[发明专利]一种窄线宽LTCF旋磁基板材料及其制备方法

说明书

一种窄线宽LTCF旋磁基板材料及其制备方法，属于电子陶瓷技术领域。所述旋磁基板材料包括主料和辅料，主料的结构式为：Li_{0.65‑0.5x‑0.5y}Zn_xTi_0.3‑yFe_{2.05‑0.5x+1.5y‑z}O₄，其中，0.35≤x≤0.4，0≤y≤0.12，0≤z≤0.12；相对于主料，辅料的含量：0～0.2wt％BZB玻璃，0.3～0.4wt％Bi₂O₃。本发明制得的窄线宽LTCF旋磁基板材料，除了具有较低的烧结温度外，同时还具有良好的旋磁特性：窄的铁磁共振线宽(100Oe)，低的矫顽力(1.2Oe)，低的微波介电损耗(1×10^‑3)，以及较高的饱和磁化强度(3200Oe)。

技术领域

本发明属于电子陶瓷技术领域，具体涉及一种窄铁磁共振线宽、低矫顽力、低介电损耗、高饱和磁化强度的LTCF旋磁基板材料及其制备方法。

背景技术

由于在室温下具有饱和磁化强度可调范围宽、矫顽力低、微波损耗低、温度稳定性好和低成本等特点，LiZn铁氧体被广泛应用于微波闭锁式移相器和高功率器件的基板材料。而随着电子信息系统向小型化、集成化、高频化发展，微波器件体积成了制约其发展的关键因素。低温共烧铁氧体(LTCF)技术的出现为微波铁氧体器件的小型化提供了一种行之有效的解决方案。然而，为了获得高的致密度和低的铁磁共振线宽，LiZn铁氧体通常要求在1100℃附近的高温条件下烧结，远高于LTCF技术的工艺要求(≤920℃)。因而，实现与LTCF技术兼容的低温烧结工艺并改善低烧LiZn铁氧体的旋磁性能尤其是窄化铁磁共振线宽是亟待解决的问题。

目前，围绕LiZn系铁氧体材料的低温烧结和旋磁性能优化的研究主要集中在低熔点氧化物和玻璃掺杂改性方面。申请号为201110001941.3的发明专利，公开了一种Ka波段移相器用LiZn铁氧体材料的制备方法，该发明以富锂的方式，辅以Bi₂O₃、NiO、V₂O₅等烧结助剂的通氧烧结，获得样品具有高饱和磁化强度(～4800kA/m)、低铁磁共振线宽(12kA/m)以及低矫顽力(120A/m)，然而，由于采用～1000℃氧气氛烧结工艺易导致电极材料氧化而难以与LTCF技术相兼容。申请号为201410705259.6的发明专利，公开了一种低矫顽力LiZnTi旋磁铁氧体材料的制备方法，该方法在旋磁铁氧体中添加ZBSL玻璃和纳米Al₂O₃助烧剂，将烧结温度降低至900～940℃，制得样品的饱和磁感应强度260～330mT、矫顽力150～380A/m，该方法制得样品的矫顽力仍偏高，且未见介电损耗和铁磁共振线宽的报道。“F Xie,LJia,Y Zhao,et al.Low-temperature sintering and ferrimagnetic properties ofLiZnTiMn ferrites with Bi₂O₃-CuO eutectic mixture[J].Journal of Alloys andCompounds,2017,695:3233-3238”文章通过添加0.21wt.％Bi₂O₃和0.29wt.％CuO，900℃烧结样品饱和磁感应强度～324mT、烧结密度4.66g/cm³、铁磁共振线宽～155Oe、矫顽力～379A/m，该方法制得样品的矫顽力和铁磁共振线宽仍偏高。综上所述，适应微波铁氧体器件小型集成化、高性能应用需求，改善LTCF旋磁基板的综合性能指标(窄铁磁共振线宽、低矫顽力、低微波介电损耗以及高饱和磁化强度等)亟需更优的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有低温烧结LiZn旋磁基板材料存在的铁磁共振线宽较宽、微波介电损耗偏大、矫顽力偏高以及样品密度和饱和磁化强度偏低等缺陷，提出了一种窄线宽LTCF旋磁基板材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：