【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子元器件，具体涉及一种陶瓷封装基座及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着电子设备产品如手机、笔记本电脑等的不断小型化和多功能化，其内部结构中所用晶片或芯片等精密电子元件也需要逐步小型化，而对其起保护作用的陶瓷封装基座的要求也随之提高。
2、对于陶瓷封装基座而言，设计小规格及薄层化之后的封装件，其对应的力学强度也随之变差，因此，如何在保持薄层化与小规格的同时提升陶瓷基座本身的机械强度成为研究热点。
技术实现思路
1、针对上述现有技术涉及的陶瓷封装基座机械强度差等问题，本专利技术将提供一种陶瓷封装基座及其制备方法。
2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：
3、一种陶瓷封装基座，包括陶瓷基板及导电层，所述陶瓷基板包含氧化铝主晶相、次晶相和玻璃相；所述次晶相包括mgal2o4、al2tio5、laal11o18三种析出相，且所述次晶相和玻璃相中mg、ti、la的质量比为mg：ti：la＝(0.6-1)：(0.3-0.9)：(0.4-0.9)。
4、al2o3晶粒在烧结过程中会随着温度的上升逐渐长大，而晶粒的过度生长会使陶瓷基座的机械强度大幅度下降，为了抑制晶粒的生长，选择加入添加物生成特定晶相析出，使得烧结得到的陶瓷基板具有以氧化铝主晶相和在氧化铝晶粒的晶界处析出的mgal2o4、al2tio5和laal11o18次晶相的晶相结构，通过控制mgal2o4、al2tio5和laal11o18三种次晶相的析出情况及次晶相和
5、优选地，所述陶瓷基板中包括以al2o3换算计为92-94wt％的al、以sio2换算计为2.5-3.5％的si、以caco3换算计为0.5-1.5％的ca、以mgo换算计为1-1.5％的mg、以tio2换算计为0.5-1.5％的ti、以la2o3换算计为0.5-1％的la。
6、优选地，所述陶瓷基板中al的总质量与所述次晶相和玻璃相中mg的质量比为(48.5-49.5)：(0.6-1)。
7、优选地，所述次晶相中mgal2o4、al2tio5、laal11o18三种析出相的质量比为(2-3)：(1-3)：(1-2)，在上述三种次晶相的质量比之下，陶瓷基板具有更优的机械强度。
8、一种所述的陶瓷封装基座的制备方法，包括如下步骤：
9、(1)将陶瓷浆料依次经过流延成型、印刷导电层、叠层，得到陶瓷封装基座生坯；
10、以陶瓷浆料的质量百分含量为100％计，所述陶瓷浆料包括如下质量百分含量的组分：无机组分45-55％、有机溶剂30-40％、有机树脂5-10％、增塑剂2-5％、分散剂0.5-1％；
11、以无机组分的质量百分含量为100％计，所述无机组分包括如下质量百分含量的组分：al2o3 92-94％、sio2 2.5-3.5％、caco3 0.5-1.5％、mgo 1-1.5％、tio20.5-1.5％、la2o3 0.5-1％；
12、(2)将所述陶瓷封装基座生坯依次经过排胶、烧结、镀金属镀层，得到所述陶瓷封装基座。
13、本专利技术在制备陶瓷封装基座控制无机组分的成分及其含量，可以使得陶瓷基板形成以氧化铝为主晶相和在氧化铝晶粒的晶界处析出特定成分的mgal2o4、al2tio5和laal11o18的晶相结构、非晶态的玻璃相，三种晶相同时析出于al2o3晶界处，所起钉扎作用从而抑制晶粒异常生长、促进晶粒细化降低烧结温度并提升致密度，玻璃相进一步促进烧结，以实现提高陶瓷封装基座的机械强度的目的。
14、本专利技术技术方案中需要控制无机组分的成分及其含量，以实现氧化铝晶粒晶界处晶相种类及析出含量的精准控制，原因如下：
15、加入的mgo一部分与sio2/caco3形成玻璃，促进烧结过程，过量的另一部分mgo与al2o3反应生成mgal2o4，小晶粒的mgal2o4起到对al2o3晶界的钉扎作用，抑制晶粒生长；同时mgal2o4晶粒填充于al2o3晶粒空隙中，可以有效分散传导至空隙间的力，避免了孔隙的劣化效应。尽管mgal2o4的生成抑制了al2o3晶粒的生长，但由于体系内生成的mgal2o4晶粒是有限的，并不能钉扎所有al2o3晶粒的晶界，因此，被钉扎住的氧化铝晶粒生长缓慢，而没有受到钉扎作用的晶粒则能正常生长，从而提升陶瓷封装基座的力学性能；
16、当添加的mgo的量过低时，此时mgo与al2o3完全固溶，无剩余mgo与al2o3反应生成mgal2o4，对晶界起不到钉扎作用；当添加的mgo的量过高时，此时添加的mgo超过反应所需量，则生成过多的mgal2o4晶粒对过多al2o3晶粒的晶界起到钉扎的作用，影响al2o3晶粒的正常生长，造成陶瓷基座难以烧结且性能较差；
17、tio2与al2o3的电价及离子半径不同，因此加入的tio2会与al2o3发生缺陷反应，从而产生主晶格畸变和阳离子空位，这些缺陷促进体系内al2o3的扩散速率，降低陶瓷基板的烧结温度，并促进al2o3陶瓷的晶粒细化；此外，tio2与al2o3生成al2tio5相，填充于晶体的间隙，排出气孔，降低气孔率，提升材料密度，进一步提升陶瓷基座的机械性能；
18、tio2加入量过少会导致无法生成特定的al2tio5相，使得对陶瓷体系的密度提升效果下降；加入量过多则会导致体系内出现过多的al2tio5相，过多的al2tio5相会提升陶瓷的烧结温度，从而导致al2o3晶粒在高温下的快速生长，影响材料性能；
19、通过在陶瓷基板中引入稀土氧化物la2o3，稀土阳离子半径较铝离子大很多，离子半径的差距使la元素在al中的固溶程度较小，难以形成固溶体，因此加入的la2o3主要存在于al2o3晶界上，此时具有玻璃网状结构的la2o3因其体积较大，在结构中自身迁移阻力大，并能阻碍其他离子迁移，降低了晶界迁移速率，并抑制al2o3晶粒的生长，提升陶瓷基座的强度；
20、la2o3过少时la元素以固溶形式存在al2o3晶粒中，无法实现对al2o3晶粒的定扎效果，无法抑制al2o3晶粒异常生长的作用；当la2o3加入量过多时，会导致体系内出现较多粗大的棒状laal11o18晶相，并会伴随粗大的al2o3晶粒出现，导致陶瓷的密度降低，引起陶瓷力学性能降低。
21、优选地，所述烧结的升温速率为120-200℃/min，所述烧结的降温速率为60-110℃/min。
22、进一步优选地，所述烧结的升温速率为120-180℃/min，所述烧结的降温速率为80-110℃/min。
23、优选地，所述排胶的温度为350-550℃，所述排胶的时间为2-4h。
24、优选地，所述烧结的温度为1250-1450℃，所述烧结的时间为1-5h。
25、烧结过程对晶粒的生长有影响，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陶瓷封装基座，其特征在于，包括陶瓷基板及导电层，所述陶瓷基板包含氧化铝主晶相、次晶相和玻璃相；所述次晶相包括MgAl2O4、Al2TiO5、LaAl11O18三种析出相，且所述次晶相和玻璃相中Mg、Ti、La的质量比为Mg：Ti：La＝(0.6-1)：(0.3-0.9)：(0.4-0.9)。
2.如权利要求1所述的陶瓷封装基座，其特征在于，所述陶瓷基板中Al的总质量与所述次晶相和玻璃相中Mg的质量比为(48.5-49.5)：(0.6-1)。
3.如权利要求1所述的陶瓷封装基座，其特征在于，所述次晶相中MgAl2O4、Al2TiO5、LaAl11O18三种析出相的质量比为(2-3)：(1-3)：(1-2)。
4.一种权利要求1-3任意一项所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述烧结的升温速率为120-200℃/min，所述烧结的降温速率为60-110℃/min。
6.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述排胶的温度为
7.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为1250-1450℃，所述烧结的时间为1-5h。
8.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述Al2O3的平均粒径为0.1-3μm。
9.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述无机组分包括如下质量百分含量的组分：Al2O392-93％、SiO23％、CaCO31％、MgO1.2-1.5％、TiO21-1.5％、La2O30.8-1％。
10.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲苯、乙醇、二甲苯、丁酮、异丙醇中的至少一种；所述有机树脂包括丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛酯中的至少一种；所述增塑剂包括蓖麻油、聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种；所述分散剂包括硬脂酸、鱼油、丙烯酸酯中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷封装基座，其特征在于，包括陶瓷基板及导电层，所述陶瓷基板包含氧化铝主晶相、次晶相和玻璃相；所述次晶相包括mgal2o4、al2tio5、laal11o18三种析出相，且所述次晶相和玻璃相中mg、ti、la的质量比为mg：ti：la＝(0.6-1)：(0.3-0.9)：(0.4-0.9)。
2.如权利要求1所述的陶瓷封装基座，其特征在于，所述陶瓷基板中al的总质量与所述次晶相和玻璃相中mg的质量比为(48.5-49.5)：(0.6-1)。
3.如权利要求1所述的陶瓷封装基座，其特征在于，所述次晶相中mgal2o4、al2tio5、laal11o18三种析出相的质量比为(2-3)：(1-3)：(1-2)。
4.一种权利要求1-3任意一项所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的陶瓷封装基座的制备方法，其特征在于，所述烧结的升温速率为120-200℃/min，所述烧结的降温速率为60-110℃/min。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：邱基华，孙健，
申请(专利权)人：潮州三环集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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