一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高性能钡铁氧体复合材料技术领域，涉及一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法。该发明专利技术的钡铁氧体复合材料，包含主料Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2、Li2CO3、SiO2、MgO，还包括烧结助剂BBSZ，由Bi2O3、B2O3、SiO2和ZnO组成。本发明专利技术的钡铁氧体复合材料具有高品质因数、高截止频率和低烧结温度的优异特性，可实现在900℃下的烧结，具备磁导率为4‑11可调，截止频率可达5GHz以上，品质因数可到几百的优异特性。用此材料制作片式叠层电感，由于具备相对较高的磁导率，因此在实现高频大感量电感时，线圈圈数可以大大缩减，从而大大节省制作成本。

A Barium Ferrite Composite for Laminated High Frequency Inductors and Its Preparation Method

The invention belongs to the technical field of high-performance barium ferrite composite material, and relates to a barium ferrite composite material for high-frequency inductors with laminated sheets and a preparation method thereof. The invented barium ferrite composite material includes the main materials Fe2O3, BaCO3, CoO, TiO2, Li2CO3, SiO 2, MgO, as well as the sintering aids BBSZ, which is composed of Bi2O3, B2O 3, SiO 2 and ZnO. The barium ferrite composite material of the invention has excellent characteristics of high quality factor, high cut-off frequency and low sintering temperature, and can be sintered at 900 ~C, with adjustable permeability of 4 11, cut-off frequency of more than 5 GHz, and quality factor of several hundred. Because of its relatively high permeability, the number of coils can be greatly reduced in order to save the cost of fabrication.

【技术实现步骤摘要】
一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法
本专利技术属于高性能钡铁氧体复合材料
，涉及一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法。
技术介绍
作为三大无源器件之一，电感是电子器件中较为常见的无源器件，被广泛应用于各个领域的电路系统当中，可以实现滤波、储能、匹配以及谐振等功能。目前市面上的电感主要是绕线式、一体成型式和叠层式。绕线式电感的线圈和磁导体不是一体式结构，因此其存在电感值偏低、抗直流饱和特性差、难以保证产品参数一致性以及加工效率低下等问题，并且在现有技术下很难符合小型轻薄的要求；一体成型电感是由空心线圈、端子和绝缘处理粉料成型而成，由于线圈一般为多层叠加而成，在和粉料高压成型过程中容易发生滑错位，线圈形状发生变化，而这种变化无法控制，使得实际电感值与设计电感值有较大差别；叠层电感是通过将线圈提前印刷在以铁氧体为主要材料的磁芯内部，然后烧结而成，可以符合小型轻薄化的要求。目前叠层电感主要是通过低温共烧陶瓷（LTCC）封装技术实现，作为三维立体结构，该技术是一种具有高性价比的封装技术，是实现电子元器件向高频、高速、轻质、薄型等方向发展的重要途径。近些年来，人们对叠层片式电感做了大量的研究，为了适应LTCC工艺技术的要求，开发了系列化的低温共烧铁氧体材料体系，其主要成分为NiCuZn及其低温烧结助剂所组成。但随着电感器件向高频化的发展，目前已有的材料体系已经不能满足器件高频化的需求，主要原因是受到斯托克斯公式的限制，即磁导率与截止频率成反比关系，通常NiCuZn铁氧体材料的截止频率不超过100MHz。为了适应电感器件应用频率向GHz领域的扩展，人们开发了以石榴石如钡铁氧体材料等体系，但存在的难点还有材料的低温烧结特性不够理想，用于制作电感器件，材料的截止频率依旧不够高。为此目前在LTCC领域，行业上均采用低温烧结陶瓷基上印刷线圈的方式来实现此类叠层电感的制作。采用陶瓷基作为支撑基材，要制作大感量的电感，实现的线圈圈数需要很多，同时印刷的银浆用量也很大，使得器件造价很高。
技术实现思路
为了克服上述所述的不足，本专利技术的目的是提供一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料，还提供了一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料的制备方法。本专利技术解决其技术问题的技术方案是：一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料，包括：一种M型钡铁氧体材料、一种Li系微波介电陶瓷材料和助烧剂。所述一种M型钡铁氧体材料的分子式为Ba(CoTi)1.2Fe9.6O19，由分析纯的原料Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2按摩尔比Fe2O3：BaCO3：CoO：TiO2=36.92:7.69:9.23:9.23的比例配制构成；所述一种Li系微波介电陶瓷材料的分子式为Li2MgSiO4，由分析纯的原料Li2CO3、SiO2、MgO按摩尔比Li2CO3：SiO2：MgO=33.33:33.33:33.34的比例配制构成；所述助烧剂为Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO玻璃。所述Li系微波介电陶瓷材料的摩尔百分比之和为100%。所述M型钡铁氧体材料与所述Li系微波介电陶瓷材料的质量比为(0.9:0.1)~(0.6:0.4)；所述Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2、Li2CO3、SiO2、MgO、Bi2O3、B2O3和ZnO的纯度均大于99%。一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按摩尔百分比计，分别称取M型钡铁氧体粉料36.92%的Fe2O3、7.69%的BaCO3、9.23%的CoO、9.23%的TiO2；Li系微波介电陶瓷粉料33.33%的Li2CO3、33.33%的SiO2、33.34%的MgO；步骤2，将步骤1称取的M型钡铁氧体和Li系微波介电陶瓷粉料分别与去离子水混合后，在行星式球磨机中分别进行一次球磨，所述一次球磨的时间为8~12小时；步骤3，将步骤2得到的M型钡铁氧体和Li系微波介电陶瓷粉料分别烘干、过筛后，M型钡铁氧体在700~760℃的温度下进行预烧，升温速率为2~5℃/min预烧处理，700~760℃的温度下保温3~4小时；Li系微波介电陶瓷在800~850℃的温度下进行预烧，升温速率为2~5℃/min预烧处理，820~840℃的温度下保温3~4小时；步骤4，将步骤预烧后得到的M型钡铁氧体和Li系微波介电陶瓷粉料以质量比(0.9:0.1)~(0.6:0.4)，并且添加2wt%BBSZ玻璃与去离子水混合后，在行星式球磨机中进行二次球磨，所述二次球磨的时间为8~12小时；步骤5，将步骤4得到的粉料加入占所述粉料质量5~10%的有机粘合剂，混匀后造粒，利用压机和模具将颗粒状粉料压制成圆环状坯件，所述圆环状坯件的内径为0.5~0.7cm，外径为0.11~0.13cm，所述圆柱状坯件的高度为0.5~0.7cm。步骤6，将步骤5,得到的坯件置于气氛为空气的烧结炉内进行低温烧结，所述低温烧结的温度为875~925℃，所述低温烧结的时间为3~4h，升温速率为2~5℃/min，得到所述片式叠层高频电感用低温烧结铁氧体复合材料。本专利技术提供的一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法的主要优点在于：针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高截止频率、高品质因数片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料及其制备方法和用途，具体是采用钡铁氧体材料与低介陶瓷材料复合的方式，来实现材料具有磁导率为4-11可调，截止频率可达5GHz以上，品质因数可到几百的优异特性。因此用此类材料制作片式叠层电感，由于具备相对较高的磁导率，因此在实现高频大感量电感时，线圈圈数可以大大缩减，从而大大节省制作成本。附图说明图1为本专利技术的Li系微波介电陶瓷材料的制备方法的流程图；图2为实施例1的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料烧结后的扫描电镜图；图3为实施例2的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料烧结后的扫描电镜图；图4为实施例3的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料烧结后的扫描电镜图；图5为实施例4的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料烧结后的扫描电镜图；图6为实施例5的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料烧结后的扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术所涉及的高截止频率、高品质因数片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料，具体采用以下技术方案：主料主要包括一种M型钡铁氧体材料和一种Li系微波介质陶瓷材料，以及助烧剂BBSZ玻璃。其中M型钡铁氧体材料主要包括Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2；Li系微波介质陶瓷材料主要包括Li2CO3、SiO2、MgO；BBSZ包括Bi2O3、B2O3、SiO2和ZnO。需要说明的是，本专利技术所述的钡铁氧体材料指M型钡铁氧体，特别指BaFe12O19；Li系微波介电陶瓷材料指含有Li的微波介电陶瓷材料，特别指Li2MgSiO4微波介电陶瓷材料。本专利技术以M型钡铁氧体（Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2）和Li系微波介质陶瓷（Li2CO3、SiO2、MgO）为主料，BBSZ为助烧剂，以M型钡铁氧体与Li系微波介质陶瓷复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料，其特征在于，包括：一种M型钡铁氧体材料、一种Li系微波介电陶瓷材料和助烧剂，所述一种M型钡铁氧体材料的分子式为Ba(CoTi)1.2Fe9.6O19，由分析纯的原料Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2按摩尔比Fe2O3：BaCO3：CoO：TiO2 =36.92:7.69:9.23: 9.23的比例配制构成；所述一种Li系微波介电陶瓷材料的分子式为Li2MgSiO4，由分析纯的原料Li2CO3、SiO2、MgO按摩尔比Li2CO3：SiO2：MgO =33.33:33.33:33.34的比例配制构成；所述助烧剂为Bi2O3‑B2O3‑SiO2‑ZnO玻璃，所述Li系微波介电陶瓷材料的摩尔百分比之和为100%，所述M型钡铁氧体材料与所述Li系微波介电陶瓷材料的质量比为(0.9:0.1)~(0.6:0.4)；所述Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2、Li2CO3、SiO2、MgO、Bi2O3、B2O3和ZnO的纯度均大于99%。

【技术特征摘要】
1.一种片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料，其特征在于，包括：一种M型钡铁氧体材料、一种Li系微波介电陶瓷材料和助烧剂，所述一种M型钡铁氧体材料的分子式为Ba(CoTi)1.2Fe9.6O19，由分析纯的原料Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2按摩尔比Fe2O3：BaCO3：CoO：TiO2=36.92:7.69:9.23:9.23的比例配制构成；所述一种Li系微波介电陶瓷材料的分子式为Li2MgSiO4，由分析纯的原料Li2CO3、SiO2、MgO按摩尔比Li2CO3：SiO2：MgO=33.33:33.33:33.34的比例配制构成；所述助烧剂为Bi2O3-B2O3-SiO2-ZnO玻璃，所述Li系微波介电陶瓷材料的摩尔百分比之和为100%，所述M型钡铁氧体材料与所述Li系微波介电陶瓷材料的质量比为(0.9:0.1)~(0.6:0.4)；所述Fe2O3、BaCO3、CoO、TiO2、Li2CO3、SiO2、MgO、Bi2O3、B2O3和ZnO的纯度均大于99%。2.一种如权利要求1所述的片式叠层高频电感用钡铁氧体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按摩尔百分比计，分别称取M型钡铁氧体粉料36.92%的Fe2O3、7.69%的BaCO3、9.23%的CoO、9.23%的TiO2；Li系微波介电陶瓷粉料33.33%的Li2CO3、33.33%...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢柠帆，
申请(专利权)人：谢柠帆，
类型：发明
国别省市：江西,36