微波LTCC器件用M型钡铁氧体工艺技术的研究

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低温共烧陶瓷技术是顺应现代电子系统小型化发展要求而产生的电子元件集成封装的关键技术,而相应的材料研究对该技术的发展起着至关重要的作用。因M型钡铁氧体具有较大的单轴磁晶各向异性和磁能积等特点,而被广泛应用于吸波材料和高频电磁材料等领域。为使该材料与LTCC技术很好的融合,BaM性能调控和低温烧结一直是研究热点。本文采用共沉淀-熔盐法制备了细小均匀的BaM粉体,通过调控Fe3+/Ba2+的摩尔比例改善材料的性能;重点研究了Cu2+掺杂和CuO外掺对M型钡铁氧体烧结行为和磁性能的影响;最后利用所制备的粉体流延出了具有一定强韧性的陶瓷生带。采用XRD、SEM、EDX、VSM、矢量网络分析仪等仪器对铁氧体粉体和陶瓷样品的结构及性能进行表征。  在粉料合成和性能调控方面,采用共沉淀-熔盐法能够合成细小均匀且无团聚的BaM粉体;发现Fe3+/Ba2+摩尔比很大程度上影响着BaM铁氧体的相组成和磁性能,当Fe3+/Ba2+摩尔比为11时合成的BaM粉体成分最为均匀、晶粒发育最好,相应饱和磁化强度Ms最高为64emu/g。  在M型钡铁氧体低温烧结方面,掺入少量Cu2+可以实现BaM的低温烧结,并且在950℃温度下煅烧3h的BaM铁氧体的烧结密度达90%以上。Cu2+并不能顺利进入铁氧体晶格,而是优先和Fe3+、Ba2+等离子形成熔点低于950℃的共晶相,而液相的存在,加快了传质扩散和气孔排出。同时,掺入Cu2+可以实现BaM从硬磁性能转变为软磁性能,相比纯的BaM,掺杂过后的BaM样品的矫顽力明显下降,从2694Oe(x=0)逐渐降到405Oe(x=0.6);与其它外掺烧结助剂不同,Cu2+的掺入并没有降低样品的磁导率,反而在x=0.4时磁导率有所提升。和Cu2+掺杂一样,CuO外掺同样可以降低BaM的烧结温度,其烧结机理和Cu2+掺杂相似;SEM照片和XRD图谱显示样品中出现朝着(107)晶面生长的异常大晶粒。  在铁氧体膜片的制备方面,首先对M型钡铁氧体流延浆料的配方进行了研究,通过反复试验确定了流延工艺参数,流出了性能较佳的的M型钡铁氧体膜片。
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