[发明专利]一种钙硼硅系高热膨胀陶瓷基板材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷基板材料技术领域，提供一种钙硼硅系高热膨胀陶瓷基板材料及其制备方法，满足大规模集成电路陶瓷球栅阵列(CBGA)封装基板的要求。本发明陶瓷材料的组分包括：B₂O₃：3～12wt％，Al₂O₃：2～5wt％，SiO₂：50～70wt％，CaO：10～40wt％，CuO与ZrO₂混合物：3～10wt％。本发明陶瓷材料具有高的抗弯强度(高达到190MPa)和杨氏模量(60～85GPa)，对于芯片有一个良好的物理保护作用；高热膨胀系数(10～11ppm/℃)，能与PCB板相匹配，克服了热失配的问题；低的介电常数(5～5.5@1MHz)，有利于信号的高速传输；低的介电损耗(<8.5×10^‑4@1MHz)，减小了信号传输中的热损耗；在微波频率下也适用，介电常数5.4～5.8(1～10GHz)，介电损耗<4×10^‑3(1～10GHz)。

技术领域

本发明属于电子陶瓷基板材料技术领域，尤其涉及高密度封装基板材料，具体提供一种钙硼硅系高热膨胀陶瓷基板材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料具有机械强度高、热学性能好、电学性能优异且化学性能稳定等优势，在电子封装领域应用非常广泛。钙硼硅系陶瓷基板材料一直是研究热点，如公开号为CN109467426A的专利文献中，制备了一种低温共烧陶瓷基板材料，其原料为Li₂CO₃、MgO、ZnO、P₂O₅、CaCO₃、SiO₂、H₃BO₃、Al₂O₃、ZrO₂、Na₂CO₃、K₂CO₃、Li₂CO₃，介电常数5～8，介电损耗≤0.002；又如公开号为US Patent 5258335的专利文献中，公开了一种低介电常数低温共烧CaO-B₂O₃-SiO₂体系玻璃陶瓷基板材料，其各组分为35～65％CaO、0～50％B₂O₃和10～65％SiO₂，介电常数5～5.2(1kHz)，热膨胀系数7×10^-6/℃。我们知道，基板材料低的介电损耗有利于减小信号传输过程中的热损耗，前者的介电损耗偏大，而后者的热膨胀系数太低、难与PCB板匹配；另外，基板材料对于芯片起着一个物理保护的作用，所以力学性能是基板材料的一个重要指标，而以上专利对此并未有所涉及。

为满足大规模集成电路中陶瓷球栅阵列(CBGA)封装的要求，因此本发明制备出一种钙硼硅系高热膨胀陶瓷基板材料，该材料力学性能优良，热膨胀系数高，并且具有好的介电性能(低的介电常数和介电损耗)。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中所述材料的弊端，提供一种钙硼硅系高热膨胀陶瓷基板材料及其制备方法，用于满足CBGA封装对于基板材料的要求。本发明材料具有高抗弯强度(高达130～190MPa)，高杨氏模量(60～85GPa)，高热膨胀系数(10～11ppm/℃)，低介电常数(5～5.5@1MHz，5.4～5.8@1～10GHz)，低介电损耗(<8.5×10^-4@1MHz，<4×10^-3@1～10GHz)；此外，该基板材料中不含有害物质，绿色无污染；制备工艺简单，易于工业化大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：