[發(fā)明專利]一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板、其制作方法及封裝基板

有效

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• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111548136B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋錫濱;王海超;李心勇
• 申請（專利權(quán)）人: 山東國瓷功能材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;C04B35/638;C04B35/64
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

本發(fā)明提供了一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板、其制作方法及封裝基板。該二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板包括體積比為3：97～3:7的氮化鋁和二氧化硅，二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板在20～43.5GHz范圍內(nèi)的介電常數(shù)為3.85～6.90，介電損耗為0.003～0.008，抗彎強度為180～230Mpa。本申請的二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板，以二氧化硅為基材進一步添加了氮化鋁，利用二氧化硅和氮化鋁的復(fù)合，提供了在高頻范圍內(nèi)的低介電、低損耗的二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板，且該基板的抗彎強度可以達到180Mpa以上，完全可以滿足在各種工況下的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷基板技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板、其制作方法及封裝基板。

背景技術(shù)

隨著毫米波通信技術(shù)的發(fā)展，對陶瓷基板的性能提出了越來越高的要求，高性能的復(fù)合陶瓷基板成為當今研究的熱點之一。二氧化硅材料具備低的介電常數(shù)和介電損耗，是極具潛力的毫米波基板材料，但其機械強度低、熱導(dǎo)率差的缺點限制了二氧化硅材料在特殊工況下的應(yīng)用。

氮化鋁材料作為一種新的材料，如具有諸多的優(yōu)點，如高的熱導(dǎo)率及優(yōu)異的力學(xué)性能、低的介電常數(shù)和介電損耗，同時氮化鋁材料具有與硅相近的熱膨脹系數(shù)，因此將其作為一種第二相添加材料，應(yīng)該可對以對二氧化硅材料的機械強度起到很好的改性作用。

但是，二氧化硅和氮化鋁作為兩種無機材料，在形成陶瓷基板的制備過程中存在兩種物質(zhì)的相容性、物質(zhì)的相轉(zhuǎn)變影響等因素，導(dǎo)致二者的優(yōu)勢并不能按照預(yù)想的發(fā)揮，導(dǎo)致所形成的陶瓷基板的性能相對于二氧化硅基板有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板、其制作方法及封裝基板，以解決現(xiàn)有技術(shù)中二氧化硅基板機械強度低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板，包括體積比為3：97～3:7的氮化鋁和二氧化硅，二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板在20～43.5GHz范圍內(nèi)的介電常數(shù)為3.85～6.90，介電損耗為0.003～0.008，抗彎強度為180～230Mpa。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板的制作方法，該制作方法包括：步驟S1，將包括固體粉末和溶劑的原料混合，得到混合漿料；步驟S2，對混合漿料進行流延成型處理，得到流延帶；以及步驟S3，對流延帶依次進行充切、層壓、排膠和煅燒處理，得到二氧化硅基復(fù)合陶瓷基板，其中，固體粉末包括主材和燒結(jié)助劑，主材包括體積比為3：97～3:7的氮化鋁和二氧化硅，燒結(jié)助劑與主材的質(zhì)量比為0.1～5：100。

進一步地，上述二氧化硅的平均粒徑為500～1000nm，氮化鋁的平均粒徑為300～500nm，燒結(jié)助劑選自Y₂O₃、MgO、CaO、CaF₂中的任意一種或多種。

進一步地，上述溶劑選自甲苯、乙醇、丁酮中的任意一種，溶劑與固體粉末的質(zhì)量比例為1：1～2：1。

進一步地，上述原料還包括分散劑、粘結(jié)劑和消泡劑，優(yōu)選粘結(jié)劑與固體粉末的體積比為2:100～8:100，步驟S1包括：將原料進行球磨，得到球磨漿料，優(yōu)選球磨時，研磨球與原料的質(zhì)量比為3：1～5：1、球磨速度為250～400rpm、球磨時間為4～12h；對球磨漿料進行真空脫泡處理，得到混合漿料，真空脫泡處理的壓力為-8～-10Mpa，時間為30～90min。

進一步地，上述步驟S2流延成型處理過程中，控制刮刀高度為50～100μm，流延的速度為0.1～0.2m/min、流延的溫度為45～75℃。

進一步地，上述步驟S3中，層壓的溫度為50～70℃、壓強為10～20MPa。

進一步地，上述步驟S3的排膠過程中，以1～5℃/min的速率升溫至300～500℃保溫60～180min，然后以1～5℃/min的速率升溫至600～700℃保溫3～5h。