Ultra fineallumina di elevata purezza è un materiale fondamentale in campi quali l'informazione elettronica, la nuova energia, la produzione di fascia alta e la biomedicina. Il suo valore applicativo risiede nel controllo preciso della purezza, della dimensione delle particelle, della forma dei cristalli e della morfologia.
La purezza determina il limite superiore delle prestazioni, la dimensione delle particelle determina la sinterizzazione/dispersione/attività e la struttura cristallina determina le caratteristiche funzionali. Con lo sviluppo del 5G, delle batterie allo stato solido, dei semiconduttori di terza generazione e della biomedicina, la domanda di purezza ultraelevata di grado 6N, nanoscala monodispersa e allumina sferica continuerà a crescere. Questo articolo discute le applicazioni pratiche della polvere di allumina ultrafine e di elevata purezza.
Confronto delle prestazioni chiave diPolvere di alluminaper l'elettronica
| Metrica delle prestazioni |
Allumina standard |
Allumina di elevata purezza |
Osservazioni / Significato |
| Grado di purezza |
95-99% |
>99,99% | 4N/5N è lo standard industriale per i circuiti integrati |
| Conducibilità termica (W/m⋅K) |
15-20 |
28-35 |
Una maggiore purezza garantisce una dissipazione del calore più rapida |
| Resistività del volume (Ω⋅cm) |
10×12 |
>10×14 |
Fondamentale per prevenire perdite nei microcircuiti |
| Rigidità dielettrica (kV/mm) |
8-12 |
15-20 |
Isolamento ad alta tensione in strati di film sottile |
| Perdita dielettrica (tanδtanδ) |
∼0,002 |
<0,0001 |
Essenziale per una bassa perdita di segnale nelle app 5G/RF |
| Dimensione media delle particelle (D50D50, μmμm) |
1−50 (Variabile) |
0,2−2,0 (controllato) |
L'uniformità è fondamentale per i riempitivi EMC ad alta densità |
| Contenuto di impurità (Na, Fe, Si) |
>500 ppm |
<10 ppm |
Il basso contenuto di ioni previene la corrosione e il guasto del circuito |
Innanzitutto, elettronica e semiconduttori: materiali di base per isolamento, dissipazione del calore e imballaggio
1. Circuito integrato (IC) e packaging per semiconduttori
① Substrato/guscio dell'imballaggio in ceramica
Il substrato costituito al 99,99% da α - Al ₂ O3 di elevata purezza ha una costante dielettrica stabile (~10), perdite estremamente basse (tan δ<0,0001), elevata conduttività termica (~30 W/(m · K)) e tensione di resistenza all'isolamento>10 kV/mm. Viene utilizzato come substrato e pacchetto sigillante per chip e dispositivi di potenza ad alta frequenza/alta velocità, risolvendo i problemi di dissipazione del calore e isolamento elettrico.
② Riempitivo in materiale sigillante plastico epossidico (EMC).
La resina epossidica caricata con Al2O3 di elevata purezza di grado submicronico aumenta la conduttività termica del materiale di imballaggio a 5-6 W/(m · K) mantenendo una bassa perdita dielettrica, rendendola adatta per chip ad alta potenza come stazioni base 5G ed elettronica automobilistica.
Indicatori chiave: purezza ≥ 99,99%, dimensione delle particelle 0,3-0,5 μ m, elevata sfericità, impurità Na/Fe/Si <10 ppm.
2. LED e optoelettronica
① Substrato di zaffiro (singolo cristallo Al2O3)
Al2O3 di elevata purezza di grado 5N (99,999%) è l'unica materia prima per la crescita dei cristalli e le impurità possono causare difetti reticolari e ridurre l'efficienza luminosa; Utilizzato per epitassia LED, cristalli laser (YAG), finestre ottiche, con una trasmittanza >85%.
② Substrato di dissipazione del calore in ceramica LED
La ceramica Al2O3 ad alta conduttività termica sostituisce i substrati metallici, fornendo isolamento, resistenza alle alte temperature e nessuna interferenza elettromagnetica, migliorando la durata dei LED ad alta potenza.
3. Dispositivi 5G/RF
① Filtri ceramici/risonatori dielettrici
L'Al2O3 ultrafine ad alta purezza regola la costante dielettrica e il coefficiente di temperatura, utilizzato nelle stazioni base e nel front-end RF dei telefoni cellulari per ottenere il filtraggio del segnale e la stabilità della frequenza.
In secondo luogo, la ceramica avanzata: struttura/funzione integrata
1. Ceramica strutturale (resistente all'usura/resistente alle alte temperature/ad alta resistenza)
① Componenti resistenti all'usura
Anelli di tenuta meccanica, cuscinetti, parti tessili in ceramica, rivestimenti delle valvole della pompa, durezza 18-25 GPa, resistenza all'usura 2-5 volte quella della ceramica ordinaria.
② Utensili da taglio
Utensili da taglio ceramici a base di ossido di alluminio (con aggiunta di TiC/ZrO2), utilizzati per il taglio ad alta velocità di acciaio temprato e ghisa, con buona durezza rossa (mantenendo la durezza a 1000 ℃).
③ Crogiolo/materiale refrattario ad alta temperatura
Il crogiolo Al2O3 ad elevata purezza viene utilizzato per la crescita dei cristalli di zaffiro, la fusione di terre rare e i forni a cristallo singolo a semiconduttore. Può resistere a temperature elevate di 2000 ℃ e non contamina la fusione.
2. Ceramica funzionale
① Ceramica trasparente
L'Al2O3 ultrafine ad elevata purezza viene preparato mediante pressatura a caldo/sinterizzazione sotto vuoto per produrre armature trasparenti, tubi per lampade al sodio ad alta pressione e finestre laser con una trasmittanza >80%.
② Bioceramica
L'Al2O3 poroso di elevata purezza (porosità 70-80%) viene utilizzato per impianti ossei, articolari e dentali artificiali, con buona biocompatibilità, elevata robustezza, resistenza all'usura e un aumento del 120% del tasso di proliferazione degli osteoblasti.
La polvere di ossido di alluminio può essere applicata anche su batterie, materiali compositi e rivestimenti speciali. Gli scenari applicativi della polvere di allumina sono molto ampi e le sue eccellenti prestazioni sono apprezzate da molti produttori.
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