文 献 综 述

微波铁氧体材料与器件是二十世纪五，六十年代发展起来的，经几十年的发展，已经成为通信设备和系统中不可缺少的元器件，广泛地使用在雷达、通信、电视、人造卫星、导弹系统、电子对抗系统及高能粒子加速器等民用和军事运用的各个方面。微波铁氧体器件在选择材料时，主要从工作频率范围、工作功率、器件类型及稳定性要求出发，主要变现在铁磁共振线宽 H小、具有所要求的饱和磁化强度Ms、微波介电损耗tg 小、居里温度高、Ms的温度系数低以及高功率临界场hc高，即自旋波线宽Hk高等。

铁氧体材料的组成和结构不同，其导磁率、矫顽力和损耗的内禀磁性不同。各种铁氧体材料成分范围很宽，通过控制材料的组成，可以制备各种不同特性的铁氧体材料。根据铁氧体材料的应用情况，通常将已被开发和正在开发的铁氧体材料分为软磁铁氧体、硬磁铁氧体、旋磁铁氧体、矩磁铁氧体和压磁铁氧体等5大类，他们又各自有单晶、多晶和薄膜等多种形式。 微波铁氧体材料晶体结构来说主要有石榴石型、尖晶石型、和六角晶系磁铅石型多晶。对于各种类型的微波铁氧体材料，国内外主要通过不同波段的要求，通过对化学材料成分的离子取代、置换、固溶与掺杂等制备方法的综合来实现材料性能的提高和综合化调控。但从现代微波通信设备系统的集成化、模块化、小型多功能化的总体发展趋势来看，越来越多的需要小型化、片石化和与半导体器件集成组件化的产品。因此，高性能材料，以及通过各种薄膜沉积技术制备出更加容易实现集成化薄膜器件和与之相关的集成电路（MMIC)产品成为了研究热点。铁氧体磁性材料是一种结构敏感性材料，只有控制微观结构和 晶界才能获得高性能的铁氧体材料 。在众

多的影响铁氧体的生产因素中,关键 是原材料的纯度、合适的添加剂和最优化的烧结工艺 。近来共喷雾烧结法已用于 日本铁氧体工业化生产，采用这种先进工艺可利用成低的不太纯的原料便可生产 出高纯的铁氧体。相信通过新的材料加工工艺和工艺理论控制微观结构可得到 性能更高、更可靠的铁氧体新材料 。

近些年来，微波器件向小型化、微型化、片式化甚至一体化方向发展，比如如片式叠层天线、片式双功器以及叠层铁氧体移相器等。目前制备铁氧体基片的方法有激光沉积技术、分子束外延技术、电弧等离子体喷射技术、流延成型等。其中以流延法成型生产效率较高，且易于实现生产的连续化和自动化。流延成型是指在陶瓷粉料中加入溶剂 、分散剂、粘结剂、增塑剂等成分，得到分散均匀的稳定浆料，在流延机上制得所需厚度薄膜的一种成型方法,具有以下优点：①可制备单相或复相陶瓷薄片材料；②缺陷尺寸小；③产品成分起伏小， 性能稳定；④生产效率高 ，可连续操作；⑤均可大、小批量生产，适于工业生产 ；⑥适于成型大型薄板陶瓷或金属部件，这类部件几乎不可能或很难通过压制或挤制成型 ，而通过流延成型制造各种尺寸和形状的坯体则十分容易,而且可以保证 坯体质量。1947 年Howatt 等首次用流延成型法来生产陶瓷片层电容器，并于1952年取得专利。传统流延成型工艺的不足之处在于所使用的有机溶剂具有一定的毒性，使生产条件恶化并造成环境污染，且生产成本较高。研究人员开始更加青睐绿色环保的水基流延成型，目前有研究者已研究出水基凝胶流延成型、紫外引发聚合等一些新流延成型工艺。国际上已能成型厚度为3um 的产品，另有研究者在普通流延成型机上成型了厚度为 12um ～3mm 的薄片。流延成型法由于具有设备简单、可连续操作、生产效率 高、坯体性能均一等特点 ，已成为制备大面积、超薄陶瓷基片的重要方法，被广泛应用在电子工业、能源工业等领域，如制备 Al2O3 、AlN 电路基板，BaTiO3基多层电容器及ZrO2固体燃料电池等。

流延成型是目前生产陶瓷薄片常用的方法之一，由于该成型方法对有机物的选择比较敏感，所以必须根据所用粉料及所需薄片的厚度合理选择所用有机物的种类和配比。流延成型的工艺过程非常简单，但流延膜的厚度和流延膜的质量却不易控制，应该仔细分析影响流延膜的厚度和流延膜的质量的因素，采取一定的措施，才能制备出厚度均匀、质量优异的薄片。流延成型方法的应用，不仅给电子设备、电子元件的微小型化以及超大规模集成电路的实现提供了广阔的前景，而且给工程陶瓷的宏观结构设计和微观结构设计提供了可能，为材料的性能优化提供了一条新的途径。因此，流延成型是一种具有非常广阔应用前景的成型方法。

流延成型主要研究方向：1、制备更适合的流延成型粉体。粉体颗粒是流延成型最主要的原料，对制品的性能有重要影响。流延成型通常采用纯度高、团聚少、比表面积为 5~15 m2/g的球形粉体。因此，对于不同材料体系和应用领域，必须制备适合成型要求的粉体。此外，针对一些特殊要求，也需要开发一些各向异性的粉体。2、制备组分均匀、流变性能恰当的流延成型浆料。流延成型的浆料制备是流延成型中最重要的步骤，浆料的性能直接决定素坯的性能。一般地，流延成型用浆料的黏度为 1~3 Pa#8226;s，且无触变性的剪切变稀流变性能的浆料。但是更为准确的流延成型流变性能的判定准则尚未建立。流延成型的浆料包括粉体、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂和其他添加剂，每一种成分对于浆料的性能都有重要影响，并且浆料中的各个组分也会互相产生影响。这使得流延成型浆料的研究较为复杂。3、推进水基流延成型体系的研究。水基流延体系具有安全、无毒、成本低的特点，有利于流延成型的大规模工业生产。这里针对水基流延成型的研究虽然较多，但是有关其实际应用的报道甚少。水基流延成型存在的主要问题是：溶剂对粉体的润湿性差，挥发速度较 慢，所需要的干燥时间较长；浆料的排气难度较大；得到的坯体质量不如有机流延体系等。如何解决这些问题仍是水基流延体系的关键。4、综合优化流延成型工艺。成型工艺对素坯的性能有重要影响。此外，在某些工艺技术如低温共烧和高温共烧中，流延成型工艺需与其他后续工艺，如电路印刷和等静压复合等，进行系统配合，需要综合优化工艺。5、拓展流延成型的应用领域。近年来，主要用于薄板性陶瓷成型的流延成型也已逐渐用于金属、有机材料及无机/有机复合材料等材料体系以及生物材料、超级电容器和电池等新领域。流延成型在这些方面的应用将是其重要的发展方向之一。

参考文献：

[1]王科, 杨建, 丘泰,等.非水基流延法制备Y3Fe4.85O12铁氧体基片[J]. 人工晶体学报, 2012, 41(3):753-758.

[2]刘亚丕, 何时金, 包大新,等.软磁铁氧体材料的发展趋势及产业化研究和开发的几个误区[J]. 磁性材料及器件, 2002, 33(5):30-35.