Aluminiumoxid spielt seit Langem eine wichtige Rolle in der Volkswirtschaft, sowohl als Rohstoff für Aluminiumwerkstoffe als auch als Hilfsstoff in traditionellen Industrien wie der Chemie- und der Maschinenbauindustrie. Angesichts des kontinuierlichen Aufkommens und der rasanten Entwicklung neuer Branchen wie der Kommunikationstechnik, der erneuerbaren Energien und der Halbleiterindustrie sowie der damit einhergehenden steigenden Nachfrage nach Hochleistungswerkstoffen haben einige High-End-Aluminiumoxidprodukte einen regelrechten Boom erlebt. Insbesondere in den Billionen-Dollar-Märkten der erneuerbaren Energien und der Halbleiterindustrie hat sich Aluminiumoxid zu einem unverzichtbaren Basismaterial entwickelt.
▶Zwei beliebte Märkte
①Halbleitermarkt
Mit dem kontinuierlichen Wachstum der Märkte in Anwendungsbereichen wie künstliche Intelligenz, 5G-Kommunikation, Internet der Dinge, Cloud Computing, Automobilelektronik, Roboter und Drohnen boomt der Markt der Halbleiterindustrie.
Laut Daten mehrerer Marktforschungsinstitute verzeichnete der Halbleitermarkt 2024 ein signifikantes Wachstum. So zeigen beispielsweise die Daten der World Semiconductor Trade Statistics (WSTS), dass der globale Halbleitermarkt 2024 im Vergleich zum Vorjahr um 19 % zunahm. Allein der chinesische Halbleitermarkt wuchs um 20 % und erreichte damit einen Anteil von 30 % am Weltmarkt. Die WSTS prognostiziert für 2025 ein globales Marktwachstum von 11,2 % und geht davon aus, dass die Branche bis 2030 einen Umsatz von 1 Billion US-Dollar erreichen wird.
②Neuer Energiemarkt
Um die globale Energiekrise und die Umweltverschmutzung zu bewältigen, die Energiewende hin zu einer kohlenstoffarmen Energieversorgung voranzutreiben und eine nachhaltige und gesunde Entwicklung der neuen Energiewirtschaft zu fördern, haben Länder auf der ganzen Welt Maßnahmen zur Unterstützung der Entwicklung des neuen Energiesektors eingeführt.
Im Bereich der Elektrofahrzeuge verzeichnet Chinas Branche seit 2021 einen Aufwärtstrend mit einem jährlichen Produktions- und Absatzwachstum von über 30 % in vier aufeinanderfolgenden Jahren. 2024 überschritten Produktion und Absatz von Elektrofahrzeugen erstmals die 10-Millionen-Marke und erreichten 12,888 Millionen bzw. 12,866 Millionen Einheiten, was einem Wachstum von 34,4 % bzw. 35,5 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Der Anteil von Elektrofahrzeugen am gesamten Neuwagenabsatz lag bei 40,9 %, ein Anstieg um 9,3 Prozentpunkte gegenüber 2023. Einige Institutionen prognostizieren, dass der chinesische Markt für Elektrofahrzeuge bis 2025 ein Volumen von 2,31 Billionen Yuan erreichen wird.
▶Anwendungen von Aluminiumoxid in der Halbleiterindustrie
AluminiumoxidkeramikDie Bauteile zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften wie hohe Härte, hohe mechanische Festigkeit, extreme Verschleißfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, hohen spezifischen Widerstand und gute elektrische Isolationsleistung aus. Sie erfüllen die komplexen Leistungsanforderungen der Halbleiterfertigung in speziellen Umgebungen wie Vakuum und hohen Temperaturen und spielen eine unersetzliche Rolle in den Produktionslinien der Halbleiterindustrie. Ihre Anwendung findet sich in nahezu allen Anlagen der Halbleiterfertigung, und sie sind Schlüsselkomponenten dieser Anlagen.
Nach Anwendungsgebiet werden Aluminiumoxid-Keramikbauteile hauptsächlich in kreisförmige Ring- und Zylindertypen, Luftstromführungstypen, Modultypen usw. unterteilt.
Kreisring- und Zylindertypen
Um beim Ätzprozess eine Kontamination des Wafers während des Plasmaätzens zu vermeiden, werden hochreine Aluminiumoxidbeschichtungen oder Aluminiumoxidkeramiken mit starker Korrosionsbeständigkeit als Schutzmaterialien für die Ätzkammer und die Innenauskleidung der Kammer ausgewählt.
Luftstromführungstypen
Beim Plasmareinigungsverfahren werden korrosive Gase eingesetzt, die Halogene wie Fluor und Chlor mit hoher Reaktivität enthalten. Die Gasdüsen bestehen üblicherweise aus Aluminiumoxidkeramik und müssen Eigenschaften wie hohe Plasmabeständigkeit, Durchschlagsfestigkeit und starke Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Prozessgasen und Nebenprodukten aufweisen. Gleichzeitig verfügen sie über eine präzise innere Porenstruktur zur genauen Steuerung des Gasflusses.
Modultyp
Bei Beschichtungsverfahren wie der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und dem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) werden auch Komponenten aus Aluminiumoxidkeramik für elektrostatische Spannfutter, Keramikheizelemente, Poliertische, Polierplatten, Kammern und andere bearbeitete Teile verwendet.
▶Anwendungen von Aluminiumoxid in der neuen Energiewirtschaft
☛Kathodenmaterialien
Bei den Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien kann die Oberflächenbeschichtung mit Aluminiumoxid die Kapazitätserhaltung, die Langzeitstabilität und die thermische Stabilität der Kathodenmaterialien wirksam verbessern.
☛Anodenmaterialien
Aluminiumoxid kann nicht nur auf den Separator, sondern auch auf die Oberfläche der Anode aufgebracht werden. Die Aluminiumoxidbeschichtung verbessert die Stabilität der Anodengrenzfläche, reduziert den Verlust an aktivem Lithium und erhöht die Ladungsspeicherfähigkeit sowie die Zyklenstabilität von Lithium-Ionen-Batterien.
☛Elektrolyt
Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zugabe einer bestimmten Menge Aluminiumoxidpulver zum Elektrolyten die Leitfähigkeit des Elektrolyten effektiv verbessern, den Ladungsübertragungswiderstand verringern und die elektrochemische Leistung von Lithium-Ionen-Batterien steigern kann.
▶Zusammenfassung
Über die oben genannten Anwendungsgebiete hinaus bietet Aluminiumoxid in der Energie- und Halbleiterindustrie weitaus mehr Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise findet es Verwendung in Keramikbauteilen wie Relais, Sicherungen und Dichtungsringen für Elektrofahrzeuge. Beide Branchen stehen gemeinsam vor Herausforderungen im Bereich des Wärmemanagements. Neben seiner Rolle als wärmeableitendes Substrat spielt Aluminiumoxid auch als wärmeleitender Füllstoff in Wärmeleitpasten, -gelen und anderen Wärmeableitungsmaterialien eine wichtige Rolle. Kurz gesagt: Aluminiumoxidwerkstoffe bieten vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in den beiden wichtigen Märkten der Energie- und Halbleiterindustrie.
