第三章2--LTCC材料共烧基础辨析.ppt

* * MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 含6wt％MnCO3的NiCuZn铁氧体x衍射图谱 说明：未出现MnFe2O4的三强峰，铁氧体为NiCuZn尖晶石结构。 实验数据及讨论 * * MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 MnCO3含量对Q值的影响 规律：频率f低于1000KHz时,Q值随掺入量的增加而增加；f高于1000KHZ时，Q值随掺入量的增加而减小。 Q值升高原因：Mn2+的电离能介于Fe2+于Ni2+之间，抑制Fe2+及Ni3+的出现，提高电阻率ρ，增加Q值。 MnCO3含量对Q值的影响 实验数据及讨论 * * MnCO3掺杂对NiCuZn铁氧体磁性能影响 含1wt％MnCO3时SEM图像 含6wt％MnCO3时SEM图像 现象：随MnCO3含量的增多，磁芯断口晶粒粒径分布不均匀，晶粒增大，晶界处气孔增多。 说明：根据H.Rikukawa提出的气孔与晶粒边界引起退磁场模型所导出的表现磁导率公式可知，当气孔只在晶界出现时，μi按(1-p)（p为气孔率）减小。此结论与MnCO3含量对铁氧体μi影响曲线相符。 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 以两组NiCuZn铁氧体为母体进行复合，平行比较相同情况下各组分的磁性能，具体分组见下表： 母体 复合量 0wt％ 5wt％ 10wt％ 15wt％ 20wt％ 25wt％ NiCuZn－A A0 A1 A2 A3 A4 A5 NiCuZn－B B0 B1 B2 B3 B4 B5 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 陶瓷含量对NiCuZn铁氧体Q值(1MHz)的影响 现象：B母体Q值随着陶瓷含量的增加显著增大；A母体Q值总体变化不大。 说明：陶瓷材料为有选择性的对某些配方NiCuZn铁氧体Q值进行改善。具体原因有待进一步研究。 陶瓷复合量对材料Q值影响 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 陶瓷材料对磁导率的影响 现象：随复合量的增加，μ′下降，μ″趋于平缓，截止频率fr向高频移动。 说明：在牺牲一定磁导率的情况下，复合陶瓷材料可大幅度提高截止频率fr。 陶瓷对B母体的μ′的影响 陶瓷对B母体μ″的影响 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 陶瓷对A母体μ′的影响 陶瓷对A母体μ”的影响 对于A母体：有与B母体一致的现象，复合铁氧体μ′下降， μ″平缓。 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 陶瓷材料引起μ′下降的原因： 部分BaTiO3化学键断裂，其中的Ba2+及Ti4+离子对NiCuZn尖晶石结构中A、B位进行替换，减小总原子磁矩，引起饱和磁化强度Ms减小，从而铁氧体μ′下降。 Ti4+离子半径大，改变晶场特性，增加各向异性能，降低μ′。 具体解释： 原子磁矩影响：母体NiCuZn为混合型尖晶石铁氧体，各金属离子占位情况为： A位 B位 （Zn2+xFe3+1-x）[Ni2+1-x-y Fe3+1+x Cu2+y]O4 根据金属离子占位倾向，BaTiO3材料的Ba2+进入尖晶石的A位， Ti4+进入尖晶石B位，对尖晶石原有离子替换。 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 复合材料的原子磁矩位（设A位替代量为α，B位替代量为β）： M=|MB-MA| =(7.7x+2.3-5α-2.7β) μB μB为波尔磁子 由上式可知，陶瓷材料对A、B位的复合将减小原子总磁矩。 又因为： ，饱和磁化强度减小， μ′减小。 磁晶各向异性影响：Ti4+离子半径为0.69 ?比Fe3+离子半径0.67?大，进入B位后改变晶体的晶场特性，使磁晶各向异性K1更大，由于：μi ∝ 1/ K1，因此，磁导率降低。 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 A组复合材料A2与A4的截止频率比较 B组复合材料B2与B4的截止频率比较 现象：A组复合材料磁导率下降，截止频率未有提高；B组复合材料磁导率下降，截止频率显著提高。 说明：对于不同母体铁氧体，陶瓷材料的作用不完全相同。 实验数据及讨论 * * 陶瓷复合对NiCuZn铁氧体磁性能影响 20wt%的陶瓷对不同铁氧体μi值及f