CN101217180B - 一种无铅压电厚膜制备方法 - Google Patents
一种无铅压电厚膜制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101217180B CN101217180B CN200810046660.8A CN200810046660A CN101217180B CN 101217180 B CN101217180 B CN 101217180B CN 200810046660 A CN200810046660 A CN 200810046660A CN 101217180 B CN101217180 B CN 101217180B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thick film
- ball milling
- lead
- tio
- thick
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 12
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims description 6
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical group CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- RBNWAMSGVWEHFP-UHFFFAOYSA-N trans-p-Menthane-1,8-diol Chemical compound CC(C)(O)C1CCC(C)(O)CC1 RBNWAMSGVWEHFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 abstract 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 16
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N bismuth sodium Chemical compound [Na].[Bi] FSAJRXGMUISOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MTZOKGSUOABQEO-UHFFFAOYSA-L barium(2+);phthalate Chemical compound [Ba+2].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O MTZOKGSUOABQEO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XMFOQHDPRMAJNU-UHFFFAOYSA-N lead(ii,iv) oxide Chemical compound O1[Pb]O[Pb]11O[Pb]O1 XMFOQHDPRMAJNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical class [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 238000012913 prioritisation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无铅压电厚膜的丝网印刷制备方法，包括：①固相法制备无铅压电陶瓷粉体；②将粘合剂按质量比为3∶100～9∶100溶解到松油醇中得到有机混合物；③将无铅压电陶瓷粉料与有机混合物按质量比15∶10～90∶10混合，加入分散剂，增塑剂混合碾磨后再球磨，得到待印刷浆料；④将浆料通过丝网印刷工艺印刷到基片上，经过放平，烘烤，预烧并重复得到所需厚度的厚膜素坯；⑤将素坯在1050～1300℃下烧结，保温15～45分钟即可。本发明工艺简单，环保，成膜效率高，可重复性好，成膜较致密，电性能优异，厚度可在10～100μm内随意控制，可无需光刻工艺得到各种印刷厚膜图形，与MEMS技术兼容，适合于制备压电微马达、微流体泵、超声换能器及微执行器。
Description
技术领域
本发明属于功能陶瓷厚薄膜制备技术领域，具体地说，它涉及一种无铅压电厚膜的丝网印刷制备方法。
背景技术
压电厚膜通常指厚度为10～100μm的压电膜，与薄膜相比，其压电、铁电性能较少地受到界面、表面等影响，较大的厚度也能产生更大的驱动力，而且具有更高的灵敏度和更宽的工作频率；与体材料相比，压电厚膜工作电压低(＜5V)、使用频率高、与半导体工艺兼容。因此，压电厚膜被广泛应用于微型驱动器、压电微马达、微流体泵、喷墨打印头、超声换能器、助听器、声纳水听器及微电子机械***(MEMS)。
一方面，目前正在应用的器件大多是通过陶瓷减薄技术将块体陶瓷减薄得到陶瓷薄片，然后将这些陶瓷薄片组装成器件。现在采用陶瓷减薄所能达到最薄厚度为100μm左右，受限于在研磨抛光的过程中厚度过薄易受到外界施力产生破裂，成品率约为5％，因此无法向下跨越100μm的限制。而且，块体陶瓷变成陶瓷薄片要经过一系列的切割打磨抛光过程要耗费大量时间，工序复杂，成本高，而且对材料浪费严重。另一方面，目前的压电薄膜制作方法中，如溅射法是将压电陶瓷块材作为靶材，利用溅镀机将压电材料镀膜在基板上，脉冲激光法也是将压电陶瓷材料作为靶材，利用激光使其瞬间变成气态并在基片上沉积成膜，这两种方法沉积速率低，且存在较大的应力容易导致开裂；溶胶凝胶法是将压电材料的成分以不同化合物的方式混合成为溶液状态，再利用匀胶机旋涂的方式均匀涂布于基板上，并以层状堆积方式增加厚度，最后再烧结成膜，这种方式单层不开裂最大厚度约为300nm，若要制作超过10μm的压电厚膜，必需花费相当可观的时间。且层数过多也会导致开裂，故不适合来制作厚膜；另外物理气相沉积与化学气相沉积不但设备和原材料昂贵，同样也存在制备厚度超过10μm的压电膜时应力大耗时长等不足。所以必须采用新的方法来制备10～100μm之间的压电厚膜材料。
传统的压电材料体系，其中氧化铅(或四氧化三铅)约占原料总质量的70％左右。如此高的铅含量在制备、使用过程中及废弃后处理过程中都会给环境和人类健康带来很大的损害。近年来，为了保护地球和人类的生存空间，防止环境的污染，研发新型环境友好的铁电压电材料已成为世界发达国家致力研发的热点材料之一。钛酸铋钠基、钛酸钡基以及铌酸钠基压电材料被认为是最具有潜力的无铅压电体系，但是目前的研究几乎停留在体材料的研究上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无铅压电厚膜制备方法，采用该方法制备的压电厚膜具有环境友好、很高的致密度、较高的压电系数，适合用来制作压电微传感器和执行器。
本发明提供的无铅压电厚膜制备方法，其步骤包括：
(1)将下述式(Ⅰ)至(Ⅹ)中任一种化学式中的各金属的氧化物或盐按其式中的化学计量比配料混合，球磨，烘干，过筛，预压，800～950℃下预烧，再球磨，烘干，过筛，得到无铅压电陶瓷粉料；
(2)选用甲基纤维素、乙基纤维素或PVB作为粘合剂，选用松油醇作为溶剂，将粘合剂与溶剂按质量比为3∶100～9∶100配料，并将粘合剂加入溶剂中加热并搅拌直至完全溶解，得到有机混合物；
(3)将上述无铅压电陶瓷粉料与有机混合物按质量比15∶10～90∶10混合，碾磨成浆料；
(4)将上述浆料和增塑剂与分散剂混合再次碾磨后倒入球磨罐进行球磨，即得到待印刷厚膜浆料；其中，浆料和增塑剂的质量比为100∶0.5～100∶3，分散剂与浆料的质量比为0.5∶100～4∶100，增塑剂为聚乙二醇或邻苯二甲酸二丁酯，分散剂为二乙二醇丁醚醋酸酯或磷酸三丁酯；
(5)将步骤(4)得到的浆料通过200～420目的丝网印刷工艺印刷到Pt/Al2O3或Pt/Ti/SiO2基片上，经过5～15分钟放平，然后100～150℃下烘烤5～15分钟，再放入快速热处理炉中500～600℃预烧去除有机物；
(6)重复上述步骤(5)，得到所需厚度的印刷厚膜素坯；
(7)将厚膜素坯以升温速率为2～9℃/min加热至1050～1300℃烧结，保温15～45分钟，得到所需的无铅压电厚膜；
(1-x-y)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3-y K0.5Bi0.5TiO3 (Ⅰ)
(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3 (Ⅱ)
(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBaTiO3 (Ⅲ)
(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xLiNbO3 (Ⅳ)
(1-x)BaTiO3-xBaZrO3 (Ⅴ)
(1-x)BaTiO3-xKTaO3 (Ⅵ)
(1-x)BaTiO3-xBa0.5NbO3 (Ⅶ)
(1-x)NaNbO3-xLiNbO3 (Ⅷ)
(1-x)NaNbO3-xK0.5Bi0.5TiO3 (Ⅸ)
(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiNbO3 (Ⅹ)
其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1。
作为上述技术方案的优化方案，步骤(1)中，第一次球磨时加入无水乙醇球磨3～5小时，第二次球磨时加入无水乙醇球磨6～9小时，第一次过筛时为100目筛，第二次过筛时为200目筛。
本发明利用丝网印刷法制备无铅压电厚膜，具体而言，本发明具有以下技术效果：
1)工艺简单，不需要昂贵的设备，成膜效率高，适合于大批量生产，可重复性好；
2)固相含量高，成膜较致密，电性能优异；
3)所采用的材料体系不含铅，不会对环境造成污染；
4)压电厚膜的厚度可在10～100μm内随意控制，弥补了传统薄膜和陶瓷制备技术制备此厚度功能材料的不足；
5)可非常容易得到各种印刷厚膜图形，无需程序复杂的光刻工艺；
6)与半导体工艺及MEMS技术兼容，特别适合于制备压电微马达、微流体泵、超声换能器及微执行器。
附图说明
图1为1100℃下烧结0.5h后BNKT厚膜的表面(a)和截面(b)SEM图；
图2为不同烧结温度下厚膜介电性能图；
图3为厚膜电滞回线图。
具体实施方式
本发明针对的无铅压电厚膜材料为钛酸铋钠基、钛酸钡基和铌酸钠基，其中钛酸铋钠基包括(1-x-y)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3-yBi0.5K0.5TiO3、(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3、(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xK0.5Bi0.5TiO3以及(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xLiNbO3；钛酸钡基包括(1-x)BaTiO3-xBaZrO3、(1-x)BaTiO3-xKTaO3以及(1-x)BaTiO3-xBa0.5NbO3；铌酸钠基包括(1-x)NaNbO3-xLiNbO3、(1-x)NaNbO3-xK0.5Bi0.5TiO3、(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiNbO3以及(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBaTiO3，0＜x＜1，0＜x+y＜1。
下面通过八个实施例进一步阐明本发明的实质特点和显著进步，但本发明绝非仅限于所述实施例所述的实施方式。
实施例1
将8.48克碳酸钠(Na2CO3)，2.76克碳酸钾(K2CO3)，46.6克氧化铋(Bi2O3)混合加入无水乙醇球磨4小时，倒入方盘放入烘箱90℃下烘干，预压后800℃及850℃各预烧2小时，球磨8小时后烘干过200目筛，即得约140克(Na0.82K0.18)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷粉体；将0.5克乙基纤维素加入到10克松油醇中55℃下搅拌至完全溶解，加入35克压电陶瓷粉体混合碾磨，并加入1克二乙二醇丁醚醋酸酯和0.5克邻苯二甲酸二丁酯，倒入球磨罐中混合球磨4小时即得待印刷厚膜浆料，用320目筛印刷至带有Pt电极尺寸为20×15×0.5mm3的氧化铝衬底上，经过10分钟放平，然后120℃下烘烤10分钟，再放入快速热处理炉中550℃预烧去有机物，重复印刷8层后将厚膜素坯放入马弗炉进行1140℃烧结保温30分钟(升温速率为5℃/min)，即得约40μm厚的钛酸铋钠基无铅压电厚膜材料。厚膜表面经过打磨抛光后采用溅射制备Pt上电极即可测试厚膜性能，10KHz下的介电常数为720，介电损耗为2.8％，剩余极化强度为27.3μC/cm2，矫顽场为62.8KV/cm，纵向压电系数d33为76pm/V。厚膜结构及性能如图1，图2及图3所示。
实施例2
按实施例1制得约140克(Na0.82K0.18)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷粉体，将0.5克乙基纤维素加入到10克松油醇中55℃下搅拌至完全溶解，加入35克压电陶瓷粉体混合碾磨，并加入0.5克邻苯二甲酸二丁酯作增塑剂，倒入球磨罐中混合球磨4小时即得待印刷厚膜浆料，用320目筛印刷至Pt/Ti/SiO2衬底上，经过10分钟放平，然后120℃下烘烤10分钟，再放入快速热处理炉中550℃预烧去有机物，重复印刷8层后将厚膜素坯放入马弗炉进行1140℃烧结保温30分钟(升温速率为5℃/min)，即得约40μm厚的钛酸铋钠基无铅压电厚膜材料。厚膜表面经过打磨抛光后采用溅射制备Pt上电极即可测试厚膜性能，10KHz下的介电常数为680，介电损耗为4.6％，剩余极化强度为22.4μC/cm2，矫顽场为59.7KV/cm，纵向压电系数d33为66pm/V。
实施例3
将65.67克碳酸钡、76.70克二氧化钛与1.025克二氧化锆混合加入无水乙醇球磨2小时，倒入方盘放入烘箱90℃下烘干，预压后在850℃下预烧4小时，球磨7小时后烘干过200目筛，即得约100克BaTi0.975Zr0.025O3压电陶瓷粉体，按实施例1方法制备厚膜素坯，放入马弗炉进行1300℃烧结保温30分钟(升温速率为5℃/min)即得约40μm厚的钛酸钡基无铅压电厚膜材料。厚膜表面经过打磨抛光后采用溅射制备Pt上电极即可测试厚膜性能，10KHz下的介电常数为816，介电损耗为3.7％，剩余极化强度为14.8μC/cm2，矫顽场为46.6KV/cm，纵向压电系数d33为58pm/V。
实施例4
将24.91克碳酸钠、32.43克碳酸钾、62.51克五氧化二铌、2.22克碳酸锂与13.26克五氧化二钽混合加入无水乙醇球磨4小时，倒入方盘放入烘箱90℃下烘干，预压后在900℃下预烧4小时，球磨4小时后烘干过120目筛，即得约150克0.94Na0.5K0.5NbO3-0.06LiTaO3压电陶瓷粉体，按实施例1方法制备厚膜素坯，放入马弗炉进行1100℃烧结保温30分钟(升温速率为5℃/min)即得约40μm厚的铌酸钠基高居里温度(420℃)无铅压电厚膜。厚膜表面经过打磨抛光后采用溅射制备Pt上电极即可测试厚膜性能，10KHz下的介电常数为642，介电损耗为3.3％，剩余极化强度为11.7μC/cm2，矫顽场为42.3KV/cm，纵向压电系数d33为49pm/V。
实施例5
同实施例1方法制备约140克(Na0.82K0.18)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷粉体，将0.5克乙基纤维素加入到10克松油醇中55℃下搅拌至完全溶解，加入20克压电陶瓷粉体混合碾磨，并加入0.5克二乙二醇丁醚醋酸酯和0.5克邻苯二甲酸二丁酯，倒入球磨罐中混合球磨4小时即得待印刷厚膜浆料，其余同实施例1进行印刷热处理。制得约40μm厚BNKT厚膜在10KHz下的介电常数为467，介电损耗为7.4％，剩余极化强度为11.2μC/cm2，矫顽场为76.5KV/cm。
实施例6
同实施例1方法制备约140克(Na0.82K0.18)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷粉体，将0.7克乙基纤维素加入到10克松油醇中55℃下搅拌至完全溶解，加入35克压电陶瓷粉体混合碾磨，并加入2克二乙二醇丁醚醋酸酯和1克邻苯二甲酸二丁酯，倒入球磨罐中混合球磨4小时即得待印刷厚膜浆料。其余同实施例1进行印刷热处理。制得约40μm厚BNKT厚膜在10KHz下的介电常数为683，介电损耗为3.4％，剩余极化强度为23.7μC/cm2，矫顽场为63.8KV/cm。
实施例7
按实施例1制得应刷浆料后，重复印刷4层后将厚膜素坯放入马弗炉进行1140℃烧结保温30分钟(升温速率为5℃/min)，制得约20μm厚BNKT厚膜在10KHz下的介电常数为365，介电损耗为8.3％，剩余极化强度为9.8μC/cm2，矫顽场为89.5KV/cm。
实施例8
按实施例1制得应刷浆料后，重复印刷12层后将厚膜素坯放入马弗炉进行1050℃烧结保温90分钟(升温速率为5℃/min)，制得约60μm厚BNKT厚膜10KHz下的介电常数为786，介电损耗为3.2％，剩余极化强度为21.6μC/cm2，矫顽场为59.8KV/cm。
Claims (2)
1.一种无铅压电厚膜制备方法，其步骤包括：
(1)将下述式(Ⅰ)至(Ⅹ)中任一种化学式中的各金属的氧化物或盐按其式中的化学计量比配料混合，球磨，烘干，过筛，预压，800～950℃下预烧，再球磨，烘干，过筛，得到无铅压电陶瓷粉料；
(2)选用甲基纤维素、乙基纤维素或PVB作为粘合剂，选用松油醇作为溶剂，将粘合剂与溶剂按质量比为3∶100～9∶100配料，并将粘合剂加入溶剂中加热并搅拌直至完全溶解，得到有机混合物；
(3)将上述无铅压电陶瓷粉料与有机混合物按质量比15∶10～90∶10混合，碾磨成浆料；
(4)将上述浆料和增塑剂与分散剂混合经再次碾磨后倒入球磨罐进行球磨，即得到待印刷厚膜浆料；其中，浆料和增塑剂的质量比为100∶0.5～100∶3，分散剂与浆料的质量比为0.5∶100～4∶100，增塑剂为聚乙二醇或邻苯二甲酸二丁酯，分散剂为二乙二醇丁醚醋酸酯或磷酸三丁酯；
(5)将步骤(4)得到的浆料通过200～420目的丝网印刷工艺印刷到Pt/Al2O3或Pt/Ti/SiO2基片上，经过5～15分钟放平，然后100～150℃下烘烤5～15分钟，再放入快速热处理炉中500～600℃预烧去除有机物；
(6)重复上述步骤(5)，得到所需厚度的印刷厚膜素坯；
(7)将厚膜素坯以升温速率为2～9℃/min加热至1050～1300℃烧结，保温15～45分钟，得到所需的无铅压电厚膜；
(1-x-y)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3-yK0.5Bi0.5TiO3 (Ⅰ)
(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBaTiO3 (Ⅱ)
(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xBaTiO3 (Ⅲ)
(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xLiNbO3 (Ⅳ)
(1-x)BaTiO3-xBaZrO3 (Ⅴ)
(1-x)BaTiO3-xKTaO3 (Ⅵ)
(1-x)BaTiO3-xBa0.5NbO3 (Ⅶ)
(1-x)NaNbO3-xLiNbO3 (Ⅷ)
(1-x)NaNbO3-xK0.5Bi0.5TiO3 (Ⅸ)
(1-x)Na0.5K0.5NbO3-xLiNbO3 (Ⅹ)
其中，0＜x＜1，0＜x+y＜1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，第一次球磨时加入无水乙醇球磨3～5小时，第二次球磨时加入无水乙醇球磨6～9小时，第一次过筛时为100目筛，第二次过筛时为200目筛。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810046660.8A CN101217180B (zh) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | 一种无铅压电厚膜制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810046660.8A CN101217180B (zh) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | 一种无铅压电厚膜制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101217180A CN101217180A (zh) | 2008-07-09 |
| CN101217180B true CN101217180B (zh) | 2012-05-09 |
Family
ID=39623567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810046660.8A Expired - Fee Related CN101217180B (zh) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | 一种无铅压电厚膜制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101217180B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101859869B (zh) * | 2010-05-18 | 2011-09-14 | 四川大学 | 高d33无铅压电陶瓷-聚合物-盐压电复合材料及其制备方法 |
| CN103360060B (zh) * | 2013-07-19 | 2014-11-19 | 景德镇陶瓷学院 | 一种钛酸铋钠基织构化压电陶瓷水基流延浆料及其陶瓷膜片的制备方法 |
| CN103896581B (zh) * | 2014-02-27 | 2015-08-19 | 天津大学 | 宽工作温度范围的多层陶瓷电容器介质的制备方法 |
| CN103922730B (zh) * | 2014-02-27 | 2015-08-19 | 天津大学 | 宽工作温度范围的多层陶瓷电容器介质的制备方法 |
| CN104129987B (zh) * | 2014-07-22 | 2016-04-06 | 桂林电子科技大学 | 一种高温无铅纳米压电陶瓷及其制备方法 |
| CN107032789A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-08-11 | 合肥羿振电力设备有限公司 | 一种高压电性能陶瓷材料及其制备方法 |
| CN108511246B (zh) * | 2018-05-28 | 2024-05-03 | 北京梦之墨科技有限公司 | 一种采用丝网印刷方式制备的薄膜开关及制备装置和方法 |
| CN113264766A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-08-17 | 西安交通大学 | 一种无铅压电薄膜材料及其制备方法 |
| CN114751735B (zh) * | 2022-03-03 | 2023-04-18 | 常州大学 | 一种电介质储能陶瓷粉末、制备方法及其在陶瓷膜中的应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095737A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-04-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電磁器組成物 |
-
2008
- 2008-01-09 CN CN200810046660.8A patent/CN101217180B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095737A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-04-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電磁器組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101217180A (zh) | 2008-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101217180B (zh) | 一种无铅压电厚膜制备方法 | |
| CN101215172B (zh) | 一种制备钛酸铋钠基无铅压电厚膜的方法 | |
| EP1580180B1 (en) | Piezoelectric ceramic and piezoelectric device | |
| CN102381876B (zh) | 电介质陶瓷组合物和陶瓷电子部件 | |
| EP2267808B1 (en) | Piezoelectric/electrostrictive element and manufacturing method thereof | |
| CN104891987A (zh) | 陶瓷粉末、压电陶瓷、压电元件和电子设备 | |
| CN105374929B (zh) | 一种织构化无铅压电陶瓷多层驱动器及其制备方法 | |
| JP4727458B2 (ja) | 圧電セラミックス用焼結助剤、ｂｎｔ−ｂｔ系圧電セラミックス、積層型圧電デバイスおよびｂｎｔ−ｂｔ系圧電セラミックスの製造方法 | |
| JP5537931B2 (ja) | 圧電磁器組成物及び圧電素子 | |
| JP5651452B2 (ja) | 圧電／電歪セラミックス焼結体 | |
| JP4403967B2 (ja) | 圧電デバイスの製造方法 | |
| US7528531B2 (en) | Piezoelectric ceramic composition and laminated piezoelectric element | |
| JP6175528B2 (ja) | 圧電デバイス | |
| CN113213918A (zh) | 兼具高压电性能和低损耗的钛酸锶铋—钪酸铋—钛酸铅系高温压电陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN106129242A (zh) | 一种大应变多层无铅压电致动器及其制备方法 | |
| CN100360466C (zh) | 一种掺杂改性钛酸铋钠钾压电陶瓷及其制备方法 | |
| JP2002208743A (ja) | 積層体変位素子 | |
| JP4795633B2 (ja) | 基材上に圧電性厚膜を製造する方法 | |
| JP2011032157A (ja) | 圧電／電歪セラミックス焼結体 | |
| CN115894020B (zh) | 一种高压电系数的pmnzt基压电陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN114890789B (zh) | 匹配银内电极共烧铌锰-锆钛酸铅压电陶瓷、其制备方法及其制品 | |
| JP2003238248A (ja) | 圧電磁器組成物と圧電デバイス | |
| CN1562875A (zh) | 丝网印刷制备织构化钛酸铋钠钾压电陶瓷的工艺 | |
| JP2001048641A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2006096626A (ja) | 圧電磁器の製造方法、圧電素子の製造方法、圧電素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120509 Termination date: 20130109 |