[发明专利]一种低热导率高强度陶瓷基板材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有低热导率、高绝缘、高强度的陶瓷基板材料及其制备方法，属于电子信息功能材料与器件技术领域。所述陶瓷材料由主晶相材料和掺杂相材料经球磨混合、预烧、轧膜成型、烧结制成，包括主晶相Mg₂SiO₄和掺杂相Mg‑Al‑Si玻璃粉、ZrO₂、Y₂O₃；各组分的质量百分比含量为Mg₂SiO₄ 75～80％；Mg‑Al‑Si玻璃16～23％；ZrO2 0～1％；Y₂O₃ 0～1％。与现有技术的同类陶瓷材料相比，本发明具有优良的性能：较低的热导率(5w/m·k)、较高的绝缘电阻(10¹⁴Ω·cm)、高的抗弯强度(200MPa)；本发明工艺简单可行，实现了此类基板材料大批量轧膜成型，使低热导率、高绝缘、高强度的陶瓷基板材料生产成为可能。

技术领域

本发明属于电子功能材料与器件技术领域，具体涉及的是一种具有低热导率、高绝缘、高强度的陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷基板材料在高性能电子器件应用领域起着十分重要的作用，随着电子技术飞速发展，对电子产品的小型化、集成化提出了更高要求，同时对陶瓷材料技术性能的要求也越来越高。硅酸二镁(Mg₂SiO₄)陶瓷相比Al₂O₃陶瓷具有低的烧结温度，导热系数低，是比较适合作为电子电路中的基板材料和过流保护贴片式元器件等。

一般情况下，硅酸二镁陶瓷材料烧结性能差，难于致密，抗弯强度低。常见的镁橄榄石瓷一般由几种矿物材料高温合成，瓷体中含有堇青石、斜顽辉石、尖晶石等组成混合体。随着微电子、光电子技术和通信技术的发展，对器件材料和装置材料要求越来越高，迫切需要性能优良的高性能陶瓷材料。因此，以固相法合成制备Mg₂SiO₄陶瓷材料为基础，通过添加大量的玻璃材料进行复合烧结，研究制备一种低热导率、高绝缘、高强度以及可实现轧膜成型基板的陶瓷贴片元件具有较大的科研价值，同时能满足电子器件行业的应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种低热导率、高绝缘、高强度及可实现稳定批量生产的一种陶瓷基板材料及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案如下：

本发明提供一种低热导率高强度陶瓷基板材料，由主晶相材料和掺杂相材料经球磨混合、预烧、轧膜成型、烧结制成；其中：所述主晶相材料为Mg₂SiO₄，包含Mg₂SiO₄、Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃等。各组分的质量百分比含量为Mg₂SiO₄ 75～80％；Mg-Al-Si玻璃16～23％；ZrO₂ 0～1％；Y₂O₃ 0～1％

所述低热导率高强度陶瓷基板材料由Mg₂SiO₄、Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃按各自所述质量百分比配料，并经球磨混合、预烧、添加有机物粘合剂等制浆、轧膜、烧结制成；其制成品中Mg₂SiO₄为材料的主晶相及少量MgO-SiO₂衍生相(见附图2)，Mg-Al-Si玻璃、ZrO₂、Y₂O₃等为掺杂相；其成瓷密度ρ2.8g/cm³,热导率，热导率5w/m·k，绝缘电阻10¹⁴Ω·cm，抗弯强度σ200MPa。

上述陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：