[发明专利]一种高热导率微晶玻璃基板材料

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种玻璃新材质，特别是涉及厚膜电路可控电热(电阻)元件用高热导率微晶玻璃基板材料。

背景技术

目前，各类电加热元件有PTC发热元件、合金电热丝、石英发热管，这些传统发热元件组装的器具因加热器本身的缺陷，在市场和应用上已逐渐受到限制，如欧盟从2006年开始全面推行ROHS环保计划，禁止采购PTC加热元件。而现今在无机材料基板上直接印刷厚膜电路电阻浆料的加热器以其垂直传热、加热温度均匀可控、响应速度快、功率大、无磁泄漏、绿色、环保、节能、安全可靠而受到市场关注，但现在它们使用的基板存在各种缺陷，如氮化铝陶瓷材料基板，一是它的热导率低，一般在13-15W/m·k左右，不能将电阻浆料产生的热能迅速传导给被加热体。二是它的抗热冲击性能差，由于它热膨胀系数在7.5×10^-6/℃左右，氮化铝陶瓷基板材料经过几次循环就会损坏，而氮化铝和氧化铍陶瓷材料虽然导热系数高，但其成本也高，同时存在一定的环保问题而不能在日常生活中广泛使用。

发明内容

为了克服现有厚膜电路加热元件承载材料导热率低、抗热冲击性能差的缺陷，本发明提供一种高热导率微晶玻璃基板材料，该微晶玻璃基板材料具有热导率高、热膨胀系数小、抗热冲击性好、价格低、更有利于作厚膜电路加热器基板。

本发明解决其技术问题的技术方案是：以硼二氧化硅、三氧化二硼、氧化锌、氧化钠等组份的硅酸盐玻璃为主要材料组成，配加工业氮化铝、三氧化二铝等组份加工而成。

该高热导率微晶玻璃基板配方重量百分组成是：

二氧化硅：60-70％，氮化铝：20-30％，三氧化二硼：5-10％，氧化锌1-4％，三氧化二铝：1-4％，氧化钠：1.5-3％。

该高热导率微晶玻璃基板材料的制作步骤如下：

1、先将二氧化硅、三氧化二硼、氧化锌、三氧化二铝、氧化钠等原料混合均匀装入坩锅。

2、将坩锅送入窑炉中，在1600-1700℃温度下熔融。

3、取出坩锅，将其中的熔融玻璃迅速倒入冷水中进行水淬处理。

4、在水淬处理后的玻璃熔块中加入超细氮化铝粉体进行球磨、造粒。

5、干压成型。

6、结晶化处理。

结晶化处理后的微晶玻璃基板经冷加工后即可用于制造厚膜电路加热器的基板。

加入三氧化二铝是成核剂，加入氮化铝是增加该基板材料的热导率。

本发明的有益效果是，由于在微晶玻璃中添加氮化铝，本身该微晶玻璃热膨胀系数低，强度高，同时也大大提高了该材质的热导率，从而使该微晶玻璃基板抗热冲击性更好，强度更高，热导率高。

具体实施方式

首先按下列原料重量百分组成称取原料，即：二氧化硅：65％，氮化铝：23％，三氧化二硼：6％，氧化锌：1.5％，三氧化二铝：3％，氧化钠：1.5％。

配料后工艺流程如下：

1、先将二氧化硅、三氧化二硼、氧化锌、三氧化二铝、氧化钠等原料混合均匀装入坩锅。

2、将坩锅送入窑炉中，在1600-1700℃温度下熔融。

3、取出坩锅，将其中的熔融玻璃拿出迅速倒入冷水中进行水淬处理。

4、在水淬处理后的玻璃熔块中加入超细氮化铝粉体进行球磨、造粒。

5、干压成型。

6、结晶化处理。

结晶化处理后的微晶玻璃基板经冷加工后即可用于制造厚膜电路加热器的基板。

加工处理后的高热导率微晶玻璃的基板材料的主要性能为：密度：3.1g/cm³，热膨胀系数(0-1200℃)：4.5×10^-7/℃，导热率：50-60w·/m.k，体积电阻：4×10^-11Ω·cm。