絲網(wǎng)印刷鋇鐵氧體厚膜及其在集成環(huán)行器中的應用研究.pdf

1、M型鋇鐵氧體材料由于具有高的磁晶各向異性場和較大的飽和磁化強度，從而可廣泛應用于自偏置毫米波鐵氧體環(huán)行器。隨著微波電路集成化發(fā)展，迫切需求與基片集成的鐵氧體薄膜/厚膜環(huán)行器，因此，將鐵氧體以薄膜/厚膜形式與基片集成而制備的鐵氧體環(huán)行器研究受到了人們的廣泛關注。
　　本文采用絲網(wǎng)印刷的方法制備鋇鐵氧體厚膜，研究了不同工藝條件對鋇鐵氧體厚膜性能的影響。實驗結(jié)果表明，球磨時間對BaM厚膜表面形貌影響不大，隨著球磨時間的增長，樣品的剩磁比

2、、矯頑力變化都不明顯。采用軋制方法對厚膜漿料分散有利于提高厚膜性能。隨著軋制時間的增加，樣品表面的氣孔大小和數(shù)目呈下降的趨勢。樣品的剩磁比從0.6逐漸升為0.75。
　　厚膜漿料中有機載體成分和比例對厚膜樣品影響較大。采用單一溶劑的鋇鐵氧體厚膜，隨著有機載體含量的降低，厚膜表面氣孔減少，厚膜樣品的剩磁比逐漸從0.6上升為0.7，而矯頑力則從3.27kOe緩慢降為3.19kOe。采用松油醇和檸檬酸三丁酯構(gòu)成的混合溶劑可以有效改善鋇鐵

3、氧體漿料的揮發(fā)特性，進而降低鋇鐵氧體厚膜的氣孔率，提高樣品的飽和磁化強度和剩磁比，其 Ms達到1600Gs，而剩磁比可到0.66。排膠時間對于使用混合溶劑的鋇鐵氧體厚膜的表面形貌影響較小，并且樣品的磁性能也幾乎沒有變化。
　　燒結(jié)溫度顯著影響厚膜樣品性能。隨著燒結(jié)溫度的升高，樣品表面的氣孔逐漸減少，晶粒逐漸長大，1150℃時樣品的主晶相為BaM，到1200℃時，F(xiàn)e2O3變?yōu)橹飨?，而BaM變?yōu)榇蜗?，?250℃及以上時，BaM已完

4、全分解。樣品的飽和磁化強度從大約1700Gs降為400Gs左右，矯頑力從1150℃和1200℃時的3.4kOe和3.34kOe降為1250℃和1300℃時的0.3kOe和0.25kOe。
　　通過工藝優(yōu)化，所制備的鋇鐵氧體厚膜性能達到：剩磁比為0.75，矯頑力為2800Oe。
　　針對在200微米厚基片上制備的100微米厚鋇鐵氧體厚膜，通過理論計算和HFSS軟件仿真優(yōu)化得出集成環(huán)行器模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)為：中心導體的半徑為1mm，

5、第一節(jié)匹配微帶的長度為0.95mm，寬度為0.1mm，第二節(jié)匹配微帶的長度為0.1mm，寬度為1.6mm，第三節(jié)匹配微帶的長度為1mm，寬度為0.19mm。仿真結(jié)果表明，所設計的環(huán)行器在頻率為25GHz附近具有明顯的環(huán)行性能，其插入損耗約2dB，隔離約為20dB。
　　采用微細加工方法制作了鐵氧體厚膜自偏置環(huán)行器。在沒有外加磁場下，采用矢量網(wǎng)絡分析儀測試了環(huán)行器的微波傳輸特性，結(jié)果表明，所制備的環(huán)行器在25.6GHz附近具有環(huán)行性