低温烧结Co2Y物理性能研究

采用传统的铁氧体工艺制备了Co2Y铁氧体软磁材料,加入少量添加剂实现了材料的低温烧结,分析了Co2Y的成相过程以及不同添加剂对材料显微结构和性能的影响。在添加剂的作用下,Co2Y可在900℃以下烧结,其在甚高频段具有很高的品质因数,可以用来制备片式电感元件。     

低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感应用研究

从模拟向数字、定频向变频、接插件向平面片式化的方向发展是当前电子信息技术变革的主要方向,而叠层片式电感器件及其相关的低温共烧铁氧体材料,则是实现无源接插件向平面片式化发展的技术瓶颈。通过理论分析、材料研制以及器件应用验证三位一体的研究模式,实现了从材料微观、宏观性能的分析到材料研制途径和工艺优化以及片式器件设计及制备的综合调控,为开发高性能的低温烧结NiCuZn铁氧体材料及叠层片式电感器件奠定理论和实践基础。在理论研究方面,首先分析了决定低温烧结NiCuZn铁氧体材料主要磁性能:包括起始磁导率、品质因数、饱和磁感应强度、居里温度和矫顽力等的关键影响因素,为材料研制过程中如何控制和改善这些磁性能提供了重要的理论指导。然后又从物质迁移的角度探讨了促进NiCuZn铁氧体低温烧结和致密化的有效途径。此外,为了实现低温烧结NiCuZn铁氧体能够根据磁导率目标要求进行材料配方的"量身定制",还结合理论推导和数值拟合得到NiCuZn铁氧体磁导率的半经验计算公式,并基于遗传算法建立配方优化设计程序,大大提高了材料研发的效率和速度。在材料实验研究方面,分别采用了三种方法,即氧化物法、sol-gel法以及复合法对低温烧结NiCuZn铁氧体展开研究。在氧化法材料研制过程中,首先明确了NiCuZn铁氧体配方设计的基本原则,并在此基础上详细研究了主配方中CuO含量对材料烧结特性、微观形貌及电磁性能的影响,确定当主配方中x(CuO)为10.2%时,能较好兼顾材料低温烧结和高电磁性能的要求。此后通过对比实验,详细研究了预烧温度、球磨时间以及升温速率等制备工艺参数对材料烧结特性和电磁性能的影响。确定了低温烧结NiCuZn铁氧体最佳的预烧温度为800℃;最佳的二次球磨时间为24 h;最佳的升温速率应≤2.5℃/min。最后研究了不同的掺杂组合模式对材料性能的影响,明确了获得高磁导率的掺杂模式为:加入物的最佳质量分数是1.5%Bi2O3+0.3%WO3;兼顾高磁导率和高品质因数的掺杂模式为:1.5%Bi2O3+0.3%WO3+0.2%Co2O3。在sol-gel法低温烧结NiCuZn铁氧体材料研制过程中,首先对工艺过程中形成的干凝胶、自蔓延燃烧粉末以及最终烧结样品的晶相结构进行了分析。明确了经过自蔓延燃烧后的粉末已经铁氧体化,且粉末颗粒尺寸仅为几十纳米,具有很好的表面自由能。然后将sol-gel法与氧化物法制备样品的烧结特性和电磁性能进行了综合对比,详细分析了两种低温烧结铁氧体制备方法各自的技术优劣。此后,又采用了综合氧化物法和sol-gel法的复合法进行低温烧结NiCuZn铁氧体材料的研制。研究发现,纳米铁氧体微粉掺杂对促进NiCuZn铁氧体的低温烧结效果明显。这是由于具有高活性的纳米微粉均匀混合到氧化物法制备的微米级粉料中,增大了颗粒之间的接触面积及互扩散的缘故。同时,复合法能够避免氧化物法和sol-gel法各自技术上的一些缺陷,因而有望获得更好的材料电磁性能。在片式电感应用研究方面,首先基于有限元计算和电磁场仿真的思想,借助HFSS软件,进行片式电感结构的优化设计及性能的仿真预测。明确了对于0603型片式电感,当采取绕线长边长a=1 200μm,短边长b=500μm,绕线线宽w=100μm,绕线距上下边距μ=150μm时,能获得较好的片式电感性能。同时,通过拟合得到片式电感的感量与叠层匝数之间的指数关系。此后,对片式电感制备工艺流程进行了详细分析,明确了一些工艺控制的关键技术。最后,采用研制的低温烧结NiCuZn铁氧体材料,按照优化的片式电感结构,在电子科大LTCC工艺线上进行了片式电感的实际研制。经验证,实际制备的片式电感的感量比仿真预测值偏低,这主要是由于片式电感磁芯的磁导率与标样环有一定的差异所致,但电感量与叠层绕匝数之间的指数关系与预测值较为吻合。     

移动通信终端的高频片式电感器

近年来随着电子产品向高频化、高速化和小型化发展,要求元器件在适应实现高密度组装、表面组装技术方面得到极大的改进,片式元器件由于具有短、小、轻、薄、可靠性高等多种优点而被广泛采用。片式电阻、片式电容与片式电感是三种使用最多的片式无源元件。较之片式化电阻器和片式化电容器的快速发展、批量生产、迅速应用,由于电感元件结构复杂且受传统的绕线工艺限制,片式化的工艺难度较大,发展相对缓慢。国外自70年代起开始研制片式电感器,80年代初实现商品化。据日本机械电子工业振兴协会(EIAJ)调查,目前日本电感器的片式化率为52％,同期电容器、电阻器的片式化比例都超过了75％。     

厚膜多层片式电感器研究

厚膜片式电感器具有创新设计的多层片式结构，用厚膜多层布线技术，对片式电感采用共烧工艺，进行了性能试验，研制了磁体－导体一体化结构（类似独石结构）的片式电感样品。     

银端电极对叠层片式铁氧体电感器电感量的影响

借助射频阻抗/材料分析仪、XRD及SEM,研究了三种银端电极对叠层片式铁氧体电感器电感量的影响。结果发现:银端电极中银比例越高,电感器在电镀后的电感量下降幅度越大;对于使用银质量分数为99.49%的AG78银端电极浆料制作的外形尺寸为1.6 mm×0.8 mm×0.8 mm、电感量为(10±0.1)μH的叠层片式铁氧体电感器,其电镀后的电感量最大降幅达到15.38%。     

电感器的发展现状及趋势

我们通常所说的电感器是指广义的电感器件如变压器、线圈、扼流圈、磁珠,以及与电感器相关的复合元件。电感器的主要功能是筛选信号,过滤噪声,稳定电流及控制电磁波干扰。电感器可分为插装电感器、片式电感器两大类。片式电感器又可分为叠成片式电感器、绕线片式电感器、编织型片式电感器和薄膜片式电感四大类。其中叠成片式电感器和绕线片式电感器是最常用的两大类片式电感器。     

探索片式电感的高频应用

引言 随着电子信息产业的迅猛发展,片式电感作为新型基础无源器件,以其良好的性能价格比和便于高密度贴装等显著优点,迅速得到了广泛应用,尤其在以移动手机为代表的通信终端设备中,片式电感获得了典型的高频应用。由于RF电路的工作频率不断提升,片式电感在应用方面的性能特点发生了明显变化,已经开始显现出低端微波频     

叠层片式电感的发展趋势

论述了叠层片式电感的发展趋势。指出高频电感应用领域扩大,使用频率不断提高;高频电感尺寸进一步小型化;集成化趋势方兴未艾; 大电流与高频磁珠需求不断增加。     

叠层片式电感器技术进展

随着微电子电路、表面贴装(SMT)技术的采用和不断发展完善,轻、薄、短、小、性能可靠、易于装配等特点的片式元器件得到了迅速发展。作为三大无源元件的电阻器和电容器的片式化技术发展十分迅猛,已达到大批量生产和应用阶段,而电感器包括广义的电感器件如变压器、线圈、扼流圈以及与电感器     

片式MLC三层端电极工艺技术

我厂研制成片式多层陶瓷电容器三层端电极已有五年多了。其中镍和铅锡镀液、制造工艺、微型电镀设备等全部自行设计，并生产出大量适用于ＳＭＴ，如电子调谐器，厚膜电路、电子手表中用的产品。近期又地该工艺的成熟性进行研究，即电镀后产品的电性能提高，镍和铅锡镀液的维护，片式电阻和电感三层端电极材料研制，使片式元件三层端电极技术系统化。     

Bi_2O_3-MgO掺杂对Z型六方铁氧体电磁性能的影响

采用固相反应法,制备了Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体。研究了Bi2O3-MgO复合掺杂对低温烧结Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体的显微结构和电磁性能的影响。结果表明:在固定w(Bi2O3)为3.0%的基础上,当掺入的w(MgO)为0.6%时,此Z型六方铁氧体可在900℃下低温烧结,高频电磁性能得到了显著的提高,材料在300MHz时的磁品质因数Q值从7.1提高到14.5,εr和tanδ分别从16.0和0.04100降低到10.8和0.00355,有望成为高频片式电感用材料。     

掺杂对平面六角Z型铁氧体晶相组成及磁性能的影响

着重探讨不同种类及含量的烧结助剂在烧结过程中对Ba1.5Sr1.5Co2Fe24O41相结构的影响,当Bi2O3的添加量(质量分数)为0.5%时,它具有促进烧结和提高磁导率的作用,且主晶相为Z相。随着添加量的增加,Z相逐渐减少,M和Y相成为主晶相。若添加LiF,则使Z相更难于形成。而磁导率的变化则取决于主晶相结构。     

Cu、Zn掺杂对Co2Y软磁铁氧体性能的影响

介绍了通过掺杂Cu、Zn离子对Co2Y(Ba2Co2Fe12O22)型平面六角结构软磁铁氧体的成相及其性能的影响。采用传统的固相反应法制备样品，Ba2Co1.2-xZnxCu0.8Fe12O22(x=0-1.2)的合成温度低，成相温度范围比较宽，易于成相。在甚高频段，对Ba2Co1.2-xZnxCu0.8Fe12O22的磁性能、介电性能及改善进行了深入的探讨。     

Sm~(3+)掺杂量对Co_2Z六方铁氧体磁性能的影响

用普通陶瓷工艺制备了3BaO·2CoO·xSm2O3·(10.8–x)Fe2O3六方铁氧体,研究了Sm2O3掺杂量对Co2Z六方铁氧体在特高频段(0.3~3.0GHz)下的复磁导率频谱特性的影响。结果表明:Sm3+掺杂量x达到0.025时,材料在特高频段的磁性能得到改善,μi为16,截止频率为1.67GHz。     

多层Z型六方铁氧体磁导率频率特性研究

采用普通陶瓷工艺,制备了Co2Z(Ba3Co2Fe24O41)六方铁氧体及Ba2+被Sr2+部分取代的Z型六方铁氧体[Ba3(1-x)Sr3xCo2Fe24O41],并将烧结好的铁氧体粉料压制成多层结构样品。其中间层为纯Co2Z粉料,上下两层为掺Sr2+粉料。研究了样品在300MHz~4GHz下的磁导率频率特性。结果表明:多层结构设计能优化甚高频(UHF)下Co2Z材料的磁性性能,使共振频率和复数磁导率动态可调。当掺Sr2+层参数x为0.4时,多层样品获得了最佳的甚高频性能。此时,共振频率达到2.25GHz,且2GHz下μ'和μ"分别为9.03和10.49。     

Z型Ba3Co2Fe24O41软磁铁氧体性能的改善

研究了 Ｚ 型平面六角结构软磁铁氧体（ Ｂａ３ Ｃｏ２ Ｆｅ２４ Ｏ４１）的相结构与烧结温度之间的关系，在一般铁氧体工艺条件下， Ｂａ３ Ｃｏ２ Ｆｅ２４ Ｏ４１的合成温度高，成相温度范围窄，并对材料的相组成进行了表征。在甚高频段，对 Ｂａ３ Ｃｏ２ Ｆｅ２４ Ｏ４１ 的磁性能、介电性能及改善进行了深入的探讨。     

MnCO_3掺杂量对Z型六方铁氧体电磁性能的影响

采用固相反应法制备了Z型六方铁氧体(Ba3Co2Fe24O41)。研究了MnCO3掺杂量对Z型六方铁氧体的显微结构、电磁性能的影响。结果表明:掺杂MnCO3时,Z型六方铁氧体的高频电磁性能得到了显著提高;当w(MnCO3)为0.6%时,Z型六方铁氧体的起始磁导率μi和300MHz时的Q值分别从12.3和6.3提高到了13.6和15.2;同时其ε′和300MHz时的tanδ分别从82.0和0.13降低到了20.4和0.02,有望成为高频电感用材料。     

Tunable magneto-dielectric resonator for W-band isolators

A magnetic field tunable barium hexaferrite (BaM) dielectric resonator that could potentially function as an isolator operating at 82?90 GHz has been designed and characterised. A 30 GHz increase in operating frequency was achieved by using dielectric resonances instead of the usual ferromagnetic resonance. The dielectric resonance and the operating frequency of the isolator can be tuned by 0.84 MHz/Oe almost linearly with an applied magnetic field.     

Ti~(4+)-Zn~(2+)复合取代对Co_2Z六方铁氧体电磁性能的影响

采用固相反应法制备Co2Z型六方铁氧体材料Ba3Co2TixZnxFe24–2xO41。研究了Ti4+-Zn2+复合取代对其显微结构和电磁性能的影响。结果表明:随Ti4+-Zn2+取代量的增加,材料磁导率实部μ'与介电常数实部ε'先增加后减小;矫顽力Hc先减小后增加。当取代量x=0.50时,具有最大的μ'(约17)以及最小的Hc(1700.64A/m)。Ti4+-Zn2+复合取代改变了晶粒的大小和形状,从而改变了材料的体密度和择优取向,进而提高其磁导率实部μ'。     

Low-Loss Magneto-Dielectric Materials: Approaches and Developments

Magneto-dielectric materials with matching permeability and permittivity have significant advantages for miniaturization and efficiency improvement of antennas. The main requirements for this kind of magneto-dielectric material include a high refractive index, matched permeability and permittivity, and low magnetic and dielectric losses at the application frequency. However, it is very difficult to meet these requirements simultaneously. This review presents the approaches and developments of magneto-dielectric materials of three types: spinel-based, hexagonal-based, and composite magneto-dielectric materials. It is proved that choosing the proper type of magneto-dielectric material is very important to obtain a higher refractive index and matched permeability and permittivity in the application frequency band. When the application frequency is low (less than 30 MHz), adopting composites of spinel ferrite and high-dielectric material is the best choice to improve the refractive index. When the application frequency is between 30 MHz and 100 MHz, it is better to choose spinel-based magneto-dielectric materials in consideration of both their relatively high refractive index and low losses. When the application frequency increases to 100 MHz to 500 MHz, hexagonal-based magneto-dielectric materials offer better performance. Finally, when the application frequency is beyond 500 MHz, to obtain matched permeability and permittivity, choosing composites of hexaferrite and an organic medium is recommended. Solutions for how to decrease magnetic and dielectric losses and expand the application frequency range are also discussed.