輻射屏蔽電子封裝材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子封裝材料領(lǐng)域，具體涉及具有高能X、γ射線輻射防護(hù)性能的電 子封裝材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高能輻射環(huán)境中工作的電子元件，由于電子器件和芯片的耐輻射等級很低，尤其 是芯片等受到X、γ射線輻射后，輻射粒子通過與物質(zhì)中的電子相互作用，產(chǎn)生電離效應(yīng)而 損傷芯片，造成集成電路的性能退化，導(dǎo)致邏輯功能錯誤甚至完全永久性損毀，從而引起電 子元件整體失效。輻射屏蔽能有效提高電子器件及芯片的耐輻射等級。但是現(xiàn)有屏蔽方法 存在屏蔽材料單一、厚重、加工困難、有毒等缺點(diǎn)。
[0003] 目前電子封裝材料以塑料、陶瓷為主。其中塑料耐輻射性能較差，大劑量率射線輻 照下容易發(fā)生老化、降解等反應(yīng)，并且熱膨脹系數(shù)大，與芯片匹配性較差。陶瓷本身具有耐 輻射性能好、力學(xué)強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕性并且熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的電子封裝 材料。但是陶瓷幾乎不具有輻射屏蔽性能，需要對其進(jìn)行改性從而有效提高封裝材料對芯 片的輻射防護(hù)性能。
[0004][0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種對于X、γ射線具有較好屏蔽性能，并且可通過兩種材 料復(fù)合同時實現(xiàn)高導(dǎo)熱性和低膨脹率，從而獲得綜合性能優(yōu)異的輻射屏蔽電子封裝材料及 該材料的制備方法。
[0007] 本發(fā)明第一方面是一種輻射屏蔽電子封裝材料，其包含組合物的燒結(jié)體，所述組 合物包括：作為輻射屏蔽功能組分的重金屬或其化合物粉體；作為基體組分的氧化鋁瓷粉 體；燒結(jié)助劑；以及粘結(jié)劑。
[0008] 根據(jù)優(yōu)選實施例的輻射屏蔽電子封裝材料，其中所述組合物中重金屬或其化合物 粉體、氧化錯瓷粉體、燒結(jié)助劑的含量分別為10. 〇wt%~90. 0wt%、10.0 wt%~88. Owt%、 1.0 wt%~8. 2wt% ;且粘結(jié)劑的添加量為0· 5wt%~10.0 wt%。
[0009] 根據(jù)優(yōu)選實施例的輻射屏蔽電子封裝材料，其中重金屬或其化合物粉體為鎢、鉭、 鉛、祕、鋇、氧化鶴、五氧化二鉭、氧化鉛、氧化祕、氧化鋇、碳化鶴中的一種或幾種；氧化鋁粉 體為90瓷粉、95瓷粉、99瓷粉中的一種或幾種；燒結(jié)助劑為二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣、氧化 釔、氧化鑭中的一種或幾種；且所述粘結(jié)劑為濃度為3. Owt%~12. Owt%的聚乙烯醇、環(huán)氧 樹脂、或酚醛樹脂的水溶液。
[0010] 本發(fā)明還提供一種制備權(quán)利要求上述輻射屏蔽電子封裝材料的方法，包括以下步 驟：重金屬或其化合物粉體、氧化鋁瓷粉體和燒結(jié)助劑以有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)混合均勻； 干燥后混入粘結(jié)劑，造粒得到復(fù)合顆粒；及干壓成型后高溫?zé)Y(jié)。
[0011] 本發(fā)明還提供所述的輻射屏蔽電子封裝材料在屏蔽X、γ射線輻射中的用途。
[0012] 采用上述方法制備的重金屬或其化合物/氧化鋁復(fù)合封裝材料的氣孔率較小，熱 膨脹系數(shù)較低，導(dǎo)熱性能較好。采用Co-60作為輻照源，對所得重金屬或其化合物/氧化鋁 復(fù)合封裝材料的輻射屏蔽性能進(jìn)行屏蔽性能測試。復(fù)合封裝材料具有良好的射線屏蔽性 能。
【附圖說明】
[0013] 圖1為重金屬或其化合物/氧化鋁復(fù)合封裝材料的制備流程圖。
[0014] 圖2為實施例1所得復(fù)合封裝材料的金相顯微鏡圖。
[0015] 圖3為實施例1所得復(fù)合封裝材料斷面的掃描電鏡圖。
[0016] 圖4為實施例1所得復(fù)合封裝材料的X射線衍射圖。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明包括以下步驟：
[0018] (1)將重金屬或其化合物（優(yōu)選為氧化物或碳化物）、氧化鋁粉體、燒結(jié)助劑，以有 機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)，混合均勻。干燥得到重金屬或其化合物/氧化鋁復(fù)合粉料。
[0019] (2)加入粘結(jié)劑至重金屬或其化合物/氧化鋁復(fù)合粉料，混合造粒。
[0020] (3)將得到的重金屬或其化合物/氧化鋁復(fù)合顆粒干壓成型，得到重金屬或其化 合物/氧化鋁復(fù)合材料生坯。
[0021] (4)將得到的生坯干燥，后置于高溫管式爐中高溫?zé)Y(jié)，得到重金屬或其化合物/ 氧化鋁復(fù)合封裝材料。
[0022] 在步驟（1)中所述的重金屬或其化合物為鎢、鉭、鉛、鉍、鋇、氧化鎢、五氧化二 鉭、氧化鉛、氧化祕、氧化鋇、碳化鶴中的一種或幾種，其添加量為10.0 wt%~90.0 wt%。 所述的氧化鋁粉體為90瓷粉、95瓷粉、99瓷粉中的一種或幾種，其添加量為10.0 wt %~ 88. Owt%。所述的燒結(jié)助劑為二氧化娃、氧化鎂、氧化媽、氧化紀(jì)、氧化鑭中的一種或幾種， 其添加量為I. 〇wt%~8. 2wt%。所述的分散介質(zhì)可為甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、甲苯中的 一種或幾種。
[0023] 在步驟（2)中，所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇溶液、環(huán)氧樹脂溶液、酚醛樹脂溶液中的一 種，所述粘結(jié)劑濃度為3. Owt %~12. Owt %，添加量為0· 5wt %~10.0 wt %。
[0024] 在步驟（4)中，燒結(jié)溫度為1250~1750°C，最高溫度下保溫時間100~300min。 [00 25] 實施例1
[0026] 復(fù)合粉料的組成為：鎢粉14g，95氧化鋁瓷粉25g，二氧化硅2. Og ;乙醇作為分散 介質(zhì)，混合均勻。干燥后加入I. Ig的7. Owt %酚醛樹脂溶液作為粘結(jié)劑，混合造粒得到鎢/ 氧化鋁復(fù)合顆粒。將鎢/氧化鋁復(fù)合顆粒干壓成型后于高溫管式爐中高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度 為1400°C，保溫200min，獲得鎢/氧化鋁復(fù)合封裝材料。
[0027] 圖2、圖3和圖4分別示出了所得復(fù)合封裝材料的金相顯微鏡圖，材料斷面的掃描 電鏡圖，材料的X射線衍射圖。
[0028] 實施例2
[0029] 復(fù)合粉料的組成為：鉭粉63g，95氧化鋁瓷粉30g，二氧化硅0. 5