本发明涉及绝缘介质浆料及厚膜电路的绝缘包封浆料技术领域，尤其涉及一种含片状氧化铝的铝基介质浆料及其制备方法。
背景技术：
绝缘介质浆料主要是附着在金属基材表面，为厚膜电路与金属基材绝缘；包封介质浆料主要是包封已印刷烧结好的厚膜电路，以防止外部环境的有害影响，并起到使厚膜电路有稳定的电气性能、免受外界有害物质的侵蚀、防止机械损伤以及与其他导体之间形成绝缘层的作用。
厚膜技术是通过丝网印刷的方法把绝缘介质浆料、电阻浆料、电极浆料和包封介质浆料等材料涂制在基板上，经过高温烧结，在基板上形成粘附牢固的功能膜；目前，厚膜技术在电加热领域广泛作为大功率电热元件使用。作为大功率电热元件基板，传统的陶瓷材料已不能满足现有电发热元器件对传热和散热的要求，而且陶瓷基板的脆性大，机械加工性能差，不利于大面积印刷、切割以及安装。
另外，不锈钢基材具有机械性能好、抗冲击性能好的优势，越来越多的应用于厚膜大功率电热元件；但是，不锈钢基材密度大，不利于轻量化产品；不锈钢厚膜电路元件烧成温度高，不利于节能减排。
铝基材具有重量轻、导热性能优于不锈钢且易加工的优点，非常适合作为一种大功率厚膜电路基板使用，可扩大大功率厚膜发热的使用领域；但金属铝的热膨胀系数大，与目前常用的厚膜电子浆料不匹配，而且铝的熔点只有660℃左右，传统的高温烧结工艺不适合铝基材。因此，研制基于铝基的厚膜元件，相应的厚膜电子浆料必须符合铝基材的特点。基于铝基板的厚膜元件，首先应开发出可以直接应用于铝基的绝缘介质浆料，基于铝基厚膜电路才有应用的可能。
需进一步说明，氧化铝耐酸碱腐蚀、耐高温、耐磨损，热态性能稳定，导热性能好，电绝缘性能好；而片状的外型可以起到增加裂纹偏转和桥联作用，对提高玻璃介质层的断裂韧性有明显的效果；片状的外型同时可有效的阻断导电粒子在介质层中的扩散迁移，提升介质层的绝缘效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，该含片状氧化铝的铝基介质浆料具有以下优点，具体为：1、低熔点玻璃的热膨胀系数大于16*10-6m/K，可以很好的匹配铝基板；低熔点玻璃粉的熔点＜600℃，可以在铝的熔点下烧结；2、片状氧化铝粉的加入，有效地提高了介质层的耐腐蚀性能、耐氧化性能、耐热性能、导热性能、电气绝缘性能；3、该绝缘介质浆料制成绝缘介质层与金属铝基板结合力好，击穿电压高，绝缘性能良好。
本发明的另一目的在于提供一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，该制备方法工艺简单方便且有利于实现规模化工业生产，并能够有效地生产制备上述含片状氧化铝的铝基介质浆料。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，包括有以下质量份的物料，具体为：
低熔点玻璃粉 40-70%
片状氧化铝粉 0-30%（不含0）
有机载体 20-40%
着色剂 0-3%；
其中，低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 4-30%、0-5%、0-5%、0-25%、30-70%、0-5%、0-5%、0-1%、0-1%、0-1%，0-3%、0-3%、2-10%、0-2%。
其中，所述片状氧化铝粉的粒径值为0.5-10μm，径厚比为4:1-20:1。
其中，所述有机载体包括有松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，各物料质量份依次为：20-40%、20-40%、20-40%、1-10%、1-10%、0-3%、0-3%、2-10%。
其中，所述有机载体的粘度值为50-200Pa.s。
其中，所述着色剂为铁的氧化物、钴的氧化物、铜的氧化物、锰的氧化物、铜的氧化物、镍的氧化物中的一种或者其中至少两种所组成的混合物。
一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：
a、制备低熔点玻璃粉：按配比称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1200℃-1500℃的温度条件下保温半小时以上，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉，其中，低熔点玻璃粉中Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3的质量份依次为： 4-30%、0-5%、0-5%、0-25%、30-70%、0-5%、0-5%、0-1%、0-1%、0-1%，0-3%、0-3%、2-10%、0-2%；
b、制备有机载体：按配比称取松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；其中，有机载体中松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素的质量份依次为：20-40%、20-40%、20-40%、1-10%、1-10%、0-3%、0-3%、2-10%；
c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。
需进一步解释，上述介质浆料印刷在铝基材上或铝基材厚膜电路上，能够在空气气氛中烧结，其烧结工艺参数为：第一阶段为：120℃-200℃保温10min-20min；第二阶段：400℃-470℃保温10min-20min；第三阶段：烧结的峰值温度为530℃-600℃，保温10min-20min；随炉冷却后即得到铝基绝缘介质层。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，其包括有以下质量份的物料：低熔点玻璃粉40-70%、片状氧化铝粉0-30%（不含0）、有机载体20-40%、着色剂0-3%；低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 4-30%、0-5%、0-5%、0-25%、30-70%、0-5%、0-5%、0-1%、0-1%、0-1%，0-3%、0-3%、2-10%、0-2%。通过上述物料配比，该含片状氧化铝的铝基介质浆料具有以下优点，具体为：1、低熔点玻璃的热膨胀系数大于16*10-6m/K，可以很好的匹配铝基板；低熔点玻璃粉的熔点＜600℃，可以在铝的熔点下烧结；2、片状氧化铝粉的加入，有效地提高了介质层的耐腐蚀性能、耐氧化性能、耐热性能、导热性能、电气绝缘性能；3、该绝缘介质浆料制成绝缘介质层与金属铝基板结合力好，击穿电压高，绝缘性能良好。
本发明的另一有益效果为：本发明所述的一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为：a、制备低熔点玻璃粉：称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1200℃-1500℃的温度条件下保温半小时以上，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉，其中，低熔点玻璃粉中Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3的质量份依次为： 4-30%、0-5%、0-5%、0-25%、30-70%、0-5%、0-5%、0-1%、0-1%、0-1%，0-3%、0-3%、2-10%、0-2%；b、制备有机载体：按配比称取松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；其中，有机载体中松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素的质量份依次为：20-40%、20-40%、20-40%、1-10%、1-10%、0-3%、0-3%、2-10%；c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。通过上述工艺步骤设计，该制备方法能够有效地生产制备上述含片状氧化铝的铝基介质浆料，工艺简单方便且有利于实现规模化工业生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，包括有以下质量份的物料，具体为：
低熔点玻璃粉 50%
片状氧化铝粉 10%
有机载体 37%
着色剂 3%。
其中，低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 15%、1%、1%、18%、43%、3%、2%、2%、1%、1%，3%、1%、8%、1%。
其中，片状氧化铝粉的粒径值为0.5-10μm，径厚比为4:1-20:1。
另外，有机载体包括有以下质量份的物料，具体为：
乙基纤维素 5%
松油醇 20%
丁基卡必醇 20%
丁基卡必醇醋酸酯 35%
柠檬酸三丁酯 3%
1,4-丁内酯 5%
氢化蓖麻油 1%
卵磷脂 1%。
着色剂为三氧化二铁。
需进一步指出，本实施例1的含片状氧化铝的铝基介质浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备低熔点玻璃粉：按照本实施例1的质量配比称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1200℃的温度条件下保温半小时，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉；
b、制备有机载体：按照本实施例1的质量配比称取有松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，而后将有机载体的原料置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；
c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按本实施例1的配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。
其中，本实施例1的介质浆料通过丝网在金属铝基材上印刷成膜，在560℃烧结后介质层厚度86μm，击穿电压＞1700V，绝缘电阻＞35MΩ，漏电流＜0.5mA。
实施例2，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，包括有以下质量份的物料，具体为：
低熔点玻璃粉 50%
片状氧化铝粉 14%
有机载体 33%
着色剂 3%。
其中，低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 15%、1%、1%、18%、43%、3%、2%、2%、1%、1%，3%、1%、8%、1%。
其中，片状氧化铝粉的粒径值为0.5-10μm，径厚比为4:1-20:1。
另外，有机载体包括有以下质量份的物料，具体为：
乙基纤维素 5%
松油醇 20%
丁基卡必醇 20%
丁基卡必醇醋酸酯 35%
柠檬酸三丁酯 3%
1,4-丁内酯 5%
氢化蓖麻油 1%
卵磷脂 1%。
着色剂为三氧化二铁。
需进一步指出，本实施例2的含片状氧化铝的铝基介质浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备低熔点玻璃粉：按照本实施例2的质量配比称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1200℃的温度条件下保温半小时，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉；
b、制备有机载体：按照本实施例2的质量配比称取有松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，而后将有机载体的原料置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；
c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按本实施例2的配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。
其中，本实施例2的介质浆料通过丝网在金属铝基材上印刷成膜，在560℃烧结后介质层厚度88μm，击穿电压＞1800V，绝缘电阻＞50MΩ，漏电流＜0.5mA。
实施例3，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，包括有以下质量份的物料，具体为：
低熔点玻璃粉 50%
片状氧化铝粉 18%
有机载体 32%。
其中，低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 15%、1%、1%、20%、45%、2%、3%、1%、2%、1%，3%、1%、4%、1%。
其中，片状氧化铝粉的粒径值为0.5-10μm，径厚比为4:1-20:1。
另外，有机载体包括有以下质量份的物料，具体为：
乙基纤维素 7%
松油醇 20%
丁基卡必醇 30%
丁基卡必醇醋酸酯 30%
柠檬酸三丁酯 7%
1,4-丁内酯 4%
氢化蓖麻油 1%
卵磷脂 1%。
需进一步指出，本实施例3的含片状氧化铝的铝基介质浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备低熔点玻璃粉：按照本实施例3的质量配比称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1400℃的温度条件下保温2小时，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉；
b、制备有机载体：按照本实施例3的质量配比称取有松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，而后将有机载体的原料置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；
c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按本实施例3的配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。
其中，本实施例3的介质浆料通过丝网在金属铝基材上印刷成膜，在580℃烧结后介质层厚度103μm，击穿电压＞2100V，绝缘电阻＞50MΩ，漏电流＜0.5mA。
实施例4，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料，包括有以下质量份的物料，具体为：
低熔点玻璃粉 50%
片状氧化铝粉 20%
有机载体 29%
着色剂 1%。
其中，低熔点玻璃粉由Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3组成，其质量份依次为： 15%、1%、1%、18%、44%、3%、2%、2%、1.5%、1%，2%、1%、7%、1.5%。
其中，片状氧化铝粉的粒径值为0.5-10μm，径厚比为4:1-20:1。
另外，有机载体包括有以下质量份的物料，具体为：
乙基纤维素 6%
松油醇 25%
丁基卡必醇 25%
丁基卡必醇醋酸酯 34%
柠檬酸三丁酯 5%
1,4-丁内酯 3%
氢化蓖麻油 1%
卵磷脂 1%。
着色剂为二氧化锰。
需进一步指出，本实施例4的含片状氧化铝的铝基介质浆料可以采用以下制备方法制备而成，具体的，一种含片状氧化铝的铝基介质浆料的制备方法，其包括有以下工艺步骤：
a、制备低熔点玻璃粉：按照本实施例4的质量配比称取Li2CO3、K2CO3、Rb2CO3、ZnO、SiO2、Bi2O3、B2O3、CaO、BaO、SrO、V2O5、P2O5、TiO2、Sb2O3，搅拌混匀后获得氧化物混合料；将搅拌混匀后的氧化物混合料置于马弗炉中进行熔炼处理，熔炼时于1500℃的温度条件下保温1小时，以获得玻璃熔液；而后将玻璃熔液进行水淬处理以获得玻璃渣，将玻璃渣置于球磨机中进行球磨处理，以获得粒径值小于10微米的低熔点玻璃粉；
b、制备有机载体：按照本实施例4的质量配比称取有松油醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、柠檬酸三丁酯、1,4-丁内酯、氢化蓖麻油、卵磷脂以及乙基纤维素，而后将有机载体的原料置于搅拌机中并于60-80℃的温度条件下搅拌溶解，以获得粘度值为50-200Pa.s的有机载体；
c、介质浆料制备：将低熔点玻璃粉、片状氧化铝粉、有机载体、着色剂按本实施例4的配比混合并置于研磨机中进行研磨轧制处理，以获得粘度值为200-400Pa.s、细度小于15μm的介质浆料。
其中，本实施例4的介质浆料通过丝网在金属铝基材上印刷成膜，在580℃烧结后介质层厚度116μm，击穿电压＞2200V，绝缘电阻＞50MΩ，漏电流＜0.5mA。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。