氧化鋁（Al2O3）陶瓷是目前應(yīng)用最廣泛的陶瓷封裝基片材料，具有強度高、耐高溫、耐熱沖擊性和電絕緣性及耐腐蝕性能力強等優(yōu)良性能，且廉價易得。常見的氧化鋁基板是白色，用作LED基板、高頻電路基板等。但有些用途需要避免氧化鋁基板反射光線，黑色氧化鋁的產(chǎn)品因此生成。黑色的氧化鋁基板有其獨特的特點和應(yīng)用，需求也日益增加。
1.氧化鋁基板為何要黑色
氧化鋁陶瓷通常以基體中氧化鋁的含量來分類，例如一般把氧化鋁含量在99%、95%、90%左右的依次稱為“99瓷”、“95瓷”和“90瓷”。按顏色可分為白色、紫色、黑色氧化鋁等。
黑色氧化鋁陶瓷基板多用于半導(dǎo)體集成電路及電子產(chǎn)品中，這主要是由于半導(dǎo)體集成電路以及某些電子產(chǎn)品具有明顯的光敏性，要求作為封裝材料的氧化鋁陶瓷具有遮光性，為保證數(shù)碼顯示清晰也要求數(shù)碼管襯板的氧化鋁陶瓷呈黑色。
黑色氧化鋁陶瓷基板具有機械強度高、絕緣性及避光性好等優(yōu)良的綜合性能，適合應(yīng)用于多層共燒陶瓷基板及光電、數(shù)字集成電路、微波電路器件陶瓷外殼等領(lǐng)域。例如采用黑色氧化鋁陶瓷封裝的晶體振蕩器可使體積縮小30~100倍。氧化鋁陶瓷基板拋光可用堿性的二氧化硅溶液搭配合成纖維墊進(jìn)行拋光，以達(dá)到光滑的平面。
2.黑色氧化鋁基板的組成
黑色氧化鋁是在氧化鋁粉體合成時，特別添加過渡性氧化物，制造可吸收可見光的能階，因此呈現(xiàn)黑色。其構(gòu)成一般含有三部分：一是氧化鋁主體，其含量一般在90%-96 wt%之間；二是黑色色料；三是燒結(jié)助劑。
目前常用的黑色著色氧化物有Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Cr2O3、MnO、TiO2等，其中Fe2O3、CoO、Cr2O3、MnO最為常用。這些著色氧化物在高溫下?lián)]發(fā)性都較強，在形成尖晶石后其揮發(fā)性會有明顯降低，因此色料通常以尖晶石（Me2+O·Me3+O3）的形態(tài)存在，黑色氧化鋁中的呈色效果主要是由不同的尖晶石型化合物決定的。3.黑色氧化鋁基板的制備
目前國內(nèi)外制備黑色氧化鋁一般采用一次合成法和二次合成法。一次合成法是將氧化鋁、著色氧化物、助劑直接按一定的配方比混合研磨后，再成型燒結(jié)制成黑色氧化鋁基板。
二次合成法是先利用一些著色氧化物煅燒合成黑色色料，如Fe-Co-Cr-Mn系和Fe-Cr-Co系，再把黑色色料、氧化鋁、助劑按一定配比混合研磨后，再成型燒結(jié)制成黑色氧化鋁基板。
黑色氧化鋁陶瓷在制備的時候需要從色料的選擇上考慮其使用上的要求，不僅要保證陶瓷基板的顏色的黑度、機械強度，同時也要保證陶瓷基板的絕緣性、熱學(xué)性質(zhì)以及其他性能。
隨著集成電路對封裝的要求越來越高，對黑色氧化鋁基板的需求日益增加，大批量、低成本地生產(chǎn)具有遮光特性的黑色氧化鋁陶瓷基板迫在眉睫，目前國內(nèi)外均積極開展對黑色氧化鋁陶瓷制造工藝的研究。黑色氧化鋁陶瓷國外開發(fā)的時間早，例如日本京瓷、日本精密陶瓷、CoorsTek等，國內(nèi)主要依賴進(jìn)口。
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