JP2958800B2 - マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物 - Google Patents
マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物Info
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- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
- H01F1/342—Oxides
- H01F1/344—Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4
- H01F1/346—[(TO4) 3] with T= Si, Al, Fe, Ga
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- Power Engineering (AREA)
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、マイクロ波やミリ波などの高周波領域に
おいて使用される磁性体組成物に関するものである。
おいて使用される磁性体組成物に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来、高周波用磁性体材料としては、Mn−Mgフェライ
ト、Ni−Znフェライト、リチウムフェライト、YIGフェ
ライトなどが用いられている。
ト、Ni−Znフェライト、リチウムフェライト、YIGフェ
ライトなどが用いられている。
これらは、飽和磁化（４πMs）の値が500〜4000ガウ
スを有する優れた材料である。
スを有する優れた材料である。
これらの中でもYIGフェライトは、米国特許第3,132,1
05号に示されているように、Y3Fe5O12からなる組成物に
GdとＡを置換することによって４πMsおよび４πMsの
温度係数（α）を変化させることができるため、その使
用する周波数に最も適した４πMsの値を有する材料を選
択でき、かつ永久磁石と組み合わせて使用する場合には
その磁石の温度特性を補償することができるという優れ
た材料であり、高安定なアイソレーターやサーキュレー
ターなどの回路素子に応用可能な材料である。
05号に示されているように、Y3Fe5O12からなる組成物に
GdとＡを置換することによって４πMsおよび４πMsの
温度係数（α）を変化させることができるため、その使
用する周波数に最も適した４πMsの値を有する材料を選
択でき、かつ永久磁石と組み合わせて使用する場合には
その磁石の温度特性を補償することができるという優れ
た材料であり、高安定なアイソレーターやサーキュレー
ターなどの回路素子に応用可能な材料である。
また、米国特許第3,419,496号によれば、この材料は
体積抵抗率ρが7.0×108Ω・cmと低いが、MnO2を添加す
ることによりρを4.9×1012Ω・cmまで高められるとさ
れている。さらに、特公昭60−55970号公報によれば、
原料のY2O3とFe2O3の混合比をそれぞれ38.63〜39.45モ
ル％および61.37〜60.55モル％としたときに強磁性共鳴
吸収半値幅（ΔＨ）を16エルステッドにまで小さくでき
るとされている。
体積抵抗率ρが7.0×108Ω・cmと低いが、MnO2を添加す
ることによりρを4.9×1012Ω・cmまで高められるとさ
れている。さらに、特公昭60−55970号公報によれば、
原料のY2O3とFe2O3の混合比をそれぞれ38.63〜39.45モ
ル％および61.37〜60.55モル％としたときに強磁性共鳴
吸収半値幅（ΔＨ）を16エルステッドにまで小さくでき
るとされている。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、YIGフェライトは、ΔＨや誘電損失（t
an δ）等の損失の値が微妙な組成の変動によって実用
上支障をきたすほど大きくなるという欠点を有してい
る。また、位相変換用素子としてこの材料を用いる場
合、高い残留磁束密度（Br）が必要となるが、Brを大き
くするとtan δも大きくなってしまうという問題があ
る。
an δ）等の損失の値が微妙な組成の変動によって実用
上支障をきたすほど大きくなるという欠点を有してい
る。また、位相変換用素子としてこの材料を用いる場
合、高い残留磁束密度（Br）が必要となるが、Brを大き
くするとtan δも大きくなってしまうという問題があ
る。
この発明は上記の問題点に鑑みて、従来のYIGフェラ
イトの欠点を改良すべくなされたものであり、YwFe8-wO
12の一般式で表わされるYIGフェライトのＹの一部をGd
で置換してαを任意の値に設定できるようにし、かつFe
の一部をＡで置換して４πMsの任意の値に設定できる
ようにするとともに、Feの一部をMnで置換すると同時に
酸化銅と酸化錫を添加してきわめて小さいΔＨの値を実
現し、さらに、ＹサイトとFeサイトの比をごく限られた
狭い範囲に固定することにより大きなBrの値と小さなta
nδの値を同時に実現させたマイクロ波・ミリ波用磁性
体材料を提供することを目的とする。
イトの欠点を改良すべくなされたものであり、YwFe8-wO
12の一般式で表わされるYIGフェライトのＹの一部をGd
で置換してαを任意の値に設定できるようにし、かつFe
の一部をＡで置換して４πMsの任意の値に設定できる
ようにするとともに、Feの一部をMnで置換すると同時に
酸化銅と酸化錫を添加してきわめて小さいΔＨの値を実
現し、さらに、ＹサイトとFeサイトの比をごく限られた
狭い範囲に固定することにより大きなBrの値と小さなta
nδの値を同時に実現させたマイクロ波・ミリ波用磁性
体材料を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らはかかる問題点を解決するために鋭意研究
した結果、YwFe8-wO12の一般式で表わされるYIGフェラ
イトの、Feサイトの一部をMnで置換すると同時に酸化銅
と酸化錫を添加することによってきわめて小さいΔＨが
得られることを見出し、さらにＹサイトとFeサイトの比
ｗが3.02と3.06の間のごく狭い領域で大きなBrと小さな
tanδを同時に実現できることを見出したのである。
した結果、YwFe8-wO12の一般式で表わされるYIGフェラ
イトの、Feサイトの一部をMnで置換すると同時に酸化銅
と酸化錫を添加することによってきわめて小さいΔＨが
得られることを見出し、さらにＹサイトとFeサイトの比
ｗが3.02と3.06の間のごく狭い領域で大きなBrと小さな
tanδを同時に実現できることを見出したのである。
即ち、この発明のマイクロ波・ミリ波用磁性体組成物
は、上記の問題点を解決するために（Y1-xGdx）ｗ（Fe
1-y-zAyMnz）8-wO12で表わされる組成において、ｘ、
ｙ、ｚおよびｗがそれぞれ０≦ｘ≦0.35、０≦ｙ≦0.1
6、0.01≦ｚ≦0.04、3.02≦ｗ≦3.06の範囲にある組成
を主成分とし、これにCuOの形で表わした酸化銅およびS
nO2の形で表わした酸化錫をそれぞれ0.5モル％以上、2.
0モル％以下添加含有してなることを特徴としている。
は、上記の問題点を解決するために（Y1-xGdx）ｗ（Fe
1-y-zAyMnz）8-wO12で表わされる組成において、ｘ、
ｙ、ｚおよびｗがそれぞれ０≦ｘ≦0.35、０≦ｙ≦0.1
6、0.01≦ｚ≦0.04、3.02≦ｗ≦3.06の範囲にある組成
を主成分とし、これにCuOの形で表わした酸化銅およびS
nO2の形で表わした酸化錫をそれぞれ0.5モル％以上、2.
0モル％以下添加含有してなることを特徴としている。
＜作用＞ この発明によれば、４πMsを350〜1780ガウスの範囲
で任意に設定でき、従って、その使用する周波数に最も
適した４πMsの値を有する材料を選択できる。
で任意に設定でき、従って、その使用する周波数に最も
適した４πMsの値を有する材料を選択できる。
また、αを−910〜−2730ppm/℃の範囲で任意に設定
できるため、永久磁石などと組み合わせて用いる場合に
磁石の温度特性を補償することができる。
できるため、永久磁石などと組み合わせて用いる場合に
磁石の温度特性を補償することができる。
更に、Brが高く、かつΔＨやtanδ等の損失の値がき
わめて小さいため、ラッチング型位相変換器や高精度の
アイソレーターおよびサーキュレーターへの応用に適し
たマイクロ波・ミリ波用磁性体を得ることができる。
わめて小さいため、ラッチング型位相変換器や高精度の
アイソレーターおよびサーキュレーターへの応用に適し
たマイクロ波・ミリ波用磁性体を得ることができる。
上述したこの発明の目的、特徴および利点について、
以下図面を参照して実施例により説明する。
以下図面を参照して実施例により説明する。
＜実施例＞ 先ず、原料として、高純度のY2O3、Fe2O3、Gd2O3、Ａ
2O3、MnO2、CuOおよびSnO2を準備した。これらの原料
を第１表、第２表および第３表に示す組成が得られるよ
うに秤量し、ボールミルで16時間湿式混合した。この混
合物を乾燥した後、1050℃で２時間仮焼し、仮焼物を得
た。この仮焼物を有機バインダーと共に、ボールミルに
入れ、16時間湿式粉砕した。この粉砕物を乾燥した後、
50メッシュの網を通して造粒し、得られた粉末を2000kg
/cm2の圧力で3mm×3mm×20mmの角柱および外径36mm、内
径24mm、厚さ6mmのリングに成形した。これらの成形物
を1460〜1490℃で８時間焼成した後、角柱焼結体につい
て機械加工を行ない、直径1.3mmの球および直径1.3mm、
長さ16mmの円柱のサンプルを得た。
2O3、MnO2、CuOおよびSnO2を準備した。これらの原料
を第１表、第２表および第３表に示す組成が得られるよ
うに秤量し、ボールミルで16時間湿式混合した。この混
合物を乾燥した後、1050℃で２時間仮焼し、仮焼物を得
た。この仮焼物を有機バインダーと共に、ボールミルに
入れ、16時間湿式粉砕した。この粉砕物を乾燥した後、
50メッシュの網を通して造粒し、得られた粉末を2000kg
/cm2の圧力で3mm×3mm×20mmの角柱および外径36mm、内
径24mm、厚さ6mmのリングに成形した。これらの成形物
を1460〜1490℃で８時間焼成した後、角柱焼結体につい
て機械加工を行ない、直径1.3mmの球および直径1.3mm、
長さ16mmの円柱のサンプルを得た。
得られた球形サンプルについて、振動型磁力計を用い
て４πMs、４πMsの温度係数（α）およびキュリー温度
（Tc）を測定し、TE106空胴共振器中で10GHzにおけるΔ
Ｈを測定した。
て４πMs、４πMsの温度係数（α）およびキュリー温度
（Tc）を測定し、TE106空胴共振器中で10GHzにおけるΔ
Ｈを測定した。
また、円柱形サンプルについて、TM101空胴共振器中
で攝動法を用いて10GHzにおけるtanδを測定した。
で攝動法を用いて10GHzにおけるtanδを測定した。
さらに、リング状サンプルについて導線をバイファイ
ラー巻きにしてトロイダルコイルを形成し、100Hzにお
ける残留磁束密度（Br）および抗磁力（Hc）を測定し
た。
ラー巻きにしてトロイダルコイルを形成し、100Hzにお
ける残留磁束密度（Br）および抗磁力（Hc）を測定し
た。
第１表は（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12で
表わされる組成の、ｘおよびｙを変化させ、かつCuOの
形で表わした酸化銅およびSnO2の形で表わした酸化錫の
添加量を変化させたときの測定結果である。第１表中※
印はこの発明の範囲外であり、それ以外はすべてこの発
明の範囲内のものである。さらに、第１表に示した実験
例の組成範囲を、第１図の組成図中に示した。この図面
中の番号は、各試料番号を表わす。なお、第１図におい
て、この発明の範囲内にある組成比を示す領域は、頂点
Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを有する四角形で示されている。
表わされる組成の、ｘおよびｙを変化させ、かつCuOの
形で表わした酸化銅およびSnO2の形で表わした酸化錫の
添加量を変化させたときの測定結果である。第１表中※
印はこの発明の範囲外であり、それ以外はすべてこの発
明の範囲内のものである。さらに、第１表に示した実験
例の組成範囲を、第１図の組成図中に示した。この図面
中の番号は、各試料番号を表わす。なお、第１図におい
て、この発明の範囲内にある組成比を示す領域は、頂点
Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを有する四角形で示されている。
ここで、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12で
表わされる組成の、ｘおよびｙをそれぞれ０≦ｘ≦0.3
5、０≦ｙ≦0.16の範囲に限定した理由について説明す
る。
表わされる組成の、ｘおよびｙをそれぞれ０≦ｘ≦0.3
5、０≦ｙ≦0.16の範囲に限定した理由について説明す
る。
試料番号７、14、21および25のようにｙが0.16を越え
るとBrが小さくなるとともに、Tcが低くなり好ましくな
い。
るとBrが小さくなるとともに、Tcが低くなり好ましくな
い。
また、試料番号22、23、24および25のようにｘが0.35
を越えるとΔＨが大きくなり好ましくない。
を越えるとΔＨが大きくなり好ましくない。
次に、CuOの形で表わした酸化銅およびSnO2の形で表
わした酸化錫の添加量をそれぞれ0.5モル％以上、2.0モ
ル％以下に限定した理由について説明する。
わした酸化錫の添加量をそれぞれ0.5モル％以上、2.0モ
ル％以下に限定した理由について説明する。
まず、試料番号２、９および16はCuOおよびSnO2の添
加量がそれぞれ０モル％の例であり、この発明の範囲か
ら除外される。
加量がそれぞれ０モル％の例であり、この発明の範囲か
ら除外される。
試料番号３、10および17のようにCuOおよびSnO2の添
加量がそれぞれ0.5モル％以下のものは、ΔＨの改善効
果が顕著でなく、この発明の範囲から除外される。
加量がそれぞれ0.5モル％以下のものは、ΔＨの改善効
果が顕著でなく、この発明の範囲から除外される。
試料番号５、12および19のようにCuOおよびSnO2の添
加量がそれぞれ2.0モル％を越えるものは、ΔＨが大き
くなるとともにBrが小さくなり好ましくない。
加量がそれぞれ2.0モル％を越えるものは、ΔＨが大き
くなるとともにBrが小さくなり好ましくない。
ここで、SnO2の作用は、原子価が２価の銅イオンを原
子価が４価の錫インオンとで原子価を互いに補償し、合
計で３価にして（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO
12で表わされる組成の、（Fe1-y-zAyMnz）サイトに電
荷的に無理なくそれぞれのイオンを組込むことにある。
従って、SnO2の代わりにSiO2、TiO2、GeO2、ZrO2、HfO2
等の４価イオンの酸化物を用いても同様の効果を得るこ
とができる。
子価が４価の錫インオンとで原子価を互いに補償し、合
計で３価にして（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO
12で表わされる組成の、（Fe1-y-zAyMnz）サイトに電
荷的に無理なくそれぞれのイオンを組込むことにある。
従って、SnO2の代わりにSiO2、TiO2、GeO2、ZrO2、HfO2
等の４価イオンの酸化物を用いても同様の効果を得るこ
とができる。
次に、第２表は、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）
8-wO12で表わされる組成の、ｚを変化させたときの測定
結果である。
8-wO12で表わされる組成の、ｚを変化させたときの測定
結果である。
第２表中の試料番号26〜30は、第１表中の試料番号４
の組成についてｚを変化させたものであり、第２表中の
試料番号31〜35は、第１表中の試料番号11の組成につい
てｚを変化させたものであり、第２表中の試料番号36〜
40は、第１表中の試料番号18の組成についてｚを変化さ
せたものである。
の組成についてｚを変化させたものであり、第２表中の
試料番号31〜35は、第１表中の試料番号11の組成につい
てｚを変化させたものであり、第２表中の試料番号36〜
40は、第１表中の試料番号18の組成についてｚを変化さ
せたものである。
第２表中※印は、この発明の範囲外であり、それ以外
はすべてこの発明の範囲内のものである。尚、第２表に
示した実験例の組成範囲を、第１表と同じく第１図の組
成図中に示した。この図面中の番号は、各試料番号を表
わす。
はすべてこの発明の範囲内のものである。尚、第２表に
示した実験例の組成範囲を、第１表と同じく第１図の組
成図中に示した。この図面中の番号は、各試料番号を表
わす。
ここで、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12で
表わされる組成の、ｚを0.01≦ｚ≦0.04に限定した理由
について説明する。
表わされる組成の、ｚを0.01≦ｚ≦0.04に限定した理由
について説明する。
試料番号26、31および36のようにｚが0.01以下になる
と、ΔＨが大きくなり好ましくない。
と、ΔＨが大きくなり好ましくない。
また、試料番号30、35および40のようにｚが0.04以上
になると、ΔＨが大きくなり好ましくない。
になると、ΔＨが大きくなり好ましくない。
最後に、第３表は（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）
8-wO12で表わされる組成の、ｗを変化させたときの測定
結果である。
8-wO12で表わされる組成の、ｗを変化させたときの測定
結果である。
第３表中の試料番号41〜45は、第１表中の試料番号４
の組成についてｗを変化させたものであり、第３表中の
試料番号46〜50は、第１表中の試料番号11の組成につい
てｗを変化させたものであり、第３表中の試料番号51〜
55は、第１表中の試料番号18の組成についてｗを変化さ
せたものである。
の組成についてｗを変化させたものであり、第３表中の
試料番号46〜50は、第１表中の試料番号11の組成につい
てｗを変化させたものであり、第３表中の試料番号51〜
55は、第１表中の試料番号18の組成についてｗを変化さ
せたものである。
第３表中※印は、この発明の範囲外であり、それ以外
はすべてこの発明の範囲内のものである。なお、第３表
に示した実験例の組成範囲を、第１表、第２表と同じく
第１図の組成図中に示した。この図面中の番号は、各試
料番号を表わす。
はすべてこの発明の範囲内のものである。なお、第３表
に示した実験例の組成範囲を、第１表、第２表と同じく
第１図の組成図中に示した。この図面中の番号は、各試
料番号を表わす。
ここで、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12で
表わされる組成の、ｗを3.02≦ｗ≦3.06の範囲に限定し
た理由について第３表および第２図を参照して説明す
る。
表わされる組成の、ｗを3.02≦ｗ≦3.06の範囲に限定し
た理由について第３表および第２図を参照して説明す
る。
試料番号41、46および51のようにｗが3.02以下になる
と、tanδが大きくなり好ましくない。
と、tanδが大きくなり好ましくない。
また、試料番号45、50および55のようにｗが3.06以上
になると、ΔＨが大きくなるとともに、Brが小さくなり
好ましくない。
になると、ΔＨが大きくなるとともに、Brが小さくなり
好ましくない。
第２図は、試料番号46〜50について（Y1-xGdx）ｗ（F
e1-y-zAyMnz）8-wO12のｗとtan δの常用対数値（log
tan δ）およびBrの関係を図示したものである。第２
図から明らかなように、ｗが3.02≦ｗ≦3.06の範囲のみ
において大きなBrと小さなtanδが同時に実現可能であ
る。なお、第２図中の番号は、各試料番号を表わす。
e1-y-zAyMnz）8-wO12のｗとtan δの常用対数値（log
tan δ）およびBrの関係を図示したものである。第２
図から明らかなように、ｗが3.02≦ｗ≦3.06の範囲のみ
において大きなBrと小さなtanδが同時に実現可能であ
る。なお、第２図中の番号は、各試料番号を表わす。
＜発明の効果＞ 以上、詳細に説明した通り、この発明にかかるマイク
ロ波・ミリ波用磁性体組成物は十分に小さいΔＨと十分
に小さいtanδを有し、かつ高いTcと大きなBrを有して
いるため、ラッチング型位相変換器や高安定なアイソレ
ーターやサーキュレーターなどの回路素子への応用に大
変有用な材料である。さらに、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-z
AyMnz）8-wO12の化学式で表わされるｘおよびｙをこ
の発明の範囲内で適宜変化させることによって、４πMs
を350〜1780ガウスの範囲で任意に設定でき、かつ、α
を−910〜−2730ppm/℃の範囲で任意に設定できる。従
って、その使用する周波数に最も適した４πMsの値を有
する材料を選択できるとともに、永久磁石などと組み合
わせて用いる場合に磁石の温度特性を補償することがで
きる。
ロ波・ミリ波用磁性体組成物は十分に小さいΔＨと十分
に小さいtanδを有し、かつ高いTcと大きなBrを有して
いるため、ラッチング型位相変換器や高安定なアイソレ
ーターやサーキュレーターなどの回路素子への応用に大
変有用な材料である。さらに、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-z
AyMnz）8-wO12の化学式で表わされるｘおよびｙをこ
の発明の範囲内で適宜変化させることによって、４πMs
を350〜1780ガウスの範囲で任意に設定でき、かつ、α
を−910〜−2730ppm/℃の範囲で任意に設定できる。従
って、その使用する周波数に最も適した４πMsの値を有
する材料を選択できるとともに、永久磁石などと組み合
わせて用いる場合に磁石の温度特性を補償することがで
きる。
第１図はこの発明にかかるマイクロ波・ミリ波用磁性体
組成物の、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12の
ｘおよびｙの組成範囲を表わす組成図、第２図は第３表
中の試料番号46〜50について（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zA
yMnz）8-wO12のｗとtanδの常用対数値（log tan
δ）およびBrの関係を示したグラフである。
組成物の、（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12の
ｘおよびｙの組成範囲を表わす組成図、第２図は第３表
中の試料番号46〜50について（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zA
yMnz）8-wO12のｗとtanδの常用対数値（log tan
δ）およびBrの関係を示したグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】（Y1-xGdx）ｗ（Fe1-y-zAyMnz）8-wO12
で表わされる組成において、ｘ、ｙ、ｚおよびｗがそれ
ぞれ０≦ｘ≦0.35、０≦ｙ≦0.16、０≦ｚ≦0.04、3.02
≦ｗ≦3.06の範囲にある組成を主成分とし、これにCuO
の形で表わした酸化銅およびSnO2の形で表わした酸化錫
をそれぞれ0.5モル％以上、2.0モル％以下添加含有して
なるマイクロ波・ミリ波用磁性体組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235396A JP2958800B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235396A JP2958800B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114411A JPH04114411A (ja) | 1992-04-15 |
| JP2958800B2 true JP2958800B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=16985472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2235396A Expired - Lifetime JP2958800B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2958800B2 (ja) |
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-
1990
- 1990-09-04 JP JP2235396A patent/JP2958800B2/ja not_active Expired - Lifetime
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