本發明屬于電子材料技術領域，特別涉及具有窄線寬和適用于X波段環行器的YIG鐵氧體材料的基板制備技術領域。

背景技術：

鐵氧體微帶環行器是當代通信系統中的一個重要元器件，在微波市場中和快速增長的無線通信市場中扮演著非常重要的角色，大量應用于航天、通信、醫療等領域，是各種移動通信設備中不可或缺的關鍵器件。X波段（8~12GHz）微帶鐵氧體環形器在雷達系統中具有重要作用，可以和微帶介質腔穩頻振蕩器及微帶混頻器共同組成X波段多普勒雷達的集成前端，具有小型、輕便等優點，更適合用于便攜設備和飛行器。

為了滿足環行器性能要求，鐵氧體厚膜片通常由大塊材料經精密磨加工而成，這不僅效率不高，而且會導致成本較高。采用流延工藝研制鐵氧體厚膜，并輔以減薄工藝對鐵氧體厚膜進行精細加工，不僅能夠降低鐵氧體厚膜片成型和加工難度，而且能夠有效提高成品率。但流延工藝制備的厚膜氣孔率通常較高，密度相對較低，微波磁損耗較高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種具有適用于X波段 (4πMs為1800Gauss左右)，而且具有溫度穩定性好、低線寬、介電損耗小等優點的一種基于流延工藝X波段鐵氧體環行器基板的制備方法。

為達上述目的，本發明的一個實施例中提供了X波段環行器用YIG 鐵氧體厚膜材料制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

1.主料配方：采用Y_3-xCa_xSn_xFe_5-xO₁₂，x=0.06；

2.一次球磨：采用行星式球磨機，利用鋯球，在241r/min的條件下

3.預燒：在1000℃~1200℃條件下預燒，保溫1~3小時；

4.摻雜：加入以下添加劑：0.2wt%Bi₂O₃，0.10wt%BaTiO₃；

5.二次球磨：粉料加入40~50wt%的有機粘合劑和40~50wt%的無水乙醇，球磨4~8小時；

6.流延成型：將漿料通過流延得到厚度為100~120μm的生膜帶；

7.疊層：根據厚度需要，生膜帶疊片為8~15層，在6MPa下壓制成型；

8.燒結：在空氣氛圍中與1360~1440℃下保溫4小時。

綜上所述，本發明具有以下優點：

1、本發明采用氧化物陶瓷流延工藝，結合致密化燒結技術，研制了適用于X波段微帶環行器基于YIG鐵氧體材料的厚膜基板的制備方法。石榴石型YIG(Y₃Fe₅O₁₂)鐵氧體材料由于其具有良好的電磁與旋磁性能，而廣泛地應用在微波器件中，如環行器、隔離器等。利用厚膜流延工藝可以制備飽和磁化強度在1800Gauss，溫度穩定性好，鐵磁共振線寬窄，低介電損耗的鐵氧體微波器件，結合仿真，可以得出本發明有利于拓寬X波段鐵氧體環行器帶寬，具有低回波損耗、低插入損耗，以及高隔離度等優點。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例1中制備YIG鐵氧體材料的掃描電鏡照片；

圖2為本發明一個實施例2中制備YIG鐵氧體材料的掃描電鏡照片；

圖3為本發明一個實施例3中制備YIG鐵氧體材料的掃描電鏡照片；

圖4為本發明一個實施例1、2中制備YIG鐵氧體材料的飽和磁感應強度照片；

圖5為本發明一個實施例1、2中制備YIG鐵氧體材料的密度照片；

圖6為本發明一個實施例1、2中制備YIG鐵氧體材料的剩磁照片；

圖7為本發明一個實施例1、2中制備YIG鐵氧體材料的矯頑力照片；

圖8為本發明一個實施例3中制備YIG鐵氧體材料的飽和磁感應強度照片。

具體實施方式

本發明提供了一種基于流延工藝環行器基板的制備方法，本發明的YIG鐵氧體厚膜材料主配方按分子式計算，添加劑成分按質量百分比計算。本發明所述的基于YIG鐵氧體利用流延工藝制備的鐵氧體厚膜包括以下步驟：

實施例1：

1）主料配方：采用Y_3-xCa_xSn_xFe_5-xO₁₂，x=0.06；

2）一次球磨：采用行星式球磨機，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

3.預燒：在1000℃~1200℃條件下預燒，保溫1~3小時；

4.摻雜：加入以下添加劑：0.2wt%Bi₂O₃，0.10wt%BaTiO₃；

5.二次球磨：采用行星式球磨機，粉料在原有基礎上加入40~50wt%的有機粘合劑和40~50wt%的無水乙醇，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

6.流延成型：將上述步驟所得漿料通過流延得到厚度為100~120μm的生膜帶；

7.疊層：根據厚度需要，生膜帶疊片為8~15層，在6MPa下壓制成型；

8.燒結：在空氣氛圍中與1400℃下保溫4小時。

9.測試：經過以上工藝制備出的YIG鐵氧體厚膜，采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀測樣品顯微結構，采用振動樣品磁強計（VSM）測試樣品比飽和磁化強度，采用排水法測試樣品密度，根據密度和比飽和磁化強度計算飽和磁化強度，采用8232測試樣品飽和磁感應強度、剩磁、矯頑力以及矩形比。

實施例2：

1）主料配方：采用Y_3-xCa_xSn_xFe_5-xO₁₂，x=0.09；

2）一次球磨：采用行星式球磨機，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

3.預燒：在1000℃~1200℃條件下預燒，保溫1~3小時；

4.摻雜：加入以下添加劑：0.2wt%Bi₂O₃，0.10wt%BaTiO₃；

5.二次球磨：采用行星式球磨機，粉料在原有基礎上加入40~50wt%的有機粘合劑和40~50wt%的無水乙醇，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

6.流延成型：將上述步驟所得漿料通過流延得到厚度為100~120μm的生膜帶；

7.疊層：根據厚度需要，生膜帶疊片為8~15層，在6MPa下壓制成型；

8.燒結：在空氣氛圍中與1400℃下保溫4小時。

實施例3：

1.主料配方：采用Y_3-xCa_xSn_xFe_5-xO₁₂，x=0.06；

2.一次球磨：采用行星式球磨機，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

3.預燒：在1000℃~1200℃條件下預燒，保溫1~3小時；

4.摻雜：加入以下添加劑：0.2wt%Bi₂O₃，0.10wt%BaTiO₃；

5.二次球磨：采用行星式球磨機，粉料在原有基礎上加入40~50wt%的有機粘合劑和40~50wt%的無水乙醇，利用鋯球，在241r/min的條件下，球磨4~8小時；

6.流延成型：將上述步驟所得漿料通過流延得到厚度為100~120μm的生膜帶；

7.疊層：根據厚度需要，生膜帶疊片為8~15層，在6MPa下壓制成型；

8.燒結：在空氣氛圍中與1420℃下保溫4小時。