[发明专利]一种高强度HTCC陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度HTCC陶瓷材料及其制备方法，涉及高温共烧陶瓷外壳制作领域。高强度HTCC陶瓷材料按照重量百分比包括：微米级氧化铝60％～90％、亚微米级氧化铝0.1％～30％、高岭土3％～5％、滑石粉3％～5％、三氧化二铬1％～3％、三氧化钼1％～3％、氧化钇0.1％～1％。其制备方法包括：将原料中各组分按比例混合均匀；加入流延助剂干燥成型；于1500℃～1600℃下烧结成致密的陶瓷材料。本发明通过亚微米级氧化铝的引入，降低了陶瓷材料的孔隙率，提高了陶瓷材料的致密度以及抗弯强度。

技术领域

本发明属于高温多层共烧陶瓷外壳制作技术领域，特别涉及一种高强度HTCC陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着集成电路逐步向大规模和超大规模发展，为了满足武器装备、航天和航空的需求，必须研制体积小、重量轻的各类器件用陶瓷封装外壳。与此同时高便携的现代电子产品，除具备低导通阻抗、低开关损耗、低热阻等特性之外，还需实现纤薄小巧的表面贴装，带动中小规模集成电路及半导体分立器件用陶瓷外壳向更小、更薄、散热性能更好的芯片级封装发展。

为适应目前小型气密性陶瓷外壳的应用，必须提高陶瓷材料的密度和强度以实现薄型化、轻量化。传统陶瓷材料制作的封装外壳机械强度相对较低，在恒定加速度、机械冲击等试验中偶发陶瓷基体断裂，从而出现封装漏气、布线开路等失效现象；在整机系统极限试验中偶因陶瓷微裂纹，从而造成引线脱落、焊框分层等失效现象。另外，传统陶瓷材料制作的封装外壳致密度不足，容易因释气而出现内部水汽超标、氢气含量超标等失效现象。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种高强度HTCC陶瓷材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度HTCC陶瓷材料，按照重量百分比，由以下组分组成：

所述微米级氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为1～10μm、比表面积为0.5～3m²/g。

所述亚微米级氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为0.1～1μm、比表面积为3～10m²/g。

所述高岭土、滑石粉、三氧化二铬、三氧化钼和氧化钇的中位粒径均为1～10μm。

上述的高强度HTCC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将原料中各组分按比例混合均匀；

b、加入流延助剂干燥成型；

c、于1500℃～1600℃下烧结成致密的陶瓷材料。

所述步骤a中，混合时间为12～24h。

所述的步骤b中，按照质量百分比，流延助剂由以下组分组成：

所述的步骤b中，流延助剂与HTCC陶瓷材料的原料的质量比为3:7。

所述步骤b中，干燥温度为25℃～105℃。

所述步骤c中，烧结时间为2～6h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过亚微米级氧化铝的引入，降低了陶瓷材料的晶粒度，增加了晶界的数量，延长了断裂过程中裂纹扩展路径，提高了陶瓷材料的断裂韧性和断裂功，从而提高了材料的抗弯强度；

2、本发明通过亚微米级氧化铝的引入，使得小晶粒有效地填充在大晶粒之间，降低了陶瓷材料的气孔率，提高了陶瓷材料的成瓷密度；