[發明專利]一種低熱導率高強度陶瓷基板材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811297999.5
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109231976B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 孫成禮;吳躍東;李軍紅
• 申請（專利權）人: 咸陽澳華致冷科技有限公司
• 主分類號: C04B35/20
• 分類號: C04B35/20;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/638
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 王柱

本發明公開了一種具有低熱導率、高絕緣、高強度的陶瓷基板材料及其制備方法，屬于電子信息功能材料與器件技術領域。所述陶瓷材料由主晶相材料和摻雜相材料經球磨混合、預燒、軋膜成型、燒結制成，包括主晶相Mg₂SiO₄和摻雜相Mg?Al?Si玻璃粉、ZrO₂、Y₂O₃；各組分的質量百分比含量為Mg₂SiO₄ 75～80％；Mg?Al?Si玻璃16～23％；ZrO2 0～1％；Y₂O₃ 0～1％。與現有技術的同類陶瓷材料相比，本發明具有優良的性能：較低的熱導率(5w/m·k)、較高的絕緣電阻(10¹⁴Ω·cm)、高的抗彎強度(200MPa)；本發明工藝簡單可行，實現了此類基板材料大批量軋膜成型，使低熱導率、高絕緣、高強度的陶瓷基板材料生產成為可能。

技術領域

本發明屬于電子功能材料與器件技術領域，具體涉及的是一種具有低熱導率、高絕緣、高強度的陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

陶瓷基板材料在高性能電子器件應用領域起著十分重要的作用，隨著電子技術飛速發展，對電子產品的小型化、集成化提出了更高要求，同時對陶瓷材料技術性能的要求也越來越高。硅酸二鎂(Mg₂SiO₄)陶瓷相比Al₂O₃陶瓷具有低的燒結溫度，導熱系數低，是比較適合作為電子電路中的基板材料和過流保護貼片式元器件等。

一般情況下，硅酸二鎂陶瓷材料燒結性能差，難于致密，抗彎強度低。常見的鎂橄欖石瓷一般由幾種礦物材料高溫合成，瓷體中含有堇青石、斜頑輝石、尖晶石等組成混合體。隨著微電子、光電子技術和通信技術的發展，對器件材料和裝置材料要求越來越高，迫切需要性能優良的高性能陶瓷材料。因此，以固相法合成制備Mg₂SiO₄陶瓷材料為基礎，通過添加大量的玻璃材料進行復合燒結，研究制備一種低熱導率、高絕緣、高強度以及可實現軋膜成型基板的陶瓷貼片元件具有較大的科研價值，同時能滿足電子器件行業的應用需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種低熱導率、高絕緣、高強度及可實現穩定批量生產的一種陶瓷基板材料及其制備方法。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案如下：

本發明提供一種低熱導率高強度陶瓷基板材料，由主晶相材料和摻雜相材料經球磨混合、預燒、軋膜成型、燒結制成；其中：所述主晶相材料為Mg₂SiO₄，包含Mg₂SiO₄、Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃等。各組分的質量百分比含量為Mg₂SiO₄ 75～80％；Mg-Al-Si玻璃16～23％；ZrO₂ 0～1％；Y₂O₃ 0～1％

所述低熱導率高強度陶瓷基板材料由Mg₂SiO₄、Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃按各自所述質量百分比配料，并經球磨混合、預燒、添加有機物粘合劑等制漿、軋膜、燒結制成；其制成品中Mg₂SiO₄為材料的主晶相及少量MgO-SiO₂衍生相(見附圖2)，Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃等為摻雜相；其成瓷密度ρ2.8g/cm³,熱導率，熱導率5w/m·k，絕緣電阻10¹⁴Ω·cm，抗彎強度σ200MPa。

上述陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：