Hochreine Aluminiumoxidkeramik: Die Schlüsselkeramik in vier wichtigen Anwendungsgebieten, die den Reiz der Reinheit unterstreicht

Hochreines Aluminiumoxid Keramik ist wichtige keramische Werkstoffe, die hauptsächlich aus hochreinem, ultrafeinem Aluminiumoxid mit α-Al bestehen.₂DER₃ als Hauptkristallphase. Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften wie hoher mechanischer Festigkeit, großer Härte, Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit finden hochreine Aluminiumoxidkeramiken breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter Maschinenbau, Elektronik, integrierte Schaltungen und Medizin.

Präzisionsbauteile für Halbleiteranlagen

Es versteht sich von selbst, dass eine große Anzahl von Präzisions Keramische Bauteile Sie werden in Halbleiteranlagen eingesetzt, und diese Keramikteile können mehr als 10 % der Kosten von Halbleiteranlagen ausmachen. Aluminiumoxidkeramik ist dabei ein häufig verwendeter Keramikwerkstoff für Präzisionsbauteile.

Beispielsweise ist in Halbleiter-Ätzanlagen das Material der Ätzkammer eine Hauptquelle für Waferverunreinigungen. Das Ausmaß der Auswirkungen des Plasmaätzens auf dieses Material bestimmt unter anderem die Ausbeute, die Qualität und die Stabilität des Ätzprozesses des Wafers. Daher ist die Forschung und Entwicklung eines extrem ätzbeständigen Kammermaterials zu einer äußerst anspruchsvollen Aufgabe in der Halbleiterindustrie und der Plasmaätztechnologie geworden. hochreines Al₂DER₃ Beschichtungen oder Al₂DER₃ Keramik wird hauptsächlich als Schutzmaterial für Ätzkammern und interne Kammerkomponenten verwendet. Neben der Kammer werden hochreine Aluminiumoxidkeramiken auch für Gasdüsen, Gasverteilerplatten und Fixierringe benötigt, die den Wafer in Plasmaanlagen fixieren. Darüber hinaus finden Aluminiumoxidkeramiken in Waferpolierprozessen breite Anwendung, beispielsweise für Polierplatten, Korrekturplattformen für Polierpads und Vakuumsaugnapfe.

 MMaschinenwerk

Hochreine Aluminiumoxidkeramiken weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Mit konventionellen Drucksinterverfahren lassen sich Aluminiumoxidkeramiken mit einer Biegefestigkeit von ca. 250 MPa herstellen, während durch Heißpresssintern hergestellte hochreine Aluminiumoxidkeramiken eine Biegefestigkeit von bis zu 500 MPa und eine Mohshärte von 9 GPa erreichen können. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich hochreine Aluminiumoxidkeramiken für Schleifscheiben und Keramiknägel, darunter auch hochreine Aluminiumoxidkeramikwerkzeuge. KeramikkugelSie werden am häufigsten eingesetzt. Da hochreine Aluminiumoxidkeramiken jedoch eine relativ geringe Bruchzähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen, ist es oft notwendig, eine zweite Phase, wie z. B. ZrO₂, einzuführen.₂Durch die Zugabe von Aluminiumoxid zur Verbesserung der Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit hochreiner Aluminiumoxid-Keramiken lassen sich zudem Festigkeit und Zähigkeit bis zu einem gewissen Grad weiter steigern.

Elektronik und elektrische Energie

Hochreine Aluminiumoxidkeramiken weisen geringe dielektrische Verluste bei hohen Frequenzen und hervorragende Isolationseigenschaften auf und eignen sich daher für die Herstellung von Isolierbauteilen, Keramiksubstraten und transparenten Aluminiumoxidkeramiken. Keramiksubstrate und transparente Aluminiumoxidkeramiken finden breite Anwendung und werden zunehmend in verschiedenen optischen Spezialinstrumenten, Beleuchtungsanlagen und Weltraumsatelliten eingesetzt.

Im Bereich von keramische SubstrateAluminiumoxid-Keramiksubstrate sind die am weitesten verbreiteten Substratmaterialien in der modernen Elektronikindustrie und dienen als Grundlage für integrierte Schaltkreise. Beispielsweise liegen die Wärmeausdehnungskoeffizienten gängiger Substrate im Bereich der LED-Beleuchtung typischerweise zwischen 14 und 17 × 10⁻⁶/K. Unter Bedingungen mit starken Temperaturschwankungen und schnellen Temperaturfluktuationen dehnen sich Leiterplatten (PCBs) tendenziell stärker aus als die Chipgehäuse, was zu Lötproblemen führen kann. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, weisen Aluminiumoxid-Keramiksubstrate einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der dem des Chips deutlich ähnlicher ist, wodurch diese Probleme effektiv minimiert werden.

Im Bereich transparente AluminiumoxidkeramikSeit Dr. Coble 1959 erstmals transparente Aluminiumoxidkeramik (auch bekannt als transparente polykristalline Aluminiumoxidkeramik) entwickelte und herstellte, wurde der Forschung und Anwendung dieses Materials große Aufmerksamkeit gewidmet. Im Vergleich zu Glas weist transparente Aluminiumoxidkeramik höhere Festigkeit, Härte und Zähigkeit auf und übertrifft auch die Verschleißfestigkeit von Glas. Darüber hinaus ist die Herstellungstemperatur für transparente Aluminiumoxidkeramik im Vergleich zu einkristallinen Materialien niedriger und der Produktionszyklus kürzer. Diese Eigenschaften haben transparente Aluminiumoxidkeramik zu einem Forschungsschwerpunkt gemacht und zu vielfältigen Anwendungen in den Bereichen Optik, Spezialinstrumente, Beleuchtung, Elektronik, Hochtemperaturtechnik, Verteidigung und Militär sowie Luft- und Raumfahrt geführt. Beispielsweise ermöglichen die Lichtdurchlässigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität von transparenter Aluminiumoxidkeramik deren Herstellung von Leuchtstoffröhren für Natriumdampf-Hochdrucklampen.

Medizinisch

Biomedizinische Materialien können menschliche physiologische Funktionen wiederherstellen, ohne unerwünschte Nebenwirkungen im Körper hervorzurufen. Daher stellen medizinische Einrichtungen sehr hohe Anforderungen an diese Materialien. Sie müssen nicht nur biokompatibel, sondern auch ungiftig, umweltfreundlich und langlebig sein. Hochreine Aluminiumoxidkeramiken sind in Klinik und Forschung aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilität, mechanischen Eigenschaften und chemischen Stabilität weithin anerkannt und eignen sich daher für Implantationen ohne Abstoßungsreaktionen. Sie finden breite Anwendung bei der Herstellung von künstlichen Knochen, Schrauben und Gelenken. Der Unterschied zwischen hochreiner und gewöhnlicher Aluminiumoxidkeramik liegt in ihrer hohen Reinheit, die zusammen mit den strengen Anforderungen an Partikelgröße und -dispersion eine erhebliche Herausforderung für die Herstellung hochreiner Aluminiumoxidpulver darstellt.