[发明专利]一种高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料，该铁氧体材料化学分子式为Ni_{(1‑a‑b‑c)}Zn_aCu_bCo_cMn_dFe_2‑dO₄，其中，a、b、c和d的取值范围为：0.25a0.65，0.19≦b0.25，0≦c≦0.05，0d≦0.05，本发明进一步提供了上述材料的制备方法。本发明高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料在保证低温烧结的前提下，具有高饱和磁化强度，较低的铁磁共振线宽和微波介电损耗，满足环隔器件通过LTCF技术小型化、集成化的应用需求。

技术领域

本发明涉及微波铁氧体材料领域。更具体地，涉及一种高饱和低温烧结Ni系尖晶石旋磁铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

目前，随着有源相控阵收发模块(又称T/R模块)小型化的发展，环行器/隔离器作为T/R模块中体积相对较大、重量比例高、分立且难以集成的器件，成为制约T/R模块发展的重要因素。微波元器件的片式化，需要微波介质材料能与熔点较低、电导率高的金属Ag共烧，普通微带环行器已经很难满足其集成化、片式化的需求。采用低温烧结铁氧体粉料制成厚度精确且致密的生瓷带，在生瓷带上进行激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，可实现小型化的表贴环行器/隔离器。

但是，常用尖晶石型铁氧体烧结温度至少1100℃，其烧结温度过高，降低烧结温度又难以形成单相铁氧体且孔隙率高，不能同时满足高饱和磁化强度、低铁磁共振线宽、低介电损耗等电磁特性，无法达到环行/隔离器低插损、高隔离的特性要求，因此，需开发一种低温烧结尖晶石型旋磁(微波)铁氧体材料及生带流延工艺，实现烧结温度900℃，微波铁氧体材料同时具有高饱和磁化强度和低损耗特性，满足环隔器件通过LTCF技术小型化、集成化的应用需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料，兼具高饱和磁化强度、低介电损耗、低铁磁共振线宽、低温烧结特性，以适用于制造Ka-Ku波段集成化、片式环行器/隔离器、移相器等铁氧体微波器件。

本发明的另一个目的在于提供一种高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种高饱和低温烧结旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料，其特征在于，所述材料化学分子式为Ni_(1-a-b-c)Zn_aCu_bCo_cMn_dFe_2-dO₄，其中，a、b、c和d的取值范围为：0.25a0.65，0.19≦b0.25，0≦c≦0.05，0d≦0.05。

旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料中各金属元素的种类和含量对其性能有重要的影响。现有技术中旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料改善了磁化强度、铁磁共振线宽、介电损耗等问题，但是高烧结温度无法实现与导体Ag的低温共烧。例如，常规的1mol含ZnCu的旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料中Cu取代量一般为0.05mol左右，以保证材料的低损耗特性(tanδ≦6×10^-4)，但其烧结温度仍为1200℃，本发明将Cu的取代量提高至0.19mol以上，牺牲部分损耗特性，经助熔剂和粉体粒径等的工艺优化，同时实现高饱和磁化强度(≧4000Gs)、低介电损耗(tanδ≦2×10^-3)、低铁磁共振线宽(ΔH≦250Oe)和低温烧结(900-950℃)的效果。

在本发明提供的技术方案中，一方面，在旋磁Ni系尖晶石铁氧体材料中添加Cu等离子进行取代，形成低温NiCuZn固熔体，降低铁氧体材料的烧结温度；另一方面，在添加的Cu的基础上，进一步添加助熔剂，促进材料的烧结过程。