Cerámica de alúmina de alta pureza: un actor vital en catro campos clave, que amosa o atractivo da "pureza"

alúmina de alta pureza A cerámica é importantes materiais cerámicos compostos principalmente de alúmina ultrafina de alta pureza como materia prima e α-Al2O3 como fase cristalina principal. Debido ás súas excelentes propiedades, como alta resistencia mecánica, alta dureza, resistencia a altas temperaturas e resistencia á corrosión, as cerámicas de alúmina de alta pureza úsanse amplamente en diversos campos, incluíndo maquinaria, electrónica, circuítos integrados e medicina.

Enténdese que os equipos de semicondutores utilizan un número significativo de compoñentes cerámicos de precisión, que poden representar máis do 10 % do custo do equipo. Entre eles, a cerámica de alúmina úsase habitualmente para pezas de precisión. Por exemplo, nos equipos de gravado de semicondutores, os materiais da cámara son unha fonte importante de contaminación das obleas. A súa resistencia ao gravado por plasma inflúe directamente no rendemento das obleas, na calidade e na estabilidade do proceso de gravado. Polo tanto, o desenvolvemento de materiais de cámara altamente resistentes ao gravado é un desafío fundamental na industria dos semicondutores e na tecnoloxía de gravado por plasma. Actualmente, os revestimentos de Al2O3 de alta pureza ou... Cerámica de Al2O3Os s úsanse principalmente como materiais protectores para cámaras de gravado e compoñentes internos. Ademais da propia cámara, compoñentes como as boquillas de gas, as placas de distribución de gas e os aneis de suxeición de obleas nos equipos de plasma tamén utilizan cerámica de alúmina de alta pureza. Do mesmo xeito, nos procesos de pulido de obleas, a cerámica de alúmina úsase amplamente para placas de pulido, acondicionadores de almofadas de pulido e mandriles de baleiro.

As cerámicas de alúmina de alta pureza posúen excelentes propiedades mecánicas. As preparadas por sinterización sen presión poden alcanzar unha resistencia á flexión de aproximadamente 250 MPa, mentres que as preparadas por sinterización por prensado en quente poden alcanzar resistencias á flexión de ata 500 MPa e unha dureza de 9 GPa (escala de Mohs). Aproveitando estas características, utilízanse en rebarbas e cravos cerámicos, sendo as aplicacións máis estendidas as ferramentas de corte de cerámica de alúmina de alta pureza e a alúmina de alta pureza. Bola de cerámicas. Non obstante, debido á súa tenacidade á fractura e resistencia aos choques térmicos relativamente baixas, adoita introducirse unha segunda fase, como o ZrO2, na alúmina para mellorar estas propiedades. Ademais, o refinamento do tamaño do gran para producir cerámica de alúmina de alta pureza con grans finos e distribuídos uniformemente tamén pode mellorar significativamente a súa resistencia e tenacidade.

As cerámicas de alúmina de alta pureza presentan unha baixa perda dieléctrica de alta frecuencia e excelentes propiedades de illamento, o que as fai axeitadas para dispositivos illantes, substratos cerámicos e cerámicas de alúmina transparentes. Entre elas, os substratos cerámicos e as cerámicas de alúmina transparente aplícanse amplamente, atopando un uso crecente en instrumentos ópticos especiais, equipos de iluminación e equipos de satélites espaciais.

En canto aos substratos cerámicos, os substratos cerámicos de alúmina son o material base máis empregado na industria da información electrónica contemporánea, e serven como material fundamental para os chips de circuítos integrados. Por exemplo, na iluminación LED, os substratos convencionais teñen un coeficiente de expansión térmica (CTE) de 14–17×10⁻⁶/K. En condicións de diferenzas de temperatura significativas ou cambios rápidos de temperatura, a placa de circuíto impreso (PCB) expándese máis drasticamente que o encapsulado do chip, o que leva a problemas de desoldadura. Neste contexto, o CTE dos substratos cerámicos de alúmina é máis próximo ao dos chips, o que evita eficazmente estes problemas.

No ámbito das cerámicas de alúmina transparentes, desde que o Dr. Coble desenvolveu e preparou por primeira vez cerámicas de alúmina transparentes (tamén coñecidas como cerámicas de alúmina policristalinas transparentes) en 1959, a súa investigación e aplicación atraeron unha ampla atención. En comparación co vidro, as cerámicas de alúmina transparentes ofrecen maior resistencia, dureza e tenacidade, xunto cunha resistencia ao desgaste superior. En comparación cos materiais monocristalinos, requiren temperaturas de preparación máis baixas e ciclos de produción máis curtos. Estas vantaxes converten as cerámicas de alúmina transparentes nun tema candente de investigación, o que leva á súa ampla aplicación en óptica, fabricación de instrumentos especiais, iluminación, electrónica, tecnoloxía de alta temperatura, defensa nacional, militar e aeroespacial. Por exemplo, aproveitando a súa translucidez, resistencia á corrosión e estabilidade a altas temperaturas, as cerámicas de alúmina transparentes utilízanse para fabricar tubos de arco para lámpadas de sodio de alta presión.