作為一種應用極為廣泛的無機材料，非冶金級氧化鋁（精細氧化鋁）盡管目前已細分出超過400個品種，但國內市場仍存在著產品同質化程度高、價格競爭激烈等態勢，而想要擺脫這種“內卷”困境，氧化鋁的產業結構調整必然向著高門檻和高附加值的應用領域上發展，而高附加則意味著對粉體性質提出了更高的要求。下面就和小編一起看看，在一些前沿熱點應用領域所采用的氧化鋁都需要滿足什么要求吧！

藍寶石長晶用氧化鋁高密度顆粒

由于藍白光LED具有壽命長、消耗功率低、發光效率高等優勢，已經成為新一代的照明光源。近年來材料與外延制程技術的提升，具有高耐磨性、高透光性、高耐熱性和優異耐腐蝕性的藍寶石已成為藍白光發光二極管最常用的基底材料，而隨著藍白光發光二極管需求不斷增加，藍寶石在產業界的需求量也大幅提升；

藍寶石（來源：網絡）

實際上，藍寶石是一種氧化鋁單晶，其生長使用純度＞99.995%的高純氧化鋁微粉（通常稱為5N氧化鋁）作為原料，但是由于微粉狀的氧化鋁顆粒堆積密度較小，一般小于1g/cm³，單爐裝料量小，影響生產效率，一般先通過適當的處理使氧化鋁致密化成高密度顆粒，再進行裝料長晶。根據日本住友化學公司掌握的專利技術，高密度顆粒的制備主要是通過將α-氧化鋁晶粒混在高純α氧化鋁前驅體中，一起研磨后在1200~1400℃煅燒，得到體積不小于0.01cm³、相對密度不低于80%、聚集體堆積密度在1.5~2.3g/cm³的α-氧化鋁粒子，之后再經壓制、燒結制成餅料，通過焰熔法、冷坩堝下降法等制得藍寶石晶體。

藍寶石單晶用α-氧化鋁電鏡圖

藍寶石長晶用氧化鋁餅料（來源：上交賽孚爾）

CMP拋光磨料用納米氧化鋁磨料

CMP化學機械拋光是一種結合了化學腐蝕和機械磨削兩種方式的全局平坦化工藝，化學腐是利用研磨液中的化學反應劑與材料表面發生化學反應，從而將不溶物轉化為易溶物或軟化高硬度物質，生成比較容易去除的物質，以此增加其研磨速率。機械磨削則是材料表面對拋光墊做相對運動，并利用研磨液中的磨粒與發生機械物理摩擦，從材料表面去除化學反應過程生成的易去除物，溶入流動的液體中帶走，二者協同配合，達到去除表面不平整材料、實現原子級平整的目的。

目前常用的CMP拋光液有硅溶膠拋光液、氧化鈰拋光液以及氧化鋁拋光液，其中前兩者的磨粒硬度較小，無法用于高硬度材料的拋光，因此莫氏硬度為9的氧化鋁，在藍寶石整流罩及平面窗口、微晶玻璃基板、YAG多晶陶瓷、光學鏡頭、高端芯片等元器件的精密拋光中得到了廣泛應用。

住友化學的AM21及A21氧化鋁磨料

磨粒的大小、形狀、粒度分布都影響拋光效果，因此作為化學機械拋光磨料的氧化鋁顆粒應當滿足如下要求：

1、為了達到埃級的平整度，氧化鋁粒徑至少達到100nm，且分布要窄；

2、為了保證硬度，還需要完整的α相結晶，但要兼顧上述粒度要求，需要在更低溫度完成燒結，避免晶粒長大的同時完整的α相轉變。

3、由于晶圓等的拋光對純度要求極高，需要對Na、Ca、磁性離子需嚴格控制，最高達到ppm級別，放射性元素U、Th則需控制ppb級。

4、含Al2O3的拋光液具有選擇性低、分散穩定性不好、易團聚的問題，容易在拋光表面造成嚴重劃傷，一般需要配合改性，提升其在拋光液中的分散性，才能獲得良好的拋光表面。

半導體封裝用low-α放射球形氧化鋁

半導體器件的各種制造和封裝材料中存的鈾(U)、釷(Th)等雜質具有天然放射性，其釋放的α粒子具有較強的電離能力，當α離子在穿過微電子器件時，在器件內部敏感區將會電離產生大量的電子-空穴對，并在電路相應節點處產生電荷積累，當該節點處的電荷積累到一定程度時，就會引起該存儲節點處信號暫時的翻轉，即發生軟錯誤，尤其對于具有高密度化和高容量化的器件，更容易受到α粒子的干擾，對軟錯誤的敏感性更高。

α射線引發的軟錯誤

為了保證半導體器件的可靠性，提升產品的核心競爭力，往往要求使用Low-α射線球形氧化鋁作為封裝材料，一方面預防由α射線所引起的記憶裝置的操作故障，另一方面利用其高熱導率為器件提供良好的散熱性能。不過，由于對球形氧化鋁的Low-α射線的控制，需要將放射性元素鈾（U）和釷（Th）的含量降至ppb（十億分之一）級別，技術壁壘高、工藝難度大，相關生產設備也需要自研，目前僅日本雅都瑪等少數企業有所布局。

氧化鋁透明陶瓷

透明陶瓷是一種利用陶瓷材料光學性質的新型陶瓷，除具有傳統陶瓷的典型特性外，兼具玻璃的光學特性，且可彌補單晶材料生長速度慢、無法制備大尺寸材料的不足，在高溫技術、電子技術、航空、航天以及國防工業等領域都具有重要應用。

不過，基于α-Al₂O₃的本征性質，即六方晶系的晶界雙折射問題，氧化鋁透明陶瓷的直線透過率一般較低，通常為30%以下，因此如何提高其透過率一直是一個難題。目前，研究表明影響透明陶瓷透光率的因素很多，除材料本征因素外還包括如粉體性能、成型過程、燒成制度等的影響，其中粉體性能的好壞，對所獲得的陶瓷體透明與否幾乎起著決定性的作用。因此，在選擇透明陶瓷用的氧化鋁粉體時，應滿足以下要求：

首先，為了避免Al₂O₃粉料中的雜質易生成異相，增加光的散射中心， 導致投射光在入射方向上強度降低，從而降低產品的透明度，Al₂O₃粉料的純度要求不低于99.9%，且應為穩定結構的α-Al₂O₃。其次，要使自身的雙折射效應被減弱，還應盡量減小其晶粒尺寸，因此制備氧化鋁透明陶瓷的粉料粒徑也應小于0.3μm，且具備高燒結活性。另外，為了避免團聚成大顆粒，喪失原始小顆粒的優勢，粉料還應滿足高度分散的要求。

高頻通信氧化鋁陶瓷基板

與低頻通信（如2、3、4G）相比，高頻通信（如5G）的波長更短，信號更容易穿過建筑物、地形和大氣層的障礙物，減少損失和衰減；高頻通信頻率范圍更寬，調制速率更高，可以傳輸更多的信息，提高傳輸速度和質量；高頻通信的信號處理技術也可以更好抵御噪聲和干擾……其他諸如汽車（自動駕駛）、遠程醫療（達芬奇手術）、衛星導航、軍用通訊等對信號傳輸速度和質量要求較高的領域，從低頻向高頻發展也是必然趨勢。

氧化鋁基板（毫米波/微波用基板）

高純氧化鋁陶瓷由于具備良好的介電性能、剛性承載能力以及耐環境侵蝕的功能，是當前較為理想且用量最大的的封裝基板材料。不過，氧化鋁基片的主要性能隨著氧化鋁含量的增加而提高，為了滿足高頻通信的需求，要求化鋁陶瓷基板的純度達到99.5%，甚至99.9%。因此，這也意味著原材料粉體的純度也要求較高，一般來說Na₂O含量需低于0.1%，Fe及Fe₂O₃、H₂O含量也盡可能低；此外，在結晶形貌上也要求球形度較高，使得其制備成漿料時能保持較高的流動性和分散性。

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