低温烧结甚高频叠层片式电感、片式磁珠材料及其制备方法 【技术领域】
本发明属于电感材料制备技术领域，特别涉及一种低温烧结甚高频叠层片式电感、片式磁珠材料及其制备方法。
背景技术
叠层片式电感类元件的工艺技术关键和难点是磁介质材料与内电极材料的共烧。从导电性、耐氧化性及成本三个方面考虑，导电浆料一般选择银浆料，但是银的熔点只有961℃。这就要求铁氧体软磁介质材料在具有高磁导率和高品质因数的同时，烧结温度必须低于900℃。目前，随着电子技术的发展，电子电路的应用频段越来越高，已经达到了GHz级，这就要求相应电子元件的使用频率也要随之提高。目前，国内外应用的片式电感材料主要是NiZnCu铁氧体，但是其最高使用频率只有100MHz，无法应用于甚高频段。目前，急需一种可以应用于甚高频段具有高磁导率，高品质因数，低烧结温度的软磁材料。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种低温烧结甚高频叠层片式电感、片式磁珠材料及其制备方法，该种材料具有截止频率高，使用频段宽，在甚高频段具有高磁导率，高品质因数，且其烧结温度低，其特征在于：所述低温烧结甚高频片式电感、片式磁珠材料的配方组成是主料为Y-型BaSrPbZnCoCu平面六角软磁铁氧体，辅料为Bi2O3+Al2O3+PbO+B2O3+SiO2+CaF2+LiF复合低烧助烧剂，配方中主料所占重量百分比为95-100％，辅料助烧剂含量为0-5％。
所述低温烧结甚高频片式电感、片式磁珠材料的制备工艺包括如下步骤：
1)平面六角软磁铁氧体粉的固相合成：
①按化学计量比称取适量的初始原料，其中Fe2O3∶BaCO3∶SrCO3∶Co3O4∶ZnO∶
CuO＝1∶(0～0.4)∶(0～0.4)∶(0～0.14)∶(0～0.4)∶(0～0.4)
②将原料球磨混合24小时，以无水乙醇或去离子水为介质；
③球磨后的浆料于70-100℃烘干，过200目筛；
④将过筛后的粉料置于高温电炉中于900-1100℃预烧，保温2-6小时，即可获得纯净单相地Y-型平面六角软磁铁氧体粉末；
2)片式电感或磁珠材料成型：
①在所得Y-型铁氧体粉料中加入等量混合的辅料复合低烧助烧剂0～5％
②将上步骤所得粉料球磨混合24小时，以无水乙醇或去离子水为介质；
③将球磨浆料于70-100℃烘干，过筛200目，造粒，成型；
④将上步骤所得的成型样品在高温电炉中于850-920℃烧结0.5-10小时，即得本发明的BaSrPbZnCoCu平面六角软磁铁氧体组成的低温烧结甚高频片式电感、磁珠材料。
本发明的有益效果是采用低温烧结法获得的Y-型BaSrPbZnCoCu平面六角软磁铁氧体材料其配方可调，烧结温度低，烧成温度宽，制备方法简单，工艺参数容易控制，适于工业化生产，性能稳定、可靠性好、材料性能指标高。结构上的各向异性，截止频率比NiZnCu结构铁氧体高出一个数量级，磁导率在2-40，其制备的甚高频片式电感、磁珠材料的截止频率为800MHz至1.8GHz以上，比温度变化率不大于10-6/℃，电阻率大于109Ω·cm，完全满足甚高频片式电感、磁珠材料的要求，具有广泛的应用前景和巨大的经济效益。
【附图说明】
图1为本发明实施例1样品的磁频谱特性曲线图；
图2为本发明实施例1样品的品质因数特性曲线图；
图3为本发明实施例2样品的磁频谱特性曲线图；
图4为本发明实施例2样品的品质因数特性曲线图。
【具体实施方式】
本发明为一种低温烧结甚高频叠层片式电感、片式磁珠材料及其制备方法。该种材料具有截止频率高，使用频段宽，在甚高频段具有高磁导率，高品质因数的特点，而且其烧结温度也较低，满足高可靠性甚高频片式电感材料的要求；以Fe2O3、BaCO3、SrCO3、PbO、Co3O4、ZnO、CuO为主原料制备BaSrPbZnCoCu平面六角铁氧体，以辅料Bi2O3+Al2O3+PbO+B2O3+SiO2+CaF2+LiF为复合低烧助烧剂，主料所占重量百分比为95-100％，辅料助烧剂含量为0-5％。
其制备工艺步骤如下：
1)平面六角软磁铁氧体粉的固相合成：
①按化学计量比称取适量的初始原料，其中Fe2O3∶BaCO3∶SrCO3∶Co3O4∶ZnO∶CuO＝1∶(0～0.4)∶(0～0.4)∶(0～0.14)∶(0～0.4)∶(0～0.4)
②将原料球磨混合24小时，以无水乙醇或去离子水为介质；
③球磨后的浆料于70-100℃烘干，过200目筛；
④将过筛后的粉料置于高温电炉中于900-1100℃预烧，保温2-6小时，即可获得纯净单相的Y-型平面六角软磁铁氧体粉末；
2)片式电感或磁珠材料成型：
①在所得Y-型铁氧体粉料中加入等量混合的辅料复合低烧助烧剂0～5％；
②将上步骤所得粉料球磨混合24小时，以无水乙醇或去离子水为介质；
③将球磨浆料于70-100℃烘干，过200目筛，造粒，成型；
④将上步骤所得的成型样品在高温电炉中于850-920℃烧结0.5-10小时，即得由BaSrPbZnCoCu平面六角软磁铁氧体组成的本发明低温烧结甚高频片式电感、磁珠材料。
下面再举实施例进一步说明本发明方法。
实施例1，采用分析纯的Fe2O3、BaCO3、SrCO3、PbO、Co3O4、ZnO、CuO为初始原料，按摩尔比Fe2O3∶BaCO3∶SrCO3∶PbO∶Co3O4∶ZnO∶CuO＝1∶0.2∶0.1∶0.09∶0.1∶0.24∶0.12称取，以无水乙醇为介质球磨混合24小时，70～100℃烘干，过200目筛，在1000℃、1050℃、1100℃预烧，保温6小时、4小时、2小时，获得纯净单相的Y-型软磁铁氧体粉料；所得Y-型铁氧体粉料与以原料为Bi2O3+Al2O3+PbO+B2O3+SiO2+CaF2+LiF等量混合的复合低烧助烧剂，按与铁氧体粉料重量的重量比5％、3％、1％混和，球磨24小时，烘干过筛，造粒，成型，分别在850℃，890℃和920℃烧结保温10小时、6小时、0.5小时，记作样品1-1，1-2和1-3。环形样品的外径20mm，内径10mm，厚度2.5mm，成型压力7MPa；片状样品的直径10mm，厚度1mm，成型压力2MPa。烧成后的片状样品上下表面被银后测量其电阻率。烧成后的环状样品用HP4291B(1M-1.8GHz)射频阻抗分析仪测量磁频谱及介电谱。图1给出了样品的磁频谱特性曲线，品质因数见图2所示。所获得样品的性能参数见表1。
表1： 样品编号 初始磁导率 电阻率(Ω·cm) 比温度系数(/℃) 品质因数 1-1 4.8 1.67×109 1.18×X10-7 65 1-2 5.7 3.67×109 2.63×10-7 60 1-3 5.6 5.10×109 5.82×10-7 100
实施例2，采用分析纯的Fe2O3、BaCO3、SrCO3、PbO、Co3O4、ZnO、CuO为初始原料，按摩尔比Fe2O3∶BaCO3∶SrCO3∶PbO∶Co3O4∶ZnO∶CuO＝1∶0.3∶0.05∶0.01∶0.13∶0.1∶0.22称取，以无水乙醇为介质球磨混合24小时，烘干，过200目筛，于900℃、950℃、1000℃、1050℃预烧，保温6小时、4小时、3小时、2小时，获得纯净单相的Y-型软磁铁氧体粉料。所得铁氧体粉料与以原料为Bi2O3+Al2O3+PbO+B2O3+SiO2+CaF2+LiF等量混合的复合低烧助烧剂，按与铁氧体粉料重量的重量比的5％、4％、2％、1％混和，球磨24小时，烘干过筛，造粒，成型，分别在850℃，870℃、900℃和920℃烧结保温10小时、6小时、4小时、0.5小时，记作样品2-1，2-2、2-3和2-4。环形样品的外径20mm，内径10mm，厚度2.5mm，成型压力7MPa；片状样品的直径10mm，厚度1mm，成型压力2MPa。烧成后的片状样品上下表面被银后测量其电阻率。烧成后的环状样品用HP4291B(1M-1.8GHz)射频阻抗分析仪测量磁频谱及介电谱。图1给出了样品的磁频谱特性曲线，品质因数见图2所示。所获得样品的性能参数见表2。
表2：样品编号 初始磁导率 电阻率(Ω·cm) 比温度系数(/℃) 品质因数 2-1 7.8 5.69×109 1.79×10-7 300 2-2 5.6 5.29×109 2.35×10-7 70 2-3 3.9 4.54×109 3.64×10-7 90 2-4 2.7 2.10×109 2.96×10-7 100
上述实例说明，通过配方和工艺的调整，本发明已经获得了高性能低烧甚高频片式电感及磁珠材料。加入少量助烧剂，实现了低温烧结，材料烧结性能好，致密度高、晶粒尺寸均匀。材料的磁导率在2-40，截止频率800MHz至1.8GHz以上，比温度变化率不大于10-6/℃，电阻率大于109Ω·cm，而且实验表明本发明材料性能稳定，再现性好。