CN204918385U - 高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板和微波领域，特别涉及一种高温共同烧结的磁瓷一体化复合基板,包括陶瓷层，其由介质陶瓷粉料经成型烧结而成；磁性层由铁氧体材料经成型烧结而成；所述陶瓷层及磁性层进行共烧。本实用新型的有益效果是：通过采用高温烧制铁氧体-陶瓷一体化复合基板，其可用于解决超宽带微波铁氧体器件所需带宽问题，有利于微波隔离器、环行器等器件的频带宽带化设计。同时重量减轻，体积减小；有利于组件的低成本、批量化生产；同时提高了产品的稳定性和可靠性。

Description

高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板

技术领域

本实用新型涉及高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板和微波领域，特别涉及一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板。

背景技术

目前常用的T/R组件一般采用单一功能的单元与另一单一功能单元通过线缆或接口联结形成，这样的组件一般单元较多，而且体积和质量较大。因磁性器件的特性，难免在装调过程中，会因各种因数导致磁性能偏差，同时磁性器件级联过程中的相互干扰以及器件的联接缺损也不容忽视，这些将使T/R组件的可靠性和一致性受到影响。

本实用新型的基板可以集成铁氧体与介质陶瓷一体，形成铁氧体-介质陶瓷基板、铁氧体-介质陶瓷-铁氧体基板、铁氧体A-铁氧体B基板等类型，通过在基板上设计电路，实现滤波、阻抗匹配、天线、驱动、放大等RF功能。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板，采用高温共同烧结陶瓷和铁氧体技术制备而成，解决目前T/R组件可靠性和一致性较差的问题。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板，由陶瓷层和磁性层高温共烧结而成；所述陶瓷层包括零层、一层或多层陶瓷层，；所述磁性层包括零层、一层或多层；所述陶瓷层为内层、外层或中间层，所述磁性层为内层、外层或中间层。

作为本实用新型的进一步改进：所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板为铁氧体-介质陶瓷、铁氧体-介质陶瓷-铁氧体、介质陶瓷-铁氧体-介质陶瓷或铁氧体-铁氧体结构。

作为本实用新型的进一步改进：所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板为圆形、多边形或其他不规则形状。

作为本实用新型的进一步改进：所述陶瓷层由选自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、B₂O₃、BaO、CaO、SrO、K₂O、MgO、ZnO₂、La₂O₃、Sm₂O₃、Y₂O₃、Nd₂O₃、ZrO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、Nb₂O₅、Bi₂O₃、SnO₂、CeO₂、NiO的材料组成。

作为本实用新型的进一步改进：所述铁氧体材料由选自Al₂O₃、CaO、Y₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、GeO₂、In₂O₃、SnO₂、Gd₂O₃、Mn₂O₃、V₂O₅、ZrO₂、ZnO₂、CuO、NiO、Li₂O₃、Co₂O₃、TiO₂、Dy₂O₃的材料组成。

本实用新型的有益效果是：通过采用高温共烧方法制备铁氧体-介质陶瓷复合基板，其结构稳定，联接稳固，即使在1000℃的高温下两种性状的相结合部分都不会分离。其可用于解决超宽带铁氧体器件所需带宽问题，有利于微波隔离器、环行器等器件的频带宽带化设计。同时重量减轻，体积减小；有利于组件的低成本、批量化生产；同时提高了产品的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板的制备工艺流程图。

图2是本实用新型高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板典型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板,包括陶瓷层，由介质陶瓷粉料经成型烧结而成；一层或多层铁氧体磁性层，其由铁氧体材料经成型烧结而成；所述陶瓷层及磁性层进行共烧；所述陶瓷层为外层，内含一层或多层磁性层。

所述陶瓷层由选自Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、B₂O₃、BaO、CaO、SrO、K₂O、MgO、ZnO₂、La₂O₃、Sm₂O₃、Y₂O₃、Nd₂O₃、ZrO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、Nb₂O₅、Bi₂O₃、SnO₂、CeO₂、NiO的材料组成。

所述铁氧体磁性层由选自Al₂O₃、CaO、Y₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、GeO₂、In₂O₃、SnO₂、Gd₂O₃、Mn₂O₃、V₂O₅、ZrO₂、ZnO₂、CuO、NiO、Li₂O₃、Co₂O₃、TiO₂、Dy₂O₃的材料组成。

一种实施例中，所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板由陶瓷层和磁性层高温共烧结而成；所述陶瓷层包括零层、一层或多层陶瓷层，其由介质陶瓷粉料经成型烧结而成；所述磁性层包括零层、一层或多层，其由铁氧体材料经成型烧结而成；所述陶瓷层为内层、外层或中间层，所述磁性层为内层、外层或中间层；所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板形成铁氧体-介质陶瓷、铁氧体-介质陶瓷-铁氧体、介质陶瓷-铁氧体-介质陶瓷或铁氧体-铁氧体结构；所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板在1200℃的高温下两种性状的相结合部分都不会分离。

一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）对高温烧结铁氧体磁性层粉料、高温烧结陶瓷层粉料分别进行制备，（B）铁氧体磁性层、陶瓷层经过成型得到复合生坯，之后经过烧结后期加工，得到铁氧体-介质陶瓷复合基板。

所述步骤（A）中，所述对高温烧结铁氧体磁性层粉料进行制备具体为：将Al₂O₃、CaO、Y₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、GeO₂、In₂O₃、SnO₂、Gd₂O₃、Mn₂O₃、V₂O₅、ZrO₂、ZnO₂、CuO、NiO、Li₂O₃、Co₂O₃、TiO₂、Dy₂O₃等原材料按照配比称料并加入0.4wt%~0.8wt%的球磨介质进行一次球磨2h～24h，将得到的一次球磨浆料烘干并进行预烧，预烧温度为900℃～1300℃，将预烧之后的粉料再加入0.4wt%~0.8wt%的球磨介质进行二次球磨2h～24h，将二次球磨后的浆料烘干并加入8wt%~10wt%的胶合剂造粒，最终得到铁氧体粉料。所述球磨介质为去离子水或酒精，所述胶合剂为浓度为7~9％的聚乙烯醇水溶液。

所述步骤（A）中，所述对高温烧结陶瓷层粉料进行制备具体为：将Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、B₂O₃、BaO、CaO、SrO、K₂O、MgO、ZnO₂、La₂O₃、Sm₂O₃、Y₂O₃、Nd₂O₃、ZrO₂、Mn₂O₃、Co₃O₄、Nb₂O₅、Bi₂O₃、SnO₂、CeO₂、NiO等原材料按照配比称料并加入1wt%~2.5wt%的球磨介质进行一次球磨2h～24h，将得到的一次球磨浆料烘干并进行预烧，预烧温度为900℃～1300℃，将预烧之后的粉料再加入0.6wt%~1wt%的球磨介质进行二次球磨2h～24h，将二次球磨后的浆料烘干并加入8wt%~10wt%的胶合剂造粒，最终得到介质陶瓷粉料。所述球磨介质为去离子水或酒精，所述胶合剂为浓度为7~9％的聚乙烯醇水溶液。

所述步骤（B）中，将得到的介质粉料与铁氧体磁性粉料进行成型，成型压力为100MPa，成型形状为圆形、多边形或其他不规则形状。

所述步骤（B）中，将得到的介质粉料与铁氧体磁性粉料复合生坯进行高温共烧，烧结温度为1200℃～1500℃，保温时间为2h～12h。

图2为复合基板的一种典型平面结构，其中1、2、3层均可为陶瓷层或铁氧体层，在陶瓷层一般形成传输、匹配、滤波、开关、放大及驱动等功能，铁氧体磁性材料层形成微波传输非互易功能，如微波传输环形、移相功能，为了保障磁性层与陶瓷层结合紧密，在共烧过程中无开裂、翘曲、脱落现象，需要调整陶瓷层材料与铁氧体材料的烧结温度及收缩历程达到一致。

在一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板的组成中，铁氧体磁性层材料一般石榴石、尖晶石这两类常用的铁氧体材料。高温烧结微波铁氧体的烧结温度一般在1300~1500℃，而一般的介质材料烧结温度在1200~1450℃，要实现铁氧体与介质陶瓷两种不同结构材料的良好匹配共烧，一种途径是改进介质材料配方，如在介质材料中掺杂ZrO₂、Al₂O₃等调节介质烧结收缩特性，提高介质材料烧结温度，另一种途径就是调整铁氧体材料的烧结温度，如在铁氧体材料中用Mn³⁺取代部分Fe³⁺，此外还可以通过调整烧结工艺曲线，使两种材料的烧结温度尽可能接近。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板，其特征在于：由陶瓷层和磁性层高温共烧结而成；所述陶瓷层包括零层、一层或多层陶瓷层；所述磁性层包括零层、一层或多层；所述陶瓷层为内层、外层或中间层，所述磁性层为内层、外层或中间层。

2.根据权利要求1所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板，其特征在于：所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板为铁氧体-介质陶瓷、铁氧体-介质陶瓷-铁氧体、介质陶瓷-铁氧体-介质陶瓷或铁氧体-铁氧体结构。

3.根据权利要求1所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板，其特征在于：所述高温烧制铁氧体-陶瓷一体化基板为圆形、多边形或其他不规则形状。