[發(fā)明專利]一種寬工作溫區(qū)的電子陶瓷復合基片的制備工藝

有效

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• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113582582B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 晏志新
• 申請（專利權）人: 湖南省新化縣林海陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B26/10
• 分類號: C04B26/10;C04B14/36;C04B40/02;C04B35/49;C04B35/626
• 代理公司: 長沙大珂知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發(fā)明公開一種寬工作溫區(qū)的電子陶瓷復合基片的制備工藝，涉及電子陶瓷加工技術領域。本發(fā)明公開的電子陶瓷復合基片的制備工藝為：將鈦酸四丁酯、碳酸鎂、硝酸鈥、七水氫氧化鍶和硅酸鋰混合加入溶劑中水解、聚合，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚和三乙醇胺油酸皂混合，在一定條件下反應后，燒結，制得鈦酸鍶基陶瓷粉末；將表面改性后的鈦酸鍶基陶瓷粉末與聚酰亞胺溶液采用流延工藝涂覆，進行階梯式固化，制得電子陶瓷復合基片。本發(fā)明提供的電子陶瓷復合基片制備工藝簡單易操作，復合基片表面平整，不易脆斷，并且機械強度高、韌性好，還具有高的介電常數(shù)、低的介電損耗，在較寬的工作溫區(qū)內(nèi)仍具有較好的介電性能。

技術領域

本發(fā)明屬于電子陶瓷加工技術領域，尤其涉及一種寬工作溫區(qū)的電子陶瓷復合基片的制備工藝。

背景技術

SrTiO₃陶瓷作為量子順電體陶瓷，是一種優(yōu)良的電介質(zhì)材料，屬于典型的ABO₃的鈣鈦礦結構，其偏壓穩(wěn)定性較好，具有，較低的介電損耗，較大的擊穿場強，良好的溫度、頻率，但是其介電常數(shù)約為300，不能達到其介電應用要求。現(xiàn)在SrTiO₃陶瓷的改性研究主要在三個方面：一是，將SrTiO₃與高介電常數(shù)的BaTiO₃或PbTiO₃陶瓷固溶形成固溶體，其介電常數(shù)可在290－2000內(nèi)變化，介電損耗均小于0.01，但是擊穿場強降低，溫度、頻率和偏壓依耐性增強，其溫度的使用范圍減小；二是，采用稀土元素或Bi³⁺等離子摻雜SrTiO₃陶瓷，其介電常數(shù)較大(～10000)，介電損耗也較大(～0.1)，且介電性能溫度和頻率穩(wěn)定性也較差；三是采用B位的施主摻雜SrTiO₃陶瓷，B位摻雜的離子一般為高價離子，如Nb⁵⁺等，其介電性能的變化跟氧空位有關，在不同的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)不同的介電馳豫峰，則在低于常溫和高于常溫的狀態(tài)下，介電常數(shù)和介電損耗的變化較大，即介電性能溫度和頻率穩(wěn)定性較差。隨著信息技術產(chǎn)業(yè)尤其是電子和微電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對電介質(zhì)陶瓷材料提出了更高的要求，因此，如何開發(fā)一種在較寬的溫度區(qū)間工作的高介電常數(shù)、低介電損耗和良好的溫度穩(wěn)定性成為目前的研究熱點之一。

SrTiO₃陶瓷基片一般采用流延工藝形成基片毛坯，再經(jīng)過高溫致密化燒結而形成，具有薄、軟、脆、翹等特征。SrTiO₃陶瓷基片的材質(zhì)軟而脆，其抗彎強度、抗拉強度、斷裂韌性都比較低，且耐磨性較差，主要是因為其晶界層厚度薄，陶瓷晶體粒子間由化學鍵結合而成，化學鍵具有方向性，原子堆積密度低、原子間距離大，導致脆性指數(shù)高，從而容易產(chǎn)生脆性斷裂破壞。現(xiàn)有技術中主要通過添加燒結助劑、摻雜金屬離子或稀土元素來改善其強度和韌性，調(diào)節(jié)晶粒大小和晶粒間的結合力，但是在燒結過程中，由于材料及氣孔中的氣體膨脹，以及毛坯內(nèi)部空位、畸變和局部應力等形成的缺陷能驅(qū)動作用下，容易導致燒結成瓷后的基片表面不平，影響局部的強度和脆性，從而影響SrTiO₃陶瓷基片的使用壽命。

無機/有機復合材料，由于其保留了無機材料功能相的特性，還能擁有聚合物所特有的工藝特性，如較低的工藝溫度、優(yōu)異的加工特性等，而日益成為研究的熱點。傳統(tǒng)的有機聚合物電介質(zhì)材料具有耐高壓、柔韌性良好及機械強度高等特性，但是其介電常數(shù)較低，這就不能滿足現(xiàn)在社會對電子儲能性能的要求。因此，如何將有機聚合物電介質(zhì)材料與SrTiO₃陶瓷結合，制備出一種強度高、韌性好、高介電常數(shù)、低介電損耗的復合材料，并其介電性能可在較寬的溫度區(qū)間內(nèi)工作，成為本發(fā)明的主要研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種寬工作溫區(qū)的電子陶瓷復合基片的制備工藝，該制備工藝簡單易操作，制得的電子陶瓷復合基片表面平整，不易脆斷，并且機械強度高、韌性好，還具有高的介電常數(shù)、低的介電損耗，在較寬的工作溫區(qū)內(nèi)仍具有較好的介電性能。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種寬工作溫區(qū)的電子陶瓷復合基片的制備工藝，具體包括以下步驟：