電子陶瓷用高純氧化鋁的制備技術(shù)研究

電子陶瓷的優(yōu)良性能基于其粉體的高質(zhì)量。因此，高質(zhì)量陶瓷粉體的制備是獲得性能優(yōu)良電子陶瓷的關(guān)鍵。目前常用的電子封裝陶瓷材料中，氧化鋁具有較為優(yōu)異的綜合性能，是目前電子行業(yè)中應(yīng)用最廣的陶瓷材料。下面一起來了解高純氧化鋁的制備技術(shù)及應(yīng)用。

高純氧化鋁的制備技術(shù)

高純氧化鋁如何更好地應(yīng)用在電子陶瓷領(lǐng)域？從理論角度、實際應(yīng)用的角度考慮，首先是從微觀形貌上講，關(guān)注電子陶瓷領(lǐng)域核心的應(yīng)用，業(yè)內(nèi)會關(guān)注兩個方向：高純氧化鋁的燒結(jié)活性和高純氧化鋁的應(yīng)用特性（即粉體在下游使用的過程當中能更便于加工制造）。

①微觀形貌的控制至關(guān)重要

加工制造如何考量？微觀形貌是最核心的因素之一。在微觀形貌來看，高純氧化鋁可以做成純球形、像花一樣的花瓣狀、刺狀、類球形、棱體狀、納米級片狀等。通過微觀形貌的控制，可能在下游的應(yīng)用過程中，例如下一步的陶瓷制漿的過程中，通過對微觀形貌它的控制以后，更容易進行很好的分散，解決大顆粒等各方面問題，再下一步燒結(jié)的過程中，均勻的顆粒，微觀控制，能按照自身要求更好的掌控晶粒的大小和均勻性。

基于高純氧化鋁的燒結(jié)活性和應(yīng)用特性，棱體狀氧化鋁可以應(yīng)用于催化劑載體、1μm左右的氧化鋁吸盤；根據(jù)導(dǎo)熱材料方面應(yīng)用，對氧化鋁粉體進行細化，降低表面活性，做成單晶狀；考慮到流延性能的應(yīng)用，制作成球狀的氧化鋁。適用于不同的拋光應(yīng)用的氧化鋁，對氧化鋁的形貌和顆粒均勻性進行了單獨處理。

②高純氧化鋁的微觀形貌調(diào)控技術(shù)

從技術(shù)上講，高純氧化鋁的微觀形貌調(diào)控技術(shù)包括：

●純度控制：原料和合成體系的純度是前驅(qū)體微觀形貌的精準控制的前提；中鋁山東氧化鋁純度常規(guī)產(chǎn)品可以做到99.99%，特殊產(chǎn)品達到99.999%；

●前驅(qū)體微觀形貌控制：液相析出固相過程形核和長大過程，通過濃度、溫度、加料方式、助劑、陰離子調(diào)控等參數(shù)變化精準調(diào)控，控制前驅(qū)體形貌、尺寸及均勻性；

●焙燒產(chǎn)物原晶控制：多段焙燒工藝控制前驅(qū)體焙燒工序不同晶型氧化鋁變化過程原晶的形貌、尺寸及均勻性；

●終產(chǎn)物綜合指標控制：細磨及分散工藝分散劑的聯(lián)合調(diào)控，獲得高分散、窄分布的納米或微米級氧化鋁。

溶液首先進行誘導(dǎo)成核，小顆粒晶體，需要抑制附聚，大顆粒晶體強化附聚，通過這方面進行尺寸的調(diào)控。

高純氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域

高純氧化鋁的應(yīng)用范圍領(lǐng)域：

高純氧化鋁細分產(chǎn)品類型應(yīng)用列舉：

①類單晶氧化鋁

類單晶氧化鋁填充性能非常高，表面惰性，比表面低，用作導(dǎo)熱填料、高性能陶瓷。

②4N高純氧化鋁

電子陶瓷應(yīng)用最廣的是4N高純氧化鋁，整體純度99.99%，根據(jù)不同應(yīng)用場景進行粒度調(diào)控：0.4~30μm。應(yīng)用于5G通訊用陶瓷基板、射頻/光電元器件、電子封裝材料、新能源電動汽車、鋰電池隔膜涂覆及正負極包覆、光伏與風電、人工晶體、藍寶石襯底、智能終端、熱噴涂材料、耐磨絕緣涂料、拋光磨料、熒光及長余輝發(fā)光材料、雷達吸波材料、紅外窗口材料、激光基質(zhì)材料、透明陶瓷、TFT-LCD超薄基板玻璃、MCH金屬陶瓷加熱器、陶瓷添加劑、導(dǎo)熱填料、多孔陶瓷、功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷等領(lǐng)域。

▲4N高純氧化鋁（圖源：中鋁新材料）

③導(dǎo)熱用高純氧化鋁

應(yīng)用于TIMs熱界面材料、高強度高密度結(jié)構(gòu)陶瓷、氧化鋁陶瓷膜、等離子噴涂、硅晶圓拋光、陶瓷填料、樹脂填料等。

④拋光用高純氧化鋁

對不同尺寸氧化鋁拋光粉進行合理級配，粗顆粒進行拋光切削，細顆粒進行細化。α-氧化鋁用于切削力度較大的拋光。

▲拋光用高純氧化鋁（圖源網(wǎng)絡(luò)）

用途：光學鏡頭、光學玻璃、光學鏡片、碳化硅晶圓、集成電路、半導(dǎo)體芯片、藍寶石、稀貴金屬、鋁合金、不銹鋼、陶瓷器件、消費電子、工業(yè)電子、車漆及內(nèi)飾、塑料等拋光。

⑤高活性納米氧化鋁

作為陶瓷添加劑為了增韌或者提高燒結(jié)活性，需要100nm以下的氧化鋁產(chǎn)品。納米氧化鋁粒度范圍不超過50納米，20~30nm之間，微觀形貌為類球狀，在添加到氧化鋁陶瓷制品或者是氧化鋯陶瓷制品時，可以起到增韌作用。

▲活性氧化鋁粉

在陶瓷燒制過程中，高活性納米氧化鋁的晶型和另外的氧化鋁粉體自身是不相容的，它能獨立發(fā)育成納米級的晶粒，提升氧化鋁陶瓷的韌性，抗彎強度提升20%以上。此外，高活性納米氧化鋁也可用作拋光粉，比表面比較低，最低可以做到20。

用途：光學精拋、鋰電池固體電解質(zhì)、正負極噴涂、吸附材料納米氧化鋁薄膜、紅外消光劑和紅外吸波材料、納米隱身涂料、耐磨涂料、高級耐水材料、納米傳感器和催化劑載體等。