氧化铝基板为何要黑色

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，需求也日益增加。

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 黑色氧化铝陶瓷基板具有机械强度高、绝缘性及避光性好等优良的综合性能，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。 氧化铝陶瓷基板抛光可用碱性的二氧化硅溶液搭配合成纤维垫进行抛光，以达到光滑的平面。

合成纤维抛光垫

二氧化硅抛光液（硅溶胶）

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，大批量、低成本地生产具有遮光特性的黑色氧化铝陶瓷基板迫在眉睫，目前国内外均积极开展对黑色氧化铝陶瓷制造工艺的研究。黑色氧化铝陶瓷国外开发的时间早，例如日本京瓷、日本精密陶瓷、CoorsTek等，国内主要依赖进口。