[发明专利]一种陶瓷基片的制备方法

说明书

本发明公开一种陶瓷基片的制备方法，涉及陶瓷基片加工技术领域。本发明公开的陶瓷基片的制备方法为：将异丙醇钛溶胶和碳酸钡溶胶混合，形成非晶相的钛酸钡前驱物凝胶，然后加入甲基硅酸钠、五水硝酸铋和异丙醇钇进行水热反应，制得钛酸钡基陶瓷粉体，再对陶瓷粉体进行流延成型，得到陶瓷片材，最后对钛酸钡基陶瓷片材加入到配制有研磨液的双面研磨机中进行粗磨和精磨，即可。本发明提供的陶瓷基片的制备方法，成本较低，制备简单，且钛酸钡基陶瓷粉体的纯度高、颗粒尺寸较小且均匀，并具有高介电常数、低的介电损耗、较高的居里温度和较宽的居里温度区域；陶瓷基片表面平整、光滑、无损伤，且不易脆断。

技术领域

本发明属于陶瓷基片的加工技术领域，尤其涉及一种陶瓷基片的制备方法。

背景技术

钛酸钡(BaTiO3)是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃，具有五种结晶变形：六方晶型、立方晶型、四方晶型、正方晶型、三方晶型，室温下以正方晶型稳定。当BaTiO3受到高电流电场作用时，在居里点120℃以下会产生持续的极化效应。极化的钛酸钡有两个重要的性质：铁电性和压电性。钛酸钡陶瓷是一种新型多功能电子陶瓷材料，具有高介电常数、低介质损耗、优良的铁电压电性能，以及良好的绝缘性能等特点，广泛应用于电子陶瓷工业，用来制备正温度系数(PTC)热敏电阻器、多层陶瓷电容器(MLCC)、动态随机存储器(DRAM)、节点放大器和光电原件，被誉为“电子陶瓷的支柱”。随着电子设备及其元器件的小型、轻量、可靠和薄型化的发展，使得对高纯超细钛酸钡粉体的要求越来越迫切，也对介电性能、高温稳定性等提出了更高的要求，而且钛酸钡的居里温度区较窄，影响了其介电性能的使用温度范围，而这些不仅与钛酸钡陶瓷的组份有关，还与其制备工艺息息相关。

由于钛酸钡陶瓷材料的微观结构具有不均匀性和较高的孔隙率，现在一般采用掺杂对其进行改性，以便获得更优的介电性能、较宽的居里温度区等。目前，钛酸钡陶瓷的制备方法主要有固相法、共沉淀法、溶胶－凝胶法和水热法。固相法的成本低，技术成熟，产量高，但是陶瓷粉表面、纯度不高、颗粒度不均匀、形貌不规整等，不适用现代电子陶瓷的需求；沉淀法制得的陶瓷粉体杂质含量低，且易掺杂改性，但是粉体团聚严重，热处理温度较高，影响陶瓷的强度和介电性；溶胶－凝胶法采用金属醇盐或无机盐为原料，热处理温度较低，可获得高纯的陶瓷粉体，粉体颗粒尺寸较小，粒度分布范围窄，不易聚结，且大小易控制，但是该方法掺杂改性较困难，产率低，生产成本较高；水热法可直接得到分散和结晶性良好的微粒，无需高温处理，但是获得的产品纯度不够，且杂质含量高。因此，本发明主要研究的方向是选择一种合适的制备工艺对钛酸钡陶瓷进行掺杂，获得一种高介电性能、高介电强度、较宽的居里温度区等性能的钛酸钡陶瓷。

钛酸钡电子陶瓷用来制作高性能微电子元器件的衬底，尤其是用于制作电路板，一方面要求电子陶瓷基片本身具有高性能、表面组织致密且均匀性一致；另一方面规定一定的电子陶瓷基片尺寸，厚度一般要达到0.1mm左右、厚度均匀、表面平坦光滑、表面无损伤。钛酸钡陶瓷在无压烧结过程中，易导致基片表面凹凸不平，基片厚度薄，翘曲严重，基片材质脆而软等，必须进行陶瓷表面精密磨粒加工，而其最终加工精度、表面加工质量和损伤层的深度都直接决定了其作为微波电路和微波元器件时的性能。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种陶瓷基片的制备方法，该方法成本较低，制备简单易操作，制得的钛酸钡基陶瓷粉体的纯度高、颗粒尺寸较小且均匀，并具有高介电常数、低的介电损耗、较高的居里温度和较宽的居里温度区域；陶瓷基片表面平整、光滑、无损伤，且不易脆断。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种陶瓷基片的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将一定量的碳酸钡加入冰醋酸中溶解，搅拌均匀，然后将适量的异丙醇钛溶解于无水乙醇中，搅拌均匀，直到碳酸钡和异丙醇钛分别形成澄清透明的溶胶。