氧化铝陶瓷是一种重要的介质材料，具有电绝缘性能优异、介电常数低、介电损耗低、导热率较高、机械强度高，以及耐高温、耐磨、耐化学腐蚀等特点。其性价比高，工艺成熟，广泛应用于电子、通信、电真空等领域。然而，普通的氧化铝陶瓷介电损耗相对较高且稳定性较差，这在半导体制备中的等离子设备（如CVD、蚀刻机）应用中存在一定限制。

用于等离子装置的低电介损耗型氧化铝 来源：NTK

介电损耗（Dielectric Loss）指的是电介质在交变电场作用下，由于极化滞后、电导损耗等机制引起的能量损耗现象，通常介电损耗的程度通过介电损耗正切角（tanδ）来衡量，该参数定义为材料在电场中损耗功率与存储功率的比值，tanδ越小，介电损耗越低。此外该参数一般与频率存在相关性。在PECVD、等离子蚀刻等半导体制造设备中，材料的介电特性会影响微波等离子体的生成与稳定性，如果介电损耗较高，可能会导致：等离子体分布不均匀，影响蚀刻或沉积均匀性；微波能量耦合效率降低，需要更高功率维持等离子体，从而影响成本和设备寿命。采用低介电损耗氧化铝零部件能确保微波能量在等离子设备中的高效传输与均匀分布，优化工艺稳定性和效率。

应用于Radio Frequency（高频）的半导体制造设备的氧化铝绝缘部件 来源：KYOCERA

影响氧化铝介电性能的因素

氧化铝本身是非极性材料，极化能力有限，但如果存在导电杂质元素（如铁、钠）或结构缺陷，可能引发取向极化和离子极化，从而增加介电损耗。理论上，提高氧化铝的纯度有助于降低氧化铝陶瓷材料的介电损耗。然而，在实际应用中，高纯度的氧化铝粉体并不总能保证高Q×f值或低介电损耗，材料的制备工艺过程同样至关重要。

氧化铝陶瓷的介电损耗主要由本征损耗（intrinsic loss）和非本征损耗（extrinsic loss）两部分构成。非本征损耗是导致介电损耗较大的主要因素，它与材料在制备过程中产生的结构缺陷（如杂质、晶界、空位、气孔、微裂纹和晶粒取向等）密切相关。因此，除了优化原料的选择，通过优化制备工艺以降低氧化铝陶瓷的介电损耗也是一个重要的方向。在降低氧化铝介电损耗的研究工作这，采用“掺杂”工艺是一种常见的手段，但对于需要随时被等离子体攻击的应用环境来说，部分元素的添加可能会会引发氧化铝陶瓷的抗侵蚀能力下降。

不同应用领域对“低介电损耗”氧化铝的标准可能有所不同，如下两个半导体相关设备中应用对低介电损耗氧化铝的产品参数，供大家参考。

1、NTK官网提供的半导体制造用等离子设备专用低介电损耗氧化铝的电气特性参数：

标准氧化铝standard alumina与低电介损耗类型氧化铝LD的电气特性对比 来源：NTK

标准氧化铝standard alumina与低电介损耗类型氧化铝LD的介电损耗正切值 来源：NTK

2、KYOCERA公司官网中应用于Radio Frequency（高频）的半导体制造设备的绝缘部件的低介电损耗氧化铝电气性能参数

不同类型产品的性能参数对比 来源：KYOCERA

不同频率、不同材质、不同厚度的介电正切测量 来源：KYOCERA

在上述资料中的“低介电损耗氧化铝”的产品，可以在较宽频段内保持低的介电损耗正切值，而普通用途的高纯度氧化铝的介电损耗正切值会随着制品厚度、尺寸、应用频率等因素变化而发生变化。

参考资料：

1、NTK官网产品介绍

2、KYOCERA官网产品介绍

编辑整理：粉体圈Alpha