[发明专利]一种耐大电流低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子陶瓷材料及其制备技术领域，具体涉及一种耐大磁场低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法。本发明材料的分子结构表达式为Ni_0.27Zn_0.5Cu_0.18Co_0.05Fe_1.95O₄，在上述NiCuZn铁氧体材料配方基础上，同时采用1wt%的Bi₂O₃和2.5~3.5wt%的Zn₂SiO₄预烧料进行组合掺杂。研制材料可实现900℃的低温烧结，并兼顾起始磁导率μ_i在65.3~70.4之间；耐大磁场特性H_70%在1140~965 A/m，且在6MHz~18MHz频率范围内品质因数都超高100，最高品质因数超高130，综合磁性能非常优良。本发明很好地兼顾了低温烧结铁氧体材料较高起始磁导率、耐大磁场特性以及高品质因数的综合要求，且其生产原料便宜，工艺简单，操作方便且成本低，可广泛应用于叠层片式功率电感、磁珠、变压器及其它磁性集成模块中。

技术领域

本发明属于电子陶瓷材料及其制备技术领域，具体涉及一种耐大磁场的低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

现代电子产品小型化和集成化的不断发展，要求各种电子元器件也必须要不断实现小型化和片式化。但是，电子元器件体积和质量不断缩小以后，其可承载的功率也会大幅的下降。随着电子整机产品小型集成化程度的不断提升，对片式元器件的承载功率密度也会有越来越高的要求，如何在实现电子元器件小型化的同时，也能提升其可承载功率密度，一直是近年来电子材料及元器件研究领域的一个热点问题。

作为三大无源电子元器件之一的电感器，目前已经通过LTCC（低温共烧陶瓷）工艺实现了叠层片式化，在小型化发展方面已没有任何问题。但是，如何在实现其小型化的同时，还能尽可能的提升其可承载的电流或功率，目前还有待于开展进一步的深入开发研究。日本日立公司通过在叠层片式电感中增加非磁性介质层，人为的在磁路中引入非磁性的间隙，产生退磁场，从而可使片式电感可承载的电流或磁场能得到大幅的提升。但这种方式一方面在片式电感中出现了两种不同的陶瓷，需要在工艺上解决异种陶瓷的共烧匹配性问题，工艺复杂度增加。另一方面会导致磁芯的有效磁导率显著的下降，因此在获得相同感量时需要多增加不少叠层数，导致绕线电阻显著增大。一些研究论文中也提出了改进低温烧结铁氧体材料配方、掺杂及制备工艺流程等等，提升铁氧体材料耐磁场特性（也可称为抗直流偏置特性），可以在一定程度上提升片式电感可承载的电流和功率，但效果都还不是太理想。还需要进一步的提升材料的综合性能。另外，在专利ZL201410432796.8（抗偏置低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法）中提到在Ni_0.30Zn_0.47Cu_0.18Co_0.05Fe_1.95O₄铁氧体中，同时掺入Bi₂O₃：0.5wt%，SnO₂：1wt%，SiO₂：0.15wt%，CaCO₃：0.15wt%四种掺杂剂，可以获得μ_i约为65，H_70%（磁导率下降到70%时能够承受的外磁场）值约为845 A/m的抗直流偏置铁氧体材料，取得了较好的效果。在本专利中，我们采取新的掺杂组合方式来拓展铁氧体陶瓷的晶界宽度，在提升低温烧结铁氧体材料的耐大磁场特性方面又取得了很大的进展，在获得磁导率为70左右时，H_70%可高达965 A/m左右，而磁导率为65左右时，H_70%可高达1140 A/m左右，对低温烧结铁氧体材料耐大磁场特性有了非常显著的提升，在功率型的叠层片式电感、磁珠以及磁性集成模块中都有非常广泛的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种低温烧结NiCuZn铁氧体材料及其制备方法，其具体实现方式如下：