Cerámica de alúmina de alta pureza: los materiales clave en cuatro campos principales
Alta purezacerámica de alúminaSon importantes materiales cerámicos que utilizan alúmina ultrafina de alta pureza como materia prima principal y α-Al₂O₃ como fase cristalina principal. Gracias a sus excelentes propiedades, como alta resistencia mecánica, alta dureza, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, la alta pureza...cerámica de alúminaSe han utilizado ampliamente en campos como la maquinaria, la electrónica, los circuitos integrados y la medicina.
①Componentes de precisión para equipos semiconductores
Se sabe que se utiliza una gran cantidad de componentes cerámicos de precisión en equipos semiconductores, y estos pueden representar más del 10 % del costo de dichos equipos. Entre ellos, la cerámica de alúmina es un material cerámico de uso relativamente común para componentes de precisión.
Actualmente, los recubrimientos de Al₂O₃ de alta pureza o cerámicas de Al₂O₃ se utilizan principalmente como materiales de protección para cámaras de grabado y sus componentes internos. Además de las cámaras, la cerámica de alúmina de alta pureza también se requiere para componentes de equipos de plasma, como boquillas de gas, placas de distribución de gas y anillos de retención que fijan las obleas. Por otro lado, en el proceso de pulido de obleas, la cerámica de alúmina se puede aplicar ampliamente a placas de pulido, plataformas de acondicionamiento de almohadillas de pulido, mandriles de vacío y otros componentes.
②En el campo mecánico
Alta purezacerámica de alúminaPoseen excelentes propiedades mecánicas. La cerámica de alúmina con una resistencia a la flexión de aproximadamente 250 MPa se puede preparar mediante el método de sinterización a presión atmosférica, mientras que la cerámica de alúmina de alta pureza producida mediante el método de sinterización por prensado en caliente puede alcanzar una resistencia a la flexión de hasta 500 MPa y una dureza de hasta 9 GPa (dureza de Mohs). Aprovechando estas características de la cerámica de alúmina de alta pureza, se puede utilizar como muelas abrasivas, pasadores cerámicos y otros componentes. Entre estas aplicaciones, las herramientas de corte y las bolas de cerámica de alúmina de alta pureza son las más utilizadas. Sin embargo, debido a la relativamente baja tenacidad a la fractura y resistencia al choque térmico de la cerámica de alúmina de alta pureza, suele ser necesario introducir una segunda fase (como ZrO₂) en la alúmina para mejorar la tenacidad y la resistencia al choque térmico del material cerámico de alúmina de alta pureza. Además, al refinar el tamaño del grano para producir cerámica de alúmina de alta pureza con granos pequeños y distribuidos uniformemente, la resistencia y la tenacidad del material también se pueden mejorar significativamente hasta cierto punto.
③En los campos electrónico y eléctrico
Alta purezacerámica de alúminaPresentan baja pérdida dieléctrica de alta frecuencia y excelentes propiedades aislantes, lo que los hace adecuados para la fabricación de dispositivos aislantes, sustratos cerámicos y cerámica de alúmina transparente. Entre estas aplicaciones, los sustratos cerámicos se utilizan ampliamente y se han extendido cada vez más en diversos campos, como instrumentos ópticos especiales, equipos de iluminación y equipos para satélites espaciales.
En cuanto a los sustratos cerámicos, los de alúmina son los más utilizados en la industria electrónica moderna y sirven como material fundamental para los chips de circuitos integrados. Por ejemplo, en el campo de la iluminación LED, el coeficiente de expansión térmica (CTE) de los sustratos convencionales oscila entre 14 y 17 × 10⁻⁶/K. Cuando se produce una diferencia de temperatura excesiva o un cambio repentino de temperatura, las PCB (placas de circuito impreso) se expanden con mayor fuerza que los encapsulados de los chips, lo que provoca fallos en las uniones soldadas. Ante este problema, el CTE de los sustratos de alúmina es mucho más cercano al de los chips, lo que puede prevenir eficazmente estos problemas.
④En el campo médico
Los materiales biomédicos pueden reparar las funciones del cuerpo humano sin causar efectos adversos, y las organizaciones sanitarias tienen requisitos extremadamente estrictos para estos materiales. Estos materiales no solo deben ser biocompatibles, sino también poseer propiedades como la no toxicidad, el respeto al medio ambiente y la durabilidad. Gracias a su excelente biocompatibilidad, propiedades mecánicas y estabilidad química, las cerámicas de alúmina de alta pureza no provocan reacciones de rechazo al implantarse en el cuerpo humano. Por lo tanto, se pueden utilizar ampliamente en la fabricación de huesos artificiales, tornillos, articulaciones artificiales y otros dispositivos médicos, y han sido reconocidos en la práctica clínica y la investigación científica.