一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料的制备方法

专利2025-04-18  6


本发明属于微波铁氧体材料制备,尤其涉及一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料的制备方法。


背景技术:

1、移相器作为一种为射频信号提供可控相位差的微波网络模块,也是5g射频单元中最重要的元器件之一。近年来,电子信息技术不断向高频化和小型化方向发展,元器件的集成化和模块化显得越来越迫切。基于低温共烧陶瓷(ltcc)技术的铁氧体生瓷料带不仅可以作为陶瓷基板制作各种微波无源器件,而且其表面可以集成ic芯片以及放大器等有源器件,从而构成无源/有源集成模块。

2、其中,ltcc技术要求铁氧体共烧温度低于银电极熔点(961℃),传统方法制备的高性能微波铁氧体的烧结温度远高于此温度达到1100~1300℃,一般通过添加烧结助剂的方式来降低烧结温度,但得到的样品晶粒粗大,导致自旋波线宽较小,所制备的微波器件承受功率低。单纯的热压烧结具有一定的细化晶粒的作用,但效果不明显,而通过添加烧结助剂与使用热压烧结两者相结合,制备的样品不仅致密度很高,而且晶粒细小。目前一般通过离子掺杂或者细化晶粒的手段来提高自旋波线宽,但在具体工程上细化晶粒技术应用的很少。

3、因此,本发明提供了一种有效降低晶粒尺寸的技术方案,制备的样品晶粒细小的同时,其它性能也较为优异。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种可在低温烧结下,晶粒细小、高饱和磁化强度的微波铁氧体,本发明进一步提供了该微波铁氧体的制备方法和其在高功率、小型化微波器件中的应用。

2、一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料的制备方法,包括:

3、(1)主成分称量混合,加入去离子水与铁球经湿法球磨混合均匀,随后烘干过60目筛,得到主粉料;

4、(2)向主粉料中加入1wt%bi2o3,混合后再次加入去离子水与铁球经湿法球磨混合均匀,随后烘干过60目筛,得到混合粉料;

5、(3)将混合粉料经两阶段高温高压热压烧结处理,自然降温至室温,即得一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料。

6、进一步地,步骤(1)所述主成分、去离子水、铁球的质量比为1:1.5:3;所述球磨的转速为250r/min,球磨时间为4h。

7、进一步地,步骤(1)所述主成分由如下原料制得:

8、将li2co3、zno和tio2按满足主成分分子式化学计量比的配比进行配料,同时按缺铁配方加入原料fe2o3,经湿法球磨混合均匀,烘干、过筛,得到主成分粉料li0.43zn0.27ti0.13fe2.17o4。

9、进一步地,所述缺铁配方中缺铁质量百分比为5-8%。

10、进一步地,步骤(2)所述混合后的粉料、去离子水、铁球的质量比为1:1.5:3;所述球磨的转速为250r/min,球磨时间为4h。

11、进一步地,步骤(3)所述两阶段高温高压热压烧结处理包括:

12、一阶段先从室温升温到500℃,用时30min,该阶段施加压力为1.8kn;

13、二阶段从500℃升温到800-950℃,用时30-45min,该阶段施加压力为3.75kn。

14、本发明还公开了一种根据上述任一制备方法制得的用于高功率微波器件的微波铁氧体材料。

15、本发明具备以下有益效果:

16、本发明的微波铁氧体材料可用于高功率微波器件,其在liznti微波铁氧体材料中加入固定比例的高熔点bi2o3,在不恶化磁性能前提下,通过调控热压烧结温度实现铁氧体低温烧结。其中,热压烧结可通过温度、压力相互作用,促进铁氧体晶粒低温下生长,而bi2o3可阻止晶粒的异常生长,两者协同作用下可促进铁氧体在低温下均匀、致密的生长,获得性能优异的liznti铁氧体材料。

17、本发明通过添加特定比例的bi2o3,可使所得liznti铁氧体材料的烧结温度从1200℃降至900℃左右,同时保持晶粒细小、高饱和磁化强度等性能。



技术特征:

1.一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料的制备方法,包括:

2.据权利要求1所述的制备方法,其中:

3.根据权利要求1所述的制备方法,其中:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其中:

5.据权利要求1所述的制备方法,其中:

6.据权利要求1所述的制备方法,其中:

7.一种根据权利要求1~6所述任一制备方法制得的用于高功率微波器件的微波铁氧体材料。


技术总结
本发明公开了一种用于高功率微波器件的微波铁氧体材料的制备方法,该材料包括1份主成分以及0.01份添加成分。将主成分粉料湿法球磨4h后烘干过60目筛,得到一次球磨粉料;将一次球磨粉料先升温至800℃并保温2h,再降温至600℃,随后自然冷却至室温得到预烧粉料;将预烧粉料、添加成分混合,得到混合粉料;混合粉料再次球磨后烘干,得到二次球磨粉料,得到的粉料经过热压烧结后,自然降温至室温,即得微波铁氧体材料。本发明制得的微波铁氧体材料可用于高功率微波铁氧体器件的制备,通过添加特定比例的Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;以及一定压力辅助的烧结工艺,使具有高旋磁特性LiZnTi铁氧体材料的烧结温度将至950℃左右,并具有晶粒均匀、尺寸细小,结构高致密的特点。

技术研发人员:许方,刘家麟,任勇,杨泓玮,代波,刘桂香
受保护的技术使用者:西南科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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