TWI901261B

TWI901261B - 鎳銅鋅鐵氧體及其製備方法與用途

Info

Publication number: TWI901261B
Application number: TW113126286A
Authority: TW
Inventors: 洪永熊; 徐泓璋; 郭明峯
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2024-07-12
Filing date: 2024-07-12
Publication date: 2025-10-11

Abstract

本發明提供一種鎳銅鋅鐵氧體及其製備方法與用途，該方法包括步驟：秤取Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO，並混合，以得到第一混合物，以第一混合物之總莫耳數計，Fe₂O₃之莫耳百分濃度係介於51 mol%與53 mol%之間；將第一混合物與研磨球及水進行濕式混合及煅燒後，加入CaO、SiO₂、MgO、Mn₃O₄及Bi₂O，得到第二混合物；將第二混合物進行濕式研磨與燒結後，以製得鎳銅鋅鐵氧體。鎳銅鋅鐵氧體具有介於300與350之間的μ_i、介於4150 G與4250 G之間的Bs、介於0.5與0.85之間的Br/Bs（SQ），及介於0.6 Oe與1.2 Oe之間的Hc之磁特性，且鎳銅鋅鐵氧體可應用於高頻微波通訊領域之元件中。

Description

鎳銅鋅鐵氧體及其製備方法與用途

本發明係有關一種鎳銅鋅鐵氧體，尤指一種具有特定組成之鎳銅鋅鐵氧體。本發明亦有關一種鎳銅鋅鐵氧體之製備方法及應用於高頻微波通訊領域之用途。

鎳銅鋅鐵氧體（NiCuZn ferrite）係一種常見的磁性材料，由於其在空氣中燒結後具有高導磁率、低介電常數及低介電損耗等優異之性能，因此，鎳銅鋅鐵氧體常被用於3C系統之濾波功能。近年來，隨著科技不斷的進步，微波通信技術之發展亦日趨成熟，因此，以磁性材料作為微波元件之重要組成部分，扮演著至關重要之角色，且已被廣泛應用於微波領域中，例如應用於無線射頻辨識系統（radio frequency identification, RFID）之短距離通訊領域中。

在現有技術中，鎳銅鋅鐵氧體被廣泛用於製作天線，以提高通信距離及靈敏度，其中鎳銅鋅鐵氧體之高導磁率可增強磁場，從而提高接收器之感應電壓，及鎳銅鋅鐵氧體之低介電常數及低介電損耗可減少信號之阻抗匹配問題，進而提高整體性能。

然而，針對更遠距離之通訊需求，RFID所使用之MHz頻段已不敷使用。由於高頻微波信號具有（1）更短之波長，能夠更容易地穿透諸如建築物及樹木等較厚之障礙物與地形，及（2）較佳之直線傳播能力，因此，高頻微波信號於開放區域中傳輸時，其信號衰減較低，可實現較長距離的通信。因此，需開發GHz頻段用材料以應用於諸如衛星通信、雷達、無線電、無線電視及無線網絡等需穿透建築物及更遠距離之通訊領域。

應用於高頻微波通信中之材料的規範要求非常嚴格，其需具備介於4400 G與4430 G之間的高飽和磁化強度（4πMs）及介於210 Oe與240 Oe之間的窄鐵磁共振線寬（ΔH）之微波特性，以確保通訊設備之可靠性。此外，現有技術亦需使用量測技術及量測成本相當高之檢測儀器來量測材料之飽和磁化強度（4πMs）及鐵磁共振線寬（ΔH），造成用於高頻微波通信中之材料之製備成本提高的問題。

因此，基於上述現有技術之缺點，開發出一種可應用於高頻微波通信之鎳銅鋅鐵氧體及其製備方法，並降低量測鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）及鐵磁共振線寬（ΔH）之成本係本領域亟待解決之問題。

為解決上述現有技術之問題，本發明之目的在於提供一種鎳銅鋅鐵氧體之製備方法，藉由混合特定配方之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO來製得可應用於高頻微波通訊領域之元件的鎳銅鋅鐵氧體。

本發明之另一目的在於提供一種可應用於高頻微波通訊領域之元件的鎳銅鋅鐵氧體。

本發明之另一目的在於提供一種鎳銅鋅鐵氧體之用途，可透過量測鎳銅鋅鐵氧體之μ_i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc之磁特性來預測鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ）等微波特性，以及由該鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中的S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）的微波特性，以達到降低量測鎳銅鋅鐵氧體及該元件之微波特性之成本的目的。

為了達成上述目的，本發明提供一種鎳銅鋅鐵氧體之製備方法，包括：步驟1：秤取Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO，並混合，以得到第一混合物；其中以第一混合物之總莫耳數計，Fe₂O₃之莫耳百分濃度係介於51 mol%與53 mol%之間，及CuO之莫耳百分濃度係介於8.0 mol%與9.5 mol%之間，以及Ni₂O₃與ZnO之莫耳百分濃度的比值係介於0.8與1.0之間；步驟2：利用球磨機將第一混合物與研磨球及水進行濕式混合1小時，以得到第一漿料；步驟3：將第一漿料進行烘乾，並於空氣中進行煅燒，以得到磁粉；步驟4：以磁粉之總重量計，將介於0.03 wt%與0.08 wt%之間的CaO、介於0.05 wt%與0.15 wt%之間的SiO₂、介於0.03wt%與0.08 wt%之間的MgO、介於0.05wt%與0.15 wt%之間的Mn₃O₄及介於0.1 wt%與0.3 wt%之間的Bi₂O₃加入磁粉中，以得到第二混合物，之後利用振動研磨機將第二混合物與研磨球及水進行濕式研磨至約1.1 μm，以得到第二漿料；以及步驟5：將第二漿料進行烘乾後所得到之粉體填入塑膠模套內進行冷均壓（cold isostatic press, CIP），並於1000℃之空氣中進行燒結，以得到鎳銅鋅鐵氧體。

在一具體實施例中，在該步驟3中，煅燒之溫度係介於700℃與900℃之間，及煅燒之時間係介於0.5小時與2小時之間。

在一具體實施例中，在步驟4中，第二混合物：研磨球：水之比例為1：20：2至1：40：4，及濕式研磨之時間係介於0.5分鐘與60分鐘之間。

在一具體實施例中，在步驟5中，燒結之溫度係介於980℃與1200℃之間，及燒結之時間係介於1小時與3小時之間。

本發明另提供一種鎳銅鋅鐵氧體之製備方法所製得之鎳銅鋅鐵氧體，其中鎳銅鋅鐵氧體具有介於300與350之間的μ_i、介於4150 G與4250 G之間的Bs、介於0.5與0.85之間的Br/Bs（SQ），及介於0.6 Oe與1.2 Oe之間的Hc之磁特性。

在一具體實施例中，鎳銅鋅鐵氧體具有介於4400 G與4430 G之間的飽和磁化強度（4πMs）、介於210 Oe與240 Oe之間的鐵磁共振線寬（ΔH），及小於 0.001的介電損耗角正切（tanδ）的微波特性。

在一具體實施例中，鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中，具有S₁₁（回波損失）＞ -18 dB及S₂₁（插入損失），及S₂₁（插入損失）＞ 0.5 dB之微波特性。

本發明另提供一種鎳銅鋅鐵氧體之用途，可利用相對簡單之100 KHz量測鎳銅鋅鐵氧體之μ_i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc之磁特性，來預測鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ）之微波特性，進而預測鎳銅鋅鐵氧體是否適用於高頻微波領域中。

在一具體實施例中，利用量測鎳銅鋅鐵氧體之μ_i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc之磁特性或鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ）之微波特性的結果，來預測由鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中的S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）的微波特性，進而預測由鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件是否適用於高頻微波領域中。

在一具體實施例中，鎳銅鋅鐵氧體可應用於高頻微波通訊領域之元件中。

本發明透過特定莫耳百分濃度之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO，並添加CaO、SiO₂、Bi₂O₃、MgO及Mn₃O₄等副成分，可製得具旋磁特性（高導磁率及高飽和磁束密度）之鎳銅鋅鐵氧體，藉由加入銅元素，可進一步優化鎳銅鋅鐵氧體之旋磁特性，並使其可應用於高頻微波通訊領域之元件中；及其中CaO可增加晶界電阻，MgO可增加晶粒電阻，及Bi₂O₃可促進晶粒成長。

此外，本發明可利用相對簡單之100 KHz來量測鎳銅鋅鐵氧體之μ_i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc等磁特性，來達到預測鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ），並加速組裝合格之Ka波段所需之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性需求的目的，解決現有技術無法製得可應用於高頻微波通訊領域之鎳銅鋅鐵氧體，及必須透過高成本之量測技術來量測鎳銅鋅鐵氧體之磁特性及量測鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段所需之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性之問題。

以下係藉由特定之具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。然而，本發明中所揭示之例示性實施例僅出於說明之目的，不應被視為限制本發明之範圍。換言之，本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同的觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

除非本文另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之單數形式「一」及「該」包括複數個體。除非本文另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語「或」包括「及/或」之含義。

製備例1　製備第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第一鎳銅鋅鐵氧體元件

參見第1圖，第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第一鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法包括：步驟1：秤取適當重量之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO，並混合，以得到第一混合物；其中以第一混合物之總莫耳數計，Fe₂O₃及CuO之莫耳百分濃度分別為51.4 mol%及9.1 mol%，以及Ni₂O₃與ZnO之莫耳百分濃度的比值為1.0；步驟2：利用球磨機將第一混合物與研磨球及水進行濕式混合1小時，以得到第一漿料；其中第一混合物與研磨球及水之比例為250 g：1600 g：500 cc；步驟3：將第一漿料進行烘乾，並於空氣中進行煅燒，以得到磁粉；其中煅燒之溫度及時間分別為850℃及2小時；步驟4：以磁粉之總重量計，將0.05 wt%之CaO、0.1 wt%之SiO₂、0.2 wt%之Bi₂O₃、0.06 wt%之MgO及0.1 wt%之Mn₃O₄加入磁粉中，以得到第二混合物，之後利用振動研磨機將第二混合物與研磨球及水進行濕式研磨30分鐘至約1.1 μm，以得到第二漿料；其中第二混合物與研磨球及水之比例為250 g：3000 g：500 cc；步驟5：將第二漿料進行烘乾後所得到之粉體填入直徑為45 mm及長度為100 mm之塑膠模套內，於2200 kgf/cm₂之條件下進行冷均壓，並於1000℃之空氣中進行燒結3小時，以得到第一鎳銅鋅鐵氧體；以及步驟6：將第一鎳銅鋅鐵氧體進行研磨加工，以製得合適之形狀及尺寸之第一鎳銅鋅鐵氧體樣品（即，磁芯）及使用於高頻微波通訊領域之第一鎳銅鋅鐵氧體元件。

製備例2　製備第二鎳銅鋅鐵氧體樣品、第三鎳銅鋅鐵氧體樣品、第二鎳銅鋅鐵氧體元件及第三鎳銅鋅鐵氧體元件

第二鎳銅鋅鐵氧體樣品、第三鎳銅鋅鐵氧體樣品、第二鎳銅鋅鐵氧體元件及第三鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法概同於第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第一鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法，差異在於：於步驟1中所秤取之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO之重量不同，以於步驟5得到第二鎳銅鋅鐵氧體及第三鎳銅鋅鐵氧體，及於步驟6得到第二鎳銅鋅鐵氧體樣品、第三鎳銅鋅鐵氧體樣品、第二鎳銅鋅鐵氧體元件及第三鎳銅鋅鐵氧體元件。

比較例　製備第四鎳銅鋅鐵氧體樣品、第五鎳銅鋅鐵氧體樣品、第六鎳銅鋅鐵氧體樣品、第四鎳銅鋅鐵氧體元件、第五鎳銅鋅鐵氧體元件及第六鎳銅鋅鐵氧體元件

第四鎳銅鋅鐵氧體樣品、第五鎳銅鋅鐵氧體樣品、第六鎳銅鋅鐵氧體樣品、第四鎳銅鋅鐵氧體元件、第五鎳銅鋅鐵氧體元件及第六鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法概同於第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第一鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法，差異在於：於步驟1中所秤取之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO之重量不同，以於步驟5得到第四鎳銅鋅鐵氧體、第五鎳銅鋅鐵氧體及第六鎳銅鋅鐵氧體，及於步驟6得到第四鎳銅鋅鐵氧體樣品、第五鎳銅鋅鐵氧體樣品、第六鎳銅鋅鐵氧體樣品、第四鎳銅鋅鐵氧體元件、第五鎳銅鋅鐵氧體元件及第六鎳銅鋅鐵氧體元件。茲將製備第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品時，於步驟1中所秤取之Fe₂O₃及CuO之莫耳百分濃度，及Ni₂O₃及ZnO之莫耳百分濃度的比值整理於表1中。表1　製備第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品時所秤取之Fe₂O₃及CuO之莫耳百分濃度，及Ni₂O₃及ZnO之莫耳百分濃度的比值

	Fe₂O₃ （mol %）	CuO （mol %）	Ni₂O₃/ZnO （莫耳百分濃度之比值）
第一鎳銅鋅鐵氧體樣品	51.4	1.0	9.1
第二鎳銅鋅鐵氧體樣品	53	0.93	8.0
第三鎳銅鋅鐵氧體樣品	52	0.88	8.6
第四鎳銅鋅鐵氧體樣品	47.74	1.01	8.6
第五鎳銅鋅鐵氧體樣品	47.53	1.44	8.53
第六鎳銅鋅鐵氧體樣品	48.76	0.92	8.75

註：底線表示Fe₂O₃及CuO之莫耳百分濃度超出製備本發明之鎳銅鋅鐵氧體樣品時所秤取之Fe₂O₃及CuO的合適範圍。

實施例1　量測第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品之磁特性與標準微波特性，以及第一鎳銅鋅鐵氧體元件至第六鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性

將製備例1、製備例2及比較例所得到之第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品進行磁特性分析及標準微波特性分析，其中第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品係研磨加工成T16（外徑×內徑×厚度 = 16×6×8 mm），以量測μi、Bs、Br/Bs（SQ）及Hc等磁特性。此外，第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品係研磨加工成圓盤狀（ø = 12.73 mm及厚度=1.53 mm）以量測飽和磁化強度（4πMs）、加工成圓球狀（ø = 1.56 mm）以量測鐵磁共振線寬（ΔH），及加工成棒狀（ø = 1.27 mm及L ＞ 20 mm）以量測介電損耗角正切（tanδ）等微波特性。再者，將第一鎳銅鋅鐵氧體元件至第六鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中進行S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性分析。

參見表2，結果顯示相較於第四鎳銅鋅鐵氧體樣品、第五鎳銅鋅鐵氧體樣品及第六鎳銅鋅鐵氧體樣品，第一鎳銅鋅鐵氧體樣品、第二鎳銅鋅鐵氧體樣品及第三鎳銅鋅鐵氧體樣品具有μ_i＞ 300（介於300與350之間）、Bs ＞ 4000 G（介於4150 G與4250 G之間）、Br/Bs（SQ）介於0.5與0.85之間，及Hc ＜ 0.85 Oe（介於0.6 Oe與1.2 Oe之間）等良好的磁特性。此外，相較於第四鎳銅鋅鐵氧體樣品、第五鎳銅鋅鐵氧體樣品及第六鎳銅鋅鐵氧體樣品，第一鎳銅鋅鐵氧體樣品、第二鎳銅鋅鐵氧體樣品及第三鎳銅鋅鐵氧體樣品具有飽和磁化強度（4πMs）介於4400 G與4430 G之間、鐵磁共振線寬（ΔH）介於210 Oe與240 Oe之間，及介電損耗角正切（tanδ）＜ 0.001等良好的標準微波特性。再者，相較於第四鎳銅鋅鐵氧體元件、第五鎳銅鋅鐵氧體元件及第六鎳銅鋅鐵氧體元件，第一鎳銅鋅鐵氧體元件、第二鎳銅鋅鐵氧體元件及第三鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中具有符合規格要求之S₁₁（回波損失）＞ -18 dB及S₂₁（插入損失）＞ 0.5 dB之良好的微波特性。表2　第一鎳銅鋅鐵氧體樣品至第六鎳銅鋅鐵氧體樣品之磁特性及標準微波特性，及第一鎳銅鋅鐵氧體元件至第六鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之等微波特性分析的結果

		第一鎳銅鋅鐵氧體樣品	第二鎳銅鋅鐵氧體樣品	第三鎳銅鋅鐵氧體樣品	第四鎳銅鋅鐵氧體樣品	第五鎳銅鋅鐵氧體樣品	第六鎳銅鋅鐵氧體樣品
磁特性	μ_i	315	336	305	159	125	185
Bs（G）	4205	4200	4062	3869	3794	2851
矩形比（squareness ratio, SQ；Br/Bs）	0.74	0.81	0.56	0.64	0.69	0.77
Hc（Oe）	0.62	1.16	0.97	2.22	2.69	0.99
標準微波特性	4πMs（G）	4414	4410	4420	4359	4479	4478
ΔH（Oe）	219	240	238	283	271	246
tanδ	0.0008	0.0008	0.0008	0.0008	0.0008	0.0008
		第一鎳銅鋅鐵氧體元件	第二鎳銅鋅鐵氧體元件	第三鎳銅鋅鐵氧體元件	第四鎳銅鋅鐵氧體元件	第五鎳銅鋅鐵氧體元件	第六鎳銅鋅鐵氧體元件
於Ka波段之微波特性	S₁₁	通過	通過	通過	通過	通過	通過
S₂₁	通過	通過	通過	未通過	未通過	未通過

註：底線表示所得到之鎳銅鋅鐵氧體樣品不具良好的磁特性及標準微波特性。

實施例2　觀察第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第六鎳銅鋅鐵氧體樣品之微觀組織

參見第2圖，利用顯微鏡觀察第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第六鎳銅鋅鐵氧體樣品之微觀組織，結果顯示相較於第一鎳銅鋅鐵氧體樣品，第六鎳銅鋅鐵氧體樣品具有較差之孔洞緻密性。

由上可知，本發明之鎳銅鋅鐵氧體之製備方法透過將特定莫耳百分濃度之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO混合後，進行濕式混合、煅燒、濕式研磨及燒結等步驟後可得到具有μ_i＞ 300（介於300與350之間）、Bs ＞ 4000 G（介於4150 G與4250 G之間）、Br/Bs（SQ）介於0.5與0.85之間，及Hc ＜ 0.85 Oe（介於0.6 Oe與1.2 Oe之間）等良好磁特性，及飽和磁化強度（4πMs）介於4400 G與4430 G之間、鐵磁共振線寬（ΔH）介於210 Oe與240 Oe之間，及介電損耗角正切（tanδ）＜ 0.001等良好的標準微波特性之鎳銅鋅鐵氧體樣品。此外，第一鎳銅鋅鐵氧體元件、第二鎳銅鋅鐵氧體元件及第三鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中具有符合規格要求之S₁₁（回波損失）＞ -18 dB，及S₂₁（插入損失）＞ 0.5 dB之良好的微波特性。

因此，本發明透過特定莫耳百分濃度之Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃及ZnO，並添加CaO、SiO₂、Bi₂O₃、MgO及Mn₃O₄等副成分，可製得具旋磁特性（高導磁率及高飽和磁束密度）之鎳銅鋅鐵氧體，藉由加入銅元素，可進一步優化鎳銅鋅鐵氧體之旋磁特性，並使其可應用於高頻微波通訊領域之元件中；及其中CaO可增加晶界電阻，MgO可增加晶粒電阻，及Bi₂O₃可促進晶粒成長。

此外，本發明可利用相對簡單之100 KHz來量測鎳銅鋅鐵氧體之μ_i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc等磁特性，來達到預測在現有技術中必須使用高成本之量測技術之鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ），並加速組裝合格之Ka波段所需之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性需求的目的，解決現有技術無法製得可應用於高頻微波通訊領域之鎳銅鋅鐵氧體，及必須透過高成本之量測技術來量測鎳銅鋅鐵氧體之磁特性及量測鎳銅鋅鐵氧體元件於Ka波段所需之S₁₁（回波損失）與S₂₁（插入損失）之微波特性之問題。

上述實施例僅例示性說明本發明之鎳銅鋅鐵氧體及其製備方法與用途，而非用於限制本發明。任何熟習此項技術之人士皆可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。

第1圖係本發明之第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及第一鎳銅鋅鐵氧體元件之製備方法的步驟流程圖。第2A圖及第2B圖分別係利用顯微鏡觀察本發明之第一鎳銅鋅鐵氧體樣品及比較例之第六鎳銅鋅鐵氧體樣品之微觀組織的結果圖。

Claims

一種鎳銅鋅鐵氧體之製備方法，包括：步驟1：秤取Fe ₂O ₃、CuO、Ni ₂O ₃及ZnO，並混合，以得到第一混合物；其中以該第一混合物之總莫耳數計，該Fe ₂O ₃之莫耳百分濃度係介於51 mol%與53 mol%之間，及該CuO之莫耳百分濃度係介於8.0 mol%與9.5 mol%之間，以及該Ni ₂O ₃與該ZnO之莫耳百分濃度的比值係介於0.8與1.0之間；步驟2：利用球磨機將該第一混合物與研磨球及水進行濕式混合，以得到第一漿料；步驟3：將該第一漿料進行烘乾，並於空氣中進行煅燒，以得到磁粉；步驟4：以該磁粉之總重量計，將介於0.03 wt%與0.08 wt%之間的CaO、介於0.05 wt%與0.15 wt%之間的SiO ₂、介於0.03wt%與0.08 wt%之間的MgO、介於0.05wt%與0.15 wt%之間的Mn ₃O ₄及介於0.1 wt%與0.3 wt%之間的Bi ₂O ₃加入該磁粉中，以得到第二混合物，之後利用振動研磨機將該第二混合物與研磨球及水進行濕式研磨，以得到第二漿料；以及步驟5：將該第二漿料進行烘乾後所得到之粉體填入塑膠模套內進行冷均壓，並於空氣中進行燒結，以得到該鎳銅鋅鐵氧體。
如請求項1所述之製備方法，其中在該步驟3中，該煅燒之溫度係介於700℃與900℃之間，及該煅燒之時間係介於0.5小時與2小時之間。
如請求項1所述之製備方法，其中在該步驟4中，該第二混合物：該研磨球：該水之比例為1：20：2至1：40：4，及該濕式研磨之時間係介於0.5分鐘與60分鐘之間。
如請求項1所述之製備方法，其中在該步驟5中，該燒結之溫度係介於980℃與1200℃之間，及該燒結之時間係介於1小時與3小時之間。
一種如請求項1至4中任一項所述之製備方法所製得之鎳銅鋅鐵氧體，其中該鎳銅鋅鐵氧體具有介於300與350之間的μ _i、介於4150 G與4250 G之間的Bs、介於0.5與0.85之間的Br/Bs（SQ），及介於0.6 Oe與1.2 Oe之間的Hc之磁特性。
如請求項5所述之鎳銅鋅鐵氧體，其中該鎳銅鋅鐵氧體具有介於4400 G與4430 G之間的飽和磁化強度（4πMs）、介於210 Oe與240 Oe之間的鐵磁共振線寬（ΔH），及小於 0.001的介電損耗角正切（tanδ）的微波特性。
如請求項6所述之鎳銅鋅鐵氧體，其中該鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中，具有S ₁₁（回波損失）＞ -18 dB及S ₂₁（插入損失），及S ₂₁（插入損失）＞ 0.5 dB之微波特性。
一種如請求項5至7中任一項所述之所述之鎳銅鋅鐵氧體之用途，其中利用量測該鎳銅鋅鐵氧體之μ _i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc之磁特性，來預測該鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ）的微波特性。
如請求項8所述之鎳銅鋅鐵氧體之用途，其中利用量測該鎳銅鋅鐵氧體之μ _i、Bs、矩形比（Squareness；SQ；Br/Bs）及Hc之磁特性或該鎳銅鋅鐵氧體之飽和磁化強度（4πMs）、鐵磁共振線寬（ΔH）及介電損耗角正切（tanδ）之微波特性的結果，來預測由該鎳銅鋅鐵氧體所製得之元件於Ka波段（27 GHz至30 GHz）之微波範圍中的S ₁₁（回波損失）與S ₂₁（插入損失）的微波特性。
如請求項9所述之鎳銅鋅鐵氧體之用途，該鎳銅鋅鐵氧體應用於高頻微波通訊領域之元件中。