辐射屏蔽电子封装材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子封装材料领域，具体涉及具有高能X、γ射线辐射防护性能的电 子封装材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 高能辐射环境中工作的电子元件，由于电子器件和芯片的耐辐射等级很低，尤其 是芯片等受到X、γ射线辐射后，辐射粒子通过与物质中的电子相互作用，产生电离效应而 损伤芯片，造成集成电路的性能退化，导致逻辑功能错误甚至完全永久性损毁，从而引起电 子元件整体失效。辐射屏蔽能有效提高电子器件及芯片的耐辐射等级。但是现有屏蔽方法 存在屏蔽材料单一、厚重、加工困难、有毒等缺点。
[0003] 目前电子封装材料以塑料、陶瓷为主。其中塑料耐辐射性能较差，大剂量率射线辐 照下容易发生老化、降解等反应，并且热膨胀系数大，与芯片匹配性较差。陶瓷本身具有耐 辐射性能好、力学强度高、耐化学腐蚀性并且热膨胀系数低等优点，是一种优良的电子封装 材料。但是陶瓷几乎不具有辐射屏蔽性能，需要对其进行改性从而有效提高封装材料对芯 片的辐射防护性能。
[0004][0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种对于X、γ射线具有较好屏蔽性能，并且可通过两种材 料复合同时实现高导热性和低膨胀率，从而获得综合性能优异的辐射屏蔽电子封装材料及 该材料的制备方法。
[0007] 本发明第一方面是一种辐射屏蔽电子封装材料，其包含组合物的烧结体，所述组 合物包括：作为辐射屏蔽功能组分的重金属或其化合物粉体；作为基体组分的氧化铝瓷粉 体；烧结助剂；以及粘结剂。
[0008] 根据优选实施例的辐射屏蔽电子封装材料，其中所述组合物中重金属或其化合物 粉体、氧化错瓷粉体、烧结助剂的含量分别为10. 〇wt%~90. 0wt%、10.0 wt%~88. Owt%、 1.0 wt%~8. 2wt% ;且粘结剂的添加量为0· 5wt%~10.0 wt%。
[0009] 根据优选实施例的辐射屏蔽电子封装材料，其中重金属或其化合物粉体为钨、钽、 铅、祕、钡、氧化鹤、五氧化二钽、氧化铅、氧化祕、氧化钡、碳化鹤中的一种或几种；氧化铝粉 体为90瓷粉、95瓷粉、99瓷粉中的一种或几种；烧结助剂为二氧化硅、氧化镁、氧化钙、氧化 钇、氧化镧中的一种或几种；且所述粘结剂为浓度为3. Owt%~12. Owt%的聚乙烯醇、环氧 树脂、或酚醛树脂的水溶液。
[0010] 本发明还提供一种制备权利要求上述辐射屏蔽电子封装材料的方法，包括以下步 骤：重金属或其化合物粉体、氧化铝瓷粉体和烧结助剂以有机溶剂为分散介质混合均匀； 干燥后混入粘结剂，造粒得到复合颗粒；及干压成型后高温烧结。
[0011] 本发明还提供所述的辐射屏蔽电子封装材料在屏蔽X、γ射线辐射中的用途。
[0012] 采用上述方法制备的重金属或其化合物/氧化铝复合封装材料的气孔率较小，热 膨胀系数较低，导热性能较好。采用Co-60作为辐照源，对所得重金属或其化合物/氧化铝 复合封装材料的辐射屏蔽性能进行屏蔽性能测试。复合封装材料具有良好的射线屏蔽性 能。
【附图说明】
[0013] 图1为重金属或其化合物/氧化铝复合封装材料的制备流程图。
[0014] 图2为实施例1所得复合封装材料的金相显微镜图。
[0015] 图3为实施例1所得复合封装材料断面的扫描电镜图。
[0016] 图4为实施例1所得复合封装材料的X射线衍射图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明包括以下步骤：
[0018] (1)将重金属或其化合物（优选为氧化物或碳化物）、氧化铝粉体、烧结助剂，以有 机溶剂作为分散介质，混合均匀。干燥得到重金属或其化合物/氧化铝复合粉料。
[0019] (2)加入粘结剂至重金属或其化合物/氧化铝复合粉料，混合造粒。
[0020] (3)将得到的重金属或其化合物/氧化铝复合颗粒干压成型，得到重金属或其化 合物/氧化铝复合材料生坯。
[0021] (4)将得到的生坯干燥，后置于高温管式炉中高温烧结，得到重金属或其化合物/ 氧化铝复合封装材料。
[0022] 在步骤（1)中所述的重金属或其化合物为钨、钽、铅、铋、钡、氧化钨、五氧化二 钽、氧化铅、氧化祕、氧化钡、碳化鹤中的一种或几种，其添加量为10.0 wt%~90.0 wt%。 所述的氧化铝粉体为90瓷粉、95瓷粉、99瓷粉中的一种或几种，其添加量为10.0 wt %~ 88. Owt%。所述的烧结助剂为二氧化娃、氧化镁、氧化妈、氧化纪、氧化镧中的一种或几种， 其添加量为I. 〇wt%~8. 2wt%。所述的分散介质可为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯中的 一种或几种。
[0023] 在步骤（2)中，所述粘结剂为聚乙烯醇溶液、环氧树脂溶液、酚醛树脂溶液中的一 种，所述粘结剂浓度为3. Owt %~12. Owt %，添加量为0· 5wt %~10.0 wt %。
[0024] 在步骤（4)中，烧结温度为1250~1750°C，最高温度下保温时间100~300min。 [00 25] 实施例1
[0026] 复合粉料的组成为：钨粉14g，95氧化铝瓷粉25g，二氧化硅2. Og ;乙醇作为分散 介质，混合均匀。干燥后加入I. Ig的7. Owt %酚醛树脂溶液作为粘结剂，混合造粒得到钨/ 氧化铝复合颗粒。将钨/氧化铝复合颗粒干压成型后于高温管式炉中高温烧结，烧结温度 为1400°C，保温200min，获得钨/氧化铝复合封装材料。
[0027] 图2、图3和图4分别示出了所得复合封装材料的金相显微镜图，材料断面的扫描 电镜图，材料的X射线衍射图。
[0028] 实施例2
[0029] 复合粉料的组成为：钽粉63g，95氧化铝瓷粉30g，二氧化硅0. 5