[发明专利]一种陶瓷封装基座材料组合物及其应用

说明书

本发明涉及一种陶瓷封装基座材料组合物，所述组合物包含以下质量百分含量的组分：二氧化硅1.6％～3.0％、三氧化二铬3.4％～6.4％、氧化钙0.25％～1％、钼0.2％～0.5％、二氧化锰0.5％～2％、余量为氧化铝。本发明通过在陶瓷原料中加入适当的MnO₂，促进晶粒的异向生长，形成长棒状晶体，导致陶瓷封装基座中的裂纹发生偏移，改变和增加了裂纹扩展的路径，从而钝化裂纹的扩展；同时，降低了烧结过程的液相比例，减少非晶相在瓷体中聚集形成应力破坏点。因此，本发明的陶瓷封装基座在进行砂轮切割分片时不会发生崩缺等问题。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷封装基座材料组合物及其应用，属于陶瓷技术领域。

背景技术

电子产品在现代生活中无处不在，电子元器件的精密度要求较高，为确保其不受外界环境干扰、保证工作精度和延长工作寿命，需要将电子元器件安装到陶瓷封装基座上，并对电子元器件进行封装。例如，在声表面波滤波器(SAW)中，需要利用陶瓷封装基座对芯片进行气密性封装，起到电气连接、信号传输和保护芯片的作用。常见的陶瓷封装基座在生坯加工成型的过程中采用预压槽的方式，使陶瓷封装基座组合板在烧结后可以沿着预压槽刀痕进行分片，从而获得单个陶瓷封装基座。

但是，在一些陶瓷封装基座中则不通过预压槽的方式来实现分片，例如SAW陶瓷封装基座采用的方式为：在整片陶瓷封装基座组合板上先进行芯片贴片封装，然后再通过例如砂轮切割等方式进行分片。由于作为基座的原材料一般采用Si-Mg-Ga体系的92氧化铝陶瓷配方，其烧结后氧化铝晶粒多为圆球形，且液相比例较高时(液相比例指陶瓷配方中高温下形成液相的助烧剂比例)，烧结过程容易在陶瓷中聚集，形成应力破坏点，导致其断裂韧性差。因此，在切割速度和切割刀的影响下，切割分片过程中材料内部形成的微缺陷会快速形成脆性开裂，裂纹进一步扩展形成分片崩缺，从而使陶瓷封装基座容易产生陶瓷边缘崩缺，影响产品性能。

为了提高基座材料的断裂韧性，传统手段主要有：(1)颗粒弥散增韧；(2)纤维和晶须增韧；(3)氧化锆相增韧；(4)复合增韧；(5)自增韧等。然而，通过添加纳米级颗粒、氧化锆相或晶须增韧，都会存在分散工艺难度大，材料获得难，价格昂贵的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种陶瓷封装基座材料组合物及其应用，该组合物制备的陶瓷封装基座在进行砂轮切割分片时不会发生崩缺等问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种陶瓷封装基座材料组合物，所述组合物包含以下质量百分含量的组分：二氧化硅1.6％～3.0％、三氧化二铬3.4％～6.4％、氧化钙0.25％～1％、钼0.2％～0.5％、二氧化锰0.5％～2％、余量为氧化铝。

本发明组合物中，二氧化硅(SiO₂)、氧化钙(CaO)可形成低共熔体系，在烧结过程形成液相，降低烧结温度；三氧化二铬(Cr₂O₃)可与氧化铝(Al₂O₃)形成连续固熔体，由于Cr³⁺半径稍大于Al³⁺，使晶格发生一定的畸变，从而促进烧结；二氧化锰(MnO₂)可与Al₂O₃形成有限固熔体，由于其离子电价和半径与Al³⁺差异较大，产主晶畸变和阳离子空位，从而促进晶粒生长；结果表明MnO₂可促进晶粒的异向生长，形成棒状晶；金属钼为烧结显色作用，同时金属颗粒也起到一定的增韧作用。

本发明的组合物降低了烧结过程液相比例，减少非晶相在瓷体中聚集形成应力破坏点。本发明的组合物添加了MnO₂，促进晶粒的异向生长，形成长棒状晶体；由于棒状晶的存在，导致裂纹发生偏移，改变和增加了裂纹扩展的路径，从而钝化裂纹的扩展。