论文部分内容阅读
概述了电子封装技术和封装材料的发展情况,阐述了黑色Al2O3陶瓷在封装材料中的地位及其应用背景。黑色Al2O3陶瓷作为特种陶瓷封装材料,其密度较一般的金属封装材料小而气密性较塑料封装材料好,在要求电子封装具有高可靠性、气密性及耐热冲击性能的场合,黑色Al2O3陶瓷具有其他种类封装材料不可替代的优点,瓷体呈黑色满足了某些电子产品避光性的要求。和其他陶瓷封装材料相比,黑色Al2O3陶瓷加工技术成熟,制作成本低,具有很大的实用价值。采用超细α-Al2O3、SiO2粉体及适量的过渡金属氧化物如Co2O3、Cr2O3、V2O5、MnO2与TiO2,用固相反应法在1350℃空气中烧结得到了致密的黑色Al2O3陶瓷。研究了多种掺杂剂在黑色Al2O3陶瓷中的作用,对黑色Al2O3陶瓷进行掺杂改性使其使用性能得到优化。结果表明:在黑色Al2O3陶瓷中,SiO2是一种较好的掺杂剂,它不仅可以降低烧结温度,使陶瓷晶粒细小均匀,同时还可以改善材料的电气性能,使之满足用作晶体振荡器件、光电器件及集成电路器件等的基板及避光封装外壳的要求。当w(SiO2)/%=1.5%时,烧结瓷片的密度为3.78 g/cm3,气孔率为0.12%,绝缘电阻率为2.5×1010 ?·cm,在频率为10 kHz时,测得的相对介电常数εr=13.68,介电损耗tgδ=0.0226。在SiO2掺杂的基础上,进一步采用适量的B2O3作助熔剂掺杂,将黑色Al2O3陶瓷的烧成温度降低到1320℃,且B2O3对黑色Al2O3陶瓷作为电子封装材料的使用性能没有造成很大负面影响。当w(B2O3)/%=2%时,烧结瓷片的密度为3.77 g/cm3,气孔率为0.17%,在频率为10 kHz时,测得相对介电常数εr=12.05,介电损耗tgδ=0.0142。CuO具有很强的助熔效果,用CuO掺杂也得到了黑色Al2O3陶瓷,但Cu2+的呈色不太稳定且CuO掺杂对黑色Al2O3陶瓷的电气性能不利。此外,本文对多层陶瓷共烧工艺进行了研究,用流延法制得陶瓷生片,进行机械钻孔,用金属W粉制作导电浆料,金属化布线用厚膜印刷法,金属化后的陶瓷生片四片对准叠层,热压结合,在N2保护的气氛炉中烧结,得到多层陶瓷共烧基板。