JP2005183409A - 高周波用磁性体材料及び高周波用回路部品 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓｎ、Ｚｒ等の４価の元素を少なくとも一種類以上で置換したＹＩＧ−ＣＶＧの化学量論的組成について検討した結果、電荷バランス等が微妙で構成元素の結晶粒界への析出や結晶粒内の不均一等により、焼結体にガーネット相以外の異相が多く残り易くなり、延いてはΔＨやｔａｎδが小さく、高抵抗な磁性体材料を得られない。
【解決手段】組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}で表されるガーネット型フェライトを主成分とし、このガーネット型フェライトは、組成式中のＳｎ、Ｚｒの少なくともいずれか一方を４価元素として含有し、且つ、ｘ、ｙ１、ｙ２、ｚ、ｖ及びｗは、それぞれ０＜ｘ≦１．６０、０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０、３．００＜ｚ≦３．０９、０＜ｖ≦０．７０、及び０≦ｗ≦０．８０の関係を満足し、また、ｄは０＜ｄ＜０．１２の関係を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波用磁性体材料及び高周波用回路部品に関し、更に詳しくは、カルシウムガーネット系の高周波用磁性体材料、及びマイクロ波、ミリ波等の高周波領域において好適に用いられるサーキュレータ、アイソレータ等の高周波用回路部品に関するものである。

近年、通信機器（特に、携帯電話）の分野において、小型化、高周波化及び高機能化が急速に進んでおり、この通信機器に使用される高周波用回路部品も小型化は勿論のこと、低損失な部品が要求されている。このような高周波用回路部品としては、例えばサーキュレータ、アイソレータ及びジャイレータ等の非可逆回路素子が挙げられ、これらは主として２００ＭＨｚ以上の周波数にて使用される。また、これらの高周波用回路部品に使用される磁性体材料としては、磁気損失の要因である強磁性共鳴半値幅ΔＨが４．０[ｋＡ／ｍ]以下と小さく、非可逆回路素子を使用する周波数に適した飽和磁化Ｍｓを有し、キュリー温度Ｔｃは非可逆回路素子を使用する最高温度よりも約１００℃高く、しかも誘電損失ｔａｎδが２×１０^−３以下と小さい値を有することが求められている。

上述の条件をある程度満足する高周波用磁性体材料としては、（１）〜（３）のガーネット型磁性体が知られている。
（１）Ｙ−Ｆｅ系ガーネット型磁性体（ＹＩＧ）（化学式；Ｙ_３（Ｆｅ，Ｖ）_５Ｏ_１２）
（２）Ｃａ−Ｖ系ガーネット型磁性体（ＣＶＧ）（化学式；Ｃａ_３（Ｆｅ，Ｖ）_５Ｏ_１２）
（３）ＹＩＧとＣＶＧを固溶して焼結させた磁性体（ＹＩＧ−ＣＶＧ）（化学式；（Ｙ，Ｃａ）_３（Ｆｅ，Ｖ）_５Ｏ_１２）
特に（３）の磁性体材料は、（１）の磁性体材料よりも低損失な材料である。

さて、近年において、更なる省電力が強く要求されるようになり、ＹＩＧ−ＣＶＧに代表される高周波用磁性体材料において、更にΔＨの小さい材料が求められている。例えば、特許文献１にはＹＩＧ−ＣＶＧを構成するＦｅの一部をＩｎまたはＩｎ及びＡｌによって置換した高周波用磁性体組成物が提案されている。更に、この特許文献１ではＳｎやＺｒを添加した高周波用磁性体組成物も提案されている。このようにＦｅの一部を非磁性元素であるＩｎ等で置換することで、ＹＩＧ−ＣＶＧの異方性磁界Ｈａが低下し、ΔＨが更に小さくなり、しかもｔａｎδも低減する。特に、ＳｎとＺｒの少なくとも一種類以上をＹＩＧ−ＣＶＧに置換した磁性体材料が高周波用磁性体組成物として有望視されている。

特開平７−１５３６１５号公報

しかしながら、本発明者等はＳｎ、Ｚｒ等の４価の元素を少なくとも一種類以上で置換したＹＩＧ−ＣＶＧの化学量論的組成について検討した結果、セラミック多結晶体であるＹＩＧ−ＣＶＧの組成を調整する場合、３価のＹを２価のＣａで置換するため、３価のＦｅを４価以上の陽イオンによって置換して電気的中性を保つ必要があるが、その電荷バランス等が微妙で構成元素の結晶粒界への析出や結晶粒内の不均一等により、焼結体にガーネット相以外の異相が残り易くなり、延いてはΔＨやｔａｎδが小さく、高抵抗な磁性体材料を得られないことが判った。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、強磁性共鳴半値幅ΔＨ及び誘電損失ｔａｎδが小さく、しかも高抵抗を発現する高周波用磁性体材料及び高周波用回路部品を提供することを目的としている。

本発明者等は、Ｓｎ、Ｚｒを含むＹＩＧ−ＣＶＧ材料について種々検討した結果、ガーネット結晶を構成している陽イオン（Ｙ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｖ、Ａｌ等）と陰イオン（Ｏ）との電荷バランスを調整することにより、高抵抗なＹＩＧ−ＣＶＧを得られることを知見した。即ち、理論上で電荷バランスを合わせるには、下記の組成式において、陽イオンの電荷バランスをとる必要から、（Ｃａ置換量ｘ）−（Ｓｎ置換量ｙ１）−（Ｚｒ置換量ｙ２）−２×（Ｖ置換量ｖ）＝０に組成を調整する必要がある。
（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_１２

しかしながら、高抵抗なＹＩＧ−ＣＶＧ材料は、誘電体特性評価でも共振器のレジスタンス成分の減少に寄与し、ｔａｎδの小さな材料が得られ、磁性体特性評価でも同様の効果を発現し、渦電流損も小さく、ΔＨの小さい材料となることが判っているものの、上記のように化学量論的に陽イオンの電荷バランスを調整すると、結晶粒界への析出や結晶粒内の不均一等により、高抵抗なＹＩＧ−ＣＶＧ材料が得られないことが判った。本発明者等は、この原因について更に検討した結果、酸素イオンを特定範囲の欠損量に調整することによって高抵抗なＹＩＧ−ＣＶＧを得られることを知見した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、本発明の請求項１に記載の高周波用磁性体材料は、組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}で表されるガーネット型フェライトを主成分とする高周波用磁性体材料であって、上記ガーネット型フェライトは、上記組成式中のＳｎ、Ｚｒの少なくともいずれか一方を含有すると共にこれら両者がいずれも４価元素として作用し、且つ、上記ｘ、ｙ１、ｙ２、ｚ、ｖ及びｗは、それぞれ０＜ｘ≦１．６０、０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０、３．００＜ｚ≦３．０９、０＜ｖ≦０．７０、及び０≦ｗ≦０．８０の関係を満足し、また、上記ｄは、０＜ｄ＜０．１２の関係を満足することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の高周波用磁性体材料は、請求項１に記載の発明において、上記主成分に対して、副成分として０．６重量％以下（但し、０を除く）のＭｎを添加してなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の非可逆回路素子は、請求項１または請求項２に記載の高周波用磁性体材料によって形成された磁性体と、この磁性体に互いに絶縁されて交叉状に配置されて介在する複数の中心導体と、上記磁性体に直流磁界を印加する磁界発生部と、を備えたことを特徴とするものである。

而して、本発明の高周波用磁性体材料は、本発明の高周波用回路部品に好適に用いられる。本発明の高周波用磁性体材料は、組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}で表されるガーネット型フェライトを主成分とするものである。この組成式で示すように酸素欠損ｄを作ることによって、ガーネット型フェライトは、ΔＨ及びｔａｎδが小さく、しかも高抵抗を発現する。この酸素欠損を作るために本発明の陽イオン及び陰イオンの組成は以下のように調整されている。

即ち、上記ガーネット型フェライトにおいて、Ｓｎ、Ｚｒは、いずれも４価の陽イオンとして作用し、これら両者の少なくともいずれか一方が上記ガーネット型フェライト中に含まれていれば良い。そして、陽イオン（Ｙ^３＋、Ｃａ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｓｎ^４＋、Ｚｒ^４＋、Ｖ^５＋、Ａｌ^３＋）の電荷と陰イオン（Ｏ^２−）の電荷との電荷バランスをとりながら酸素欠損状態を作っている。上記ガーネット型フェライトにおける電荷バランスは、下記の式１によって表され、この式１を整理すると下記の式２になる。従って、酸素欠損量ｄは２価のＣａイオン、４価のＳｎイオン、４価のＺｒイオン及び５価のＶイオンそれぞれの置換量によって適宜調整することができる。
３×（ｚ−ｘ）＋２×ｘ＋３×（８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ）＋４×（ｙ１＋ｙ２）＋５ｖ＝２×（１２−ｄ／２）・・・・式１
ｄ＝ｘ−ｙ１−ｙ２−２×ｖ・・・・式２

而して、上記ガーネット型フェライトの組成式において、ｘ（Ｃａ量）は、０＜ｘ≦１．６０を満足する。Ｃａは低損失なＹＩＧ−ＣＶＧ材料を得るには必要不可欠でｘ＞０にする必要があり、ｘが１．６０を超えると酸素欠損量の調整でｖが０．７０を超えてＹの置換量が多くなって飽和磁化Ｍｓが０になって好ましくない。

上記組成式において、ｙ１（Ｓｎ量）及び／またはｙ２（Ｚｒ量）は、０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０を満足する。Ｓｎ及びＺｒはいずれもΔＨの低減に効果がある。Ｓｎ及びＺｒは、上述したように、いずれも４価の状態で、少なくともいずれか一方が含まれていれば良い。Ｓｎが含まれていない場合には、ｙ１＝０で、０＜ｙ２≦０．４０を満足し、Ｚｒが含まれていない場合には、ｙ２＝０で、０＜ｙ１≦０．４０を満足すれば良い。ｙ１＋ｙ２＝０、つまりＳｎ、Ｚｒのいずれも含まれていない場合にはΔＨの低減効果がなく、ΔＨが大きくなって好ましくなく、また、（ｙ１＋ｙ２）が０．４０を超えると飽和磁化Ｍｓの温度安定性が悪化し、飽和磁化温度係数α_４πＭｓが負に大きくなって、アイソレータ等の高周波用回路部品としての温度特性が悪化するため好ましくない。

上記組成式において、ｚは、ガーネット結晶の２４ｃサイトのＹとＣａとの合計値で、３．００＜ｚ≦３．０９を満足する。ガーネット結晶の化学量論組成はｚ＝３．００であるが、この組成を３．００＜ｚ≦３．０９の範囲で３．００からずらすことによって、後述の酸素欠損量ｄと相俟ってガーネット相以外の異相の発生を抑制し、ΔＨの低減を図ることができる。ｚがこの範囲を外れたｚ＝３．００ではｔａｎδが所望の値（２×１０^−３）より大きくなり、延いては比抵抗値ρが小さくなって好ましくなく、また、ｚが３．０９を超えると焼結体に異相を生じ易く、ΔＨ、ｔａｎδが共に大きくなり好ましくない。

上記組成式において、ｖ（Ｖ量）は、０＜ｖ≦０．７０を満足する。Ｖは、低損失なＹＩＧ−ＣＶＧ材料を得るには必要不可欠でｖ＞０にする必要があり、ｖが０．７０を超えてＶの置換量が多くなると飽和磁化Ｍｓが０になって好ましくない。従って、ｖは０＜ｖ≦０．７０ｖの範囲内で調整することによって、飽和磁化Ｍｓを目的に応じて調節することができる。

上記組成式において、ｗ（Ａｌ量）は、０≦ｗ≦０．８０を満足する。ＡｌはＶと同様に非磁性元素であり、ｗが０．８０を超えてＡｌの置換量が多くなると、Ｖ量の場合と同様に飽和磁化Ｍｓが０になって好ましくない。

上記組成式において、ｄ（＝ｘ−ｙ１−ｙ２−２×ｖ）は、酸素欠損量を示し、０＜ｄ＜０．１２を満足する。ｄは、３価のＹを２価のＣａで置換したことによるプラス電荷の不足分を４価のＳｎ、４価のＺｒ、５価のＶを添加することによって補うと共に酸素欠損状態を積極的に作り出すために重要なファクタで、ｄを調整することで陽イオンと陰イオンとの微妙な電荷バランスをとっている。従って、ｄがこの範囲を外れると電荷バランスが崩れ易くなって、比抵抗値ρが小さく、ｔａｎδが大きくなって好ましくない。

また、本発明の高周波用磁性体材料は、上記主成分であるガーネット型フェライトに対して、副成分として０．６重量％以下（但し、０を除く）のＭｎを添加して構成されている。遷移金属であるＭｎは、複数の酸化数を有することから、酸素欠損量ｄに即して酸化数が変動することによって上記ガーネット型フェライトの電荷バランスの崩れを補正し、このガーネット型フェライトの組成を安定化する働きを有する。即ち、ガーネット型フェライトの化学量論組成（ｚ＝３．００、ｄ＝０）から３．００＜ｚ≦３．０９及び０＜ｄ＜０．１２にずらすことによる不安定な状態をＭｎの添加によって安定化し、もってガーネット相以外の異相の発生を抑制し、ΔＨの低減を図ることができる。本発明のガーネット型フェライトの場合には酸素欠損量ｄを調整することによってｔａｎδを低減することができるが、この際、ｔａｎδと同時にΔＨも変化するため、これら両者を同時に最適化することは難しい。しかしながら、Ｍｎを添加することによって酸素欠損量ｄを最適化することができ、延いてはΔＨの変化を抑制しつつ主にｔａｎδを変えることができる。

また、本発明の高周波用回路部品を構成する磁性体は、上述した本発明の高周波用磁性体材料によって形成されている。また、本発明の高周波用回路部品を構成する中心導体は従来公知の導電性材料によって形成され、磁界発生部は磁石等によって構成されている。本発明の高周波用回路部品としては、例えばサーキュレータ、アイソレータ及びジャイレータ等の非可逆回路素子、移相器等を挙げることができる。

本発明の請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、強磁性共鳴半値幅ΔＨ及び誘電損失ｔａｎδが小さく、しかも高抵抗を発現する高周波用磁性体材料及び高周波用回路部品を提供することができる。

本実施形態では、本発明の高周波用磁性体材料の実施例を説明した後、本実施例の高周波用磁性体材料を用いた高周波用回路部品である非可逆回路素子について図１を参照しながら説明する。尚、図１は本実施形態の非可逆回路素子の要部を示す分解斜視図である。

（１）評価用試料の作製
まず、出発原料として、純度９９％以上の酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用意し、これらを表１に示す組成比率になるように秤量し、表１に示す組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}になるように調合した。次いで、Ｚｒが主成分であるＰＳＺ玉石を用い、調合した原料粉末をボールミル法で湿式混合した。出発原料には０．０７重量％未満程度のＣｌ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓ、Ｃｒ、Ｂｉ等の不純物が混入していたり、ボールミル法によって湿式混合する際に０．８重量％未満程度のＺｒやＳｉ等が混入したりするが、ΔＨが４．０[ｋＡ／ｍ]以下となる焼結体が得られるので問題はない。

ボールミル法による湿式混合後の混合粉末を９００〜１２００℃で仮焼した後、この仮焼物を十分に粉砕して仮焼粉として調製した。この仮焼粉に酢酸ビニル系バインダ等を加えて十分に混合し、乾燥、造粒して造粒粉とした。この造粒粉をプレス成形によって厚さ１ｍｍ程度の円板試料として成形し、２００〜５００℃で脱脂した後、この円板試料を１０００〜１４００℃で１〜１５時間焼成して評価用試料を作製した。焼成に際して、焼結体の焼結密度及びΔＨは、焼成温度に影響されるため、最高密度が得られる焼成条件に最適化した。表１において、＊を付した試料は本発明の範囲外の比較用試料である。

尚、表１において、試料Ｎｏ.１〜６はガーネット結晶の２４ｃサイトのイオン量ｚの影響を観る試料であり、試料Ｎｏ.７〜１３はｄの影響を観る試料であり、試料Ｎｏ.１４〜２９はＳｎ量ｙ１及び／またはＺｒ量ｙ２の影響を観る試料であり、試料Ｎｏ.３０〜３５はＶ量の影響を観る試料であり、試料Ｎｏ.３６〜４３はＡｌ量ｗの影響を観る試料である。

（２）評価用試料の評価方法
評価用試料の強磁性共鳴半値幅ΔＨ及び誘電損失ｔａｎδはＪＩＳ‐Ｃ２５６５に準じて測定した。また、評価用試料の飽和磁化Ｍｓは振動型磁力計を用いて測定した。評価用試料の比抵抗値ρは抵抗測定器を用いて測定した。これらの測定結果は表１に示した。

表１に示す結果によれば、試料Ｎｏ.１〜６から明らかなように、ｚが３．００＜ｚ≦３．０９の範囲から外れたｚ＝３．００の試料Ｎｏ.１は３．００＜ｚ≦３．０９の場合と比較してｔａｎδが大きく、ρが小さくなり好ましくないことが判った。これはガーネット相以外の異相が発生するためである。逆にｚが３．０９を超えた試料Ｎｏ.６は、ΔＨ及びｔａｎδの双方が大きくなり好ましくないことが判った。これもガーネット相以外の異相が発生するためである。また、ｚと関連するＣａ量ｘが０＜ｘ≦１．６０の範囲から外れたｘ＝１．８０の試料Ｎｏ.３５はＭｓ＝０となり好ましくないことが判った。

また、試料Ｎｏ.７〜１３から明らかなように、ｄが０＜ｄ＜０．１２の範囲から外れたｄ＝０の試料Ｎｏ.７及びｄ＝０．１３の試料Ｎｏ.１３は０＜ｄ＜０．１２の範囲内の試料Ｎｏ.８〜１２と比較して比抵抗値ρが小さく、ｔａｎδが大きくなって好ましくないことが判った。

また、試料Ｎｏ.１４〜２９から明らかなように、ｙ１（Ｓｎ量）及び／またはｙ２（Ｚｒ量）が０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０の範囲から外れてＳｎ及びＺｒのいずれも含まない（ｙ１＋ｙ２）＝０の試料Ｎｏ.１４及び試料Ｎｏ.２３はいずれも０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０の範囲内の試料Ｎｏ.１５〜２１及び試料Ｎｏ.２４〜２８と比較して比抵抗値ρが小さく、ｔａｎδが大きく、しかもΔＨも大きくなって好ましくないことが判った。逆に（ｙ１＋ｙ２）が大きくて０．４０を超えた試料Ｎｏ.２２、２９はいずれもＳｎ及びＺｒの置換量が多すぎて、飽和磁化温度係数α_４πＭｓが負の方向に大きくて温度安定性が悪く、アイソレータ等の高周波用回路部品としての温度特性が悪くなって好ましくないことが判った。

また、試料Ｎｏ.３０〜３５から明らかなように、ｖ（Ｖ量）が０＜ｖ≦０．７０の範囲から外れた非磁性元素Ｖを含まないｖ＝０の試料Ｎｏ.３０は０＜ｖ≦０．７０の範囲内の試料Ｎｏ.３１〜３４と比較してΔＨが大きくて好ましくない。逆にｖが０．７０を超えてＶの多い試料Ｎｏ.３５は飽和磁化Ｍｓが０になって好ましくないことが判った。また、試料Ｎｏ.３６〜４３から明らかなように、Ａｌの場合もｗ（Ａｌ量）が０≦ｗ≦０．８０の範囲から外れると、非磁性イオンＶの場合と同様の傾向があって好ましくないことが判った。また、上記範囲内のＶ、Ａｌの添加量によってＭｓを調整することができることが判った。

以上の結果を総合すれば、組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}で表されるガーネット型フェライトは、その３価のＦｅイオンを４価のＳｎイオン及び／または４価のＺｒイオンで置換した組成であり、しかもｚを化学量論組成（ｚ＝３．００、ｄ（＝ｘ−ｙ１−ｙ２−２×ｖ＝０））からずらして３．００＜ｚ≦３．０９及び０＜ｄ＜０．１２に設定することにより、ガーネット相以外の異相が減少するため、ΔＨ、ｔａｎδが共に小さく、しかも高抵抗を発現する高周波用に好適な磁性体材料を得ることができる。

本実施例では、実施例１のガーネット型フェライトを主成分に、Ｍｎを副成分として添加した場合のＭｎの添加による効果を観た。そのためにまず、出発原料として、実施例１と同様に、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用意し、これらを表１に示す組成比率になるように秤量し、表１に示す組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}になるように主成分を調合した。次いで、この主成分に対して、表２に示すように０．７重量％以下の酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）を添加して調合粉を調製した。その後、実施例１と同一の要領で湿式混合、仮焼、粉砕、造粒、成形、脱脂及び焼成を行って評価用試料を作製した。表２において、＊を付した試料は本発明の範囲外の比較用試料である。

そして、各評価用試料について、それぞれのΔＨ、ｔａｎδ、Ｍｓ及びρを測定し、これらの測定結果を表２に示した。

表２に示す結果によれば、Ｍｎの添加量が０．６以下で添加量が０ではない試料Ｎｏ.４５〜４８は、実施例１の場合と比較してΔＨをそれほど変化させることなくｔａｎδのみを変化させられることが判った。また、Ｍｎを添加しない試料Ｎｏ.４４は、ｔａｎδ、ΔＨ共に小さいが、試料Ｎｏ.４５〜４８よりはｔａｎδ及びΔＨ共に若干大きいことが判った。また、試料Ｎｏ.４９のようにＭｎの添加量が０．６を超えると、Ｍｎの添加量が多すぎるため、酸素欠損状態が崩れ、ρが小さく、ｔａｎδが大きく、ΔＨも大きくなって好ましくないことが判った。従って、副成分として０．６重量％以下（但し、０を除く）のＭｎを添加することにより、実施例１の場合よりも安定した磁性体材料を得ることができ、また、ΔＨを変えることなく安定した状態でｔａｎδのみを調節することができる。

実施例２ではＭｎを仮焼前に添加したが、本実施例ではＭｎを仮焼後に添加した以外は実施例２と同一要領で評価用試料を作製した。即ち、出発原料として、実施例１と同様に、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用意し、これらを表１に示す組成比率になるように秤量し、表１に示す組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}になるように主成分を調合した。次いで、この調合粉をボールミル法によって湿式混合した後、９００〜１２００℃で仮焼を行った後、仮焼物を十分に粉砕して仮焼粉を調製した。

次いで、上記主成分に対して、表３に示すように０．７重量％以下の酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）を添加し、酢酸ビニル系バインダ等を加えて、十分に混合し、乾燥、造粒して造粒粉を調製した。その後、実施例１と同一の要領で評価用試料を作製した。表３において、＊を付した試料は本発明の範囲外の比較用試料である。

表３に示す結果によれば、実施例２と同様の結果が得られた。従って、本実施例においても、実施例１の場合よりも安定した磁性体材料を得ることができ、また、ΔＨを変えることなく安定した状態でｔａｎδのみを調節することができる。また、この結果から、Ｍｎを添加するタイミングの違いによる有意差は認められなかった。

本実施例では、本発明の高周波用磁性体材料を用いて非可逆回路素子を作製した。そこで、本実施例の非可逆回路素子について図１を参照しながら説明する。
本実施例の非可逆回路素子は、例えば図１に示す回路素子本体１と、この回路素子本体１に軸方向に直流磁界Ｈを印加する図示しない磁気発生部（例えば、永久磁石）とを備えている。回路素子本体１は、図１に示すように、本発明の高周波用磁性体材料によって形成され且つ軸心を一致させて配置された上下の磁性体素子２Ａ、２Ｂと、これらの磁性体素子２Ａ、２Ｂ間に互いに交叉するように配置された３本の中心導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、各中心導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間を互いに電気的に絶縁する絶縁膜４Ａ、４Ｂと、を有している。

而して、磁性体素子２Ａ、２Ｂは、本発明の高周波用磁性体材料によって円板状に形成され、回路素子本体１内の電界分布を制御する働きを有し、磁性体素子２Ａ、２Ｂの直径及び厚さはそれぞれ使用する周波数や入力インピーダンスに応じて設定される。中心導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、それぞれ金属箔（例えば、銅箔）によって帯状に形成され、図１に示すように互いに所定の角度（例えば、等角度）で交叉して磁性体素子２Ａの側面まで延設され、後述するサーキュレータやアイソレータの機能を発揮するようにしてある。また、絶縁膜４Ａ、４Ｂは、図１に示すように、それぞれ磁性体素子２Ａ、２Ｂより小径の円形状に形成され、磁性体素子２Ａ、２Ｂを軸心が一致するように配置され、中心導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間の短絡を防止している。

本実施例の非可逆回路素子においては、直流磁界Ｈの大きさを調整することにより、中心導体に印加された高周波電力の電界分布を、回路素子本体１を介して移動させることができる。例えば、中心導体３Ａにおける磁性体素子２Ａの側面に延設された部分を端子５Ａとして、この端子５Ａに印加された高周波電力を中心導体３Ｂの端子５Ｂに出力することができ、サーキュレータとしての機能を発揮することができる。また、このような非可逆回路素子は、例えば、中心導体３Ｃの端子５Ｃに無反射終端を接続すれば、中心導体３Ｂ端子５Ｂに印加される高周波電力を端子５Ｃから出力して無反射終端において全てを吸収し、アイソレータとして機能する。

本実施例によれば、磁性体素子２Ａ、２Ｂが本実施例の高周波用磁性体材料によって形成され、ΔＨを小さく維持しながらＭｓを任意に設定することができるため、高周波化や低損失化を実現することができる。尚、磁性体素子２Ａ、２Ｂの一部にそれぞれの絶縁部を形成する一体型の非可逆回路素子であっても同様の作用効果を期することができる。

尚、本発明は上記実施例に何等制限されるものではなく、本発明の範囲にないにおいて各構成元素量を適宜設定することができる。また、上記実施例では非可逆回路素子の中心導体３Ａ、３Ｂ、３Ｃが磁性体素子２Ａ、２Ｂ間、つまり磁性体内に配置されたものについて説明したが、中心導体は磁性体内に限らず、磁性体の表面に配置されたものであっても良い。また、本発明の高周波用回路部品は、上記実施例の非可逆回路素子に制限されるものではなく、移相器等の高周波回路部品にも適用することができる。

本発明は、マイクロ波、ミリ波等の高周波領域に用いられる高周波用磁性体材料及び高周波用回路部品に好適に利用することができる。

本発明の高周波用回路部品の一実施例である非可逆回路素子の要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

２Ａ、２Ｂ 磁性体素子（磁性体）
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 中心導体
４Ａ、４Ｂ 絶縁膜

Claims (3)

1. 組成式（Ｙ_ｚ−ｘＣａ_ｘ）（Ｆｅ_{８−ｚ−ｙ１−ｙ２−ｖ−ｗ}Ｓｎ_ｙ１Ｚｒ_ｙ２Ｖ_ｖＡｌ_ｗ）Ｏ_{１２−ｄ／２}で表されるガーネット型フェライトを主成分とする高周波用磁性体材料であって、上記ガーネット型フェライトは、上記組成式中のＳｎ、Ｚｒの少なくともいずれか一方を含有すると共にこれら両者がいずれも４価元素として作用し、且つ、
   上記ｘ、ｙ１、ｙ２、ｚ、ｖ及びｗは、それぞれ０＜ｘ≦１．６０、０＜ｙ１＋ｙ２≦０．４０、３．００＜ｚ≦３．０９、０＜ｖ≦０．７０、及び０≦ｗ≦０．８０の関係を満足し、また、上記ｄは、０＜ｄ＜０．１２の関係を満足することを特徴とする高周波用磁性体材料。
2. 上記主成分に対して、副成分として０．６重量％以下（但し、０を除く）のＭｎを添加してなることを特徴とする請求項１に記載の高周波用磁性体材料。
3. 請求項１または請求項２に記載の高周波用磁性体材料によって形成された磁性体と、この磁性体に互いに絶縁されて交叉状に配置されて介在する複数の中心導体と、上記磁性体に直流磁界を印加する磁界発生部と、を備えたことを特徴とする高周波用回路部品。

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