一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3‑

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，涉及一种铁氧体材料，尤其涉及一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]微波铁氧体材料与器件是二十世纪五、六十年代发展起来的，经过几十年的发展，已经在国防电子、卫星通讯和移动通信等方面有着广泛的应用。在很长的一段时期内，微波工程领域对于微波器件的高功率特性、低损耗特性等不断提出新的要求，而对于微波器件小型化的要求并不迫切，这也导致科研技术人员长期致力于提高铁氧体材料的高功率承受能力，降低材料的铁磁共振线宽，却很少考虑铁氧体材料能否满足器件小型化的需求。
[0003]近几年，随着5G通信技术的飞速发展，器件小型化、轻量化的要求越来越迫切，而铁氧体元器件的体积远高于其它元器件，因此其小型化、轻量化的任务尤为重要。
[0004]本领域研究人员发现，作为器件设计的主要参数之一的介电常数ε与器件尺寸密切相关。因为电磁波在介质中传播的介质波长与介电常数的平方根成反比，所以提高材料的介电常数就成了实现微波器件小型化的重要手段。
[0005]CN 107021747A公开了一种微波铁氧体材料与微波介质陶瓷高温共烧方法，所述方法通过添加助剂、调整原料粒径、插入过渡层及控制生膜片厚度，调控两种陶瓷材料的烧结温度、致密化速率、烧结收缩率以及热膨胀速率，减少高温共烧产生的翘曲、层裂和裂纹等缺陷；其次，通过优化流延成型工艺，得到高质量生瓷带；最后，通过空间限制烧结的方法进行高温共烧，确保均匀释放内部应力，减少或抑制陶瓷复合界面处微观缺陷的产生。所述方法虽然解决了微波介质陶瓷材料与微波铁氧体材料共烧严重失配问题，实现了3
‑
30层的微波介质陶瓷与微波铁氧体材料的高温匹配共烧，为多层高温及低温共烧微波器件进一步小型化奠定了材料基础；但是其制备的铁氧体材料介电常数不够大，进而导致无法缩小尺寸以适应5G基站隔离器需要的问题。
[0006]CN 111285673A公开了一种高介电常数微波铁氧体材料、制备方法及微波通信器件，该微波铁氧体材料的化学式为Bi
1.25
Ca
0.25+2x
Y
1.5
‑
2x
Zr
0.25
Al
x
Mn
y
Fe
4.75
‑
x
‑
y
，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.15，该高介电常数微波铁氧体材料的制备方法按分子式的化学计量比配备原料，通过依次进行的湿式球磨混合、烘干过筛、预烧、湿式球磨磨细、喷雾造粒、压制成型与烧结，得到介电常数28左右，4πMs为1850
‑
1950Gs，
△
H为45
‑
50Oe，T
c
在200℃以上的微波铁氧体材料。上述微波铁氧体材料的介电常数虽然较高，但其铁磁共振线宽也较大，铁磁共振线宽是影响微波传输损耗的重要因素，铁磁共振线宽越大，微波信号在微波器件内传输过程中的损失越多，致使铁氧体在小型化微波器件中失去了实用价值。
[0007]由此可见，如何提供一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法，提高铁氧体介电常数的同时保证铁磁共振线宽不会过大，降低电磁损耗，从而为通信器件的小型化、轻量化扫除障碍，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料及其制备方法，所述制备方法提高了铁氧体介电常数的同时保证了铁磁共振线宽不会过大，降低了电磁损耗，从而为通信器件的小型化、轻量化扫除了障碍。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3‑
a
Ca
a
Ti
b
Zr
c
Sn
d
Ge
e
Fe5‑
b
‑
c
‑
d
‑
e
O
12
，其中，0.5≤a≤1，0.1≤b≤0.3，0.1≤c≤0.4，0.2≤d≤0.4，0.1≤e≤0.2。
[0011]本专利技术提供的铁氧体材料是以石榴石型铁氧体材料Y3Fe5O
12
为基础通过离子置换的方式进行制备的，其中的Ti
4+
、Zr
4+
、Sn
4+
与Ge
4+
相互协同，通过部分替代Fe
3+
减小了所得铁氧体材料的铁磁共振线宽，且避免了Bi的添加造成的铁磁共振线宽过大的问题；Ca
2+
通过部分替代Y
3+
提高了所得铁氧体材料的介电常数，进而使得所得铁氧体材料具有较高的饱和磁化强度，降低了铁氧体材料应用于小型化微波器件时的电磁损耗。
[0012]本专利技术中，所述小型化微波器件具体为环形器直径低于7mm的微波器件。
[0013]本专利技术中，a为0.5
‑
1，例如可以是0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95或1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术中，b为0.1
‑
0.3，例如可以是0.1、0.12、0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.26、0.28或0.3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术中，c为0.1
‑
0.4，例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35或0.4，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术中，d为0.2
‑
0.4，例如可以是0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38或0.4，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术中，e为0.1
‑
0.2，例如可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述a与b的和为0.6
‑
1.2，例如可以是0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1、1.1或1.2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述c、d与e的和为0.4
‑
0.8，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于小型化微波器件的铁氧体材料，其特征在于，所述铁氧体材料的组成化学式为Y3‑
a
Ca
a
Ti
b
Zr
c
Sn
d
Ge
e
Fe5‑
b
‑
c
‑
d
‑
e
O
12
，其中，0.5≤a≤1，0.1≤b≤0.3，0.1≤c≤0.4，0.2≤d≤0.4，0.1≤e≤0.2。2.根据权利要求1所述的铁氧体材料，其特征在于，所述a与b的和为0.6
‑
1.2。3.根据权利要求1或2所述的铁氧体材料，其特征在于，所述c、d与e的和为0.4
‑
0.8。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述铁氧体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)按照配方量进行一次球磨混合原料，得到混合料；(2)在氧气氛围中煅烧步骤(1)所得混合料，得到预烧料；(3)对步骤(2)所得预烧料进行二次球磨，得到球磨料；(4)混合粘结剂与步骤(3)所得球磨料，喷雾造粒，得到铁氧体粉料；(5)对步骤(4)所得铁氧体粉料进行压制成型，烧结后得到铁氧体材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述原料包括Y2O3、CaCO3、TiO2、ZrO2、SnO2、GeO2与Fe2O3；优选地，步骤(1)所述一次球磨采用的分散剂包括水和/或无水乙醇；优选地，步骤(1)所述一次球磨采用的球磨介质包括锆球和/或钢球；优选地，步骤(1)所得混合料的平均粒径为3
‑
5μm。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氧气氛围的氧气浓度为80
‑
100vol％；优选地，步骤(2)所述氧气氛围的绝对压力为0.1
‑
0.5MPa；优选地，步骤(2)所述煅烧的温度为900
‑
1100℃；优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为4
‑
6h。7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述二次球磨采用的分散剂包括水和/或无水乙醇；优选地，步骤(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春明，张典鹏，王昆仑，谢国辉，
申请(专利权)人：苏州工业园区凯艺精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：