一文了解黑色氧化铝陶瓷

科技   2024-11-14 18:10   广东  
氧化铝(Al2O3)陶瓷是目前应用最广泛的陶瓷封装基片材料,具有强度高、耐高温、耐热冲击性和电绝缘性及耐腐蚀性能力强等优良性能,且廉价易得。常见的氧化铝基板是白色,用作LED基板、高频电路基板等。但有些用途需要避免氧化铝基板反射光线,黑色氧化铝的产品因此生成。黑色的氧化铝基板有其独特的特点和应用,需求日益增加。

1.氧化铝基板为何要黑色

氧化铝陶瓷通常以基体中氧化铝的含量来分类,例如一般把氧化铝含量在99%、95%、90%左右的依次称为“99瓷”、“95瓷”和“90瓷”。按颜色可分为白色、紫色、黑色氧化铝等。
表  氧化铝陶瓷基本性能
黑色氧化铝陶瓷基板多用于半导体集成电路及电子产品中,这主要是由于半导体集成电路以及某些电子产品具有明显的光敏性,要求作为封装材料的氧化铝陶瓷具有遮光性,为保证数码显示清晰也要求数码管衬板的氧化铝陶瓷呈黑色。
图  氧化铝黑瓷,来源:六方钰成

黑色氧化铝陶瓷具有遮光性、气密性好、抗辐射强、高强度、高硬度、抗磨损、耐高温、绝缘性好、抗酸碱等一系列优越性能,且其价格便宜,原料易得,可靠性高,其一些不可替代的特点使其具有广泛的市场前景和发展空间。黑色氧化铝陶瓷适合应用于多层共烧陶瓷基板及光电、数字集成电路、微波电路器件陶瓷外壳等领域。例如采用黑色氧化铝陶瓷封装的晶体振荡器可使体积缩小30~100倍。

2.黑色氧化铝基板的组成

黑色氧化铝是在氧化铝粉体合成时,特别添加过渡性氧化物,制造可吸收可见光的能阶,因此呈现黑色。其构成一般含有三部分:一是氧化铝主体,其含量一般在90%-96 wt%之间;二是黑色色料;三是烧结助剂。
表  尖晶石类化合物及其颜色
目前常用的黑色着色氧化物有Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Cr2O3、MnO、TiO2等,其中Fe2O3、CoO、Cr2O3、MnO最为常用。这些着色氧化物在高温下挥发性都较强,在形成尖晶石后其挥发性会有明显降低,因此色料通常以尖晶石(Me2+O·Me3+O3)的形态存在,黑色氧化铝中的呈色效果主要是由不同的尖晶石型化合物决定的。

3.黑色氧化铝基板的制备

目前国内外制备黑色氧化铝一般采用一次合成法和二次合成法。
1)一次合成法
一次合成法是将氧化铝、着色氧化物、助剂直接按一定的配方比混合研磨后,再成型烧结制成黑色氧化铝基板。
图  一次合成法主要工艺流程
2)二次合成法
二次合成法是先利用一些着色氧化物煅烧合成黑色色料,如Fe-Co-Cr-Mn系和Fe-Cr-Co系,再把黑色色料、氧化铝、助剂按一定配比混合研磨后,再成型烧结制成黑色氧化铝基板。
图  二次合成法主要工艺流程
黑色氧化铝陶瓷在制备的时候需要从色料的选择上考虑其使用上的要求,不仅要保证陶瓷基板的颜色的黑度、机械强度,同时也要保证陶瓷基板的绝缘性、热学性质以及其他性能。
图   黑色氧化铝陶瓷外壳,来源:石家庄市厚膜集成电路厂

随着集成电路对封装的要求越来越高,对黑色氧化铝基板的需求日益增加。为加强陶瓷基板及其封装行业上下游交流联动,艾邦建有陶瓷基板产业群,欢迎产业链上下游企业加入微信群。

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推荐活动:【参会名单更新】第二届陶瓷封装产业论坛(11月22-23日·石家庄)
第二届陶瓷封装产业论坛
The 2nd Ceramic Packages Industry Forum

2024年11月22-23日

河北·石家庄
河北翠屏山迎宾馆
HeBei Cuipingshan Guesthouse

地址:石家庄市鹿泉区迎宾馆街8号

一、会议议程


会议签到

11月21日

14:00-18:00

会议签到

11月22日

07:30-08:45

会议签到

会议报告

会主席兼报告嘉宾主持人杉 研究员 中国电子科技集团公司第13研究所

11月22日

时间

演讲主题

演讲嘉宾

08:45-09:00

开场

艾邦创始人 江耀贵

09:00-09:30

系统级封装(SiP)用陶瓷基板技术研发与产业化

华中科技大学 教授/武汉利之达科技 创始人 陈明祥

09:30-10:00

超快激光AOD技术颠覆HTCC/LTCC精密钻孔

德中(天津)技术 战略发展与市场总监 张卓

10:00-10:30

茶歇

10:30-11:00

厚薄膜混合型HTCC工艺技术的开发

六方钰成 董事长 刘志辉

11:00-11:30

高可靠封装的机遇与挑战

睿芯峰 副总经理 陈陶

11:30-12:00

电子封装陶瓷基板流延成型工艺及装备

河北东方泰阳 总经理 吴昂

12:00-13:30

午餐

13:30-14:00

B-Stage胶与芯片等温空腔封装工艺设备及其特点

佛大华康 高级工程师 刘荣富

14:00-14:30

薄膜技术在电子封装中的应用

七星华创微电子 工程师 任凯

14:30-15:00

Ceramic seed layer metallization 陶瓷种子层金属化工艺技术

友威科技 经理 林忠炫

15:00-15:30

茶歇

15:30-16:00

无铅玻璃浆料在陶瓷和半导体封接中的应用

上海越融科技 总经理 崔炜 博士

16:00-16:30

高性能氮化硅陶瓷产业技术和应用发展现状

中材高新氮化物陶瓷 首席专家 张伟儒

16:30-17:00

信诺超分散剂在粉体材料纳米化及氮化硅陶瓷浆料中的应用

嘉智信诺 董事长 陈永康

17:00-17:30

高品质氮化硅粉体燃烧合成技术新进展

中国科学院理化技术研究所/中科新瓷 高级工程师/总经理 杨增朝

18:00-20:00

答谢晚宴

11月23日

时间

演讲主题

演讲嘉宾

09:00-09:30

传感器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势

郑州中科集成电路与系统应用研究院 先进封测中心主管 周继瑞

09:30-10:00

钙钛矿型铁电介质陶瓷开发及应用

电子科技大学 唐斌 教授

10:00-10:30

陶瓷材料的玻璃连接工艺及机理研究

长春工业大学 副院长 朱巍巍

10:30-11:00

封接玻璃粉的开发与应用

天力创 项目经理 于洪林

11:00-11:30

集成电路陶瓷封装外壳仿真设计

电子科技大学 研究员 邢孟江

11:30-12:00

高可靠陶瓷封装失效案例分析与警示

上海航天技术基础所 专业主任师 赵立有

12:00-13:30

午餐

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二、报名方式

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