CN110526729A - 一种具有良好力学性能的封装基材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有良好力学性能的封装基材，其原料按重量份比包括：铝盐5‑15份、磷酸水溶液15‑25份、长石15‑20份、粘土12‑20份、石英10‑15份、无机填料12‑25份、氧化铝12‑18份、玻璃纤维15‑25份、酚醛树脂6‑12份、去离子水25‑50份、发泡剂12‑16份、硅烷偶联剂12‑20份、吸附剂15‑20份和方解石粉13‑22份，本发明涉及封装基材制备技术领域。该具有良好力学性能的封装基材，通过在原料中添加了石英、玻璃纤维等，增加了材料的硬度和强度，通过硅烷偶联剂对其进行改性，并加入了酚醛树脂从而提高耐高温陶瓷材料的性能，加入方解石粉，提高了封装基材的抗压性，整体的硬度好，强度高，耐高温，耐腐蚀，并且其表面耐磨能力也较高，降低其磨损，增加其使用寿命。

Description

一种具有良好力学性能的封装基材

技术领域

本发明涉及封装基材制备技术领域，具体为一种具有良好力学性能的封装基材。

背景技术

封装是指一种将抽象性函式接口的实作细节部分包装、隐藏起来的方法，同时，它也是一种防止外界呼叫端，去存取物件内部实作细节的手段，这个手段是由编程语言本身来提供的，适当的封装，可以将物件使用接口的程式实作部分隐藏起来，不让使用者看到，同时确保使用者无法任意更改物件内部的重要资料，它可以让程式码更容易理解与维护，也加强了程式码的安全性，在电子方面，封装是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接，陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料，力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。

现有大部分封装基材采用玻璃基材或者陶瓷基材作为原料，但是在高温的环境下，陶瓷的使用寿命大大缩短，且强度也降低，力学性能较低，不具有良好的使用性，降低了对内部物件的保护效果。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有良好力学性能的封装基材，解决了在高温的环境下，陶瓷的使用寿命大大缩短，且强度也降低，力学性能较低，不具有良好的使用性，降低了对内部物件的保护效果的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有良好力学性能的封装基材，其原料按重量份比包括：铝盐5-15份、磷酸水溶液15-25份、长石15-20份、粘土12-20份、石英10-15份、无机填料12-25份、氧化铝12-18份、玻璃纤维15-25份、酚醛树脂6-12份、去离子水25-50份、发泡剂12-16份、硅烷偶联剂12-20份、吸附剂15-20份和方解石粉13-22份。

优选的，其原料按重量份比包括：铝盐5-15份、磷酸水溶液15-25份、长石15-20份、粘土12-20份、石英10-15份、无机填料12-25份、氧化铝12-18份、玻璃纤维15-25份、酚醛树脂6-12份、去离子水25-50份、发泡剂12-16份、硅烷偶联剂16份、吸附剂15-20份和方解石粉13-22份。

优选的，其原料组分具体包括：铝盐5份、磷酸水溶液15份、长石15份、粘土12份、石英10份、无机填料12份、氧化铝12份、玻璃纤维15份、酚醛树脂6份、去离子水25份、发泡剂12份、硅烷偶联剂12份、吸附剂15份和方解石粉13份。

优选的，其原料组分具体包括：铝盐15份、磷酸水溶液25份、长石20份、粘土20份、石英15份、无机填料25份、氧化铝18份、玻璃纤维25份、酚醛树脂12份、去离子水50份、发泡剂16份、硅烷偶联剂20份、吸附剂20份和方解石粉22份。

优选的，所述无机填料为二氧化钛、碳酸钙、滑石粉和高岭土中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

优选的，所述发泡剂为硅酸钠，吸附剂为氧化铝、沸石、天然黏土以及硅酸钙中的至少一种。

铝盐是一类盐的总称，主要是指正三价铝离子和酸根阴离子组成的盐，一般来说呈白色或无色晶体，易溶于水，个别不溶于水。

磷酸盐符号：PO3-4，是磷酸的盐，在无机化学、生物化学及生物地质化学上是很重要的物质，是几乎所有食物的天然成分之一，作为重要的食品配料和功能添加剂被广泛用于食品加工中。

长石是地质学专业术语，大陆地壳最常见的矿物之一，长石是长石族矿物的总称，它是一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物，长石在地壳中比例高达60％，在火成岩、变质岩、沉积岩中都可出现，长石是几乎所有火成岩的主要矿物成分，对于岩石的分类具有重要意义，另有同名药物。

黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过才具有较好的可塑性，一般的粘土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或者是一次黏土，这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。

石英石，通常我们说的石英石是一种由90％以上的石英晶体加上树脂及其他微量元素人工合成的一种新型石材，它是通过特殊的机器在一定的物理、化学条件下压制而成的大规格板材，它的主要材料是石英，石英是一种受热或压力就容易变成液体状的矿物，也是相当常见的造岩矿物，在三大类岩石中皆有之，因为它在火成岩中结晶最晚，所以通常缺少完整晶面，多半填充在其他先结晶的造岩矿物中间。

氧化铝是一种高硬度的化合物，化学式Al2O3，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料，工业氧化铝是由铝矾土和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的Al2O3，一般用化学方法制备，Al2O3有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3，其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。

玻璃纤维(英文原名为：glass fiber或fiberglass)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差，它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成，玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

酚醛树脂(又称电木，电木粉)是一种无色或黄褐色的透明物，耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀，不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中，酚醛树脂是由苯酚醛或其衍生物缩聚而得，市场销售的酚醛树脂往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。

去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水，国际标准化组织ISO/TC147规定的“去离子”定义为：“去离子水完全或不完全地去除离子物质，”如今的工艺主要采用RO反渗透的方法制取，应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。

方解石粉就是重钙，是“重质碳酸钙”的简称，主要成分是重质碳酸钙，重质碳酸钙也简称为“重钙”，通常用作填料，方解石粉一般为白色、乳白色或无色，密度2.6-2.94，硬度3，具有玻璃光泽，分解温度898.6℃，结构致密，难溶于水，溶于酸，杂质少，粒度均匀，加工工艺性能好，DOP吸油值低等优点。

优选的，所述一种具有良好力学性能的封装基材的制备方法具体包括以下步骤：

S1、将适量的铝盐倒入到适量的磷酸水溶液中，将温度设置为60℃～100℃，然后手动进行匀速搅拌，促进铝盐的溶解，就可以获得透明磷酸二氢铝水溶液；

S2、选取适量的长石、粘土和石英，将适量的长石、粘土和石英混合搅拌均匀后，将其原料进行粉碎，然后过200-300目筛，然后将过筛后的原料中加入玻璃纤维和方解石粉，继续混合均匀，然后将混合的原料送入行星球磨机中，行星球磨机转速为100-1000r/min，混料时间为1-10h，得到混合原料；

S3、将步骤S2中得到的混合原料倒入搅拌机中，然后加入适量的酚醛树脂、硅烷偶联剂和去离子水，启动搅拌机进行搅拌，搅拌温度控制在20-40℃，搅拌速率为150-250r/min，然后依次加入发泡剂、吸附剂和步骤S1中制得的透明磷酸二氢铝水溶液，再次进行搅拌，搅拌温度为10-20℃，搅拌速率为150-250r/min；

S4、采用模压成型，将步骤S3中制得的混合原料倒入模具中，模压压力为2～10MPa，对原料进行压制，启模取件，然后将其于800-1000℃进行预烧4-5h，得到半成品，将半成品于1100-1300℃进行高温烧结8-10h，得到具有良好力学性能的封装基材。

(三)有益效果

本发明提供了一种具有良好力学性能的封装基材。与现有技术相比具备以下有益效果：该具有良好力学性能的封装基材，其原料按重量份比包括：铝盐5-15份、磷酸水溶液15-25份、长石15-20份、粘土12-20份、石英10-15份、无机填料12-25份、氧化铝12-18份、玻璃纤维15-25份、酚醛树脂6-12份、去离子水25-50份、发泡剂12-16份、硅烷偶联剂12-20份、吸附剂15-20份和方解石粉13-22份，无机填料为二氧化钛、碳酸钙、滑石粉和高岭土中的一种或两种以上的混合物，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或多种，发泡剂为硅酸钠，吸附剂为氧化铝、沸石、天然黏土以及硅酸钙中的至少一种，通过在原料中添加了石英、玻璃纤维等，增加了材料的硬度和强度，通过硅烷偶联剂对其进行改性，并加入了酚醛树脂从而提高耐高温陶瓷材料的性能，加入方解石粉，提高了封装基材的抗压性，整体的硬度好，强度高，耐高温，耐腐蚀，并且其表面耐磨能力也较高，降低其磨损，增加其使用寿命。

附图说明

图1为本发明对比实验表图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种具有良好力学性能的封装基材，具体包括以下实施例：

实施例1

S1、将10份铝盐倒入到20份磷酸水溶液中，将温度设置为80℃，然后手动进行匀速搅拌，促进铝盐的溶解，就可以获得透明磷酸二氢铝水溶液；

S2、选取17份长石、16份粘土和13份石英，将17份长石、16份粘土和13份石英混合搅拌均匀后，将其原料进行粉碎，然后过250目筛，然后将过筛后的原料中加入20份玻璃纤维和18份方解石粉，继续混合均匀，然后将混合的原料送入行星球磨机中，行星球磨机转速为500r/min，混料时间为5h，得到混合原料；

S3、将步骤S2中得到的混合原料倒入搅拌机中，然后加入8份酚醛树脂、16份硅烷偶联剂和37份去离子水，启动搅拌机进行搅拌，搅拌温度控制在30℃，搅拌速率为200r/min，然后依次加入14份发泡剂、17份吸附剂和步骤S1中制得的透明磷酸二氢铝水溶液，再次进行搅拌，搅拌温度为15℃，搅拌速率为200r/min；

S4、采用模压成型，将步骤S3中制得的混合原料倒入模具中，模压压力为6MPa，对原料进行压制，启模取件，然后将其于900℃进行预烧4.5h，得到半成品，将半成品于1200℃进行高温烧结9h，得到具有良好力学性能的封装基材。

实施例2

S1、将5份铝盐倒入到15份磷酸水溶液中，将温度设置为80℃，然后手动进行匀速搅拌，促进铝盐的溶解，就可以获得透明磷酸二氢铝水溶液；

S2、选取15份长石、12份粘土和10份石英，将15份长石、12份粘土和10份石英混合搅拌均匀后，将其原料进行粉碎，然后过200目筛，然后将过筛后的原料中加入15份玻璃纤维和13份方解石粉，继续混合均匀，然后将混合的原料送入行星球磨机中，行星球磨机转速为100r/min，混料时间为1h，得到混合原料；

S3、将步骤S2中得到的混合原料倒入搅拌机中，然后加入6份酚醛树脂、12份硅烷偶联剂和25份去离子水，启动搅拌机进行搅拌，搅拌温度控制在20℃，搅拌速率为150r/min，然后依次加12份入发泡剂、15份吸附剂和步骤S1中制得的透明磷酸二氢铝水溶液，再次进行搅拌，搅拌温度为10℃，搅拌速率为150r/min；

S4、采用模压成型，将步骤S3中制得的混合原料倒入模具中，模压压力为2MPa，对原料进行压制，启模取件，然后将其于800℃进行预烧4h，得到半成品，将半成品于1100℃进行高温烧结8h，得到具有良好力学性能的封装基材。

实施例3

S1、将15份铝盐倒入到25份磷酸水溶液中，将温度设置为100℃，然后手动进行匀速搅拌，促进铝盐的溶解，就可以获得透明磷酸二氢铝水溶液；

S2、选取20份长石、20份粘土和15份石英，将20份长石、20份粘土和15份石英混合搅拌均匀后，将其原料进行粉碎，然后过300目筛，然后将过筛后的原料中加入25份玻璃纤维和22份方解石粉，继续混合均匀，然后将混合的原料送入行星球磨机中，行星球磨机转速为1000r/min，混料时间为10h，得到混合原料；

S3、将步骤S2中得到的混合原料倒入搅拌机中，然后加入12份酚醛树脂、20份硅烷偶联剂和50份去离子水，启动搅拌机进行搅拌，搅拌温度控制在40℃，搅拌速率为250r/min，然后依次加入16份发泡剂、20份吸附剂和步骤S1中制得的透明磷酸二氢铝水溶液，再次进行搅拌，搅拌温度为20℃，搅拌速率为1250r/min；

S4、采用模压成型，将步骤S3中制得的混合原料倒入模具中，模压压力为10MPa，对原料进行压制，启模取件，然后将其于1000℃进行预烧5h，得到半成品，将半成品于1300℃进行高温烧结10h，得到具有良好力学性能的封装基材。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

对比实验

某封装基材加工厂随机选取30名工人对本发明实施例生产的封装基材进行测试，随机选取10名工人对实施例1生产的封装基材进行测试，选取选取10名工人对实施例2生产的封装基材进行测试，剩下的10名工人对实施例3生产的封装基材进行测试，并对测试的结果进行记录。

如表图1所示，本实施例1生产的封装基材的效果最佳，其耐磨程度为7级，在压力值为50spi的条件下，表面无裂痕，保存良好，对比实施例2和实施例3来说，效果最佳，通过在原料中添加了石英、玻璃纤维等，增加了材料的硬度和强度，通过硅烷偶联剂对其进行改性，并加入了酚醛树脂从而提高耐高温陶瓷材料的性能，加入方解石粉，提高了封装基材的抗压性，整体的硬度好，强度高，耐高温，耐腐蚀，并且其表面耐磨能力也较高，降低其磨损，增加其使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：其原料按重量份比包括：铝盐5-15份、磷酸水溶液15-25份、长石15-20份、粘土12-20份、石英10-15份、无机填料12-25份、氧化铝12-18份、玻璃纤维15-25份、酚醛树脂6-12份、去离子水25-50份、发泡剂12-16份、硅烷偶联剂12-20份、吸附剂15-20份和方解石粉13-22份。

2.根据权利要求1所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：其原料组分具体包括：铝盐10份、磷酸水溶液20份、长石17份、粘土16份、石英13份、无机填料19份、氧化铝15份、玻璃纤维20份、酚醛树脂8份、去离子水37份、发泡剂14份、硅烷偶联剂16份、吸附剂17份和方解石粉18份。

3.根据权利要求1所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：其原料组分具体包括：铝盐5份、磷酸水溶液15份、长石15份、粘土12份、石英10份、无机填料12份、氧化铝12份、玻璃纤维15份、酚醛树脂6份、去离子水25份、发泡剂12份、硅烷偶联剂12份、吸附剂15份和方解石粉13份。

4.根据权利要求1所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：其原料组分具体包括：铝盐15份、磷酸水溶液25份、长石20份、粘土20份、石英15份、无机填料25份、氧化铝18份、玻璃纤维25份、酚醛树脂12份、去离子水50份、发泡剂16份、硅烷偶联剂20份、吸附剂20份和方解石粉22份。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：所述无机填料为二氧化钛、碳酸钙、滑石粉和高岭土中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：所述发泡剂为硅酸钠，吸附剂为氧化铝、沸石、天然黏土以及硅酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种具有良好力学性能的封装基材，其特征在于：其制备方法具体包括以下步骤：

S1、将适量的铝盐倒入到适量的磷酸水溶液中，将温度设置为60℃～100℃，然后手动进行匀速搅拌，促进铝盐的溶解，就可以获得透明磷酸二氢铝水溶液；

S2、选取适量的长石、粘土和石英，将适量的长石、粘土和石英混合搅拌均匀后，将其原料进行粉碎，然后过200-300目筛，然后将过筛后的原料中加入玻璃纤维和方解石粉，继续混合均匀，然后将混合的原料送入行星球磨机中，行星球磨机转速为100-1000r/min，混料时间为1-10h，得到混合原料；

S3、将步骤S2中得到的混合原料倒入搅拌机中，然后加入适量的酚醛树脂、硅烷偶联剂和去离子水，启动搅拌机进行搅拌，搅拌温度控制在20-40℃，搅拌速率为150-250r/min，然后依次加入发泡剂、吸附剂和步骤S1中制得的透明磷酸二氢铝水溶液，再次进行搅拌，搅拌温度为10-20℃，搅拌速率为150-250r/min；

S4、采用模压成型，将步骤S3中制得的混合原料倒入模具中，模压压力为2～10MPa，对原料进行压制，启模取件，然后将其于800-1000℃进行预烧4-5h，得到半成品，将半成品于1100-1300℃进行高温烧结8-10h，得到具有良好力学性能的封装基材。