一种铁氧体材料、制备方法及微波通信器件技术

本申请公开了一种铁氧体材料、制备方法及微波通信器件，制备方法包括：按照化学通式Y3‑

【技术实现步骤摘要】
一种铁氧体材料、制备方法及微波通信器件


[0001]本申请涉及介电材料
，具体涉及一种铁氧体材料、制备方法及微波通信器件。

技术介绍

[0002]5G通信是新一代移动通信技术发展的主要方向，由于是采用微波进行传输，因此微波铁氧体环形器、隔离器等是不可缺少的基本器件。
[0003]目前常用的小线宽低损耗微波铁氧体材料，由于介电常数较小，所制成的环形器、隔离器尺寸较大，不利于通信微波器件向小型化、集成化方向发展。若把微波铁氧体材料的介电常数提高至23以上，则可以把相应器件的尺寸缩小25％以上。因此，有必要开发一种高介电常数的微波铁氧体材料。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本申请提供一种铁氧体材料、制备方法及微波通信器件，可以改善目前的小线宽低损耗微波铁氧体材料介电常数较小无法满足器件小型化的要求。
[0005]为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种铁氧体材料的制备方法，包括：
[0006]按照如下化学通式配置原料，其中，所述化学通式为：Y3‑
a
‑
2b
‑
c
Bi
a
Ca
2b+c
V
b
Zr
c
Fe5‑
b
‑
c
‑
δ
O
12
；然后依次经湿式球磨混合、预烧、干式搅拌磨粗磨、砂磨细磨、喷雾造粒、压制成型，最后进行烧结，得到所述铁氧体材料。
[0007]可选的，所述湿式球磨混合的步骤中，所述原料、磨球以及水的重量比为1.0:2.5:1.5。
[0008]可选的，所述预烧的步骤包括：将烧结炉以第一升温速率从室温升温至390～410℃并保温1.5～2.5h，然后以第二升温速率升温至830～870℃并保温4.5～5.5h，其中，所述第一升温速率小于所述第二升温速率。
[0009]可选的，所述喷雾造粒的步骤包括：
[0010]将经过细磨的原料、分散剂和消泡剂分散于溶剂中，然后采用喷雾干燥机进行喷雾造粒，其中，所述喷雾干燥机的进风口温度为250℃～300℃，出风口温度为150～180℃。
[0011]可选的，所述分散剂为聚丙烯酸铵，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述溶剂为PVA水溶液。
[0012]可选的，所述烧结的步骤中，烧结温度为：950℃～1050℃。
[0013]可选的，所述烧结的步骤包括：将烧结炉以第三升温速率从室温升温至290～310℃，然后以第四升温速率升温至440～460℃并保温3.5～4.5h，再以第五升温速率升温至855～900℃，最后以第三升温速率升温至950～1050℃并保温5.5～6.5h，其中，所述第三升温速率大于所述第四升温速率，并且小于所述第五升温速率。
[0014]第二方面，本申请实施例还提供一种铁氧体材料，具有如下化学通式：
[0015]Y3‑
a
‑
2b
‑
c
Bi
a
Ca
2b+c
V
b
Zr
c
Fe5‑
b
‑
c
‑
δ
O
12
；
[0016]其中，1.0≤a≤1.3，0.3≤b≤0.5，0.3≤c≤0.5，δ为缺铁量，0≤δ≤0.08。
[0017]可选的，所述的铁氧体材料具有如下化学通式：
[0018]Y
0.55
Bi
0.7
Ca
1.75
V
0.6
Zr
0.55
Fe
3.75
O
12
。
[0019]第三方面，本申请实施例还提供一种微波通信器件，采用如上各实施例所述的铁氧体材料制作而成。
[0020]如上所述，本申请实施例制作的铁氧体材料，以石榴石结构Y3Fe5O
12
为基础，采用了Bi、Ca、V、Zr元素进行复合掺杂，通过Bi、Ca元素替代部分稀土Y元素，可以获得较高的介电常数ε
’
；通过Zr元素替代Fe元素同时掺杂Ca，Ca和Zr的共同作用可以降低线宽ΔH，并且Zr和Fe可以共同作用，提高居里温度Tc；通过掺杂V元素以获得合适范围的饱和磁化强度(4πMs)，同时协助降低线宽ΔH。此外，由于石榴石型铁氧体的单相范围比较窄，适当的缺铁量可以减少Fe在反应过程中形成第二相的几率，避免材料损耗增加和线宽升高。本申请通过调配各元素的含量，综合利用各元素的电磁特性和补偿点，制备的微波铁氧体材料结构致密，除了具有较小的线宽ΔH≤50Oe、适当的居里温度Tc≥185℃、合适范围的4πMs(1200～1450Gs)等关键性能外，还具有较高的介电常数ε
’
(23～27)，可以应用于5G通信的相关器件中，以满足微波环形器和隔离器的小型化、集成化应用。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本申请实施例提供的一种铁氧体材料的制备方法的流程示意图；
[0023]图2为本申请实施例2的铁氧体材料表面的SEM图片；
[0024]图3为本申请实施例2的铁氧体材料断面的SEM图片；
[0025]图4为对比例3的铁氧体材料表面的SEM图片；
[0026]图5为对比例3的铁氧体材料断面的SEM图片。
[0027]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0028]微波铁氧体材料是5G通信的关键材料之一。随着电子器件的小型化，目前常用的小线宽低损耗微波铁氧体材料，由于介电常数较小，所制成的环形器、隔离器尺寸较大，不利于通信微波器件向小型化、集成化方向发展。若把微波铁氧体材料的介电常数提高至23以上，则可以把相应器件的尺寸缩小25％以上。基于此，本申请提供了一种具有高介电常数的微波铁氧体材料、制备方法及微波通信器件。
[0029]本申请实施例提供的铁氧体材料，具有如下化学通式：Y3‑
a
‑
2b
‑
c
Bi
a
Ca
2b+
c
V
b
Zr
c
Fe5‑
b
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁氧体材料的制备方法，其特征在于，包括：按照如下化学通式配置原料，其中，所述化学通式为：Y3‑
a
‑
2b
‑
c
Bi
a
Ca
2b+c
V
b
Zr
c
Fe5‑
b
‑
c
‑
δ
O
12
；然后依次经湿式球磨混合、预烧、干式搅拌磨粗磨、砂磨细磨、喷雾造粒、压制成型，最后进行烧结，得到所述铁氧体材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述湿式球磨混合的步骤中，所述原料、磨球以及水的重量比为1.0:2.5:1.5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预烧的步骤包括：将烧结炉以第一升温速率从室温升温至390～410℃并保温1.5～2.5h，然后以第二升温速率升温至830～870℃并保温4.5～5.5h，其中，所述第一升温速率小于所述第二升温速率。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾造粒的步骤包括：将经过细磨的原料、分散剂和消泡剂分散于溶剂中，然后采用喷雾干燥机进行喷雾造粒，其中，所述喷雾干燥机的进风口温度为250℃～300℃，出风口温度为150～180℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述溶剂为PVA水溶液。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖欣，聂敏，李银传，
申请(专利权)人：深圳顺络电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：