고순도 알루미나 세라믹: 4대 주요 분야의 핵심 소재
고순도알루미나 세라믹고순도 초미립 알루미나를 주원료로 하고 α-Al₂O₃를 주요 결정상으로 사용하는 중요한 세라믹 소재입니다. 높은 기계적 강도, 고경도, 고온 내성, 내식성 등 우수한 특성을 가지고 있어 고순도알루미나 세라믹기계, 전자, 집적 회로, 의학 등의 분야에서 널리 사용되었습니다.
①반도체 장비용 정밀 부품
반도체 장비에는 수많은 정밀 세라믹 부품이 사용되고 있으며, 이러한 세라믹 부품은 반도체 장비 비용의 10% 이상을 차지할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 그중에서도 알루미나 세라믹은 정밀 부품에 비교적 널리 사용되는 세라믹 소재입니다.
현재 고순도 Al₂O₃ 코팅 또는 Al₂O₃ 세라믹은 에칭 챔버와 그 내부 부품의 보호재로 주로 사용됩니다. 챔버 외에도 고순도 알루미나 세라믹은 가스 노즐, 가스 분배판, 웨이퍼 고정용 고정 링과 같은 플라즈마 장비 부품에도 필요합니다. 또 다른 예로, 웨이퍼 연마 공정에서 알루미나 세라믹은 연마판, 연마 패드 컨디셔닝 플랫폼, 진공 척 및 기타 부품에 광범위하게 적용될 수 있습니다.
②기계 분야에서
고순도알루미나 세라믹우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다. 약 250MPa의 굽힘 강도를 갖는 알루미나 세라믹은 상압 소결법으로 제조할 수 있으며, 열간 가압 소결법으로 제조된 고순도 알루미나 세라믹은 최대 500MPa의 굽힘 강도와 최대 9GPa(모스 경도)의 경도를 달성할 수 있습니다. 고순도 알루미나 세라믹의 이러한 특성을 활용하여 연삭 휠, 세라믹 핀 및 기타 부품으로 사용할 수 있습니다. 이러한 용도 중 고순도 알루미나 세라믹 절삭 공구와 고순도 알루미나 세라믹 볼이 가장 널리 사용됩니다. 그러나 고순도 알루미나 세라믹은 파괴 인성과 내열충격성이 상대적으로 낮기 때문에, 고순도 알루미나 세라믹 재료의 인성과 내열충격성을 향상시키기 위해 일반적으로 알루미나에 제2상(예: ZrO₂)을 도입해야 합니다. 또한, 입자 크기를 미세화하여 입자가 작고 균일하게 분포된 고순도 알루미나 세라믹을 생산함으로써 재료의 강도와 인성도 어느 정도 상당히 향상시킬 수 있습니다.
③전자 및 전기 분야에서
고순도알루미나 세라믹낮은 고주파 유전 손실과 우수한 절연 특성을 나타내어 절연 소자, 세라믹 기판, 투명 알루미나 세라믹 제조에 적합합니다. 이러한 응용 분야 중 세라믹 기판은 비교적 널리 사용되며 특수 광학 기기, 조명 장비, 우주 위성 장비 등 여러 분야에서 점차 그 적용 범위가 확대되고 있습니다.
세라믹 기판 측면에서, 알루미나 세라믹 기판은 현대 전자 정보 산업에서 가장 널리 사용되는 기판 소재이며, 집적 회로 칩의 기본 소재로 사용됩니다. 예를 들어, LED 조명 분야에서 주류 기판의 열팽창 계수(CTE)는 14~17×10⁻⁶/K입니다. 과도한 온도 차이 또는 급격한 온도 변화가 있을 경우, 인쇄 회로 기판(PCB)은 칩 패키지보다 더 크게 팽창하여 솔더 접합 불량을 초래합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 알루미나 세라믹 기판의 CTE는 칩의 CTE와 훨씬 유사하여 이러한 문제를 효과적으로 방지할 수 있습니다.
④의료 분야에서
생체 의료용 재료는 인체에 부작용을 일으키지 않고 인체 기능을 회복할 수 있으며, 의료 기관은 생체 의료용 재료에 대해 매우 엄격한 요건을 요구합니다. 이러한 재료는 생체 적합성뿐만 아니라 무독성, 친환경성, 내구성과 같은 특성을 가져야 합니다. 고순도 알루미나 세라믹은 뛰어난 생체 적합성, 기계적 특성, 화학적 안정성 덕분에 인체 이식 시 거부 반응을 일으키지 않습니다. 따라서 인공 뼈, 볼트, 인공 관절 및 기타 의료 기기 제조에 널리 사용될 수 있으며, 임상 및 과학 연구에서 그 우수성을 인정받고 있습니다.