一种微带天线有机复合基板材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种微带天线有机复合基板材料及其制备方法，属于电子材料技术领域。所述有机复合基板材料由主相材料和辅助相材料按质量百分数比为100：(80～120)复合而成，所述主相材料为Co2Z型六角铁氧体，配方分子式为(Ba1-xSrx)3Co2Fe24O41，其中x的取值范围为0～0.5，所述辅助相材料为聚四氟乙烯树脂。其制备方法包括：1)称料、混料、一次球磨后烘干；2)预烧；3)二次球磨，烘干；4)复合，烘干；5)热压成型。该方法操作简便，成本低；得到的复合基板材料在100MHz～1GHz频率范围内具有较高的磁导率和介电常数，同时其磁损耗和介电损耗也都较低；得到的基板的柔韧性和均匀性都较好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，属于电子材料
。所述有机复合基板材料由主相材料和辅助相材料按质量百分数比为100：(80～120)复合而成，所述主相材料为Co2Z型六角铁氧体，配方分子式为(Ba1-xSrx)3Co2Fe24O41，其中x的取值范围为0～0.5，所述辅助相材料为聚四氟乙烯树脂。其制备方法包括：1)称料、混料、一次球磨后烘干；2)预烧；3)二次球磨，烘干；4)复合，烘干；5)热压成型。该方法操作简便，成本低；得到的复合基板材料在100MHz～1GHz频率范围内具有较高的磁导率和介电常数，同时其磁损耗和介电损耗也都较低；得到的基板的柔韧性和均匀性都较好。【专利说明】
本专利技术属于电子材料
，涉及一种适用于100MHz?1GHz微带天线应用的 无机/有机复合磁介基板材料及其制备方法。
技术介绍
微带天线是二十世纪七十年代初出现的一种新型天线，具有体积小、重量轻、剖面 低、容易与载体共形、与集成电路的兼容性好、容易实现双频段、双极化工作等优点。常规的 微带天线应用频率都较高，近年来，随着移动通信技术的发展，较低频段（如UHF、L、S波段） 的微带天线也逐步得到应用和发展。但是根据微带天线的结构设计计算公式，其基板尺寸 大小与电磁场在介质基板内的波长成正比。由于在低频下电磁波的波长很长，因此采用传 统介质基板加工的低频微带天线尺寸很大，并且频率越低，尺寸越大。 为了缩小较低频段微带天线的尺寸、质量和体积，一种方式是提高天线基板材料 的有效介电常数ε rff，但采取这种方式，不仅容易激起表面波，而且高介电常数基板会束缚 电场，使天线的辐射效率大大降低。根据天线谐振频率关系式A = 可知， 提1?天线介质基板的有效磁导率U rff，同样也可 达到降低天线基板尺寸的效果，并且还不易激起表面波并有利于天线能量的辐 射。此外，由于微带天线的带宽主要受基板介电常数大小的影响，而与磁导率大小无关， 介电常数越小越有利于提高天线带宽。因此，在同等尺寸下，采取磁介材料制备的天线 也比采用纯介电材料制备的天线具有更宽的带宽。因此，将磁介材料应用到天线基板上 具有十分重要的现实意义。但是，为了获得在天线基板上具有实用价值的磁介材料，除 了要求其磁导率和介电常数在天线应用频段内较高外，还要求该类材料具有尽量低的 介电和磁损耗，且材料的磁导率/介电常数截止频率都需要高于天线的应用频率。因 此，该类型材料的研发技术难度较大。目前国内外针对此相关类型材料的报道主要有， 新加坡 Hwa Chong Institution 的 M. L. S. Teo 和 L. B. Kong 等人采用 LiQ. 5(lFe2.5(|04 铁氧 体和Mgl_xCuxFei. 9804铁氧体进行适当离子替代或掺杂的方式来获得磁介的陶瓷材料。 (M. L. S. Teo, L. B. Kong, et al. "Development of magneto-dielectric materials based on Li-ferrite ceramics: I , II , III^, J. Alloys. Comp. , vol. 559 (2008) 557-566, 567-57 5, 576-582 ；L. B. Kong, Z. ff. Li, "Magneto-dielectric properties of Mg-Cu-Co Ferrite Ceramics: I , II"，J.Am.Ceram.Soc.，vol.90(2007)3106-3112,2104-2112)以及法国 国家实验室的A. Thakur等人采用纳米制粉技术制备的纳米量级的Nid.gZnuCc^FejA铁 氧体陶瓷材料（A.Thakur,A· Chevalier, et al. "Low-loss spinel nanoferrite with matching permeability and permittivity in the ultrahigh frequency range"，J. Appl.Phys.，vol. 108(2010)014301)。此外，电子科技大学苏桦、唐晓莉等人于2009年 申请的中国专利技术专利"一种低频微带天线基板材料及其制备方法（ZL200910058207. 3) " 提出了一种尖晶石铁氧体与钛酸锶铋陶瓷复合的磁介材料；电子科技大学夏祺和苏桦等 人在（BaQ.5Sra5)3Co2Fe 24041中掺入适量的W03得到了磁介陶瓷材料（Qi Xia，Hua Su，et al.''Investigation of low loss Z-type hexaferrites for antenna applications", J. Appl.Phys.，V〇l. 111(2012)063921)。但是，这些此前报道的磁介材料都存在一个比较突 出的问题，就是其磁导率和介电常数都比较高，虽然能较大程度的降低天线尺寸，但根据 磁性材料遵循的斯诺克定律，其磁导率越高，截止频率就越低，因此，此前报道的磁介材料 适用频率都在300MHz以下，有的甚至只适合于在100MHz以下频段应用，无法用于300MHz 以上的天线基板上。并且基板材料为纯陶瓷构成，柔韧性差。为此，电子科技大学唐晓 莉、苏桦等人于2011年申请的中国专利技术专利"一种微带天线复合基板材料及其制备方法 (ZL201110235563. 5) "对此进行了改善，通过六角晶系铁氧体与聚丙烯树脂复合来得到应 用于300MHz以上的磁介基板材料，但是该方法操作复杂，增加了工业应用时的成本。
技术实现思路
本专利技术提供了，该方法操作简便， 易实现，缩短了制备时间，降低了生产成本。所述微带天线有机复合基板材料为一种六角晶 系铁氧体陶瓷与聚四氟乙烯树脂复合而形成的新型材料，在100MHz?1GHz的频率范围内 具有较高的磁导率和介电常数（其磁导率在2. 8?3. 8,介电常数在6. 5?8左右），同时其 磁损耗和介电损耗也都较低（频段范围内比磁损耗系数和比介电损耗系数都低于0.01); 同时，该复合基板材料还具有一定的柔韧性，比常规陶瓷基板材料抗机械冲击的性能更好。 采用本专利技术提供的有机复合基板材料作为微带天线基板，不仅有助于降低微带天线重量和 体积，而且也有利于提高微带天线的带宽以及辐射效率。此外，本专利技术中有机和无机介质是 在溶液中进行混合，比现有的无机和有机介质通过直接机械混合的效果更好，得到的基板 更均匀。 本专利技术的技术方案如下： -种微带天线有机复合基板材料，由主相材料和辅助相材料按质量百分数比 为100 : (80?120)复合而成，所述主相材料为C〇2Z型六角铁氧体，其配方分子式为 (Β&1_ χ5ι·χ)3(：〇2ΡΘ240 41，其中X的取值范围为0?0. 5,所述辅助相材料为聚四氟乙烯树脂。 需要说明的是：1)主相材料C〇2Z型六角铁氧体配方分子式中二价的Co离子与三 价的Fe离子也可以被其它二价和三价的金属离子进行少量的替代，从而对铁氧体的磁性 能，如磁导率、磁损耗等构成一些影响，在此不再一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微带天线有机复合基板材料，由主相材料和辅助相材料按质量百分数比为100：(80～120)复合而成，所述主相材料为Co2Z型六角铁氧体，其配方分子式为(Ba1‑xSrx)3Co2Fe24O41，其中x的取值范围为0～0.5，所述辅助相材料为聚四氟乙烯树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏桦，张天水，唐晓莉，张怀武，荆玉兰，李元勋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51