[发明专利]一种宽工作温区的电子陶瓷复合基片的制备工艺

说明书

本发明公开一种宽工作温区的电子陶瓷复合基片的制备工艺，涉及电子陶瓷加工技术领域。本发明公开的电子陶瓷复合基片的制备工艺为：将钛酸四丁酯、碳酸镁、硝酸钬、七水氢氧化锶和硅酸锂混合加入溶剂中水解、聚合，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚和三乙醇胺油酸皂混合，在一定条件下反应后，烧结，制得钛酸锶基陶瓷粉末；将表面改性后的钛酸锶基陶瓷粉末与聚酰亚胺溶液采用流延工艺涂覆，进行阶梯式固化，制得电子陶瓷复合基片。本发明提供的电子陶瓷复合基片制备工艺简单易操作，复合基片表面平整，不易脆断，并且机械强度高、韧性好，还具有高的介电常数、低的介电损耗，在较宽的工作温区内仍具有较好的介电性能。

技术领域

本发明属于电子陶瓷加工技术领域，尤其涉及一种宽工作温区的电子陶瓷复合基片的制备工艺。

背景技术

SrTiO₃陶瓷作为量子顺电体陶瓷，是一种优良的电介质材料，属于典型的ABO₃的钙钛矿结构，其偏压稳定性较好，具有，较低的介电损耗，较大的击穿场强，良好的温度、频率，但是其介电常数约为300，不能达到其介电应用要求。现在SrTiO₃陶瓷的改性研究主要在三个方面：一是，将SrTiO₃与高介电常数的BaTiO₃或PbTiO₃陶瓷固溶形成固溶体，其介电常数可在290－2000内变化，介电损耗均小于0.01，但是击穿场强降低，温度、频率和偏压依耐性增强，其温度的使用范围减小；二是，采用稀土元素或Bi³⁺等离子掺杂SrTiO₃陶瓷，其介电常数较大(～10000)，介电损耗也较大(～0.1)，且介电性能温度和频率稳定性也较差；三是采用B位的施主掺杂SrTiO₃陶瓷，B位掺杂的离子一般为高价离子，如Nb⁵⁺等，其介电性能的变化跟氧空位有关，在不同的温度范围内出现不同的介电驰豫峰，则在低于常温和高于常温的状态下，介电常数和介电损耗的变化较大，即介电性能温度和频率稳定性较差。随着信息技术产业尤其是电子和微电子产业的快速发展，对电介质陶瓷材料提出了更高的要求，因此，如何开发一种在较宽的温度区间工作的高介电常数、低介电损耗和良好的温度稳定性成为目前的研究热点之一。

SrTiO₃陶瓷基片一般采用流延工艺形成基片毛坯，再经过高温致密化烧结而形成，具有薄、软、脆、翘等特征。SrTiO₃陶瓷基片的材质软而脆，其抗弯强度、抗拉强度、断裂韧性都比较低，且耐磨性较差，主要是因为其晶界层厚度薄，陶瓷晶体粒子间由化学键结合而成，化学键具有方向性，原子堆积密度低、原子间距离大，导致脆性指数高，从而容易产生脆性断裂破坏。现有技术中主要通过添加烧结助剂、掺杂金属离子或稀土元素来改善其强度和韧性，调节晶粒大小和晶粒间的结合力，但是在烧结过程中，由于材料及气孔中的气体膨胀，以及毛坯内部空位、畸变和局部应力等形成的缺陷能驱动作用下，容易导致烧结成瓷后的基片表面不平，影响局部的强度和脆性，从而影响SrTiO₃陶瓷基片的使用寿命。

无机/有机复合材料，由于其保留了无机材料功能相的特性，还能拥有聚合物所特有的工艺特性，如较低的工艺温度、优异的加工特性等，而日益成为研究的热点。传统的有机聚合物电介质材料具有耐高压、柔韧性良好及机械强度高等特性，但是其介电常数较低，这就不能满足现在社会对电子储能性能的要求。因此，如何将有机聚合物电介质材料与SrTiO₃陶瓷结合，制备出一种强度高、韧性好、高介电常数、低介电损耗的复合材料，并其介电性能可在较宽的温度区间内工作，成为本发明的主要研究工作。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种宽工作温区的电子陶瓷复合基片的制备工艺，该制备工艺简单易操作，制得的电子陶瓷复合基片表面平整，不易脆断，并且机械强度高、韧性好，还具有高的介电常数、低的介电损耗，在较宽的工作温区内仍具有较好的介电性能。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种宽工作温区的电子陶瓷复合基片的制备工艺，具体包括以下步骤：