La ceramica di allumina possiede un'elevata durezza, con una durezza Rockwell di HRA 80–90, seconda solo al diamante. La sua resistenza all'usura è equivalente a 266 volte quella dell'acciaio al manganese e 171,5 volte quella della ghisa ad alto contenuto di cromo; in condizioni operative identiche, può prolungare la vita utile dell'apparecchiatura di almeno dieci volte.
I substrati ceramici di allumina possono essere classificati in base alla purezza in gradi come 90% allumina, 96% allumina, 99% allumina e 95% allumina. La differenza principale sta nella quantità di drogaggio nel substrato - minore è il drogaggio, maggiore è la purezza del substrato. I substrati ceramici di allumina di diversa purezza mostrano variazioni nelle proprietà elettriche e meccaniche: i substrati ceramici di purezza-più elevata generalmente hanno costanti dielettriche più elevate, perdita dielettrica inferiore e migliore levigatezza della superficie.
Inoltre, i substrati ceramici di allumina offrono vantaggi quali elevata conduttività termica, elevata resistività elettrica, eccellente stabilità termica e bassa costante dielettrica, rendendoli il materiale preferito per dispositivi e sistemi microelettronici di prossima-generazione. Sono stati ampiamente utilizzati nel settore aerospaziale, nelle comunicazioni 5G, nei semiconduttori ad alta-potenza, nell'illuminazione a LED ad alta-potenza e in altri campi.
Il rapido sviluppo dell'industria dei semiconduttori e dell'informazione elettronica ha imposto requisiti sempre più rigorosi sulle prestazioni dei materiali di base. Essendo materiali fondamentali con caratteristiche di accoppiamento multifunzionali, - le ceramiche elettroniche, elettriche, magnetiche, termiche e meccaniche - sono ampiamente utilizzate in componenti fondamentali come condensatori, filtri, sensori e substrati di imballaggio. Tra questi, i substrati ceramici rappresentano un'importante forma di prodotto della ceramica elettronica nel campo dell'imballaggio dei semiconduttori di potenza. La loro conduttività termica, resistenza meccanica, affidabilità e precisione determinano direttamente le prestazioni e la durata dei prodotti finali. Questa discussione si concentra sugli argomenti principali della progettazione di substrati ceramici/materiali ceramici elettronici, processi di fabbricazione, test delle prestazioni e scenari applicativi.