System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料及其制备方法技术_技高网

一种LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料及其制备方法技术

技术编号:40969472 阅读:4 留言:0更新日期:2024-04-18 20:50
本发明专利技术属于电子信息功能材料及微电子器件领域,涉及微波铁氧体材料,具体提供一种LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料及其制备方法,用以解决现有低温烧结NiCuZn铁氧体基板材料存在的居里温度较低、微波磁损耗与介电损耗偏高、饱和磁化强度与介电常数偏低等缺陷;本发明专利技术以Cu掺杂的高Ni/Zn比NiZn铁氧体作为主料,以Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑CuO复合低共熔混合物作为辅料,二者低温共烧形成基板材料,不仅具有较低的烧结温度(~900℃),同时还具有优异的微波特性:高的居里温度(~302℃)、低铁磁共振线宽(~100Oe)、低介电损耗(损耗正切值~8×10<supgt;‑4</supgt;)以及高饱和磁化强度(~4959Guass),既满足了LTCC工艺要求,又具备微波铁氧体器件所需关键基板材料的优良磁性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息功能材料及微电子器件领域,涉及微波铁氧体材料,具体提供一种ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料及其制备方法,可以应用于无线通信技术中微波介质基板、集成基板、微波天线、微波环形器等领域。


技术介绍

1、随着微波和毫米波集成技术的快速发展,无源相控阵系统对微波铁氧体器件高频化、小型化和集成化的要求日益提高,nizn铁氧体因具有低的微波磁损耗与介电损耗、合适的饱和磁化强度与介电常数等出色的旋磁性能成为制备微波铁氧体器件的关键材料。为了进一步增加nizn铁氧体在不同工作环境中的应用场景,尤其是温度比较高的时候能够具有足够的稳定性,这就需要nizn铁氧体材料具有较高的居里温度。目前,对nizn铁氧体的研究主要集中在射频波段,对微波性能的研究相对较少;理想的微波铁氧体材料通常需要满足以下条件:(a)高居里温度,有利于微波器件的稳定性,使其在高功率的情况下也能稳定工作(b)低的微波磁损耗与介电损耗,可以有效降低微波铁氧体器件的插入损耗,从而抑制信号衰减;(c)高的饱和磁化强度与介电常数,有利于微波器件的小型化。

2、与此同时,低温共烧陶瓷技术(ltcc技术)作为新一代电子器件的主流制备工艺,在电子器件的高集成化、小型化和模块化方面发挥着重要作用,为了采用低温共烧陶瓷技术(ltcc)实现微波铁氧体器件的小型集成化,通常在nizn铁氧体中掺杂一定量的低熔点氧化物或玻璃将其烧结温度降低至900℃左右。

3、目前,围绕nizn铁氧体材料的低温烧结和微波损耗性能的研究主要集中在低熔点氧化物掺杂改性和基本配方优化方面。如申请号为202211716865.9的专利技术专利,公开了一种高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料及其制备方法,该材料的组分包括主成分和掺杂成分,以质量百分数计,主成分包含有:fe2o3:66.22wt%~68.65wt%;zno:18.30wt%~22.15wt%;nio:7.75wt%~9.85wt%;余量为cuo;掺杂成分包含y2o3、moo3、v2o5和mnco3,其中,y2o3、moo3、v2o5、mnco3含量分别为主成分质量的0.05wt%~0.10wt%、0.06wt%~0.18wt%、0.05wt%~0.15wt%以及0.04wt%~0.12wt%;该高磁导率高居里温度nicuzn软磁铁氧体材料磁导率高达2011,居里温度高达145℃,且0.1mhz下,比损耗系数为~28.78×10-6,饱和磁通密度bs=352mt(4000a/m、10khz);该方法制得的材料磁学性能较好,但未见微波损耗的相关报导。又如申请号为202311186546.6的专利技术专利,公开了一种高功率低损耗nicuzn微波铁氧体材料,所述尖晶石铁氧体包括主配方和添加剂,所述化学通式为:ni(1-a-b)cuaznbcochodfe(2-c-d)o4,其中,0.05≤a≤0.40,0.10≤b≤0.70,0.01≤c≤0.06,0.01≤d≤0.10。添加剂的质量百分比,以氧化物计算为:0.05~0.20wt%bi2o3,0.05~0.20wt%cao,0.05~0.20wt%batio3;该专利技术属于微波铁氧体材料制备
,通过进行快弛豫离子co2+和ho3+取代,制备的高功率低损耗nicuzn微波铁氧体饱和磁化强度4πms稳定在4.9kgs±5%,有较小的铁磁共振线宽δh:120~235oe,较低的介电损耗tanδε:≤3.81×10-4,自旋波线宽δhk在24.8~33.0oe范围内,兼具高自旋波线宽δhk、低铁磁共振线宽δh以及更低的介电损耗tanδε,但未涉及材料居里温度特性的报道。再如文献“reimann t,capraro b,bartsch h et al.ni-cu-zn ferrites with high curietemperature for multilayer inductors with increased operating temperatures[j].international journal of applied ceramic technology,2020,18(1):129-137”中通过调整配方中镍铜的比例实现了高居里温度(307℃),起始磁导率为135~250,该方法制得样品的起始磁导率偏低,且未见微波损耗以及烧结过程的报道;文献“x.r.ji,c.shen,y.zhao,h.zheng,q.wu,q.y.zhang,l.zheng,p.zheng,y.zhang,enhancedelectromagnetic properties of low-temperature sintered nicuzn ferrites bydoping with bi2o3,ceramics international,48(2022)20315-20323”中通过在nicuzn铁氧体中掺杂适量bi2o3,获得了比磁化强度60.35emu/g,居里温度为155℃的材料,但其并未对材料的微波磁损耗进行报道。

4、综上所述,适应ltcc环形器小型集成化、高性能应用需求,改善铁氧体基板的综合性能指标(高居里温度、高饱和磁感应强度、低微波损耗等)亟需更优的解决方案;因此,本专利技术提供一种ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料及其制备方法,在实现低铁磁共振线宽、低介电损耗及高饱和磁化强度的目标下,显著提高nizn铁氧体的居里温度,并将烧结温度降至银电极熔点以下,使其满足ltcc的应用。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料及其制备方法,用以解决现有低温烧结nicuzn铁氧体基板材料存在的居里温度较低、微波磁损耗与介电损耗偏高、饱和磁化强度与介电常数偏低等缺陷;本专利技术以cu掺杂的高ni/zn比nizn铁氧体作为主料,以bi2o3-cuo复合低共熔混合物作为辅料,二者低温共烧形成所述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料,该基板材料不仅具有较低的烧结温度(~900℃),同时还具有优异的微波特性:高的居里温度(302℃)、低铁磁共振线宽(100oe)、低介电损耗(损耗正切值8×10-4)以及高饱和磁化强度(4959guass),既满足了ltcc工艺要求,又具备微波铁氧体器件所需关键基板材料的优良磁性能。

2、为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:

3、一种ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料,由主料a与辅料b低温共烧而成,其特征在于:

4、所述主料a的分子式为:(ni0.55-xcuxzn0.45o)1.03(fe2o3)0.97,其中,0.0≤x≤0.15;

5、所述辅料b为bi2o3-cuo复合低共熔混合物,其中,bi2o3的含量为42wt%,cuo的含量为58wt%;

6、所述辅料b占主料a的质量百分比为:0.5wt%。

7、进一步的,上述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:...

【技术保护点】

1.一种LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料,由主料A与辅料B低温共烧而成,其特征在于:

2.按权利要求1所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤1中,一次球磨采用行星式球磨机,球磨机转速为200~350rad/min,球磨时间为5~6h。

4.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤1与步骤3中烘干的温度为60~150℃。

5.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤3中,二次球磨采用行星式球磨机,球磨机转速为200~350rad/min,球磨时间为8~12h。

6.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤3中,造粒过程为:向研磨所得粉料中加入占粉料8~10wt%的聚乙烯醇(PVA)水溶液进行造粒。

7.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤3中,成型过程为:采用液压机在8~10Mpa压力下压制成环形素坯样品。

8.按权利要求2所述LTCC高居里温度NiZn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤4中,烧结的温度变化速率为1~5℃/min。

...

【技术特征摘要】

1.一种ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料,由主料a与辅料b低温共烧而成,其特征在于:

2.按权利要求1所述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.按权利要求2所述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤1中,一次球磨采用行星式球磨机,球磨机转速为200~350rad/min,球磨时间为5~6h。

4.按权利要求2所述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料的制备方法,其特征在于,步骤1与步骤3中烘干的温度为60~150℃。

5.按权利要求2所述ltcc高居里温度nizn铁氧体基板材料的制备方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾利军曾甜甜陈言川
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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