Tipos de substratos de cerâmica de alumina para PCBs

A alumina (também conhecida como óxido de alumínio) é um refratário avançado que pode ser moldado em várias formas por meio de métodos de consolidação e sinterização, o que a torna útil em equipamentos industriais e médicos.

As passagens de cerâmica para metal, os componentes de raios X e as buchas elétricas se beneficiam de sua resistência mecânica superior, resistência química e ao desgaste, estabilidade térmica e altas propriedades dielétricas. Suas propriedades herméticas também os tornam uma boa opção.

94% Alumina

A cerâmica de alumina é um excelente isolante elétrico e um dos materiais cerâmicos avançados mais amplamente utilizados, oferecendo altos níveis de isolamento elétrico e permanecendo altamente resistente ao desgaste e à corrosão. Devido a essa propriedade, a cerâmica de alumina tornou-se popularmente usada em bombas, componentes automotivos, estudos de pesquisa médica, aplicações de defesa e também em aplicações de esmalte (mesmo pequenas porcentagens de até 5% podem conferir efeitos foscos de pedra desejáveis para determinados efeitos decorativos).

A alumina tabular é produzida pela sinterização de pó de alumina calcinada em folhas. Oferece excelentes propriedades de estabilidade térmica, força e resistência química, sendo capaz de suportar temperaturas de até 1650degC/3000degF sem perder 50% de sua resistência à tração e resistindo a ácidos ou soluções alcalinas.

Outras cerâmicas avançadas possuem propriedades semelhantes às da alumina, incluindo alta resistividade e resistência, mas têm dificuldade de competir em uma base comercial. O BeO é tóxico e caro, enquanto o BN é mais econômico, mas tem uma condutividade térmica muito mais baixa; no entanto, a alumina oferece outro benefício importante, pois é fácil de processar e trabalhar.

99% Alumina

A alumina 99% apresenta excelentes propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. Ela pode suportar temperaturas de 1.600 a 1.700 graus Celsius e, ao mesmo tempo, possui forte resistência a ácidos e álcalis, além de apresentar bom desempenho em condições de alta pressão. Além disso, esse material atende a requisitos rigorosos de acabamento e planicidade de superfície ao ser usinado ou formado em componentes complexos, e os critérios de biocompatibilidade/inércia o tornam adequado para aplicações médicas; além disso, suas propriedades de dureza/força o tornam adequado para aplicações de cerâmica à prova de balas.

As cerâmicas de alumina são geralmente produzidas como compósitos de matriz metálica reforçados com fibras de alumina que podem ser sinterizadas ou prensadas para formar componentes complexos com excelentes propriedades mecânicas. Esses compósitos são comumente usados em aplicações como ferramentas de corte, extrusões e bicos, bem como peças de fricção encontradas em motores a pistão ou máquinas, além de lâminas de patins olímpicos no gelo.

A cerâmica de alumina oferece excelente resistência dielétrica e condutividade térmica; no entanto, sua natureza delicada exige um manuseio cuidadoso para evitar danos. Ao selecionar um material de cerâmica de alumina para sua aplicação, leve em consideração as necessidades de energia, as especificações de tensão e as condições de temperatura e, em seguida, avalie-as em relação ao seu orçamento para selecionar uma cerâmica de alumina que melhor atenda a esses critérios.

99% Al2O3

A alumina 96% (Al2O3) é um dos substratos cerâmicos mais usados em aplicações de PCB, apresentando excepcional condutividade térmica, força mecânica e resistência à abrasão. Além disso, essa cerâmica densa tem baixa porosidade, o que a torna adequada para aplicações de filme espesso, como PCB híbrida e substratos de componentes, bem como aplicações de pulverização direta de cobre.

Os substratos de alumina 99% podem ser fabricados por meio de processos de fundição em fita ou prensagem a seco com vários aditivos, como cromo, titânio e sódio, entre os mais populares. Essas adições afetam as propriedades da cerâmica, aumentando a condutividade térmica, a resistência mecânica, a resistência à abrasão e a resistência à corrosão ácida e alcalina para um melhor desempenho.

A cerâmica de alumina tem sido amplamente utilizada como blindagem em veículos. Quando fixadas em um tecido de aramida ou Dyneema, as cerâmicas de alumina oferecem o dobro da proteção oferecida pela blindagem de aço, além de serem mais leves, menos propensas a enferrujar, com taxas de dissipação de calor mais rápidas e taxas de dissipação de calor mais rápidas do que os materiais metálicos. Infelizmente, embora não sejam à prova de balas, as cerâmicas de alumina têm limitações; a exposição a concentrações acima de 0.38 mg/L causou constrição do fluxo de ar pulmonar em cobaias, resultando em vias aéreas limitadas, reduzindo o fluxo de ar em seus corpos, resultando em redução da capacidade pulmonar, resultando em redução da função pulmonar, resultando em redução do fluxo das vias aéreas, levando à congestão respiratória, pois as cobaias com limitações no fluxo de ar por inalação causaram constrição das vias aéreas, constringindo o fluxo de ar dentro de seus corpos, resultando em constrição das vias aéreas, o que, por sua vez, causou restrições no fluxo de ar das vias respiratórias devido às taxas limitadas de dissipação de calor em comparação com o aço devido às taxas mais rápidas de dissipação de calor em comparação com o aço causou constrição do fluxo de ar pulmonar em 12 minutos de exposição a 0.38 mg/L causou restrição do fluxo aéreo pulmonar em cobaias expostas. No entanto, as cobaias expostas a concentrações de 0,38 mg/L causaram constrição do fluxo de ar pulmonar e restrição do fluxo de ar pulmonar, causando congestão do fluxo de ar pulmonar e restrição do sistema respiratório, conforme demonstrado pela redução da capacidade pulmonar causada pela exposição; embora a exposição tenha resultado em constrição, pois elas sofreram constrição em 8 minutos devido à dissipação de calor, causou redução do fluxo de ar pulmonar após a exposição por inalação a 0,38 mg/L.38 mg/L causou constrição do fluxo de ar pulmonar em porcos após a exposição inalação causou constrição devido à exposição inalação não foi considerada à prova de balas; a exposição à dose inalatória causou constrição severa em 2 minutos causou restrição do fluxo de ar pulmonar contricção em minutos levando à redução do fluxo de ar pulmonar após a exposição devido à constrição respiratória em 48 redução do fluxo de ar pulmonar quando expostos causando redução da respiração devido à constrição mais de 1 hora depois que resultou em respiração devido à constrição do fluxo de ar pulmonar em guinas causou-lhes.

98% Al2O3

A alfa-alumina, também conhecida como alfa-alumina, apresenta dureza e resistência excepcionais à pressão e ao choque térmico, o que a torna uma opção de material confiável para aplicações que exigem resistência química e a plasma, como aplicações isolantes como semicondutores, componentes de gravação a plasma, componentes isolantes de grau nuclear e outras aplicações de alta tensão. Normalmente, ele é encontrado em aplicações de fabricação de semicondutores.

O corindo-alumina é uma forma extremamente dura e estável de alumina com uma estrutura cristalina semelhante ao corindo (rubi e safira). É comumente usado como abrasivo e em aplicações de cerâmica em aplicações de alto desgaste, como ferramentas de corte, bem como em aplicações de alta temperatura, como dutos de gás para usinas de energia.

As partículas de alumina podem resistir à corrosão atmosférica criando uma camada protetora de passivação de óxido de alumínio em suas superfícies, o que impede que os metais reajam com o oxigênio atmosférico, sendo a anodização um meio eficaz de fortalecer essa barreira. O pó de alumina também tem propriedades antierosivas e é um excelente material para revestir caldeiras a carvão ou linhas de combustível; além disso, é muito resistente à erosão, o que torna a alumina um material de revestimento ideal. O pó de alumina pode causar danos aos pulmões ao longo do tempo, mas, graças às propriedades não solventes dos estudos de inalação com 26Al radiomarcado, ele é eliminado rapidamente dos pulmões dos trabalhadores.

96% Al2O3

Os substratos 96% Al2O3 eletricamente isolados são uma opção econômica, ideal para eletrônicos de filme espesso ou módulos de energia, devido às suas excelentes propriedades de custo-benefício, resistência à abrasão, condutividade térmica e resistência mecânica. Suas propriedades dielétricas também os tornam adequados para PCBs de cerâmica.

A pureza da cerâmica de alumina é fundamental quando se considera seu desempenho e suas aplicações. As cerâmicas de maior pureza tendem a ser melhores para aplicações eletrônicas e oferecem maior resistência à corrosão e ao desgaste; no entanto, existem exceções: às vezes, até mesmo a alumina pura 85% é adequada para vários usos.

Os produtos à base de alumina são amplamente utilizados na produção de componentes cerâmicos, como cadinhos, tubos de fornos refratários e materiais especiais resistentes ao desgaste. A alumina também é usada com frequência como material de vedação em torno de metais como molibdênio, nióbio e tântalo - ela oferece excelente resistência química, enquanto a brasagem torna as conexões de brasagem muito mais fortes para vários equipamentos industriais - ela também tem boa condutividade térmica e também é conhecida como cerâmica de alumina comum (ou “ALC comum”). A cerâmica de alumina de zircônia (ZTA) tem sido apontada como a alternativa superior em comparação com a ALC pura; no entanto, pode haver preocupações relacionadas ao envelhecimento hidrotérmico da superfície, o que pode afetar significativamente o desempenho ao longo do tempo.

97% Al2O3

Esse tipo de alumina é conhecido por sua excelente condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão, resistência à corrosão química e resistência a choques térmicos. Como também resiste bem a choques térmicos, esse material é uma boa opção para aplicações que exigem altos níveis de isolamento elétrico, bem como para processos de metalização de produtos.

A alumina de grau médico também é um material ideal para usos médicos, incluindo bicos de desgaste e guias para válvulas de sangue, armaduras para militares e selantes herméticos. Devido às suas propriedades de resistência à compressão, resistência à flexão e hermeticidade, bem como às excelentes características de resistência à compressão e à flexão, esse material se destaca quando se trata de passagens de cerâmica e metal, bem como de uso em componentes de raios X, microscópios eletrônicos e equipamentos de alto vácuo.

A exposição de curto prazo à alumina pode levar à irritação dos olhos e do trato respiratório superior, enquanto a exposição prolongada pode levar à hipertrofia pulmonar, inflamação pulmonar e fibrose; além disso, ela é tóxica para o sistema nervoso central e, portanto, deve ser administrada com cuidado por seres humanos e outros seres vivos. Para esse produto químico, o HSDB fornece dados toxicológicos abrangentes de estudos com animais de laboratório, bem como de outras fontes.

95% Al2O3

As cerâmicas de alumina são materiais duros e duráveis com excelente resistência à abrasão, propriedades quimicamente inertes que as tornam resistentes a ácidos e álcalis em altas temperaturas, boas propriedades elétricas (baixa resistividade) que as tornam ideais para aplicações condutoras e dielétricas.

Esse tipo de alumina é ideal para a fabricação de passagens de cerâmica para metal e passagens de componentes de raios X, esferas de alívio de tensão e isoladores usados em aplicações de soldagem, tratamento térmico e cadinhos especiais, esferas de alívio de tensão usadas durante processos de soldagem, bem como cadinhos especiais. Além disso, os ladrilhos monolíticos de dupla curvatura para aplicações ergonômicas em coletes à prova de balas também podem estar disponíveis em ladrilhos monolíticos de dupla curvatura para uso aprimorado em coletes à prova de balas ergonômicos.

A cerâmica oferece excepcional resistência à abrasão e à erosão, o que a torna adequada para muitas aplicações industriais. Os implantes médicos e a blindagem corporal feitos com esse material também se beneficiaram muito. Além disso, sua resistência ao choque térmico atinge temperaturas de até 1600C (2910F). Além disso, ele é fornecido nas formas densa (mulita) e porosa (coríndon) para facilitar os processos de produção.

94% Al2O3

As cerâmicas de alumina são muito duras e possuem excelentes propriedades elétricas, sendo resistentes à abrasão, ao ataque químico, à oxidação e à corrosão, além de não serem porosas e densas, o que as torna adequadas para sensores de pressão, alvos de pulverização catódica, revestimentos de rolamentos e componentes de laser e tubos de elétrons. Sua baixa expansão térmica permite a prensagem isostática, o que limita o crescimento de grãos para processos de moldagem de alta densidade.

O material em pó para essa variedade de alumina vem da bauxita, um material semelhante à argila, rico em alumínio, encontrado em toda a natureza. Depois de minerado e processado por meio de um processo químico úmido de lixiviação cáustica chamado processo Bayer, o resultado é uma alumina em pó adequada para várias aplicações.

A alumina pode ser produzida por meio de várias técnicas de fabricação, incluindo prensagem uniaxial e isostática, moldagem por injeção e extrusão. Depois de formados, os componentes acabados podem ser finalizados com o uso de retificação de precisão, lapidação e usinagem a laser, além de outros processos.