CaO掺杂对NiCuZn系铁氧体性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了CaO掺杂的低温烧结(Ni0.2Cu0.2Zn0.6)1.02(Fe2O3)0.98(NiCuZn)系铁氧体材料,研究了CaO掺杂量对NiCuZn铁氧体电磁性能和微观结构的影响。结果表明:适量的CaO掺杂可以显著改善NiCuZn铁氧体的烧结性能和微观结构,进而影响其电磁性能。在CaO掺杂量为质量分数0.4%时,经885℃烧结3 h制得的NiCuZn铁氧体内部结构均匀致密并具有最佳的综合电磁性能,其起始磁导率、电阻率和功率损耗分别为354,5.6×1011.cm和214.5 kW/m3,另外,其与Ag电极的共烧匹配性良好。     

高磁导率800材料的研究

高磁导率800铁氧体是制作高感量叠层片式电感器的关键材料,以NiCuZn体系为基础,通过选取缺铁量配方,调节n(Ni)∶n(Zn)及添加适量CuO、Bi203等方法,研制出了结构致密、晶粒大小在1~3μm,烧结温区宽(865~895℃),起始磁导率μi达到800±10%,能与Ag内电极匹配共烧的高磁导率铁氧体材料。     

BBSZ玻璃掺杂对NiCuZn铁氧体性能的影响

采用传统的陶瓷工艺,低温烧结制备了Bi2O3-H3BO3-SiO2-ZnO(BBSZ)玻璃掺杂的NiCuZn铁氧体材料,研究了BBSZ掺杂量对铁氧体材料烧结密度、微观形貌和电磁性能的影响.研究表明,适量的BBSZ掺杂可以显著改善铁氧体的烧结性能和微观结构,进而对其电磁性能产生明显的影响.当BBSZ掺杂量为质量分数0.7...     

Bi2O3掺杂对NiCuZn/PZT复合材料电磁性能的影响

先采用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,再采用固相反应法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料。研究了低温烧结助剂Bi2O3掺杂对复合材料显微结构和电磁性能的影响。当w(Bi2O3)为2.5%时,NiCuZn与PZT的质量比为7:3和6:4的两种复合材料在900℃下均可实现低温烧结,其烧结体密度均大于5g/cm3。其中,7:3的μ′达到27,ε′大于34;6:4的μ′达到16,ε′大于50,均有望制作成不同性能指标的电感、电容双功能材料。     

P_2O_5-Bi_2O_3掺杂对NiCuZn/PZT电磁性能的影响

首先用sol-gel法制得Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)纳米粉料,然后用固相法制备NiCuZn/PZT铁氧体/陶瓷复合材料,研究了P2O5-Bi2O3复合掺杂对复合材料微观结构及电磁性能的影响。结果表明:当w(Bi2O3)=2.5%时,引入适量的P2O5,不仅可使品质因数Q值提高到55,同时起始磁导率和烧结体密度分别提高到19和6.01g/cm3,介质损耗下降到0.025。其电磁性能满足电容器和电感器件的制作要求,有望成为用于叠片式滤波器的电感、电容复合双性材料。     

制备工艺对PZT/NiCuZn复合材料电磁性能的影响

采用sol-gel法、固相反应法和掺杂的sol-gel法三种制备工艺,制备了PZT与NiCuZn质量比为3:7和4:6的两种铁电/铁磁复合材料。研究了不同制备工艺对低温烧结复合材料显微结构和电磁性能的影响。结果表明:三种制备工艺都能很好地实现900℃低温烧结,且所制复合材料的ρv大于5.2g·cm–3,μi大于19,Q值大于265,ε′大于45。相对而言,掺杂的sol-gel法所制材料性能最好,其次是固相反应法,再次是sol-gel法。但是,从适于批量生产以及降低成本的角度考虑,固相反应法更符合实际。     

复合双性LTCC材料基础研究

随着电子技术在自动化、工业控制、医学、航天航空和日常生活等领域的广泛应用,高密度、宽温域、小尺寸、多功能、高品质等特性日益成为其发展的必然趋势,同时这些特性给传统封装技术及工艺带来了巨大的挑战。在众多的封装技术中,低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)技术成为了国际研究的焦点,因为利用LTCC技术制备的产品不仅能具备高电流密度、小体积,而且还具备高可靠性和优良的电性能、传输特性及密封性。LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术。它将四大无源器件,即变压器(T)、电容器(C)、电感器(L)和电阻器(R)集成,配置于多层布线基板中,与有源器件(如:功率MOS、晶体管和IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统。因此LTCC技术又称为混合集成技术,它能有效地提高电路的封装密度及系统的可靠性。笔者围绕LTCC技术中的低温共烧铁氧体LTCF(Low Temperature Co-fired Ferrite)材料,采用理论、实验及应用三位一体的研究模式,开发了一种新型LTCC复合介质材料,不但对该材料的复合机理进行了理论模拟而且对其在LTCC滤波器中的应用展开了研究。笔者在理论模型、材料制备和器件设计上做了一些探索性和创新性的工作,具体内容如下:(1)探索性地建立了针对LTCC陶瓷的低温烧结模型。模型基于液相烧结理论,以液相在晶粒边界引起的毛细管压力及溶解–淀析过程中化学势能的变化为烧结驱动力,将烧结温度、时间与烧结后的最终晶粒大小、相对密度联系起来,模拟出低温烧结动态过程中相对密度的变化趋势。(2)首次提出铁电–铁磁复合材料的复合理论并给予了系统的分析。讨论了复合材料中两相成分的化学结构及电磁性能在理论上对复合可能性的影响,根据材料的微观结构建立了复合模型,模型中假设铁电相均匀分布于铁磁相晶粒表面,并和气孔一起形成非磁性薄层将铁磁晶粒之间隔断,使铁磁颗粒孤立。通过对复合结构中铁磁晶粒内场变化的分析,推导出复合材料铁电/铁磁成分比与复合磁导率的关系方程;另外,利用微观结构中电流流通的等效电路,推导得到不同铁电/铁磁成分比时复合材料复数介电常数与频率的关系表达式。(3)研究了工艺条件对材料电磁性能的影响。按照工艺流程改变工艺参数预烧温度、二次球磨时间、烧结曲线中升温降温速度、烧结温度和保温时间,通过SEM、XRD等分析手段了解改变工艺参数对铁氧体材料微观结构的影响规律,通过对材料介电常数频谱、磁导率频谱及品质因数的测量得知工艺参数对材料电磁性能的影响规律,根据实验数据结果得到最佳铁氧体烧结工艺参数。(4)研究了不同掺杂离子及助熔剂的加入对低温烧结铁氧体LTCF材料的微观结构及电磁性能影响。首先研究了不同MnCO3和CuO含量对NiZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,首次发现了掺杂Mn离子的NiZn铁氧体其电磁性能对烧结温度具有敏感性。其次研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对NiCuZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,实验揭示W6+对材料微观结构的改善;最后对低温NiCuZn铁氧体进行改性掺杂,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电磁性能的影响,并给出NiCuZn铁氧体掺杂稀土元素时的磁频谱及介频谱。(5)开发了一新型的基于不同低温烧结NiCuZn铁氧体与高介电常数(BaTiOk+X)钙钛矿的具有电感、电容双性的铁电–铁磁复合材料,研究了不同铁电–铁磁含量对各组复合材料微观结构及电容电感双性的影响。并研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对其烧结特性、微观结构及电容电感双性的影响。最后对复合材料进行稀土掺杂改性,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电容电感双性的影响。(6)设计并制作出两种使用LTCC复合双性材料的3G通讯设备用带通滤波器。采用Ansoft HFSS电磁仿真软件对所建立的滤波器模型进行模拟仿真,通过调节滤波器结构参数使滤波器各性能指标达到要求,并实现生产制备。制得带通中心频率3.5 GHz,插损<2.8 dB,带宽>400 MHz,阻带衰减大于35 dB的微带式带通滤波器和带通中心频率1.4 GHz,插损<3 dB,带宽>160 MHz,阻带衰减大于30 dB的LC式带通滤波器。     

NiCuZn铁氧体的组成对PZT/NiCuZn材料性能的影响

首先用sol-gel法制得了Pb0.95Sr0.05(Zr0.52Ti0.48)O3纳米粉料(简称PZT),然后采用固相反应法制备了ζ(PZT:NiCuZn)为1:9和3:7的两种复合材料。研究Ni0.26-xCu0.19+xZn0.55Fe2O4铁氧体的组成对低温烧结复合材料的显微结构、电磁性能的影响。结果表明:当x=0.02的化学组成为主配方时,复合材料可实现900℃低温烧结,且ζ(PZT:NiCuZn)为1:9的复合材料的μi高达92,Q值为39,ε′为19;而ζ(PZT:NiCuZn)为3:7的复合材料的μi为26,Q值为19,ε′为32。     

镍锌比和BSZ玻璃对NiCuZn铁氧体组织与性能的影响

采用固相合成法制备了NiCuZn铁氧体材料,研究了原材料中氧化镍与氧化锌的摩尔比和添加不同含量BSZ(B2O3-Si O2-ZnO)玻璃成分对NiCuZn铁氧体组织与性能的影响,重点考察了对该材料直流偏置特性的影响。结果表明,随着增加镍锌比,所制NiCuZn铁氧体的相对磁导率逐渐下降,但在镍锌比摩尔为1.1时,具备较高的饱和磁感应强度和良好的耐直流冲击性能;随着BSZ玻璃添加量的增加,NiCuZn铁氧体材料的烧结致密度和相对磁导率都单调下降,但对直流偏置特性呈现不同程度的影响。     

Bi_2O_3-MgO掺杂对Z型六方铁氧体电磁性能的影响

采用固相反应法,制备了Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体。研究了Bi2O3-MgO复合掺杂对低温烧结Ba3(Co0.4Zn0.6)2Fe24O4Z型六方铁氧体的显微结构和电磁性能的影响。结果表明:在固定w(Bi2O3)为3.0%的基础上,当掺入的w(MgO)为0.6%时,此Z型六方铁氧体可在900℃下低温烧结,高频电磁性能得到了显著的提高,材料在300MHz时的磁品质因数Q值从7.1提高到14.5,εr和tanδ分别从16.0和0.04100降低到10.8和0.00355,有望成为高频片式电感用材料。     

叠层片式电感的发展趋势

论述了叠层片式电感的发展趋势。指出高频电感应用领域扩大,使用频率不断提高;高频电感尺寸进一步小型化;集成化趋势方兴未艾; 大电流与高频磁珠需求不断增加。     

助烧剂Bi_2O_3对叠层片式电感器性能及外观的影响

采用EDX、SEM等分析方法并结合实际生产,研究了助烧剂Bi2O3添加量对低温共烧叠层片式铁氧体电感器(MLCI)性能和外观的影响。结果表明:w(Bi2O3)为3%时,MLCI的质量最好。w(Bi2O3)为1%时,MLCI的烧结收缩率偏大,电感量和品质因数偏低;w(Bi2O3)为5%时,MLCI的品质因数偏低,直流电阻偏高,内电极银严重扩散,且表面出现金属斑点。     

酸洗前处理对叠层片式电感器焊接性的影响

采用电子扫描电镜和能谱分析研究了叠层片式电感器(MLCI)端电极的三层结构对焊接性的影响。利用氢氟酸(HF)具有强氧化性的特点对产品端电极银层进行微蚀前处理以起到整平作用,利于镀层的生长。试验结果证明前处理酸洗工艺能够有效改善产品镀层的焊接性。使用质量分数2%的HF进行酸洗,能够有效去除端电极银镀层上的玻璃相成分(SiO2),从而使电感器镀层表面上锡覆盖率大于90%。     

引出结构对叠层片式电感器可靠性影响的研究

叠层片式电感器(MLCI)其引出结构在热应力冲击下,可能会形成开路,降低了MLCI的可靠性,进而影响到电子线路的整体功能。针对实际应用过程中一例叠层片式电感器(型号CH1608H22N)的失效,采用X射线检查、金相检查等分析方法对电感器的失效机理进行了分析。结果表明引出电极与内电极结合部位的热致失效导致了开路,进而研究了引出结构对MLCI可靠性的影响,设计出了一种新的圆弧型引出结构,通过实验验证该结构的耐流特性比直角型引出结构的提高了50%,产品可靠性得以改善。     

甚高频片式电感用材料的研究进展

为适应表面安装技术的发展,片式电感器不断向微型化、复合化、多功能化方向发展。介绍了甚高频片式电感器件及其所用材料的研究现状和发展前景。用氧化物固相反应法及软化学方法(柠檬酸络合法)制备的Co2Z型平面六角晶系铁氧体,在实现低烧后,具备优异的电磁性能,满足高性能的甚高频片式电感材料的要求,填补了甚高频段片式电感材料的空白。     

Moving average filter for spur reduction in subsampling fractional PLLs

A mono-bit digital receiver circuit for instantaneous frequency measurement is presented. The circuit is co-designed with Indium Phosphide Double Heterojunction Bipolar Transistor and complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices. The chip is fabricated by InP/CMOS three-dimensional (3D) heterogeneous integration using the wafer-level bonding technique. The measurable signal frequency within?+?15 to???25 dBm power is up to 7.5 GHz with a 14-GHz clock. Compared to an integrated circuit (IC) with a traditional InP or CMOS technologies, the proposed chip could benefit from both InP and CMOS technology. In the heterogeneous integration, InP devices provide high operating frequency, broad signal bandwidth, and large input signal dynamic range, while CMOS devices achieve complex function with low power consumption. In this way, the system FoM is improved for a mono-bit digital receiver while the system power consumption is kept the same. This work also shows the great potential of the 3D heterogeneous integration for the high-performance mixed-signal and multifunction radio-frequency ICs.

     

超宽带多发多收雷达系统的信号源设计及实现

多发多收超宽带雷达和通信系统是当今研发热点,国内外多有相关报道,而信号源的设计及实现是其关键技术之一。目前用扩频模块来实现GHz 脉冲信号的信号源,结构复杂、成本高。对此,设计和制作了一款由可编程逻辑器件FPGA 和DDS 芯片组成并产生GHz 脉冲信号的信号源,其核心是ADI公司的DDS芯片AD9914和Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA芯片作控制芯片,此信号源获得了高达1.4 GHz的大带宽多通道同步雷达脉冲信号,频率切换时间达到ns级,且频率、相位和幅值都可控,其性能在国内具有先进性,并具有实际应用价值。     

叠层片式铁氧体电感器银端电极匹配研究

通过对比实验,运用扫描电子显微镜分析了银端电极烧银后的显微结构,并用能谱分析仪对三种烧银后的银端电极进行成分分析,找出与自主研发的叠层片式铁氧体电感器用软磁铁氧体粉料相匹配的银端浆.实验结果和工艺验证表明:Ⅲ号ML78银端浆具有直流电阻低(≤0.61Ω)、温升低(≤16.2℃)等特点,完全满足MLCI批量化生产的要求.     

集成电路抗辐射加固技术的发展动态

随着芯片集成度的提高,器件加固技术的难度越来越大,加固技术出现激烈竞争。本文扼要介绍几种较好的加固技术的近期发展动态,技术水平以及部分典型加固产品的抗辐射能力。     

无线传感器网络中射频技术的实现及研究

无线射频识别技术（RFID）和无线物联网技术（WSN）是构建物联网的两大关键技术。然而传统的无线识别技术不能满足无线物联网设备低能耗的严格要求。现提出了一种使用低功耗单片机MSP430F149实现无线识别技术,利用Zig Bee技术组建WSN网络,并且搭建单片机和Zig Bee模块接口,给出一种RFID和WSN融合方案。通过实际实验得出方案可实施性强、通信可靠。