[发明专利]一种二氧化钛晶须强化氧化镁陶瓷基板材料及制备方法

说明书

本发明涉及电子陶瓷技术领域，具体涉及一种二氧化钛晶须强化氧化镁陶瓷基板材料及制备方法，其特征在于，其为无机组份和有机组份组成的混合物，其中无机组份是由氧化镁微粉和TiO₂晶须混合而成，有机组份为聚乙烯醇缩丁醛酯（PVB）。制备方法，包括1）预烧，2）球磨，3）烘干磨细，4）混合，5）压制成型，6）烧结。与现有技术相比，本发明的优点是：1）其弯曲强度高达165~221MPa、维氏硬度585~1048Hv、介电常数10.6~11.9（300kHz）及介电损耗＜2.44×10^‑4。2）本发明原料易得，生产工艺简单，所用组分均无毒无污染，满足微小型集成化基板材料要求，适合规模生产。

技术领域

本发明涉及电子陶瓷技术领域，具体涉及一种二氧化钛晶须强化氧化镁陶瓷基板材料及制备方法。

背景技术

氧化镁是离子化合物，化学式MgO，属于立方晶系，其晶体呈面心立方结构，晶体内部离子堆积紧密，排列有序，离子键强度较大，特点使其介电损耗随频率的升高而降低，宏观上呈白色，是典型的碱土金属氧化物，其熔点为2800±13℃，沸点为3600℃，密度为3.58g/cm³，是良好的绝缘体，室温下电阻率约为2.4×108Ω·cm，且随温度升高电阻率急剧降低，具有较好耐高温性，可用作冶炼金属的坩埚；在原子能工业中也适于冶炼高纯度的铀和钍；还可用作热电偶保护套管；利用它能使电磁波通过的性质，作雷达罩及红外辐射的透射窗口材料等，然而纯氧化镁陶瓷的烧结不易致密，弯曲强度和硬度都相对较差。

随着科技不断发展，电子设备随之发达，相应的对其芯片进行封装的材料要求也随之增高。传统基板材料已无法满足其需求，发明新型高导热，低介电常数，低介电损耗和良好机械性能的新型散热封装材料的需求，迫在眉睫。氧化镁陶瓷虽然具有优越的介电性能，使其可以满足高频介电材料要求，但它的机械性能相对较差，在微小型集成化的要求下，氧化镁陶瓷不符合要求，如何提高氧化镁陶瓷的机械性能，将具有十分重要的意义。

例如，专利申请CN105439544A0公开了一种氧化镁陶瓷及其制备方法，其成分包括：氧化镁微粉960-1000份、氧化镁纳米粉20-40份、减水剂8-16份、糊精25-35份、麦芽糖90-130份、矿物油20-45份、羧甲基纤维素30-60份甘油2-4份、羟丙基纤维素15-25份。并利用挤压成型和分三段烧结工艺，降低烧结废品率，提高烧结强度和致密度。专利申请CN201010281144.0公开了一种高致密氧化镁陶瓷的制备方法，使用纳米级高纯碱式碳酸镁经过煅烧制得纳米氧化镁粉体，再经800MPa压力成型和10℃/min升温速率在1300℃下烧结180min，制得了相对密度为98.2％氧化镁陶瓷。生产工艺过于复杂；上述两种方法虽然可以制备出相对致密的氧化镁陶瓷，但其原料种类繁多，原料要求苛刻，操作工艺复杂，不利于工业生产。这两种方法均为表明氧化镁陶瓷机械性能，致密的氧化镁陶瓷弯曲强度较低，硬度较小。

当今市场主流基板仍为氧化铝陶瓷基板，氧化镁陶瓷与其相比有着较高的导热系数，这对基板十分有益，在不影响氧化镁陶瓷介电性能和导热性能的情况下，提高氧化镁陶瓷机械性能，以满足高频介电的微小型集成化基板材料要求是该领域的切实需求，目前还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛晶须强化氧化镁陶瓷基板材料及制备方法，克服现有技术的不足，利用TiO₂(w)提高MgO陶瓷的机械性能，TiO₂晶须与MgO晶粒发生化学反应，生成新相均匀分布于MgO晶界处，MgO陶瓷复合材料烧结最好，且各项机械性能达到最大。本发明原料已获得，生产工艺简单，所用药品均无毒无污染，满足工业生产及微小型集成化基板材料要求，适合规模生产。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：