作为一种应用极为广泛的无机材料，非冶金级氧化铝（精细氧化铝）尽管目前已细分出超过400个品种，但国内市场仍存在着产品同质化程度高、价格竞争激烈等态势，而想要摆脱这种“内卷”困境，氧化铝的产业结构调整必然向着高门槛和高附加值的应用领域上发展，而高附加则意味着对粉体性质提出了更高的要求。下面就和小编一起看看，在一些前沿热点应用领域所采用的氧化铝都需要满足什么要求吧！

蓝宝石长晶用氧化铝高密度颗粒

由于蓝白光LED具有寿命长、消耗功率低、发光效率高等优势，已经成为新一代的照明光源。近年来材料与外延制程技术的提升，具有高耐磨性、高透光性、高耐热性和优异耐腐蚀性的蓝宝石已成为蓝白光发光二极管最常用的基底材料，而随着蓝白光发光二极管需求不断增加，蓝宝石在产业界的需求量也大幅提升；

蓝宝石（来源：网络）

实际上，蓝宝石是一种氧化铝单晶，其生长使用纯度＞99.995%的高纯氧化铝微粉（通常称为5N氧化铝）作为原料，但是由于微粉状的氧化铝颗粒堆积密度较小，一般小于1g/cm³，单炉装料量小，影响生产效率，一般先通过适当的处理使氧化铝致密化成高密度颗粒，再进行装料长晶。根据日本住友化学公司掌握的专利技术，高密度颗粒的制备主要是通过将α-氧化铝晶粒混在高纯α氧化铝前驱体中，一起研磨后在1200~1400℃煅烧，得到体积不小于0.01cm³、相对密度不低于80%、聚集体堆积密度在1.5~2.3g/cm³的α-氧化铝粒子，之后再经压制、烧结制成饼料，通过焰熔法、冷坩埚下降法等制得蓝宝石晶体。

蓝宝石单晶用α-氧化铝电镜图

蓝宝石长晶用氧化铝饼料（来源：上交赛孚尔）

CMP抛光磨料用纳米氧化铝磨料

CMP化学机械抛光是一种结合了化学腐蚀和机械磨削两种方式的全局平坦化工艺，化学腐是利用研磨液中的化学反应剂与材料表面发生化学反应，从而将不溶物转化为易溶物或软化高硬度物质，生成比较容易去除的物质，以此增加其研磨速率。机械磨削则是材料表面对抛光垫做相对运动，并利用研磨液中的磨粒与发生机械物理摩擦，从材料表面去除化学反应过程生成的易去除物，溶入流动的液体中带走，二者协同配合，达到去除表面不平整材料、实现原子级平整的目的。

目前常用的CMP抛光液有硅溶胶抛光液、氧化铈抛光液以及氧化铝抛光液，其中前两者的磨粒硬度较小，无法用于高硬度材料的抛光，因此莫氏硬度为9的氧化铝，在蓝宝石整流罩及平面窗口、微晶玻璃基板、YAG多晶陶瓷、光学镜头、高端芯片等元器件的精密抛光中得到了广泛应用。

住友化学的AM21及A21氧化铝磨料

磨粒的大小、形状、粒度分布都影响抛光效果，因此作为化学机械抛光磨料的氧化铝颗粒应当满足如下要求：

1、为了达到埃级的平整度，氧化铝粒径至少达到100nm，且分布要窄；

2、为了保证硬度，还需要完整的α相结晶，但要兼顾上述粒度要求，需要在更低温度完成烧结，避免晶粒长大的同时完整的α相转变。

3、由于晶圆等的抛光对纯度要求极高，需要对Na、Ca、磁性离子需严格控制，最高达到ppm级别，放射性元素U、Th则需控制ppb级。

4、含Al2O3的抛光液具有选择性低、分散稳定性不好、易团聚的问题，容易在抛光表面造成严重划伤，一般需要配合改性，提升其在抛光液中的分散性，才能获得良好的抛光表面。

半导体封装用low-α放射球形氧化铝

半导体器件的各种制造和封装材料中存的铀(U)、钍(Th)等杂质具有天然放射性，其释放的α粒子具有较强的电离能力，当α离子在穿过微电子器件时，在器件内部敏感区将会电离产生大量的电子-空穴对，并在电路相应节点处产生电荷积累，当该节点处的电荷积累到一定程度时，就会引起该存储节点处信号暂时的翻转，即发生软错误，尤其对于具有高密度化和高容量化的器件，更容易受到α粒子的干扰，对软错误的敏感性更高。

α射线引发的软错误

为了保证半导体器件的可靠性，提升产品的核心竞争力，往往要求使用Low-α射线球形氧化铝作为封装材料，一方面预防由α射线所引起的记忆装置的操作故障，另一方面利用其高热导率为器件提供良好的散热性能。不过，由于对球形氧化铝的Low-α射线的控制，需要将放射性元素铀（U）和钍（Th）的含量降至ppb（十亿分之一）级别，技术壁垒高、工艺难度大，相关生产设备也需要自研，目前仅日本雅都玛等少数企业有所布局。

氧化铝透明陶瓷

透明陶瓷是一种利用陶瓷材料光学性质的新型陶瓷，除具有传统陶瓷的典型特性外，兼具玻璃的光学特性，且可弥补单晶材料生长速度慢、无法制备大尺寸材料的不足，在高温技术、电子技术、航空、航天以及国防工业等领域都具有重要应用。

不过，基于α-Al₂O₃的本征性质，即六方晶系的晶界双折射问题，氧化铝透明陶瓷的直线透过率一般较低，通常为30%以下，因此如何提高其透过率一直是一个难题。目前，研究表明影响透明陶瓷透光率的因素很多，除材料本征因素外还包括如粉体性能、成型过程、烧成制度等的影响，其中粉体性能的好坏，对所获得的陶瓷体透明与否几乎起着决定性的作用。因此，在选择透明陶瓷用的氧化铝粉体时，应满足以下要求：

首先，为了避免Al₂O₃粉料中的杂质易生成异相，增加光的散射中心， 导致投射光在入射方向上强度降低，从而降低产品的透明度，Al₂O₃粉料的纯度要求不低于99.9%，且应为稳定结构的α-Al₂O₃。其次，要使自身的双折射效应被减弱，还应尽量减小其晶粒尺寸，因此制备氧化铝透明陶瓷的粉料粒径也应小于0.3μm，且具备高烧结活性。另外，为了避免团聚成大颗粒，丧失原始小颗粒的优势，粉料还应满足高度分散的要求。

高频通信氧化铝陶瓷基板

与低频通信（如2、3、4G）相比，高频通信（如5G）的波长更短，信号更容易穿过建筑物、地形和大气层的障碍物，减少损失和衰减；高频通信频率范围更宽，调制速率更高，可以传输更多的信息，提高传输速度和质量；高频通信的信号处理技术也可以更好抵御噪声和干扰……其他诸如汽车（自动驾驶）、远程医疗（达芬奇手术）、卫星导航、军用通讯等对信号传输速度和质量要求较高的领域，从低频向高频发展也是必然趋势。

氧化铝基板（毫米波/微波用基板）

高纯氧化铝陶瓷由于具备良好的介电性能、刚性承载能力以及耐环境侵蚀的功能，是当前较为理想且用量最大的的封装基板材料。不过，氧化铝基片的主要性能随着氧化铝含量的增加而提高，为了满足高频通信的需求，要求化铝陶瓷基板的纯度达到99.5%，甚至99.9%。因此，这也意味着原材料粉体的纯度也要求较高，一般来说Na₂O含量需低于0.1%，Fe及Fe₂O₃、H₂O含量也尽可能低；此外，在结晶形貌上也要求球形度较高，使得其制备成浆料时能保持较高的流动性和分散性。

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