自1959年Coble博士第一個研發制備了透明氧化鋁陶瓷（也稱透明多晶氧化鋁陶瓷）后，透明氧化鋁陶瓷的研究和應用得到了廣泛的關注。與玻璃相比，透明氧化鋁陶瓷具有更高的強度，硬度以及韌性，而且其優良的抗表面磨損性能也是玻璃無法媲美的；而與單晶材料相比較，透明氧化鋁陶瓷的制備溫度要更低，生產周期也更短。正是因為透明氧化鋁陶瓷具備這些性能才使其成為了研究的熱點，使其在光學、特種儀器的制備、照明、電子技術、高溫技術、國防軍事以及航空航天等領域都獲得了極為廣泛的應用。例如，利用透明氧化鋁陶瓷的透光性、耐腐蝕性和高溫穩定性，可以將其制作成發光電弧管應用于高壓鈉燈。
醫學方面
生物醫學材料可以對人體機能進行修復但不會對人體產生不良特性，醫療衛生組織對生物醫用材料的要求非常嚴格。不僅要求材料具有生物相容性，也需具備無毒、環保耐用等特性。高純氧化鋁陶瓷因具有的良好的生物相容性、機械性能以及化學穩定性，將其植入人體，不會引起人體的排斥反應，可廣泛用于制備人造骨、螺栓及人造關節等，在臨床和科研上已經得到認可。
高純氧化鋁陶瓷的特殊性能及應用之所以區別于普通氧化鋁陶瓷在于其高純度，同時對其粒度、分散性等也有很高的要求，這便對高純氧化鋁粉體的制備是個考驗。9月27日，中國粉體網將在江蘇·揚州舉辦2024全國高純氧化鋁粉體制備技術及應用交流大會。我們邀請到湖南大學肖漢寧教授出席本次大會并作題為《高純氧化鋁粉體制備及其在高技術陶瓷領域的應用》的報告。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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