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氧化铝因其绝缘、耐高温、导热率高、稳定性好及高性价比,是电子陶瓷基板的优良原料,随着电子产业的迅猛发展,氧化铝陶瓷基板的需求量逐年增加。氧化铝基板的制备步骤一般主要包括粉体处理、流延、干燥、剪裁、多层叠片、温等静压处理、烧结等工序。
在这些工序之前,氧化铝粉体的制备是极其关键的,原料氧化铝的品质及性能指标直接关系到基板产品质量,例如,如果纯度不够,将会增大介电损耗导致电路性能降低。此外,用于生产陶瓷基板的氧化铝需要经过1400℃以上高温煅烧,经过脱钠后,并充分研磨才能作为陶瓷基板的原料,其α-相含量、结晶形貌、粒度分布等指标对流延工艺及基板产品质量影响也较大。合格的陶瓷基板用氧化铝粉需要满足以下要求。
一般来说,煅烧氧化铝中的杂质主要为SiO2、Fe2O3、Na2O、CaO、MgO、TiO2等,这些杂质总量一般不超过0.5%,Al2O3含量需要在99.5%以上。
(1)Na2O含量
Na2O是氧化铝指标中最为重要的一个指标,尤其是用于陶瓷生产的氧化铝。Na2O在高温下和Al2O3结合生成一种稳定的高铝酸钠化合物Na2O·11Al2O3,其结构为疏松的层状结构,因Na2O在富Al2O3的条件下,结合Al2O3的能力很强,Na2O∶Al2O3质量比为1∶18.096,即使少量的Na2O存在,也会大量生成β-Al2O3,影响陶瓷的致密度。且这种化合物导电率高,300℃时达10-1S·cm-1,影响陶瓷基板的电性能。
因此,用于陶瓷基板生产的氧化铝必须选用低钠氧化铝产品,即Na2O含量低于0.1%的氧化铝。
(2)Fe含量
对于氧化铝中的Fe含量,一方面指其中结合的化学Fe,另一方面指夹杂在粉体中微细的游离铁(又称机械铁)。对于其中的化学Fe,通常以