随着5G通信、云计算和大数据、人工智能等产业的飞速发展,对高性能芯片的需求不断增加,这对电子封装基板材料的研究提出了新的挑战。特别是随着电子设备向小型化、集成化的发展,对电子封装基板的散热能力的要求越来越迫切。具备良好的导热特性的微波陶瓷基板材料在电子封装领域可以得到更为广泛的应用。ZnAl₂O₄陶瓷具有良好的导热与微波介电性能,是陶瓷基板的优秀候选材料。如何能够进一步提升其导热与介电性能,成为了当前研究的一个重点。本文以ZnAl₂O₄陶瓷为主要研究对象,首先通过使用Mg²⁺来对ZnAl₂O₄中的Zn²⁺进行取代,制备了Zn_1-xMg_xAl₂O₄陶瓷。解释了不同取代量之下,Zn_1-xMg_xAl₂O₄陶瓷不同微观形貌、致密度、介电性能与导热性能的成因。并成功在1600℃的烧结温度下,烧结出了具备良好性能的Zn_0.9Mg_0.1Al₂O₄陶瓷,具体性能为,介电常数为8.35,Q×f为136818GHz,热导率为18.23W/（m·K）。探究了球磨时间对Zn_0.9Mg_0.1Al₂O₄陶瓷和Mg Al₂O₄陶瓷热导率的影响,确定了Zn_0.9Mg_0.1Al₂O₄陶瓷的最佳球磨时间,同时验证并解释了Mg Al₂O₄中阳离子反位对品质因数的促进作用和对导热性能的降低作用。使用不同质量分数的TiO₂在多温度下对Zn_0.9Mg_0.1Al₂O₄陶瓷进行掺杂助烧,并在1500℃的烧结温度下,当TiO₂掺杂量为2wt%时,研发出了一种介电常数为8.57,Q×f为180861GHz,热导率为19.67W/（m·K）的新型陶瓷材料。分析了TiO₂对Zn_0.9Mg_0.1Al₂O₄陶瓷良好助烧效果以及导热性能优化作用的成因。对其分别用缺陷反应方程和非化学计量数化合物的配比进行了解释。通过对包含新研发的导热陶瓷材料、市面上常用的中热导率LTCC材料以及低热导率材料环氧树脂的三种基板材料进行基板散热能力对比仿真,发现新研发的导热材料能够适应不同的工作条件,使用范围较广。且芯片热功耗越高或者外界对流散热越强,这种陶瓷材料导热能力优势就明显,证明了新研发的陶瓷材料具有良好的应用前景。