作為一種應(yīng)用極為廣泛的無(wú)機(jī)材料，非冶金級(jí)氧化鋁（精細(xì)氧化鋁）盡管目前已細(xì)分出超過400個(gè)品種，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍存在著產(chǎn)品同質(zhì)化程度高、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈等態(tài)勢(shì)，而想要擺脫這種“內(nèi)卷”困境，氧化鋁的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整必然向著高門檻和高附加值的應(yīng)用領(lǐng)域上發(fā)展，而高附加則意味著對(duì)粉體性質(zhì)提出了更高的要求。下面就和小編一起看看，在一些前沿?zé)狳c(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域所采用的氧化鋁都需要滿足什么要求吧！

藍(lán)寶石長(zhǎng)晶用氧化鋁高密度顆粒

由于藍(lán)白光LED具有壽命長(zhǎng)、消耗功率低、發(fā)光效率高等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為新一代的照明光源。近年來(lái)材料與外延制程技術(shù)的提升，具有高耐磨性、高透光性、高耐熱性和優(yōu)異耐腐蝕性的藍(lán)寶石已成為藍(lán)白光發(fā)光二極管最常用的基底材料，而隨著藍(lán)白光發(fā)光二極管需求不斷增加，藍(lán)寶石在產(chǎn)業(yè)界的需求量也大幅提升；

藍(lán)寶石（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

實(shí)際上，藍(lán)寶石是一種氧化鋁單晶，其生長(zhǎng)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(chǎn)效率，一般先通過適當(dāng)?shù)奶幚硎寡趸X致密化成高密度顆粒，再進(jìn)行裝料長(zhǎng)晶。根據(jù)日本住友化學(xué)公司掌握的專利技術(shù)，高密度顆粒的制備主要是通過將α-氧化鋁晶?；煸诟呒?chǔ)裂趸X前驅(qū)體中，一起研磨后在1200~1400℃煅燒，得到體積不小于0.01cm³、相對(duì)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(jīng)壓制、燒結(jié)制成餅料，通過焰熔法、冷坩堝下降法等制得藍(lán)寶石晶體。

藍(lán)寶石單晶用α-氧化鋁電鏡圖

藍(lán)寶石長(zhǎng)晶用氧化鋁餅料（來(lái)源：上交賽孚爾）

CMP拋光磨料用納米氧化鋁磨料

CMP化學(xué)機(jī)械拋光是一種結(jié)合了化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨削兩種方式的全局平坦化工藝，化學(xué)腐是利用研磨液中的化學(xué)反應(yīng)劑與材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將不溶物轉(zhuǎn)化為易溶物或軟化高硬度物質(zhì)，生成比較容易去除的物質(zhì)，以此增加其研磨速率。機(jī)械磨削則是材料表面對(duì)拋光墊做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并利用研磨液中的磨粒與發(fā)生機(jī)械物理摩擦，從材料表面去除化學(xué)反應(yīng)過程生成的易去除物，溶入流動(dòng)的液體中帶走，二者協(xié)同配合，達(dá)到去除表面不平整材料、實(shí)現(xiàn)原子級(jí)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(wú)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(lán)寶石整流罩及平面窗口、微晶玻璃基板、YAG多晶陶瓷、光學(xué)鏡頭、高端芯片等元器件的精密拋光中得到了廣泛應(yīng)用。

住友化學(xué)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(xué)機(jī)械拋光磨料的氧化鋁顆粒應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：

1、為了達(dá)到埃級(jí)的平整度，氧化鋁粒徑至少達(dá)到100nm，且分布要窄；

2、為了保證硬度，還需要完整的α相結(jié)晶，但要兼顧上述粒度要求，需要在更低溫度完成燒結(jié)，避免晶粒長(zhǎng)大的同時(shí)完整的α相轉(zhuǎn)變。

3、由于晶圓等的拋光對(duì)純度要求極高，需要對(duì)Na、Ca、磁性離子需嚴(yán)格控制，最高達(dá)到ppm級(jí)別，放射性元素U、Th則需控制ppb級(jí)。

4、含Al2O3的拋光液具有選擇性低、分散穩(wěn)定性不好、易團(tuán)聚的問題，容易在拋光表面造成嚴(yán)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(dǎo)體封裝用low-α放射球形氧化鋁

半導(dǎo)體器件的各種制造和封裝材料中存的鈾(U)、釷(Th)等雜質(zhì)具有天然放射性，其釋放的α粒子具有較強(qiáng)的電離能力，當(dāng)α離子在穿過微電子器件時(shí)，在器件內(nèi)部敏感區(qū)將會(huì)電離產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)，并在電路相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生電荷積累，當(dāng)該節(jié)點(diǎn)處的電荷積累到一定程度時(shí)，就會(huì)引起該存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)處信號(hào)暫時(shí)的翻轉(zhuǎn)，即發(fā)生軟錯(cuò)誤，尤其對(duì)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(duì)軟錯(cuò)誤的敏感性更高。

α射線引發(fā)的軟錯(cuò)誤

為了保證半導(dǎo)體器件的可靠性，提升產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)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(yù)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(dǎo)率為器件提供良好的散熱性能。不過，由于對(duì)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(jí)別，技術(shù)壁壘高、工藝難度大，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備也需要自研，目前僅日本雅都瑪?shù)壬贁?shù)企業(yè)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(xué)性質(zhì)的新型陶瓷，除具有傳統(tǒng)陶瓷的典型特性外，兼具玻璃的光學(xué)特性，且可彌補(bǔ)單晶材料生長(zhǎng)速度慢、無(wú)法制備大尺寸材料的不足，在高溫技術(shù)、電子技術(shù)、航空、航天以及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用。

不過，基于α-Al₂O₃的本征性質(zhì)，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(gè)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(duì)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(shí)，應(yīng)滿足以下要求：

首先，為了避免Al₂O₃粉料中的雜質(zhì)易生成異相，增加光的散射中心， 導(dǎo)致投射光在入射方向上強(qiáng)度降低，從而降低產(chǎn)品的透明度，Al₂O₃粉料的純度要求不低于99.9%，且應(yīng)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的α-Al₂O₃。其次，要使自身的雙折射效應(yīng)被減弱，還應(yīng)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(yīng)小于0.3μm，且具備高燒結(jié)活性。另外，為了避免團(tuán)聚成大顆粒，喪失原始小顆粒的優(yōu)勢(shì)，粉料還應(yīng)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(zhǎng)更短，信號(hào)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(diào)制速率更高，可以傳輸更多的信息，提高傳輸速度和質(zhì)量；高頻通信的信號(hào)處理技術(shù)也可以更好抵御噪聲和干擾……其他諸如汽車（自動(dòng)駕駛）、遠(yuǎn)程醫(yī)療（達(dá)芬奇手術(shù)）、衛(wèi)星導(dǎo)航、軍用通訊等對(duì)信號(hào)傳輸速度和質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域，從低頻向高頻發(fā)展也是必然趨勢(shì)。

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(huán)境侵蝕的功能，是當(dāng)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(dá)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(lái)說(shuō)Na₂O含量需低于0.1%，F(xiàn)e及Fe₂O₃、H₂O含量也盡可能低；此外，在結(jié)晶形貌上也要求球形度較高，使得其制備成漿料時(shí)能保持較高的流動(dòng)性和分散性。

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