[发明专利]一种低损耗巨介电常数陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开的一种低损耗巨介电常数陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：步骤1、于空气气氛下，将CaCO₃粉末、CuO粉末、TiO₂粉末及Nd₂O₃粉末混合均匀，得到前驱粉料；步骤2、对经步骤1得到的前驱粉料先进行烧结，再随炉冷却，得到预烧粉料；步骤3、对经步骤2得到的预烧粉料依次进行造粒、过筛及成型处理，得到生坯；步骤4、对经步骤3得到的生坯依次进行排胶、烧结处理，得到低损耗巨介电常数陶瓷材料，其化学式为Ca_1‑xNd_xCu₃Ti₄O₁₂，其中x＝0.03，0.06，0.09。利用本发明的制备方法制备出的陶瓷材料具有巨介电常数和低介电损耗的优点。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种低损耗巨介电常数陶瓷材料的制备方法。

背景技术

陶瓷材料CaCu₃Ti₄O₁₂(简写为CCTO)于1979年由Bochu课题组于1979年通过固相反应法制备得到。2000年M.A.Subramanian等人发现，具有钙钛矿结构的CCTO陶瓷在1KHz的频率下其介电常数在10000以上，并且具有很小的温度依赖性，从室温至300℃之间介电常数几乎不发生变化，这种优异的介电特性使CCTO在存储器、滤波器、谐振器等重要电子器件方面具有很大的应用潜力。尤其是微电子工业也迫切需要这种具有高介电常数的电介质材料以进一步提高集成度。

陶瓷电容器的损耗角正切值越低，越有利于生产应用。尽管CCTO陶瓷材料具有较高的介电常数，但介电损耗也较高，在实际应用中往往导致器件或电路的发热、工作不稳定或信号衰减等问题，从而严重限制了CCTO陶瓷的应用，CCTO的研究热点就是如何保证巨介电常数的同时降低介电损耗。李洁等人在发明专利“一种低介电损耗CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的制备方法”(申请号为200710009111.9，申请日2007.06.18，公开号为101070245)中采用冷等静压成型工艺，将CCTO陶瓷介电损耗在室温1KHz条件下降至0.026，但介电常数也降至3000左右；王辉等(王辉,李盛涛,尹桂来.CaCu₃Ti₄O₁₂巨介电常数陶瓷介电损耗机理研究术[C]//中国电子学会敏感技术分会电压敏专业学部学术年会.2011)采用共沉淀法制备CCTO陶瓷，常温下较宽的频率范围内内介电损耗均在0.1以下，且介电常数保持在10⁴以上，不过共沉淀法工艺复杂，可靠性差，不容易实现大规模工业生产；PATTERSON等人通过传统的固相反应法制备ZrO₂添加的CCTO陶瓷(Patterson E A,Kwon S，Huang C C，et al.Effectsof ZrO₂ additions on the dielectric properties of CaCu₃Ti₄O₁₂[J].AppliedPhysics Letters,2005，87(18):323)，使CCTO陶瓷介电损耗在室温、1KHz条件下降至0.05，但介电常数也降至5000以下。然而，这些尝试要么没能在较宽的频率范围内有效降低介电损耗，要么明显损害了CCTO陶瓷原有的巨介电常数特性，或者工艺过于复杂而难以实现工业化大生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低损耗巨介电常数陶瓷材料的制备方法，制备出的陶瓷材料具有巨介电常数、低介电损耗的优点。

本发明所采用的技术方案是，一种低损耗巨介电常数陶瓷材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：