Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка составов и технологии изготовления поликристаллических гексаферритов с целью создания СВЧ развязывающих ферритовых устройств коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн в микрополосковом исполнении

Номер контракта: 14.575.21.0030

Руководитель: Костишин Владимир Григорьевич

Должность: Заведующий кафедрой

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
гексаферрит, миниатюризация, ферритовый развязывающий прибор, ltcc-технологии, модуль афар

Цель проекта:
Исследование и разработка комплекса научно-технологических решений, направленных на создание одноосных с высокой степенью магнитной текстуры поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ферритовых развязывающих приборов (далее – ФРП) коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн

Основные планируемые результаты проекта:
1 Базовые составы BaAlxFe12-xO19 и SrAlxFe12-xO19, (1.3≤x≤1.8) и легирующие добавки СaO, NiO, SiO4, Mn2O3 поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн.
2 Физические модели формирования поликристаллических гексагональных ферритов на основе составов BaAlxFe12-xO19 и SrAlxFe12-xO19, (1.3≤x≤1.8), легированных добавками СaO, NiO, SiO4, Mn2O3.
3 Математическая модель процессов синтеза и спекания поликристаллических гексагональных ферритов.
4 Математическая модель процессов формования поликристаллических гексагональных ферритов в магнитном поле.
5 Математическая модель процесса радиационно-термического нагрева поликристаллических гексагональных ферритов.
6 Математическая модель процессов отжига поликристаллических гексагональных ферритов в регулируемой кислородной атмосфере.
7 Методы получения поликристаллических гексагональных ферритов по классической керамической технологии.
8 Методы получения поликристаллических гексагональных ферритов по LTCC-технологии (технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики).
9 Метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов с предварительным синтезом шихты.
10 Метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов без предварительного синтеза шихты.
11 Экспериментальные образцы поликристаллических гексагональных ферритов состава BaAlxFe12-xO19 и SrAlxFe12-xO19, (1.3≤x≤1.8) легированные добавками (СaO, NiO, SiO4, Mn2O3).
12 Лабораторный технологический регламент изготовления поликристаллических гексагональных ферритов методом классической керамической технологии.
13 Лабораторный технологический регламент изготовления поликристаллических гексагональных ферритов методом LTCC-технологии (технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики).
14 Лабораторный технологический регламент спекания поликристаллических гексагональных ферритов методом радиационно-термического синтеза в пучке быстрых электронов с предварительным синтезом шихты.
15 Лабораторный технологический регламент спекания поликристаллических гексагональных ферритов методом радиационно-термического синтеза в пучке быстрых электронов без предварительного синтеза шихты.
16 Методики контроля степени магнитной текстуры, температуры Кюри, коэффициента диффузии кислорода в поликристаллических гексагональных ферритах.
17 Методики контроля электромагнитных параметров экспериментальных образцов поликристаллических гексагональных ферритов.
18 Проект технологической инструкции на процесс получения поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн.
19 Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка составов и технологии изготовления поликристаллических гексагональных ферритов с целью создания сверхвысокочастотных развязывающих ферритовых устройств коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазона длин волн в микрополосковом исполнении».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Одним из направлений усовершенствования радиолокационных станций (РЛС) с активными фазированными антенными решётками (АФАР) является модульный принцип компоновки систем электронными средствами с минимальными массогабаритными характеристиками, в которых значительную долю составляют унифицированные электронные модули. Миниатюризация СВЧ модулей АФАР диктует поиск путей дальнейшей миниатюризации ферритовых развязывающих приборов, так как массогабаритные параметры ФРП в микрополосковом исполнении в основном определяются магнитной системой. Таким образом, разработка составов и технологии изготовления одноосных анизотропных поликристаллических ферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств для ФРП, которые будут функционировать без внешних магнитных полей, является актуальной задачей. Выполнение комплекса вышеперечисленных задач возможно лишь при условии создания новых соответствующих базовых технологий изготовления материалов и разработки на их основе принципов построения микрополосковых развязывающих устройств.
Такими материалами являются ферриты с гексагональной кристаллической структурой (гексаферриты). Эти материалы уже почти два десятилетия используются в резонансных вентилях до 120 ГГц. Однако для продвижения их в сторону более высоких частот и расширения их применения необходимо улучшение их параметров и следовательно, совершенствование технологий изготовления. На сегодняшний день существуют микрополосковые ферритовые приборы только на основе ферритов-шпинелей и ферритов-гранатов.
В данной работе поставлена задача получения гексаферритов с комплексом параметров:
1) геометрические размеры подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн 30х24х0,2-0,5 мм;
2) степень магнитной текстуры не менее 80 %;
3) плотность 98 % от рентгеновской;
4) поле анизотропии (На) 16-35 кЭ;
5) воспроизводимость поля анизотропии (На) с точностью не менее ± 0,5 кЭ;
6) изменение поля анизотропии (На) в интервале температур -60 - +85 °С не более 1 кЭ;
7) намагниченность насыщения 4πМs ≥ 1000 Гс;
8) коэрцитивная сила по намагниченности Нсj ≥ 2 кЭ;
9) ширина линии ферромагнитного резонанса ∆Н (-3дб) не более 3кЭ;
10) тангенс угла диэлектрических потерь не более 1*10-3
Отечественной промышленностью материалы с такой совокупностью характеристик не выпускаются.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработка и в дальнейшем применение одноосных анизотропных поликристаллических гексаферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств позволит снизить массогабаритные параметры магнитных систем или исключить их совсем для ФРП в микрополосковом исполнении, а также обеспечить недорогое решение в массовом производстве электронных устройств для коммерческой и военной областей российской электронной промышленности.
Разработка и создание технологий изготовления гексаферритовых материалов с высокой воспроизводимостью свойств обеспечит значительное сокращение технологического отставания российской радиоэлектронной промышленности от мирового уровня, создаст научно-технический и технологический заделы для организации производства массовой интеллектуально насыщенной и конкурентоспособной высокотехнологичной радиоэлектронной продукции ФРП в микрополосковом исполнении, в том числе без внешних магнитных полей для унифицированных модулей АФАР, что в конечном итоге приведет к увеличению объема продаж российской электронной продукции на внутреннем и внешнем рынках.
Социальный аспект полученных результатов заключается в придании нового импульса отечественным разработчикам радиоэлектронных приборов и устройств с расширением спектра выпускаемой продукции, замещения импорта, выходом на внешние рынки и, как следствие, соответствующим созданием новых рабочих мест.

Текущие результаты проекта:
1 Разработаны методы получения поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн по классической керамической технологии.
2 Разработан метод получения поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн по LTCC-технологии.
3 Разработан метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов с предварительным синтезом шихты.
4 Разработан метод спекания поликристаллических гексагональных ферритов для подложек сверхминиатюрных микрополосковых ФРП коротковолновой части сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн радиационно-термическим синтезом в пучке быстрых электронов без предварительного синтеза шихты.