[发明专利]一种叠层复合磁介基板材料及其制备方法

说明书

本发明属于电子材料技术领域，涉及一种叠层复合磁介基板材料及其制备方法。本发明通过将铁氧体陶瓷膜片和介电陶瓷膜片按比例交替堆叠构成叠层结构，采用叠层复合的方式，在磁性层中形成连续不开气隙的磁路，使得磁导率几乎不受影响，因此本发明叠层复合磁介基板材料的磁导率可达到采用铁氧体磁性材料的磁导率乘上磁性层总厚度与基板总厚度之比，大大高于传统采用粉体混合得到磁介复合材料的磁导率，给调控磁介基板材料的磁性和介电性能提供了更大的实施空间。本发明的叠层复合磁介基板材料，其适用频率可覆盖1MHz～5GHz，并可通过灵活调控复合材料的磁介电性能来实现具体的应用频率调控；且提供了简单易行成熟的制备工艺。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，涉及一种叠层复合磁介基板材料及其制备方法，通过流延叠层复合方式实现。

背景技术

众所周知，软磁铁氧体陶瓷不仅具有磁性能(有磁导率和磁损耗)，同时也具有介电性能(有介电常数和介电损耗)。单纯软磁铁氧体陶瓷的磁性能可以通过材料配方、工艺和掺杂等技术进行灵活调节并进行性能优化，但是，其介电性能的可变程度却很小。铁氧体的介电常数一般都在10～15之间，且介电损耗相比介电陶瓷而言也明显偏大，介电性能的可调节性及介电性能都较差。因此，在需要兼顾磁介性能的应用领域，一般采取将软磁铁氧体材料与介电材料(如介电陶瓷、有机介电材料)等进行复合的方式，以更好的优化材料的磁性和介电性能。该类磁介材料一个比较重要的应用场景就是作为天线的基板材料。

目前大部分天线基板材料都是采用介电材料来实现，但根据天线谐振频率关系式可知，提高天线介质基板的有效磁导率μ_eff，同样也可达到降低天线基板尺寸的效果，并且还不易激起表面波并有利于天线能量的辐射。此外，由于微带天线的带宽主要受基板介电常数大小的影响，而与磁导率大小无关，介电常数越小越有利于提高天线带宽。因此，在同等尺寸下，采取磁介材料制备的天线也比采用纯介电材料制备的天线具有更宽的带宽。这说明，将磁介材料应用到天线基板上具有十分重要的现实意义；此外，在一些吸波材料应用领域，也需要灵活调控复合材料的磁介特性，因此，如何更有效的调控复合材料的磁介特性，具有非常重要的意义。

为了更好的调控复合材料的磁介性能，采取将软磁铁氧体材料与介电材料(包括介电陶瓷，有机介电材料等)进行复合是一种有效的方式。最常用的磁介复合的方式主要有两种，第一种就是将铁氧体陶瓷的预烧粉料与介电陶瓷材料的粉料在二次球磨时进行混合，然后再将混合粉料进行压制成型和烧结，制备成磁介复合陶瓷；第二种方式是将制备好的铁氧体陶瓷研磨成粉料，然后填充到有机介电材料中，再通过热压等有机介电材料的加工方式加工成复合磁介基板材料。这两种方式都可以通过适当调整铁氧体粉料跟介电材料的比例，以及铁氧体和介电材料各自的磁性和介电性能，在一定程度上调节复合材料的磁介性能。

但是，采取如上方式制备磁介材料，面临的一个突出问题就是复合磁介材料的磁导率下降非常厉害。由于在复合过程中，软磁铁氧体材料的磁路被非磁性的介电陶瓷或有机介电材料隔断，相当于在磁通回路上开了很多的气隙，根据有效磁导率的计算公式可知，在磁路上开气隙会导致材料的有效磁导率大幅度下降。举个简单的例子，假如铁氧体软磁的磁导率为100，让其与具有相同密度的非磁性的介电陶瓷按1:1的比例进行复合的话，复合材料的介电常数大致等于两者介电常数的平均值，但复合材料的有效磁导率计算下来仅有2左右了，即便将铁氧体陶瓷粉料的比例提高到80％，复合材料的有效磁导率也只能达到3左右。因此，采用常规粉料复合的方式来实现磁介材料，材料磁导率很难提升，因此给复合材料磁介性能的调控带了很大的不便，适用性大打折扣。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有复合磁介材料磁导率难以提升调控的问题，本发明提供了一种叠层复合磁介基板材料及其制备方法，采用流延叠层共烧的方式制备三明治结构的复合磁介基板材料，由于不用阻断中间磁性层的磁路结构，因此软磁铁氧体的磁性能能够得到最大程度的保留，仅需调整磁性层和非磁性介电层的厚度比例，以及铁氧体和介电材料各自本身的磁性能和介电性能，就可以非常灵活的在比较大的范围内调节复合材料的磁介特性，具有很强的适用性。