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铝酸锌(ZnAl2O4)基导热陶瓷材料的研究

2021-08-05陈仕军

中国新技术新产品 2021年9期

陈仕军

(潮州三环(集团)股份有限公司,广东 潮州 521000)

铝酸锌的化学名称为ZnAl2O4,在铝酸锌陶瓷中一种纯相呈现白色陶瓷是新型的陶瓷材料,为进入新世纪后才得以研究发展的,在性能和晶体方面与其相像的是一种MgAl2O4陶瓷,其颜色也呈现白色,被称作镁铝尖晶石,基于构成2种陶瓷材料的共同晶体是尖晶石,我们对这种天然矿物的利用历史已经很久,是宝石生产的原材料之一。而构成尖晶石的物质为MgAl2O4,是硬度极大的矿物,可达到8以上的莫氏硬度,基于杂质因素特征而表现诸多颜色。以往,很少有研究者全面系统地研究过以ZnAl2O4类型的尖晶石结构陶瓷材料,直到最近几年,研究者才发现了这种材料的优势,不仅导热和介电性能极佳,还具备一定的机械强度,有望成为陶瓷导热基板材料家族中的新宠。

1 铝酸锌陶瓷的研究状况

最早报道ZnAl2O4和MgAl2O4这2种尖晶石结构铝酸盐材料的时间是2004年,而这2种介电陶瓷材料研究最早的国家是印度。2004年Surendran等人发表了ZnAl2O4的研究信息,相继在2005年MgAl2O4的研究信息也发表,该研究对这2种材料的介电性能进行了介绍。针对降低ZnAl2O4陶瓷温度的研究,Qinl等人在2019年尝试运用LMZBS(Li2OMgO-ZnO-B2O3-SiO2)玻璃做实验,显示当LMZBS玻璃的总质量中达到2/3掺杂量时,能够把ZnAl2O4-LMZBS的复合材料烧结温度下降到920℃,而此刻,这2种材料的复合体已经转化为Mg2b2O5和Li2ZnSiO4,Q×f作为材料的品质因数恶化值也达到34100GHz。实验显示,玻璃对 ZnAl2O4的烧结效果较差,不仅掺杂量大,更大幅度降低其品质[1]。

2 ZnAl2O4基陶瓷基板的优势

电子封装基板的制造材料陶瓷基板等,可以支撑和绝缘电路和元器件,之所以陶瓷材料材料应用广泛,它具有以下性能优势:1)良好的绝缘性能。……

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