[發明專利]一種高介晶界層陶瓷材料及晶界層陶瓷基板的制備方法

有效

• 申請號: 202011625259.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112811901B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 杜君;程華容;王新;祁曉旭;趙偉利;王帥
• 申請（專利權）人: 北京元六鴻遠電子科技股份有限公司;北京元陸鴻遠電子技術有限公司;元六鴻遠（蘇州）電子科技有限公司
• 主分類號: C04B35/47
• 分類號: C04B35/47;C04B35/622;C04B35/64;C04B41/87
• 代理公司: 北京惠科金知識產權代理有限公司 11981
• 代理人: 鄭萌萌

1.一種高介晶界層陶瓷材料，其特征在于，包括：

主體材料：鈦酸鍶；

施主材料：La₂O₃和Nb₂O₅；

燒結助劑：SiO₂和Li₂CO₃；

受主材料：所述受主材料為Bi₂O₃、CuO和ZnO的混合，所述Bi₂O₃、CuO和ZnO的質量比為(0.1～100)：(0.1～100)：(0.1～20)；所述受主材料作為氧化燒結的晶界絕緣化涂覆料；

所述La₂O₃的摻加量為所述鈦酸鍶的(0.1～1)wt％，所述Nb₂O₅的摻加量為所述鈦酸鍶的(0.1～1)wt％；

所述SiO₂的摻加量為所述主體材料和施主材料之和的(0.2～1)wt％，所述Li₂CO₃的摻加量為所述主體材料和施主材料之和的(0.5～5)wt％；

所述受主材料使用時與PVA溶液混合，配置的混合溶液為50～100g/L；

所述的高介晶界層陶瓷材料的晶界層陶瓷基板的制備方法包括：

步驟1、將主體材料、施主材料和燒結助劑混合球磨，并干燥過篩，制得混合料；

步驟2、將所述混合料與PVA溶液混合，經流延、疊層、切割、成型，制得膜片；

步驟3、將所述膜片放置于氧化鋯板上，并進行疊層；在H₂/N₂＝5％～20％的還原氣氛條件下，1200～1300℃溫度下還原燒結2～6小時；待爐溫冷卻至室溫后，完成膜片的半導體化，制得半導化基板；

步驟4、將受主材料與PVA溶液混合成懸濁液，并攪拌使固體顆粒在懸濁液中均勻分散；用絲網印刷將所述懸濁液均勻涂覆于所述半導化基板表面；

步驟5、涂覆完成后，對所述半導化基板進行氧化熱處理，1000～1150℃溫度下氧化燒結1～2小時；待爐溫冷卻至室溫后，制得晶界層陶瓷基板；

在所述步驟1中，混合球磨5～8小時，出料后干燥、過60目篩，所述混合料的粒徑為d₅₀＜3μm。

2.一種基于如權利要求1所述的高介晶界層陶瓷材料的晶界層陶瓷基板的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1、將主體材料、施主材料和燒結助劑混合球磨，并干燥過篩，制得混合料；

步驟2、將所述混合料與PVA溶液混合，經流延、疊層、切割、成型，制得膜片；

步驟3、將所述膜片放置于氧化鋯板上，并進行疊層；在H₂/N₂＝5％～20％的還原氣氛條件下，1200～1300℃溫度下還原燒結2～6小時；待爐溫冷卻至室溫后，完成膜片的半導體化，制得半導化基板；

步驟4、將受主材料與PVA溶液混合成懸濁液，并攪拌使固體顆粒在懸濁液中均勻分散；用絲網印刷將所述懸濁液均勻涂覆于所述半導化基板表面；

步驟5、涂覆完成后，對所述半導化基板進行氧化熱處理，1000～1150℃溫度下氧化燒結1～2小時；待爐溫冷卻至室溫后，制得晶界層陶瓷基板；

在所述步驟1中，混合球磨5～8小時，出料后干燥、過60目篩，所述混合料的粒徑為d₅₀＜3μm。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述PVA溶液為所述混合料的(20～30)wt％。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3中，在＜1000℃的低溫段，升溫速率為5℃/min；在＞1000℃高溫段，升溫速率為2℃/min，直至升溫到還原燒結溫度。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟5中，升溫速率＞7℃/min，直至升溫到氧化燒結溫度。