專利名稱：一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路元器件領(lǐng)域，特別的是涉及一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路愈趨向于小型化、薄型化，同時(shí)在生產(chǎn)規(guī)模上需要產(chǎn)品的批量化、自動(dòng)化和高品質(zhì)，在此大環(huán)境下，在電子組裝行業(yè)里目前最主流的即為表面貼裝技術(shù)，縮寫為SMT，為滿足SMT技術(shù)要求，對(duì)涉及集成電路上所有原器件均提出了更高的要求，用于此裝配技術(shù)工藝的壓電蜂鳴器，要求整個(gè)器件耐260°C /20 40s回流焊接。此壓電蜂鳴器主要由外殼、壓電振子、膠粘劑等組成，因此，壓電振子性能的優(yōu)良決定了整個(gè)器件的性能。一般回流焊后，器件受高溫沖擊電性能將有一定幅度下降，究其根本，主要因?yàn)閴弘娞沾山?jīng)高溫沖擊后，有一部分性能衰退所致，稱“退極化”現(xiàn)象。壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，研究顯示，構(gòu)成壓電陶瓷最小的單位是“晶胞”，各原子構(gòu)成最原始的晶胞，晶胞在空間無限延伸形成壓電晶粒。晶胞有多種形式，在“居里”溫度以上，壓電陶瓷存現(xiàn)立方晶胞；在“居里”溫度以下主要存現(xiàn)三方晶胞與四方晶胞。三方晶胞又稱菱面晶胞，其與四方晶胞最本質(zhì)的差異在于“晶軸”之間的夾角，四方晶胞為90°，而三方晶胞不等于90°，從晶胞結(jié)構(gòu)可以看出，三方晶胞處于“亞穩(wěn)定態(tài)”。由于晶胞的中心離子位于非對(duì)稱中心，故晶胞存在“自發(fā)極化”效應(yīng)，整個(gè)陶瓷晶體由很多個(gè)自發(fā)極化的晶胞構(gòu)成，在某個(gè)區(qū)域內(nèi)形成自發(fā)極化“疇”，稱電疇。原始的壓電陶瓷，整個(gè)晶疇雜亂分布，它們的極化效應(yīng)相互抵消，呈顯電中性，所以此時(shí)壓電陶瓷不具有壓電性，只有在外加電場(chǎng)作用下，整個(gè)晶疇自發(fā)極化按電場(chǎng)方向排布，當(dāng)拆除電場(chǎng)后，整個(gè)晶疇維持按電場(chǎng)方向排布，只是有輕微的回彈。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠降低了回流焊前后性能差異，電容差異變化率僅為2%的四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括如下組分:鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.85 99.92wt%穩(wěn)定添加劑0.05 0.lwt%玻璃添加劑0.03 0.06wt%所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為:Pb(1_x)Bax(Nb1/2Sb1/2)yZrzTi(1_y_z)O3 ;其中:x=0.05 ；y=0.05 ；z=0.48 0.5所述的一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括如下優(yōu)選組分:鈮銻-鋯鈦酸鉛三元 系 99.86wt%穩(wěn)定添加劑0.08wt%
玻璃添加劑0.06wt%所述的z優(yōu)選為0.485。所述的氧化鋪與三氧化二鉻的混合物中CeO2占60wt%, Cr2O3占40wt%。所述的二氧化硅與碳酸鋰的混合物中SiO2占65wt%，LiCO3占35wt%。將各氧化物混合、高溫煅燒發(fā)生固相反應(yīng)，其過程如下:500-600 0CPbCHTiO2 — PbTiO3600-800 0CPbTi03+Pb0+Zr02+Nb205+Sb203 ^ Pb [ (Nb1/2Sb1/2) yZrzTi(1-y-z)] 03+02 丨 800_1020°CPb [ (Nbl72Sbl72) yZrzTi (1_y_z) ] 03+BaC03 — PbxBa (1_x) [ (Nb1/2Sb1/2) yZrzTi (1_y_z) ] 03+02 f采用本發(fā)明提供的配方制備的耐高溫四方結(jié)構(gòu)陶瓷，其壓電陶瓷制成的耐高溫四方結(jié)構(gòu)陶瓷制成的器件，回流 焊后，聲壓變化率為-1.8%，電容變化率為-1.6%，性能漂移小，失效率低，大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性與一致性，推動(dòng)了壓電SMD Reflow產(chǎn)品的的大規(guī)模應(yīng)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于舊陶瓷配方制成的器件性能。本發(fā)明的有益效果在于:采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案制備的耐高溫陶瓷配方，其組成處入四方相陶瓷結(jié)構(gòu)，其微觀晶胞為四方晶胞，由于其晶軸之間的夾角為90°，晶胞結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，電疇受高溫沖擊，變化很小。而三方晶胞晶軸夾角不等于90°，此結(jié)構(gòu)處于“亞穩(wěn)態(tài)”，電疇受高溫、應(yīng)力的影響，較易發(fā)生“扭轉(zhuǎn)”，而使整個(gè)壓電陶瓷性能衰退。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的描述:實(shí)施例1一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括如下組分:鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.86wt%穩(wěn)定添加劑0.08wt%玻璃添加劑0.06wt%所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為:Pb(1_x)Bax(Nb1/2Sb1/2) yZrzTi(1_y_z)O3 ;其中:x=0.05 ；y=0.05 ；z=0.485所述的穩(wěn)定添加劑選用:60wt%的氧化鈰與40wt%的三氧化二鉻的混合物；所述的玻璃添加劑選用:65wt%的二氧化硅與35wt%的碳酸鋰的混合物。根據(jù)上述配方進(jìn)行配料，按鋯球:物料:去離子水=2: I: I的比例加入行星磨中混料6小時(shí)；將混合好的物料經(jīng)烘干干燥后盛放于氧化鋁坩堝中，放入電阻爐進(jìn)行預(yù)合成，控制溫度1020°C，保溫2小時(shí)；粉碎后，在120°C的條件下干燥6-8小時(shí)，按比例稱量物料、溶劑、膠粘劑進(jìn)行研 磨混合12-15小時(shí)；流膜成型、等靜壓應(yīng)用流延機(jī)流膜成型，膜厚25um，雙膜復(fù)合等靜壓得到45-48um陶瓷生膜帶；采用沖模沖制得到薄圓片陶瓷生坯；應(yīng)用高溫箱式電阻爐燒結(jié)成瓷溫度1200°C保溫I小時(shí)；采用絲網(wǎng)印刷工藝將銀漿印刷至陶瓷薄片，經(jīng)烘干、800°C燒滲，在陶瓷表面形成均勻一致的電極。隨后使用耐壓儀進(jìn)行極化，極化電壓200V時(shí)間2-3s，即得到具有壓電效應(yīng)的壓電陶瓷諧振片。后續(xù)經(jīng)測(cè)試合格后，進(jìn)行器件裝配，制得壓電器件。
實(shí)施例2一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括如下組分:鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.92wt%穩(wěn)定添加劑0.05wt%玻璃添加劑0.03wt%所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為:Pb(1_x)Bax(Nb1/2Sb1/2) yZrzTi(1_y_z)O3 ;其中:x=0.05 ；y=0.05 ；z=0.5。依照實(shí)施例1所述方法制得所述壓電陶瓷。實(shí)施例3 一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括如下組分:鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.85wt%穩(wěn)定添加劑0.lwt%玻璃添加劑0.05wt%所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為:Pb(1_x)Bax(Nb1/2Sb1/2) yZrzTi(1_y_z)O3 ;其中:x=0.05 ；y=0.05 ；z=0.48。依照實(shí)施例1所述方法制得所述壓電陶瓷。下面通過附表I和附表2，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的配方與本發(fā)明提供的實(shí)施例1的配方進(jìn)行比較:其中:附表I為現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷配方制成的器件；附表2為本發(fā)明提供的實(shí)施例1的陶瓷配方制成的器件；附表I
權(quán)利要求
1.一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，其特征在于，包括如下組分: 鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.85 99.92wt% 穩(wěn)定添加劑0.05 0.lwt% 玻璃添加劑0.03 0.06wt% 所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為:Pb (1_x)Bax [(Nb1/2Sb1/2) yZrzTi(卜y_z)O3 ;其中:x=0.05 ；y=0.05 ；z=0.48 0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，其特征在于，包括如下優(yōu)選組分: 鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系 99.86wt% 穩(wěn)定添加劑0.08wt% 玻璃添加劑0.06wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，其特征在于:所述的z優(yōu)選為0.485。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，其特征在于:所述的氧化鋪與三氧化二鉻的混合物中CeO2占60wt%, Cr2O3占40wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，其特征在于:所述的二氧化娃與碳酸鋰的混合物 中SiO2占65wt%, LiCO3占35wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫四方結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷配方，包括99.85～99.92wt%的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系；0.05～0.1wt%的穩(wěn)定添加劑；0.03～0.06wt%的玻璃添加劑；所述的鈮銻-鋯鈦酸鉛三元系，其分子式為Pb(1-x)Bax[(Nb1/2Sb1/2)yZrzTi(1-y-z)]O3；其中x=0.05；y=0.05；z=0.48~0.5；所述的穩(wěn)定添加劑選用氧化鈰與三氧化二鉻的混合物；所述的玻璃添加劑選用二氧化硅與碳酸鋰的混合物。采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案制備的耐高溫陶瓷配方，其組成處入四方相陶瓷結(jié)構(gòu)，其微觀晶胞為四方晶胞，由于其晶軸之間的夾角為90°，晶胞結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，電疇受高溫沖擊，變化很小。而三方晶胞晶軸夾角不等于90°，此結(jié)構(gòu)處于“亞穩(wěn)態(tài)”，電疇受高溫、應(yīng)力的影響，較易發(fā)生“扭轉(zhuǎn)”，而使整個(gè)壓電陶瓷性能衰退。
文檔編號(hào)C04B35/49GK103073288SQ201310038780
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者馬國(guó)陽(yáng) 申請(qǐng)人:漢得利(常州)電子有限公司