适用于毫米波微带环形器的铁氧体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于微波环行器技术领域，特别涉及适用于毫米波微带环形器的铁氧体及其制备方法和应用，其中，所述铁氧体应用于K波段，所述铁氧体为采用流延工艺制备得到的NiZn尖晶石型铁氧体，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO；所述铁氧体的制备方法包括对铁氧体原料进行多次球磨、预烧、流延和烧结的工艺；由所述铁氧体制备得到的微带环行器/微带隔离器可适用于K波段，并且具有插损小、微带环行器/微带隔离器性能高的优势。器性能高的优势。

【技术实现步骤摘要】
适用于毫米波微带环形器的铁氧体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于微波环行器
，特别涉及适用于毫米波微带环形器的铁氧体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]微波/毫米波铁氧体环行器、隔离器、移相器、变极化器等器件在微波
中占有重要地位，广泛地应用于航空航天、卫星通信、电子对抗、移动通信及医疗等领域。在微波射频前端的收/发(T/R)组件等电路和系统中，铁氧体环行器/隔离器等起着重要的作用。对系统而言，升高频率是提高数据传输效率的直接手段，这也是5G移动通信的工作频谱跃升至毫米波频段的主要原因。除了在雷达等军事领域以外，移动通信基站就成为了环行器/隔离器最大的应用场合。随着微波技术的迅猛发展，系统对元器件小型化的要求越来越迫切，而铁氧体元器件的体积远高于其他元器件，因此其小型化、轻量化、平面化的任务尤为迫切。特别是，毫米波环行器、隔离器的小型化、平面化。
[0003]而微带环行器正好能够满足上述需求，其在集成电路中起阻抗匹配和去耦作用，器件具有体积小、重量轻、性能好、便于实现单片混合集成等特点。在满足客户需求的同时，也是一个开拓微带环行器向更高频率应用的新成果，它的研制对整机集成、整机重量减小、提高和稳定整机的综合能力有着积极的意义。
[0004]而铁氧体是环行器/隔离器的核心材料，铁氧体应具有较高的承受高功率运行能力和较低的损耗，稳定性和可靠性高等特点。而事实上，现有的用于K波段铁氧体性能偏低，损耗偏大。Ni系尖晶石铁氧体材料有饱和磁化强度高、居里温度高等优点，但由于烧结过程中易出现多孔结构，密度较低，因此共振线宽ΔH较大，制成的微带器件插损较大。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是：解决Ni系尖晶石型铁氧体共振线宽较大，导致其所制成的微带环行器插损较大的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]提出适用于毫米波微带环形器的铁氧体，所述铁氧体应用于K波段，所述铁氧体为采用流延工艺制备得到的NiZn尖晶石型铁氧体，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：
[0008]49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO。
[0009]其中，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：
[0010]49mol％Fe2O3，19mol％ZnO，4mol％CuO，0.3mol％CoO，27.7mol％NiO。进一步提出适用于毫米波微带环形器的铁氧体的制备方法，包括如下步骤：
[0011]S1、将下列按摩尔百分比计的原料混合：
[0012]49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO，得混合原料；
[0013]S2、将混合原料进行第一次球磨；
[0014]S3、将球磨后的混合原料在空气中预烧，得预烧料；
[0015]S4、将预烧料进行第二次球磨，并过标准分样筛，得预烧料粉末；
[0016]S5、在预烧料粉末中加入50wt％有机粘合剂和50wt％无水乙醇，继续球磨，获得浆料；
[0017]S6、将浆料进行流延，于40℃下流延得到40～60μm厚的生膜带；
[0018]S7、将8～10层生膜带进行叠片，并在6
‑
8MPa下压制成40～60μm生坯片；
[0019]S8、将生坯片在950
‑
1050℃下于空气中保温烧结，得铁氧体。
[0020]其中，在S2、S4和S5中所述球磨的磨球均采用锆球。
[0021]其中，所述预烧的温度为800℃、预烧的时间为2h。
[0022]其中，所述标准分样筛的目数为40～60。
[0023]其中，在S6中，所述流延的刮刀高度为600μm，所述流延的速度为120cm/min。
[0024]其中，所述有机粘合剂为PVA。
[0025]更进一步提出上述适用于毫米波微带环形器的铁氧体或铁氧体制备方法所得到铁氧体在微带环行器/微带隔离器上的应用。
[0026]本专利技术的有益效果在于：通过在主成分氧化铁、氧化锌和氧化镍的基础上，添加少量的氧化钴和氧化铜，并通过流延工艺制备适用于K波段的NiZn尖晶石型铁氧体，可有效改善Ni系尖晶石型铁氧体由于其烧结后的多孔结构、密度低等等原因所导致的Ni系尖晶石型铁氧体共振线宽较大的问题，从而实现降低由所述Ni系尖晶石型铁氧体所制备而成的微带环行器的插损；并且通过流延工艺生产制备得到的铁氧体，相较于传统烧结大块材料而言，可有效降低铁氧体的生产成本以及提高铁氧体的性能。
具体实施方式
[0027]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
[0028]本专利技术提供适用于毫米波微带环形器的铁氧体，所述铁氧体应用于K波段，所述铁氧体为采用流延工艺制备得到的NiZn尖晶石型铁氧体，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：
[0029]49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO。
[0030]优选的，所述铁氧体包括如下按摩尔百分比计的原料组成：
[0031]49mol％Fe2O3，19mol％ZnO，4mol％CuO，0.3mol％CoO，27.7mol％NiO。
[0032]具体的，本专利技术所获得的铁氧体4πMs为4200Gs
‑
4500Gs，介电常数ε
r
为13
‑
13.5，居里温度≥350
‑
400℃，介电损耗≤2
×
10
‑4‑
2.53
×
10
‑4，铁磁共振线宽ΔH≤80oe。
[0033]适用于毫米波微带环形器的铁氧体的制备方法，包括如下步骤：
[0034]S1、将下列按摩尔百分比计的原料混合：
[0035]49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO，得混合原料；
[0036]S2、将混合原料进行第一次球磨；
[0037]S3、将球磨后的混合原料在空气中预烧，得预烧料；
[0038]S4、将预烧料进行第二次球磨，并过标准分样筛，得预烧料粉末；
[0039]S5、在预烧料粉末中加入50wt％有机粘合剂和50wt％无水乙醇，继续球磨，获得浆料；
[0040]S6、将浆料进行流延，于40℃下流延得到40～60μm厚的生膜带；
[0041]S7、将8～10层生膜带进行叠片，并在6
‑
8MPa下压制成40～60μm生坯片；
[0042]S8、将生坯片在950
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于毫米波微带环形器的铁氧体，其特征在于，所述铁氧体应用于K波段，所述铁氧体为采用流延工艺制备得到的NiZn尖晶石型铁氧体，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO。2.根据权利要求1所述适用于毫米波微带环形器的铁氧体，其特征在于，包括如下按摩尔百分比计的原料组成：49mol％Fe2O3，19mol％ZnO，4mol％CuO，0.3mol％CoO，27.7mol％NiO。3.适用于毫米波微带环形器的铁氧体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将下列按摩尔百分比计的原料混合：49～51mol％Fe2O3，17～19mol％ZnO，3～4mol％CuO，0.2～0.5mol％CoO和25～30％NiO，得混合原料；S2、将混合原料进行第一次球磨；S3、将球磨后的混合原料在空气中预烧，得预烧料；S4、将预烧料进行第二次球磨，并过标准分样筛，得预烧料粉末；S5、在预烧料粉末中加入50wt％有机粘合剂和50wt％无水乙醇，继续球磨，获得浆料；S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊飞，张伟，
申请(专利权)人：深圳市华扬通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：