一种电子封装陶瓷用黑色色料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电子封装陶瓷用黑色色料，由以下原料组分按照一定重量百分比组成：Fe2O3、Cr2O3、MnCO3、CoO、SiO2、TiO2和MgO。本发明专利技术还公开了该黑色色料的制备方法，具体步骤为：将各固体材料分别清洗、过筛网并干燥，再称取所需原料，混合后球磨处理，干燥，高温烧结，粉碎后，过筛网，再次球磨处理，干燥后即制得。本发明专利技术一种电子封装陶瓷用黑色色料，能使封装陶瓷呈现黑色，使封装陶瓷具有遮光性，且不影响封装陶瓷的热学、强度及绝缘性封装要求。本发明专利技术的制备方法，步骤简单，容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子陶瓷封装材料
，具体涉及一种电子封装陶瓷用黑色色料，本专利技术还涉及了该电子封装陶瓷用黑色色料的制备方法。
技术介绍
电子封装材料是一种用于承载电子元器件、保证电路联结并具有良好电绝缘性、 导热性等综合性能的材料，要求封装材料与被封装的元器件在电学、物理和化学性能等方面具有良好的匹配性。陶瓷材料作为封装材料的一种，因其特殊的性能应用越来越广泛。 陶瓷材料的主要性能包括良好的导热性能，高的绝缘性能，与元器件具有相近的线膨胀系数，优异的高频特性，化学性能稳定等综合性能，广泛用于集成电路、多芯片模件的封装及多层叠片陶瓷基片。常用的陶瓷封装材料主要有A1203、A1N、SiC、BN和BeO等。随着电子技术的高速发展，电子元件向片式化、小型化、高集成度发展，对集成电路的精密度要求越来越高，因此对封装材料的要求也越来越高，而用陶瓷材料进行封装可大幅度减小元器件的尺寸，同时能够提高电路的精确度和灵敏度，如采用陶瓷材料封装的晶体振荡器可使体积缩小30 100倍，而相应的精度及稳定性却大幅提高。但是，对于半导体集成电路及一些电子产品(如石英晶体振荡器、数码管衬板等)来说具有明显的光敏性，传统的封装材料已经不能满足要求，因此要求封装材料具有一定的遮光性。通过向陶瓷材料中添加适量的色料可改变其颜色，而加入黑色色料即可使封装陶瓷呈现黑色，使其具有一定的光吸收性，从而保证电子元件的高度精确性和灵敏性。黑色色料是封装陶瓷的重要组成部分，决定着封装材料的最终呈色效果和其它相关性能。传统的陶瓷用黑色色料主要有两类应用釉用和坯用，如日用陶瓷、彩色釉砖、装饰陶瓷等，而在电子封装陶瓷方面则鲜有报道。作为封装陶瓷材料用色料，除了考虑着色的效果之外，还要保证封装材料应具有的其它性质，如高的绝缘性、机械强度、热学性质等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电子封装陶瓷用黑色色料，能使封装陶瓷呈现黑色，使封装陶瓷具有遮光性，且不影响封装陶瓷的热学、强度及绝缘性封装要求。本专利技术的另一目的是提供该电子封装陶瓷用黑色色料的制备方法，步骤简单，容易实现。本专利技术所采用的技术方案是，一种电子封装陶瓷用黑色色料，其特征在于，按照重量百分比，由以下原料组分组成=Fe2O3 20% 30%，Cr2O3 30% ；35%，MnCO3 25% 35%, CoO 0% 5%，SiO2 2%，TiO2 1. 5% 2. 5%, MgO 0. 5% 2. 5%，以上各组分重量百分比之和为100%。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种电子封装陶瓷用黑色色料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下步骤1、将F%03、Cr2O3> MnCO3> CoO、SiO2, TiO2, MgO固体材料分别放入溶剂中并在超声波清洗机中清洗，将清洗后的原料分别过筛网后，置于干燥箱内干燥；步骤2、在步骤1中得到的原料中，按照重量百分比分别称取=F^O3 20% 30%， Cr2O3 30% 35%，MnCO3 25 % 35%，CoO 0% 5%，Si& 2%，Ti& 1.5% 2. 5%，MgO 0. 5% 2. 5%，以上各组分重量百分比之和为100% ；步骤3、将步骤2称取的原料混合后，加入适量溶剂，置于球磨机中球磨处理4h IOh ；步骤4 将步骤3得到的物料放入干燥箱中，在100°C 120°C温度下干燥Ih 3h ；步骤5 将步骤4得到的物料置于坩埚中，高温烧结炉中加热到1200°C 1350°C， 保温Ih 2h ；步骤6 将步骤5中得到的物料进行粉碎后，过300目筛网，加入适量溶剂，置于球磨机中球磨处理池 证；步骤7 将步骤6得到的物料放入干燥箱中，在100°C 120°C温度下干燥Ih 池， 即制得。步骤1中，超声波清洗次数为1 2次，每次清洗时间为IOmin 30min。步骤1、步骤3和步骤6中，所使用的溶剂为纯净水、乙醇、丙酮或甲苯。步骤3和步骤6中，球磨处理时，所使用球磨机为行星式球磨机，所使用球磨罐为刚玉陶瓷球磨罐、氧化锆陶瓷球磨罐、氮化铝陶瓷球磨罐、尼龙球磨罐或聚氨酯球磨罐，所使用磨球为刚玉陶瓷磨球、氧化锆陶瓷磨球、氮化铝陶瓷磨球或玛瑙磨球。本专利技术电子封装陶瓷用黑色色料具有以下优点1、应用广泛，可用于各类封装陶瓷，如氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅封装陶瓷寸。2、通过向封装陶瓷材料中添加适量的该黑色色料，进行烧结后，可使封装陶瓷呈现黑色，使其对光具有吸收性，从而保证电子元件的高度精确性和灵敏性。3、在封装陶瓷材料中添加该色料后，既可在大气条件下，也可以在真空中进行烧结。4、高温稳定性好，添加该色料的封装陶瓷可在较大的温度范围及较高的温度下进行烧结(900°C 1400°C )，具有良好的呈色效果且不易挥发。5、加入黑色色料的封装陶瓷，在物理化学性能上，如绝缘性、机械强度、介电性、热传导性等，均符合封装陶瓷的要求。本专利技术制备方法制备的黑色色料粒度均勻，步骤简单，容易实现。 附图说明图1是本专利技术实施例2制得的电子封装陶瓷用黑色色料的χ射线衍射图；图2是本专利技术实施例3制得的电子封装陶瓷用黑色色料的的扫描电子显微镜照片。图3是添加有本专利技术实施例3制得的电子封装陶瓷用黑色色料的氧化铝封装陶瓷基板的扫描电子显微镜照片。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术，按照重量百分比，由以下原料组分组成Fe2O3 20% 30%，Cr2O3 30% 35%，MnCO3 25% 35%，CoO 0% 5%， SiO2 2%，Ti& 1. 5% 2. 5%，MgO 0. 5% 2. 5%，以上各组分重量百分比之和为 100%。Fe203> Cr2O3^MnCO3 (煅烧后为MnO)、CoO和TW2为着色氧化材料，通常在烧结过程中会有部分挥发，而经高温烧结后会形成不同类型的具有尖晶石结构的化合物，可有效降低所制备黑色色料的挥发性，保证良好的呈色效果。另外，着色氧化物中的MnCO3和TW2在氧化铝陶瓷烧结过程中，可降低氧化铝陶瓷的烧结温度。这是由于Ti02、Mn0的晶格常数与 Al2O3相近，且为变价元素，能够与Al2O3形成不同类型的固溶体，这种变价作用增加了 Al2O3 的晶格缺陷，活化了晶格，从而降低了烧结温度。再者，Si02、MgO为玻璃形成相，在电子封装陶瓷用黑色色料的烧结过程中，玻璃相的生成可抑制色料的挥发，同时也可适当降低陶瓷材料的烧成温度。MgO在烧结过程中，也可与i^203、Cr203、Mn0等着色氧化物相互作用，形成更加复杂的尖晶石化合物，可抑制黑色色素的挥发。本专利技术制备的黑色色料中Mn2+、!^3+、Cr3+等为元素周期表中第四期的过渡金属，它们的最外层上均含有未配对的电子，基态和激发态能量比较接近，产生对可见光强烈的选择性吸收，其光谱吸收可以相互抑制其离子的光透过率，当它们的离子浓度配合调整合适时，其光谱曲线叠加后可互补可见光全部吸收而呈现黑色。为了得到纯正的黑色色料，要求明度L*值越小越好，且色泽a*，b*值都小于5。该工艺制备的色料色度指数为L* :17. 03、 a*:1.30,b*:0. 98，呈现良好的黑色效果。实施例1步骤1、将佝203、Cr2O3、MnC0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雷，赵康，汤玉斐，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：