LTCF無源集成鐵氧體材料及器件研究.pdf

1、LTCF(Low Tremperature Co-fired Ferrite)材料和器件技術可以滿足現(xiàn)代電子系統(tǒng)小型化、輕量化和集成化的發(fā)展要求，目前已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ臒o源集成技術。 本論文主要針對LTCF無源集成鐵氧體材料和器件展開研究，首先從燒結熱力學理論和傳質動力學理論角度分析了影響低溫燒結鐵氧體材料燒結性能的關鍵因素；然后分別采用氧化物法和溶膠-凝膠法進行了ZL120型低溫燒結NiCuZn鐵氧體材料的研制，通過對材料配

2、方設計、摻雜方案以及制備工藝途徑的對比實驗和優(yōu)化改進，研制出了高性能的低溫燒結鐵氧體材料，在此基礎上，借助HFSS和ADS軟件進行了片式電感、電容以及LC濾波器的的結構設計和性能仿真；最后，采用研制的低溫燒結NiCuZn鐵氧體材料并基于優(yōu)化的片式器件設計結構，在LTCC工藝線上進行了片式電感和LC組合濾波器的實際研制，取得了較為滿意的效果，為LTCF無源集成鐵氧體材料及器件技術的研究奠定了很好的理論和實踐基礎。 在低溫燒結NiC

3、uZn鐵氧體材料研制過程中，本文首先研究了主配方中CuO含量對材料燒結特性、微觀形貌以及電磁性能的影響，確定當主配方中CuO含量為10mol％時能較好的兼顧材料低溫燒結和高電磁性能的目標要求。然后通過對比實驗研究了V2O5、SiO2、Bi2O3等低熔氧化物摻雜對NiCuZn材料燒結特性和電磁性能的影響。隨后，在V2O5和Bi2O3摻雜的基礎上，復合摻入WO3和Co2O3以進一步提升材料的品質因數(shù)。最終確定當摻雜組合方式為1wt％Bi2O

4、3+0.2wt％Co2O3時能獲得最佳的材料電磁性能，滿足ZL120型低溫燒結NiCuZn鐵氧體材料的研制目標要求。為了和氧化物法低溫燒結鐵氧體研制工藝途徑加以對比，本論文還采取溶膠．凝膠法進行了ZL120型低溫燒結NiCuZn鐵氧體的試制研究。通過實驗發(fā)現(xiàn)，借助溶膠．凝膠法制備超細鐵氧體微粉的高表面自由能，同樣可以顯著的促進材料的低溫燒結并獲得較好的電磁性能。由于材料制備過程中未進行任何低熔氧化物的摻雜，因此材料的燒結密度和磁導率都稍

5、低于氧化物法摻雜制備的樣品，但卻能夠獲得更高的品質因數(shù)。 在進行LTCF無源片式器件研究過程中，本論文首先借助Ansoft-HFSS和Agilent-ADS軟件對LTCC電感、電容進行三維建模和電磁場仿真。研究了片式電感模型中各個結構參數(shù)對電感性能的影響，并推導出了在特定片式電感結構參數(shù)下，其電感量與繞匝數(shù)之間的計算關系為Leff=116.25×N1.67nH。隨后，在片式電感和電容的研究上，進行了一款LTCC復合片式器件一抗E