CN112390630A - 一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅8‑15%、氧化镁4‑7%、稀土氧化物0.5‑0.8%、氧化钡0.8‑1.5%、氧化钾0.8‑1.2%、着色剂2‑8%和氧化铝余量。本发明通过调整陶瓷封装外壳材料的配方，尤其是采用氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物组成的稀土氧化物可以显著降低陶瓷封装外壳材料的收缩率，本发明的陶瓷封装外壳材料压片后径向烧结收缩率低于0.05%。

Description

一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料
技术领域
本发明涉及陶瓷封装材料技术领域，尤其涉及一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料。
背景技术
近年来，在半导体技术飞速发展的带动下，电子元器件不断向小型化、集成化和高频化方向发展。
常规氧化铝陶瓷的烧结温度在 1500℃以上，对烧成设备有较高的要求，需要高温氢气烧结炉，对能源的消耗也相当大，如电力、氢气等，所以制造成本一直居高不下，而且较高的烧结温度也限制了其只能采用难熔的 W、Mo 等金属作为导体材料。W、Mo材料的金属化电阻大，导体损耗高，不能完全满足高速、高频领域的应用。LTCC（低温共烧陶瓷材料）虽可以使用金、银、铜等低电阻导体，但为了降低烧结温度而加入了大量玻璃成分，从而导致其抗弯强度不足 200Mpa。抗弯强度的降低导致了其可靠性的下降，在稍大一些的冲击下易出现裂纹或发生断裂，造成产品出现严重的失效现象。此外LTCC低的抗弯强度也限制了封装基板的厚度，不利于超薄封装形式的应用，从而限制了封装的进一步小型化。
目前国内公开的可以匹配低电阻导体材料，同时又保持较高机械性能的陶瓷封装材料仍较少。尤其是大部分陶瓷封装材料的收缩率较高，无法满足高精度封装的要求，故本发明提供了一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料。
本发明的技术方案如下：
一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，包括以下成分：二氧化硅、氧化镁、稀土氧化物、氧化钡、氧化钾、着色剂和氧化铝。
一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 8-15%、氧化镁 4-7%、稀土氧化物 0.5-0.8%、氧化钡 0.8-1.5%、氧化钾 0.8-1.2%、着色剂 2-8%和氧化铝 余量。
优选的，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物。
优选的，所述的氧化铝为α相氧化铝，纯度＞99.9%。
优选的，所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将各种原料混合均匀，加乙醇研磨后烘干，然后重新研磨成粉末；
B、成型；
C、将成型后在氮气与氢气的比例为1：（1-3）气氛中进行烧结，烧结温度为 1200-1250℃，所述氮气与氢气的比例为体积比。
本发明的有益之处在于：本发明的低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 8-15%、氧化镁 4-7%、稀土氧化物 0.5-0.8%、氧化钡 0.8-1.5%、氧化钾 0.8-1.2%、着色剂 2-8%和氧化铝 余量。本发明通过调整陶瓷封装外壳材料的配方，尤其是采用氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物组成的稀土氧化物可以显著降低陶瓷封装外壳材料的收缩率，本发明的陶瓷封装外壳材料压片后径向烧结收缩率低于0.05%。
具体实施方式
实施例1：
一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 11.2%、氧化镁 4.8%、稀土氧化物 0.65%、氧化钡 1.2%、氧化钾 0.9%、着色剂 5.5%和氧化铝 余量。
所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物；所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的质量比为5:2:1。
所述的氧化铝为α相氧化铝，纯度＞99.9%。
所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将各种原料混合均匀，加乙醇研磨后烘干，然后重新研磨成粉末；
B、成型；
C、将成型后在氮气与氢气的比例为1：1气氛中进行烧结，烧结温度为 1220℃，所述氮气与氢气的比例为体积比。
所制高强度半导体封装陶瓷材料的主要技术指标如下 ：
抗弯强度＞300MPa
介电常数8.9（1GHz）
介质损耗2.3×10-5（1GHz）
压片后径向烧结收缩率为0.03%。
实施例2：
一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 8%、氧化镁 7%、稀土氧化物 0.8%、氧化钡 1.5%、氧化钾 0.8%、着色剂 8%和氧化铝 余量。
所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物；所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的质量比为6:1:1。
所述的氧化铝为α相氧化铝，纯度＞99.9%。
所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将各种原料混合均匀，加乙醇研磨后烘干，然后重新研磨成粉末；
B、成型；
C、将成型后在氮气与氢气的比例为1：3气氛中进行烧结，烧结温度为 1250℃，所述氮气与氢气的比例为体积比。
抗弯强度＞300MPa
介电常数9.2（1GHz）
介质损耗2.4×10-5（1GHz）
压片后径向烧结收缩率为0.04%。
实施例3：
一种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 15%、氧化镁 4%、稀土氧化物 0.5%、氧化钡 0.8%、氧化钾 1.2%、着色剂 2%和氧化铝 余量。
所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物；所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的质量比为3:2:1。
所述的氧化铝为α相氧化铝，纯度＞99.9%。
所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将各种原料混合均匀，加乙醇研磨后烘干，然后重新研磨成粉末；
B、成型；
C、将成型后在氮气与氢气的比例为1：2气氛中进行烧结，烧结温度为 1205℃，所述氮气与氢气的比例为体积比。
抗弯强度＞300MPa
介电常数9.7（1GHz）
介质损耗1.7×10-5（1GHz）
压片后径向烧结收缩率为0.03%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.种低收缩率的陶瓷封装外壳材料，其特征在于，二氧化硅、氧化镁、稀土氧化物、氧化钡、氧化钾、着色剂和氧化铝。
2.权利要求1所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：二氧化硅 8-15%、氧化镁 4-7%、稀土氧化物 0.5-0.8%、氧化钡 0.8-1.5%、氧化钾 0.8-1.2%、着色剂 2-8%和氧化铝 余量。
3.权利要求1或2所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料，其特征在于，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化钇的混合物。
4.权利要求1或2所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料，其特征在于，所述的氧化铝为α相氧化铝，纯度＞99.9%。
5.权利要求1或2所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料，其特征在于，所述的低收缩率的陶瓷封装外壳材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将各种原料混合均匀，加乙醇研磨后烘干，然后重新研磨成粉末；
B、成型；
C、将成型后在氮气与氢气的比例为1：（1-3）气氛中进行烧结，烧结温度为 1200-1250℃，所述氮气与氢气的比例为体积比。
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