[發明專利]一種實現（Ta2O5)1-x(TiO2)x基陶瓷介電溫度系數熱補償的方法

無效

• 申請號: 200810240894.6
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101439968A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 季凌飛;王寶軍;蔣毅堅
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B35/462
• 分類號: C04B35/462;C04B35/64
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明屬于(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x陶瓷材料制備領域，具體涉及一種實現(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x陶瓷介電溫度系數熱補償的方法。

背景技術

一般認為介電系數大于80的電介質為高介電常數材料，而大多數高介電常數材料的介電溫度系數非常大，從而使電路不穩定，導致零部件失效，限制了其應用。實現系統的熱補償，調節溫度系數的文獻比較多，如《Journal?of?the?European?Ceramic?Society》雜志2007年27卷3987頁中所闡述的兩種實現材料介電溫度系數熱補償的方法：一種是將正負溫度系數組元按比例摻雜；另一種是通過離子替代來調節晶格結構；第一種方法不易控制所需溫度系數，第二種方法中引進的離子容易破壞晶格結構。因而，上述兩種實現介電溫度系數熱補償方法都是通過在材料體系中引入一種新的組元調和介電溫度系數，而新的組元偏離了原來的材料體系，導致其他方面的性能下降。

(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x基陶瓷作為典型的高介電常數材料，是微電子領域電容器件的備選材料。但該材料在低溫下呈現負溫度系數，限制了其應用。如果采用上述兩種方法調節其介電溫度系數接近零，新引進的組元勢必影響其介電常數，易造成雜質污染。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的問題，而提供一種實現?(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x陶瓷介電溫度系數熱補償的方法。

本發明通過采用大功率激光器燒結陶瓷坯體，而后在氧氣下退火，實現陶瓷材料的介電溫度系數接近零，具體步驟如下：

1)采用二氧化碳激光器作為熱源原位直接燒結(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x陶瓷坯體，0.35≤X≤0.6，燒結工藝參數為：將激光功率密度在10-30s內從初值10-30W/cm²提高到燒結功率密度500-800W/cm²，并燒結10-30s后，將激光功率密度在10-60s內降到初值10-30W/cm²，燒結結束；

2)將步驟1)中燒結得到的樣品于750-1100℃，0.1-0.5MPa的氧氣氛中退火6-10小時。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1)采用本發明方法調和(Ta₂O₅)_1-x(TiO₂)_x陶瓷的介電溫度系數平均值為45ppm/℃，介電系數和損耗因子均達到了高介電常數材料的要求。

2)本發明方法沒有引入新的組元，避免了雜質污染。

3)本發明工藝重復性高，可控性強。

以下結合具體實施方式對本發明作進一步說明。

具體實施方式

在下述實施例中，激光燒結在常溫下進行；采用HP4284ALCR精密測試儀連接低溫制冷設備在-253℃-20℃下測量樣品的介電性能，測試頻率為1MHz，重復測試的平均結果如表1所示。

實施實例1

采用大功率激光器作為熱源原位直接燒結(Ta₂O₅)_0.65(TiO₂)_0.35陶瓷坯體，在10s內將激光功率密度從初值15W/cm²提高到到燒結功率密度值500W/cm²，燒結10s后再經過25s激光功率密度值達到初值，激光關光，樣品燒結結束，然后在750℃氧氣下退火(0.1MPa)6小時。

實施實例2