[發(fā)明專利]一種高擊穿電壓陶瓷介電材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611018643.4
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN106699165A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鷗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都善水天下科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/462
• 分類號(hào): C04B35/462;C04B35/628;C04B35/626
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高擊穿電壓陶瓷介電材料及其制備方法。

背景技術(shù)

介電材料（dielectric material）又稱電介質(zhì)，是可用于控制存儲(chǔ)電荷及電能的電的絕緣材料，在現(xiàn)代電子及電力系統(tǒng)中具有重要的戰(zhàn)略地位。介電材料主要包括電容器介電材料和微波介電材料兩大體系。其中用作電容器介質(zhì)的介電材料，要求材料的電阻率高，介電常量大，在整個(gè)介電材料中占有很大比重。介電材料也可分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，種類繁多。

人們對(duì)介電材料的研究最初是從無機(jī)壓電陶瓷材料開始的，無機(jī)壓電陶瓷材料具有高介電常數(shù)和高熱電穩(wěn)定性，已經(jīng)被人們廣泛的應(yīng)用于電子器件或電子產(chǎn)品中。但隨著信息和微電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)在向著半導(dǎo)體器件的微型化、集成化、智能化、高頻化和平面化的轉(zhuǎn)變，電子領(lǐng)域?qū)﹄娮悠骷母咝阅芑⑽⑿突⒎€(wěn)定化和多狀態(tài)轉(zhuǎn)變的需求更加迫切。同樣，在介電材料領(lǐng)域，越來越多的電子元件（如介質(zhì)基板、介質(zhì)天線、嵌入式薄膜電容等）對(duì)介電材料介電性能的要求進(jìn)一步提升，因此，研發(fā)更高性能、更穩(wěn)定的新型介電陶瓷成為熱點(diǎn)。

高介電氧化物材料是電容性器件實(shí)現(xiàn)大容量化和尺寸微型化的重要基礎(chǔ)，因此受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)上，相對(duì)介電常數(shù)大于1000的高介電氧化物材料大體上可分為兩類。其中一類是由于內(nèi)部阻擋層電容（IBLC）效應(yīng)引起的有效介電常數(shù)很大的材料，該類材料的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)中的晶粒具有較低的電阻率、呈現(xiàn)半導(dǎo)電體的性質(zhì)，而晶界具有較高的電阻率、呈現(xiàn)絕緣體的性質(zhì)，導(dǎo)致宏觀上表現(xiàn)出巨大的相對(duì)介電常數(shù)。但是，當(dāng)外加電壓施加于這類材料時(shí)，由于其微觀組織結(jié)構(gòu)所具有的特殊電學(xué)性質(zhì)，外加電壓值的絕大部分降落在晶界層，而晶界層的厚度通常很薄，因而造成局部的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，非常容易擊穿。因此，IBLC效應(yīng)緣起的高介電氧化物材料通常都存在著耐電場(chǎng)強(qiáng)度不高的嚴(yán)重問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)今由于內(nèi)部阻擋層電容（IBLC）效應(yīng)引起的有效介電常數(shù)很大的陶瓷介電材料存在的耐電場(chǎng)強(qiáng)度不高，即擊穿電壓低的缺陷，提供一種具有高擊穿電壓的陶瓷介電材料及其制備方法；本發(fā)明在通過對(duì)CaCu₃Ti₄0₁₂晶粒進(jìn)行化學(xué)包覆-共燒結(jié)處理，形成了晶界層厚度更厚的BaO-CaCu₃Ti₄0₁₂晶粒，從而提升晶界層被擊穿的電場(chǎng)強(qiáng)度，即提高了擊穿電壓，使該陶瓷介電材料適用范圍更大，應(yīng)用更廣泛，為電子器件的微型化提供材料保障。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種高擊穿電壓陶瓷介電材料的制備方法，包括以下步驟：

1、前驅(qū)體制備：根據(jù)化學(xué)計(jì)量比將碳酸鈣、氧化銅和二氧化鈦進(jìn)行混合球磨后，在950-1050℃的溫度下進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，冷卻，球磨粉碎后得到CaCu₃Ti₄0₁₂的前驅(qū)體顆粒；

2、包覆：將CaCu₃Ti₄0₁₂的前驅(qū)體顆粒均勻分散在丙三醇溶液中形成混合懸浮液，在混合懸浮液中加入氫氧化鋇溶液和碳酸氫鈉溶液，反應(yīng)包覆完成后，過濾，烘干得包覆有碳酸鋇的CaCu₃Ti₄0₁₂前驅(qū)體顆粒；

3、燒結(jié)：將包覆有碳酸鋇的CaCu₃Ti₄0₁₂前驅(qū)體顆粒在1450-1500℃的溫度下燒結(jié)30-60min后，降溫至1200-1300℃，燒結(jié)2-10h，冷卻得到高擊穿電壓陶瓷介電材料。