高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板和微波領域，特別涉及一種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板。
【背景技術】
[0002]目前常用的T/R組件一般采用單一功能的單元與另一單一功能單元通過線纜或接口聯結形成，這樣的組件一般單元較多，而且體積和質量較大。因磁性器件的特性，難免在裝調過程中，會因各種因數導致磁性能偏差，同時磁性器件級聯過程中的相互干擾以及器件的聯接缺損也不容忽視，這些將使T/R組件的可靠性和一致性受到影響。
[0003]本實用新型的基板可以集成鐵氧體與介質陶瓷一體，形成鐵氧體-介質陶瓷基板、鐵氧體-介質陶瓷-鐵氧體基板、鐵氧體A-鐵氧體B基板等類型，通過在基板上設計電路，實現濾波、阻抗匹配、天線、驅動、放大等RF功能。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中的問題，本實用新型提供了一種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，采用高溫共同燒結陶瓷和鐵氧體技術制備而成，解決目前T/R組件可靠性和一致性較差的問題。
[0005]本實用新型解決現有技術問題所采用的技術方案是:設計和制造一種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，由陶瓷層和磁性層高溫共燒結而成；所述陶瓷層包括零層、一層或多層陶瓷層，；所述磁性層包括零層、一層或多層；所述陶瓷層為內層、外層或中間層，所述磁性層為內層、外層或中間層。
[0006]作為本實用新型的進一步改進:所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板為鐵氧體_介質陶瓷、鐵氧體_介質陶瓷_鐵氧體、介質陶瓷_鐵氧體_介質陶瓷或鐵氧體_鐵氧體結構。
[0007]作為本實用新型的進一步改進:所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板為圓形、多邊形或其他不規則形狀。
[0008]作為本實用新型的進一步改進:所述陶瓷層由選自A1203、S12, T12, B2O3, BaO、CaO、SrO、K20、MgO、Zn02、La2O3' Sm203、Y203、Nd2O3' Zr02、Mn2O3' Co304、Nb2O5' Bi2O3' Sn02、Ce02、N1的材料組成。
[0009]作為本實用新型的進一步改進:所述鐵氧體材料由選自A1203、CaO、Y2O3, S12,Fe2O3' GeO2N In2O3' Sn02、Gd2O3' Mn2O3' V2O5N Zr02、Zn02、CuO、N1、Li2O3' Co2O3' Ti02、Dy2O3的材料組成。
[0010]本實用新型的有益效果是:通過采用高溫共燒方法制備鐵氧體-介質陶瓷復合基板，其結構穩定，聯接穩固，即使在100tC的高溫下兩種性狀的相結合部分都不會分離。其可用于解決超寬帶鐵氧體器件所需帶寬問題，有利于微波隔離器、環行器等器件的頻帶寬帶化設計。同時重量減輕，體積減小；有利于組件的低成本、批量化生產；同時提高了產品的穩定性和可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板的制備工藝流程圖。
[0012]圖2是本實用新型高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板典型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0014]—種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，包括陶瓷層，由介質陶瓷粉料經成型燒結而成；一層或多層鐵氧體磁性層，其由鐵氧體材料經成型燒結而成；所述陶瓷層及磁性層進行共燒；所述陶瓷層為外層，內含一層或多層磁性層。
[0015]所述陶瓷層由選自A1203、S i O2、T i O2、B2O3、BaO、CaO、Sr O、K2O、MgO、ZnO2、La2O3、Sm2O3、Y203、Nd203、Zr02、Mn203、Co304、Nb205、Bi203、Sn02、Ce02、N1 的材料組成。
[0016]所述鐵氧體磁性層由選自A1203、CaO、Y2O3, S12, Fe2O3, GeO2, In2O3, SnO2, Gd2O3,Mn2O3' V2O5N ZrO2N Zn02、CuO、N1、Li2O3' Co2O3' Ti02、Dy2O3的材料組成。
[0017]一種實施例中，所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板由陶瓷層和磁性層高溫共燒結而成；所述陶瓷層包括零層、一層或多層陶瓷層，其由介質陶瓷粉料經成型燒結而成；所述磁性層包括零層、一層或多層，其由鐵氧體材料經成型燒結而成；所述陶瓷層為內層、外層或中間層，所述磁性層為內層、外層或中間層；所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板形成鐵氧體_介質陶瓷、鐵氧體_介質陶瓷_鐵氧體、介質陶瓷_鐵氧體_介質陶瓷或鐵氧體-鐵氧體結構；所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板在1200°C的高溫下兩種性狀的相結合部分都不會分離。
[0018]—種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板制備方法，其特征在于:包括以下步驟:(A)對高溫燒結鐵氧體磁性層粉料、高溫燒結陶瓷層粉料分別進行制備，(B)鐵氧體磁性層、陶瓷層經過成型得到復合生坯，之后經過燒結后期加工，得到鐵氧體-介質陶瓷復合基板。
[0019]所述步驟(A)中，所述對高溫燒結鐵氧體磁性層粉料進行制備具體為:將A1203、CaO、Y2O3N S12N Fe2O3N Ge02、ln203、Sn02、Gd203、Mn203、V205、Zr02、Zn02、CuO、N1、Li203、Co203、Ti02、Dy2O3等原材料按照配比稱料并加入0.4wt% ~0.8wt%的球磨介質進行一次球磨2h?24h，將得到的一次球磨漿料烘干并進行預燒，預燒溫度為900°C?1300 V，將預燒之后的粉料再加入0.4wt% ~0.8wt%的球磨介質進行二次球磨2h?24h，將二次球磨后的漿料烘干并加入8wt% ~10wt%的膠合劑造粒，最終得到鐵氧體粉料。所述球磨介質為去離子水或酒精，所述膠合劑為濃度為7~9%的聚乙烯醇水溶液。
[0020]所述步驟(A)中，所述對高溫燒結陶瓷層粉料進行制備具體為:將A1203、S12,T12N B2O3N BaO、CaO、SrO、K20、MgO、Zn02、La2O3n Sm203、Y203、Nd203、ZrO2N Mn2O3' Co3Ozp Nb2O5nBi203、Sn02、Ce02、N1等原材料按照配比稱料并加入lwt% ~2.5wt%的球磨介質進行一次球磨2h?24h，將得到的一次球磨漿料烘干并進行預燒，預燒溫度為900°C?1300°C，將預燒之后的粉料再加入0.6wt% ~lwt%的球磨介質進行二次球磨2h?24h，將二次球磨后的漿料烘干并加入8wt% ~10wt%的膠合劑造粒，最終得到介質陶瓷粉料。所述球磨介質為去離子水或酒精，所述膠合劑為濃度為7~9%的聚乙烯醇水溶液。
[0021]所述步驟(B)中，將得到的介質粉料與鐵氧體磁性粉料進行成型，成型壓力為lOOMPa，成型形狀為圓形、多邊形或其他不規則形狀。
[0022]所述步驟(B)中，將得到的介質粉料與鐵氧體磁性粉料復合生坯進行高溫共燒，燒結溫度為1200°C?1500 °C，保溫時間為2h?12h。
[0023]圖2為復合基板的一種典型平面結構，其中1、2、3層均可為陶瓷層或鐵氧體層，在陶瓷層一般形成傳輸、匹配、濾波、開關、放大及驅動等功能，鐵氧體磁性材料層形成微波傳輸非互易功能，如微波傳輸環形、移相功能，為了保障磁性層與陶瓷層結合緊密，在共燒過程中無開裂、翹曲、脫落現象，需要調整陶瓷層材料與鐵氧體材料的燒結溫度及收縮歷程達到一致。
[0024]在一種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板的組成中，鐵氧體磁性層材料一般石榴石、尖晶石這兩類常用的鐵氧體材料。高溫燒結微波鐵氧體的燒結溫度一般在1300~1500°C，而一般的介質材料燒結溫度在1200~1450°C，要實現鐵氧體與介質陶瓷兩種不同結構材料的良好匹配共燒，一種途徑是改進介質材料配方，如在介質材料中摻雜Zr02、Al2O3等調節介質燒結收縮特性，提高介質材料燒結溫度，另一種途徑就是調整鐵氧體材料的燒結溫度，如在鐵氧體材料中用Mn3+取代部分Fe 3+，此外還可以通過調整燒結工藝曲線，使兩種材料的燒結溫度盡可能接近。
[0025]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，其特征在于:由陶瓷層和磁性層高溫共燒結而成；所述陶瓷層包括零層、一層或多層陶瓷層；所述磁性層包括零層、一層或多層；所述陶瓷層為內層、外層或中間層，所述磁性層為內層、外層或中間層。2.根據權利要求1所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，其特征在于:所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板為鐵氧體-介質陶瓷、鐵氧體-介質陶瓷-鐵氧體、介質陶瓷-鐵氧體-介質陶瓷或鐵氧體-鐵氧體結構。3.根據權利要求1所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板，其特征在于:所述高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板為圓形、多邊形或其他不規則形狀。
【專利摘要】本實用新型涉及高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化基板和微波領域，特別涉及一種高溫共同燒結的磁瓷一體化復合基板,包括陶瓷層，其由介質陶瓷粉料經成型燒結而成；磁性層由鐵氧體材料經成型燒結而成；所述陶瓷層及磁性層進行共燒。本實用新型的有益效果是：通過采用高溫燒制鐵氧體-陶瓷一體化復合基板，其可用于解決超寬帶微波鐵氧體器件所需帶寬問題，有利于微波隔離器、環行器等器件的頻帶寬帶化設計。同時重量減輕，體積減小；有利于組件的低成本、批量化生產；同時提高了產品的穩定性和可靠性。
【IPC分類】C04B35/40
【公開號】CN204918385
【申請號】CN201520375847
【發明人】廖楊, 鄭涪升, 楊菲, 任仕晶, 陳寧, 郝春雨
【申請人】西南應用磁學研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年6月3日