丝网印刷六角铁氧体厚膜热压烧结工艺与性能研究进展
发布时间：2021-11-12 08:00
自偏置是毫米波环行器/隔离器小型化的重要途径之一,具有高内场和高剩磁的六角铁氧体是一种很好的自偏置材料,因而成为微波铁氧体材料的研究热点。综合报道了国内外自偏置BaM六角铁氧体厚膜的丝网印刷热压工艺研发进展及性能与工艺参数的关系。比较了不同烧结温度和保温时间下,热压厚膜与普通烧结厚膜的密度、晶粒尺寸、矩形度（Mr/Ms）、饱和磁化强度4Ms、矫顽力Hc和铁磁共振线宽H。分析了性能之间以及性能与显微结构的关系。基于高矩形度所需晶粒尺寸的公式,讨论了矩形度与烧结温度、保温时间、成型磁场的关系,探讨了提高剩磁的途径;着重比较了不同工艺条件下的BaM厚膜的铁磁共振线宽,通过H来源分析,讨论了密度、取向度、内应力、固相反应完成程度等因素的影响,提出了进一步减小丝网印刷热压BaM厚膜线宽的途径。最后指出,丝网印刷热压BaM厚膜虽然在降低线宽上取得了显著进展,获得210 Oe的最小H值,但离器件对自偏置材料低损耗的要求还有差距,仍需进一步努力。
【文章来源】：磁性材料及器件. 2020,51(04)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
丝网印刷(a)装置示意图及(b)BaM厚膜热压示意图[6]
图2给出不同烧结温度下丝网印刷BaM厚膜热压与普通烧结样品的晶粒尺寸和相对密度[6]，保温时间是2 h。图3为热压与普通烧结样品的晶粒尺寸与保温时间的关系，烧结温度为1200℃。图2a表明在低于1000℃的温度下，热压样品晶粒基本不长大。由图2b可看出，热压样品的d/dx曲线明显高于普通烧结样品。总体上两者均有随着烧结温度的升高而相对密度增大的趋势，1100℃以上尤为显著；两者的差值也随之增大。1250℃下，热压样品的d/dx达到0.9，而普通烧结样品的只有约0.7。即，热压烧结样品比普通烧结样品的相对密度高20%，即气孔率低20%。图2a中两者的晶粒尺寸均随着烧结温度升高而增大，变化趋势也大致相同，但是热压样品的晶粒尺寸略小于普通烧结样品。图3 BaM丝网印刷膜热压和普通烧结样品的晶粒尺寸与烧结保温时间的关系[6]
图2 BaM丝网印刷膜热压和普通烧结样品的(a)晶粒尺寸及(b)相对密度与烧结温度的关系[6]图3的保温时间(1200℃)实验表明，当保温时间在2 h以上时，热压样品的晶粒尺寸均高于普通烧结样品，且随着保温时间的延长，差距拉大。这就是说，对热压烧结样品而言，只在2 h后，才有晶粒尺寸的明显增长。而致密化则完全可以在很短的热压烧结时间内完成(在保温2 h的图2b中热压样品1200℃下的相对密度已接近0.9)。这是由于在热压烧结中给厚膜提供了外部压力，所以在升高温度时，在外力作用下，其致密化要比只依赖于表面能降低提供的表面张力所驱动的致密化要容易得多。一般，热压的致密化可以在晶粒广泛地生长之前来获得。由于热压烧结样品的晶粒生长对压力相当敏感，通过调节热压温度有可能获得具有高密度和高矩形度所需的具有较小晶粒尺寸的材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波环行器平面化进展及自偏置六角铁氧体研究述评[J]. 韩志全. 磁性材料及器件. 2019(04)
[2]钡铁氧体厚膜在自偏置微带结环行器中的应用[J]. 谭科,蒋洪川,彭斌,张万里,汪渊. 磁性材料及器件. 2010(04)
[3]丝网印刷及磁场取向制备钡铁氧体厚膜研究[J]. 陈中艳,冯则坤,熊炫. 磁性材料及器件. 2010(02)
[4]微波铁氧体损耗的晶粒表层自旋波共振模型[J]. 韩志全. 物理学报. 1999(S1)
[5]YCaVIG的共振线宽、晶粒尺寸及化学均匀性—关于微波磁损来源的探讨[J]. 韩志全. 磁性材料及器件. 1988(01)
本文编号：3490493
【文章来源】：磁性材料及器件. 2020,51(04)CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
丝网印刷(a)装置示意图及(b)BaM厚膜热压示意图[6]
图2给出不同烧结温度下丝网印刷BaM厚膜热压与普通烧结样品的晶粒尺寸和相对密度[6]，保温时间是2 h。图3为热压与普通烧结样品的晶粒尺寸与保温时间的关系，烧结温度为1200℃。图2a表明在低于1000℃的温度下，热压样品晶粒基本不长大。由图2b可看出，热压样品的d/dx曲线明显高于普通烧结样品。总体上两者均有随着烧结温度的升高而相对密度增大的趋势，1100℃以上尤为显著；两者的差值也随之增大。1250℃下，热压样品的d/dx达到0.9，而普通烧结样品的只有约0.7。即，热压烧结样品比普通烧结样品的相对密度高20%，即气孔率低20%。图2a中两者的晶粒尺寸均随着烧结温度升高而增大，变化趋势也大致相同，但是热压样品的晶粒尺寸略小于普通烧结样品。图3 BaM丝网印刷膜热压和普通烧结样品的晶粒尺寸与烧结保温时间的关系[6]
图2 BaM丝网印刷膜热压和普通烧结样品的(a)晶粒尺寸及(b)相对密度与烧结温度的关系[6]图3的保温时间(1200℃)实验表明，当保温时间在2 h以上时，热压样品的晶粒尺寸均高于普通烧结样品，且随着保温时间的延长，差距拉大。这就是说，对热压烧结样品而言，只在2 h后，才有晶粒尺寸的明显增长。而致密化则完全可以在很短的热压烧结时间内完成(在保温2 h的图2b中热压样品1200℃下的相对密度已接近0.9)。这是由于在热压烧结中给厚膜提供了外部压力，所以在升高温度时，在外力作用下，其致密化要比只依赖于表面能降低提供的表面张力所驱动的致密化要容易得多。一般，热压的致密化可以在晶粒广泛地生长之前来获得。由于热压烧结样品的晶粒生长对压力相当敏感，通过调节热压温度有可能获得具有高密度和高矩形度所需的具有较小晶粒尺寸的材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波环行器平面化进展及自偏置六角铁氧体研究述评[J]. 韩志全. 磁性材料及器件. 2019(04)
[2]钡铁氧体厚膜在自偏置微带结环行器中的应用[J]. 谭科,蒋洪川,彭斌,张万里,汪渊. 磁性材料及器件. 2010(04)
[3]丝网印刷及磁场取向制备钡铁氧体厚膜研究[J]. 陈中艳,冯则坤,熊炫. 磁性材料及器件. 2010(02)
[4]微波铁氧体损耗的晶粒表层自旋波共振模型[J]. 韩志全. 物理学报. 1999(S1)
[5]YCaVIG的共振线宽、晶粒尺寸及化学均匀性—关于微波磁损来源的探讨[J]. 韩志全. 磁性材料及器件. 1988(01)
本文编号：3490493
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