[发明专利]一种高饱和磁化强度低温烧结LiZn铁氧体材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子信息功能陶瓷材料与电子器件技术领域，提供一种高饱和磁化强度低温烧结LiZn铁氧体材料及其制备方法，用以提升LiZn铁氧体材料的饱和磁化强度，进而使之能够适应更多频段的移相器，使微波器件能够满足小型化、集成化、高性能化的趋势。本发明通过Zr离子部分取代的LiZn铁氧体中的Zn离子，得到LiZn铁氧体材料：Li_0.43Zn_0.27Zr_0.13Fe_2.17O₄，其在保持较低铁磁共振线宽和较低矫顽力的同时、显著提升饱和磁化强度，最高可到高达102.4emu/g；并且，采用Bi₂O₃作为助烧剂实现该LiZn铁氧体材料的低温烧结，满足LTCC技术的要求；另外，本发明LiZn铁氧体材料的制备工艺简单、制备成本低，利于工业化生产。

技术领域

本发明属于电子信息功能陶瓷材料与电子器件技术领域，涉及用于LTCC微波旋磁器件等领域的旋磁材料，具体提供一种高饱和磁化强度低温烧结LiZn铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

由于微波、毫米波技术的提升，现代雷达系统、反导系统、卫星通信系统正向着微系统和一体化方向发展，微波元器件和电子元器件的高频化、小型化、集成化、高性能化以及稳定性和可靠性成为必然。为了满足电子信息产业的发展，业界已经涌现出许多电子元器件整合技术，例如低温共烧陶瓷技术(LTCC)、芯片封装技术(CPS)等，其中，LTCC技术以其低成本、高集成度和高频品质特性等优异的电学、热学、机械及工艺特性成为了目前电子元件大规模集成的主流制造方式。而LiZn铁氧体材料凭借其优秀的性能成为了移相器的主要旋磁材料，LTCC技术的发展为其烧结温度降低到了960℃以下以便与银电极共烧提供了无限的可能，运用合适的方法在降低其烧结温度的同时保持其较高的饱和磁化强度、低铁磁共振线宽和低矫顽力成为了当前亟需解决的问题。

如文献“TingchuanZhou,HuaiwuZhang,LijunJia,YulongLiao,ZhiyongZhong,FeimingBai,Hua Su,JieLi,LichuanJin,Cheng Liu.Enhanced ferromagneticproperties of low temperature sinteri ng LiZnTi ferrites with Li₂O–B₂O₃–SiO₂–CaO–Al₂O₃glass addition[J].Journal of Alloys and Compounds,2015,620.”中公开了LiZn铁氧体材料的Ti掺杂改性，采用LBSCA(Li₂O–B₂O₃–SiO₂–CaO–Al₂O₃)玻璃做为助烧剂实现低温烧结，通过Ti掺杂，使得LiZnTi铁氧体材料的铁磁共振线宽与矫顽力两个性能指标得到了进一步优化，并保持了与LiZn铁氧体材料相当的饱和磁化强度性能，最终，LiZnTi铁氧体材料的饱和磁化强度为57.86～66.43emu/g、矫顽力约为160A/m。但是，饱和磁化强度作为LiZn铁氧体材料的一项重要的性能指标，饱和磁化强度的值越高，铁氧体就具有越强的旋磁性能；例如法拉第旋转角θ_F就跟饱和磁化强度值成正比例关系，单位长度的相移也随着饱和磁化强度的升高而增加，因此提高饱和磁化强度是减小器件体积和降低器件正向损耗的有效方法。

基于此，为了适应更多频段的移相器，使微波器件能够满足小型化、集成化、高性能化的趋势，在满足低温烧结的条件下，尽量保持较低的铁磁共振线宽和较低的矫顽力的同时，如何尽可能的提高材料的饱和磁化强度显得尤为重要。

发明内容