为什么电子级氧化铝需要低钠？

日期：2022-03-17 浏览次数：次

氧化铝(lv)大类可以分为冶金(jin)(jin)(jin)级(ji)和非冶金(jin)(jin)(jin)级(ji)两(liang)种，冶金(jin)(jin)(jin)级(ji)主要应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)于铝(lv)的冶炼，非冶金(jin)(jin)(jin)级(ji)用(yong)(yong)(yong)途广(guang)泛(fan)(fan)，主要应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)于陶瓷、耐火材(cai)(cai)料、研磨(mo)抛(pao)光、玻璃、填料、催化剂(ji)、吸(xi)附剂(ji)、涂层材(cai)(cai)料等(deng)，不仅应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)于冶金(jin)(jin)(jin)、化工、建材(cai)(cai)、机械、电子、医药(yao)、环保等(deng)行业，而且在(zai)航空航天、信息技术(shu)、新(xin)能源等(deng)髙精(jing)尖领域也得到了广(guang)泛(fan)(fan)应(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)。

纳米氧化铝

纳(na)米氧化(hua)铝(lv)

电子级(ji)氧化铝简(jian)介

从物(wu)相分类(lei)，氧化铝又可以分为α、γ、χ、θ、η、ρ等物相(xiang)，其(qi)中α相是结(jie)构最为(wei)稳定的(de)，具有耐(nai)酸(suan)碱、绝缘(yuan)性(xing)能(neng)好、耐(nai)高(gao)(gao)温、导热(re)率高(gao)(gao)等(deng)优点(dian)，因此应用也(ye)最多，通(tong)常其工业品名称(cheng)为(wei)煅烧α-Al₂O₃，按(an)照Na₂O含(han)量又可分为普通钠、中钠、低(di)钠型α-Al₂O₃。

电(dian)子级氧(yang)化铝(lv)主(zhu)要应(ying)用于与电(dian)气性能有关的领域(yu)，比如电(dian)子基(ji)板、电(dian)子导热硅(gui)胶、绝缘填料(liao)、电(dian)池材(cai)料(liao)等，因此(ci)对(dui)电(dian)气性能要求较高(gao)，对(dui)于氧(yang)化铝(lv)来讲(jiang)，Na₂O是主要的有害杂质，因此，应用于电子级的(de)氧化铝通常为低钠的(de)α-Al₂O₃。电子级氧化铝对产品的(de)要求也相对于耐火、普(pu)通陶瓷等应用高很多。

变压器绝缘片氧化铝陶瓷基板

变压器绝缘片氧化(hua)铝陶瓷基板

电子(zi)级(ji)氧化铝的质量控制要(yao)求

1.化学(xue)成分

一(yi)般(ban)来说α-Al₂O₃的主要杂(za)质(zhi)有Na₂O、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂等，除此(ci)还有(you)一些微量元(yuan)素，总杂质含量约0.5%，Al₂O₃含(han)量≥99.5%。

其中，Na₂O含量(liang)是最为(wei)重要(yao)的一个(ge)指标(biao)，不但(dan)影响(xiang)电子陶瓷(ci)的致密度，而且还由于Na₂O结合Al₂O₃生成具有一(yi)定导(dao)电(dian)性的β-Al₂O₃，从而(er)影响其电气性能。例如在LCD玻璃中(zhong)，由于Na离子会影响液(ye)晶(jing)(jing)和(he)薄(bo)膜晶(jing)(jing)体管的化学(xue)稳定(ding)性，进(jin)而(er)使(shi)半导体液(ye)晶(jing)(jing)材(cai)料(liao)和(he)薄(bo)膜材(cai)料(liao)劣化，缩短显(xian)示器的寿命，并且还会污染生(sheng)产线，通常液(ye)晶(jing)(jing)玻(bo)璃(li)用α-Al₂O₃要求其中Na₂O含量不大于(yu)0.03%。因此，电(dian)子级的α-Al₂O₃都必(bi)须是低钠的产品。

Fe₂O₃、TiO₂等有色(se)的氧(yang)化物不但对下游产品造成颜色(se)的影响(xiang)，同时还会导致电气(qi)性能下降，因(yin)此要求含量尽可能低(di)。

SiO₂在(zai)下游产品中一般不是有害元素，比如陶瓷(ci)、玻璃等均(jun)需要添加SiO₂，但其(qi)含量的波动对产品的配料有一(yi)定(ding)的影(ying)响，要控制(zhi)在(zai)一(yi)定(ding)的范(fan)围内。

CaO、MgO一(yi)般情(qing)况(kuang)下(xia)含量很低，除特殊要求外，一(yi)般不作(zuo)为专门控制(zhi)。

另外，一些微量元素尽管含量极低，但对某些产品影响较大，必须严格控制，比如在LCD玻璃中，Cr、Cl、Li 等元素必须控制，要求含量在5 PPm之内。

2.粒(li)度及颗(ke)粒(li)形貌

α-Al₂O₃粉体(ti)的(de)粒度的(de)大小(xiao)及其分布不但影响(xiang)产品的(de)加(jia)工性能，还会对产品本身的(de)性能产生(sheng)较(jiao)大的(de)影响(xiang)。作为(wei)电子材料的(de)应用，必须严(yan)格控(kong)制其粒度的(de)大小(xiao)及其分布。

当α-Al₂O₃粉体(ti)作为填料使用时，其(qi)微观形(xing)(xing)貌对其(qi)流变性和分散性有很大(da)的(de)影响，不同的(de)形(xing)(xing)貌在有机基(ji)体(ti)中的(de)粘度差异(yi)较(jiao)大(da)，一般来说，形(xing)(xing)貌越规(gui)整，其(qi)粘度越低。因此，为了(le)降低粘度，提高颗(ke)粒均匀性，通(tong)过适当(dang)的(de)工(gong)艺控制使α-Al₂O₃可以制备成(cheng)球形(xing)、片(pian)状等规(gui)则形貌。

3.异(yi)物控(kong)制

α-Al₂O₃粉体(ti)中的(de)杂(za)质除了(le)一般意义的(de)化学杂(za)质外，其引入的(de)异物也是一种重要杂(za)质，尤其是电子领域，由于制品非(fei)(fei)常精细，因此对(dui)异物的(de)要求非(fei)(fei)常严格。一般情(qing)况下，混入的(de)常见异物有金(jin)属颗粒、非(fei)(fei)金(jin)属颗粒、纤维等。

金属性异物对产(chan)品(pin)的电气性能的影响较大，同时也对外观(guan)产(chan)生较大的影响，比如(ru)，在陶(tao)瓷烧结中，一旦(dan)有10 pm 以上的含Fe颗粒，就会在陶(tao)瓷表面形成(cheng)一个色点，造成(cheng)产品(pin)的报废(fei)；在有(you)机填充时，这些异(yi)物也会对(dui)制(zhi)品(pin)的表面造成(cheng)缺陷。

4.应用性(xing)能

衡量α-Al₂O₃粉体产(chan)品(pin)质量(liang)指(zhi)标(biao)时，除了一般的理化(hua)指(zhi)标(biao)外，其应用性能也是(shi)重要的衡量(liang)指(zhi)标(biao)，尤(you)其是(shi)应用到复合体系(xi)时，其工艺性能往往直(zhi)接决定了下游生产(chan)能否稳(wen)定进(jin)行。例如(ru)，在电(dian)子陶瓷的制备过程中，α-Al₂O₃和陶瓷助剂配制成陶瓷浆料，浆体的流(liu)变性(xing)超出范围(wei)就(jiu)会导(dao)致无法造粒；在用做环氧(yang)树(shu)脂或硅(gui)橡胶填(tian)料时，其固化性(xing)能就(jiu)是(shi)一个重要的衡(heng)量指(zhi)标。

对于粉体(ti)的应用性能(neng)，行业内(nei)通常(chang)采用针对具(ju)体(ti)应用领域做出一定的改性的方式(shi)。

电(dian)子(zi)级(ji)氧化(hua)铝的(de)应用

1.环氧复合(he)绝缘材(cai)料

因α-Al₂O₃的(de)绝缘性能(neng)(neng)好，且和环氧树(shu)(shu)脂有较好的(de)相容性，填充(chong)到(dao)环氧树(shu)(shu)脂中(zhong)可以起到(dao)颗粒(li)补(bu)强作用，并能(neng)(neng)提高导(dao)热能(neng)(neng)力(li)，因此，可以和环氧树(shu)(shu)脂制备成复合材料(liao)，应(ying)用到(dao)高压(ya)绝缘材料(liao)，比如高压(ya)开关(guan)盆式绝缘子、高压(ya)互感(gan)器、绝缘拉(la)杆、环氧套管(guan)等，电压(ya)等级(ji)从110~1000kV。

氧化铝高压绝缘陶瓷柱塞

氧化铝高(gao)压(ya)绝(jue)缘陶瓷(ci)柱(zhu)塞

2.电子(zi)陶瓷

α-Al₂O₃不但具(ju)有良好(hao)的成瓷性能，且(qie)具(ju)有高(gao)(gao)电(dian)阻率(lv)、高(gao)(gao)热(re)导率(lv)、低介电(dian)常数、介电(dian)损耗，因此被制备成不同的电(dian)子(zi)陶瓷，主(zhu)要用于电(dian)子(zi)封装、真空灭(mie)弧室、行(xing)波管﹑点火器等。

电(dian)气陶瓷其中之(zhi)一就是集成电(dian)路基板，随着(zhe)电(dian)子(zi)技术的(de)发展，不断(duan)推出多层共烧技术(HTCC、LTCC)，进一步提(ti)高了集成(cheng)电路的小型化(hua)，氧化(hua)铝(lv)陶瓷基片已(yi)成(cheng)为(wei)应用最(zui)广泛的电子陶瓷，占电子(zi)陶瓷基片的90%，已(yi)成为(wei)电子工业不可或缺的材料。

氧化铝陶瓷基板

氧化铝(lv)陶瓷基(ji)板

3.导热绝缘材料

α-Al₂O₃不但具(ju)有良好的绝缘性能，且(qie)热(re)导(dao)(dao)率(lv)为30W/(m·K)，相(xiang)对(dui)氮(dan)化铝、氮(dan)化硼(peng)等性价比高，且(qie)在硅胶、硅油体(ti)系有良好的分散性能，因此，在电(dian)子导(dao)(dao)热(re)

绝缘领(ling)域占有很大的比重，常用于导(dao)(dao)热(re)硅胶片、导(dao)(dao)热(re)灌封(feng)胶、导(dao)(dao)热(re)硅脂(zhi)等材(cai)料。

导热硅胶垫片

导热硅(gui)胶垫片(pian)

4.电子玻璃

LCD（液晶）玻璃基板是一种区别于普通玻璃的电子玻璃，是平板显示的关键基础材料之一，其表面极其平整，厚度为0.1~0.7mm。不但表观质量要求苛刻，而且还要求极低的膨胀系数，良好的化学稳定性、高的机械强度等，是一种制备技术要求极高的材料。

LCD玻璃(li)属于(yu)无碱铝(lv)硼硅酸盐(yan)玻璃(li)，即为SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-RO体系（RO为碱土(tu)金属(shu)），因此(ci)要(yao)求(qiu)其中的氧化铝为低钠α-Al₂O₃，制造工艺主(zhu)要(yao)有浮法(fa)、流孔下引法(fa)和溢流法(fa)3种。

液晶玻璃基板

液(ye)晶(jing)玻璃基板

5. 锂(li)离子电(dian)池

Al₂O₃在(zai)锂离子电池领域应用量(liang)最大的是隔膜涂层(ceng)，即将α-Al₂O₃粉体均匀的涂覆在一层有微孔结构的聚烯(xi)烃(ting)薄膜表(biao)面，用于隔(ge)离正(zheng)负极防止(zhi)短(duan)路，但又能保证(zheng)锂(li)离子自由通过。隔膜基膜一般材(cai)质为(wei)PE或PP，采用干法(fa)拉伸或湿法(fa)（相分离法(fa)）制(zhi)成，然后在其表(biao)面(mian)涂覆氧化铝(lv)粉体为陶瓷涂覆膜，可极大减小隔膜收缩率(lv)(lv)，同时提高(gao)(gao)耐(nai)刺穿能(neng)力和吸(xi)液率(lv)(lv)，有效提高(gao)(gao)电池安全性能(neng)。