JPH09102410A - 磁性体材料およびこれを用いた高周波回路部品 - Google Patents
磁性体材料およびこれを用いた高周波回路部品Info
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- JPH09102410A JPH09102410A JP7259764A JP25976495A JPH09102410A JP H09102410 A JPH09102410 A JP H09102410A JP 7259764 A JP7259764 A JP 7259764A JP 25976495 A JP25976495 A JP 25976495A JP H09102410 A JPH09102410 A JP H09102410A
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- H01F1/342—Oxides
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温焼成可能なマイクロ波用磁性体材料。お
よびこれを用いた、高周波回路部品。 【解決手段】 主組成として少なくともイットリウム
（Ｙ）または稀土類金属元素の１種類以上と鉄（Ｆｅ）
とビスマス（Ｂｉ）と酸素（Ｏ）を含み、ガーネット型
構造を有する相を主成分とし、副成分として、前記主組
成を１００重量部として、ほう素（Ｂ）をＢ2Ｏ3の重量
部に換算して０.２≦Ｂ2Ｏ3≦５ 含む、多結晶セラミッ
クス磁性体材料。またこの材料を用い、銀（Ａｇ）導体
を用い、前記磁性体中に導体を埋め込んで閉磁路を形成
したことを特徴とする高周波回路部品。
よびこれを用いた、高周波回路部品。 【解決手段】 主組成として少なくともイットリウム
（Ｙ）または稀土類金属元素の１種類以上と鉄（Ｆｅ）
とビスマス（Ｂｉ）と酸素（Ｏ）を含み、ガーネット型
構造を有する相を主成分とし、副成分として、前記主組
成を１００重量部として、ほう素（Ｂ）をＢ2Ｏ3の重量
部に換算して０.２≦Ｂ2Ｏ3≦５ 含む、多結晶セラミッ
クス磁性体材料。またこの材料を用い、銀（Ａｇ）導体
を用い、前記磁性体中に導体を埋め込んで閉磁路を形成
したことを特徴とする高周波回路部品。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路部品用
に使用される、マイクロ波用磁性体材料およびこれを用
いて作製した高周波用回路部品である。
に使用される、マイクロ波用磁性体材料およびこれを用
いて作製した高周波用回路部品である。
【０００２】
【従来の技術】近年、衛星通信や移動体通信の市場拡大
に見られるように、情報・通信分野の高速・高密度化が
進展し、使用周波数の高周波数化が進んでいる。このよ
うな高周波で使用される磁性体として、電気抵抗率が高
く、高周波における損失が小さい、ガーネット系磁性体
が注目されている。また、高周波信号処理用として、磁
性体のジャイロ磁気効果を利用した、サーキュレータ、
アイソレータ、ジャイレータ等の非可逆回路素子があ
り、この場合にも主にガーネット系磁性体が利用されて
いる。
に見られるように、情報・通信分野の高速・高密度化が
進展し、使用周波数の高周波数化が進んでいる。このよ
うな高周波で使用される磁性体として、電気抵抗率が高
く、高周波における損失が小さい、ガーネット系磁性体
が注目されている。また、高周波信号処理用として、磁
性体のジャイロ磁気効果を利用した、サーキュレータ、
アイソレータ、ジャイレータ等の非可逆回路素子があ
り、この場合にも主にガーネット系磁性体が利用されて
いる。
【０００３】高周波回路部品の代表として、非可逆回路
素子のサーキュレータを取り上げる。一般的な分布定数
型Ｙストリップラインタイプでは、ストリップラインの
上下にガーネット円盤を配し、これを上下より永久磁石
ではさむ構造となっている。この時の最小挿入損失を与
える磁性体円盤の直径ｄは、次式で与えられる。 ｄ＝ａ／(ｆ・(μ'・ε')0.5) ここでａは定数、ｆは周波数、μ' は比透磁率の実数成
分、ε' は比誘電率の実数成分である。従って、磁性体
のμ' が高いほど磁性体円盤の直径が小さくなり、サー
キュレータを小型化できる。この場合のμ' は、強磁性
共鳴による順方向透磁率μ+'であり、外部直流磁場の強
さに依存する。強磁性共鳴直下となる外部磁場下でμ+'
は最大となるが、損失成分μ" も大きくなり、挿入損失
が大きくなるため、通常は共鳴点よりもやや大きい外部
磁場をかけ、μ" があまり大きくない状態で用いるのが
一般的である。同じμ" となる外部直流磁場下で用いる
場合、材料の磁気共鳴半値幅ΔＨが小さいほど、μ+'が
大きくなり、小型化が可能となる。こうした事情は、よ
り小型の集中定数型でも、またアイソレーターでも同様
である。
素子のサーキュレータを取り上げる。一般的な分布定数
型Ｙストリップラインタイプでは、ストリップラインの
上下にガーネット円盤を配し、これを上下より永久磁石
ではさむ構造となっている。この時の最小挿入損失を与
える磁性体円盤の直径ｄは、次式で与えられる。 ｄ＝ａ／(ｆ・(μ'・ε')0.5) ここでａは定数、ｆは周波数、μ' は比透磁率の実数成
分、ε' は比誘電率の実数成分である。従って、磁性体
のμ' が高いほど磁性体円盤の直径が小さくなり、サー
キュレータを小型化できる。この場合のμ' は、強磁性
共鳴による順方向透磁率μ+'であり、外部直流磁場の強
さに依存する。強磁性共鳴直下となる外部磁場下でμ+'
は最大となるが、損失成分μ" も大きくなり、挿入損失
が大きくなるため、通常は共鳴点よりもやや大きい外部
磁場をかけ、μ" があまり大きくない状態で用いるのが
一般的である。同じμ" となる外部直流磁場下で用いる
場合、材料の磁気共鳴半値幅ΔＨが小さいほど、μ+'が
大きくなり、小型化が可能となる。こうした事情は、よ
り小型の集中定数型でも、またアイソレーターでも同様
である。
【０００４】一方、ガーネット系磁性体材料は、通常単
結晶薄膜か、あるいは多結晶焼結体として利用されてい
る。単結晶の作製は、引き上げ法で作製されるＧＧＧ
（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）単結晶を基板
として、ＬＰＥ（Liquid PhaseEpitaxy）法で９００℃
程度の温度で薄膜として作製されるのが一般的である。
この方法で作製された試料は、磁気共鳴半値幅ΔＨが小
さいが、アイソレータ等で使用されるような厚みのある
試料の作製には時間がかかりすぎ、また高価な点が欠点
である。一方、多結晶は、通常のセラミックス焼結体と
して作製されるため、ΔＨは単結晶より一桁以上大きい
ものの、任意のサイズの試料が容易に作製でき、かつ単
結晶に比べてはるかに安価であり、サーキュレータやア
イソレータ用としては、この多結晶焼結体が用いられて
いた。
結晶薄膜か、あるいは多結晶焼結体として利用されてい
る。単結晶の作製は、引き上げ法で作製されるＧＧＧ
（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）単結晶を基板
として、ＬＰＥ（Liquid PhaseEpitaxy）法で９００℃
程度の温度で薄膜として作製されるのが一般的である。
この方法で作製された試料は、磁気共鳴半値幅ΔＨが小
さいが、アイソレータ等で使用されるような厚みのある
試料の作製には時間がかかりすぎ、また高価な点が欠点
である。一方、多結晶は、通常のセラミックス焼結体と
して作製されるため、ΔＨは単結晶より一桁以上大きい
ものの、任意のサイズの試料が容易に作製でき、かつ単
結晶に比べてはるかに安価であり、サーキュレータやア
イソレータ用としては、この多結晶焼結体が用いられて
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット）や、その飽和磁
束密度や温度特性を調整するために、ＹをＧｄ等で、ま
たＦｅをＡｌやＧａ等で置換したものでは、焼成温度が
１４００℃以上の高温になるため、特殊な炉が必要とな
り、また、省エネルギーの面からも問題があった。
なＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット）や、その飽和磁
束密度や温度特性を調整するために、ＹをＧｄ等で、ま
たＦｅをＡｌやＧａ等で置換したものでは、焼成温度が
１４００℃以上の高温になるため、特殊な炉が必要とな
り、また、省エネルギーの面からも問題があった。
【０００６】また前述したサーキュレータでは、その構
造より容易に推測されるように、ストリップラインに電
流を流す事によって生じる磁束が、磁性体とその隙間を
交互に通り、開磁路構成となる。このためみかけの透磁
率は、空隙部分（μ' ＝１）の影響を受け、磁性体本来
の透磁率より低下してしまうという欠点があった。この
欠点を防ぐためには閉磁路構成とする必要があり、導体
を磁性体に埋め込んで、同時に焼成する方法も考案され
ている（信学技報、ＭＷ９４−１４、Ｐ１７(1994)）。
しかしながらこの方法では、ガーネットの焼成温度が１
４００℃と高いため、内部電極として融点の高いパラジ
ウム等を用いる必要があり、パラジウムが高価でかつ比
較的電気抵抗率が高いため、高コスト・低Ｑとなるとい
った問題点があった。
造より容易に推測されるように、ストリップラインに電
流を流す事によって生じる磁束が、磁性体とその隙間を
交互に通り、開磁路構成となる。このためみかけの透磁
率は、空隙部分（μ' ＝１）の影響を受け、磁性体本来
の透磁率より低下してしまうという欠点があった。この
欠点を防ぐためには閉磁路構成とする必要があり、導体
を磁性体に埋め込んで、同時に焼成する方法も考案され
ている（信学技報、ＭＷ９４−１４、Ｐ１７(1994)）。
しかしながらこの方法では、ガーネットの焼成温度が１
４００℃と高いため、内部電極として融点の高いパラジ
ウム等を用いる必要があり、パラジウムが高価でかつ比
較的電気抵抗率が高いため、高コスト・低Ｑとなるとい
った問題点があった。
【０００７】また高周波インダクタとして使用する場合
にも、小型で高いインダクタンス値を得るためには、電
極材料を内蔵して閉磁路構成とする必要があるが（工業
調査会刊、「マイクロ磁気デバイスのすべて」Ｐ１７６
−１７７）、サーキュレーターと同様の理由から、高コ
スト・低Ｑとなるといった問題点があった。
にも、小型で高いインダクタンス値を得るためには、電
極材料を内蔵して閉磁路構成とする必要があるが（工業
調査会刊、「マイクロ磁気デバイスのすべて」Ｐ１７６
−１７７）、サーキュレーターと同様の理由から、高コ
スト・低Ｑとなるといった問題点があった。
【０００８】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、低温で焼成可能な多結晶セラミックス磁性体材料及
びこれを用いた高周波回路部品を提供することを目的と
する。
め、低温で焼成可能な多結晶セラミックス磁性体材料及
びこれを用いた高周波回路部品を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の材料は、主組成として少なくともイッ
トリウム（Ｙ）または稀土類金属元素の１種類以上と鉄
（Ｆｅ）とビスマス（Ｂｉ）と酸素（Ｏ）を含み、ガー
ネット型構造を有する相を主成分とし、副成分として、
前記主組成を１００重量部として、ほう素（Ｂ）をＢ2
Ｏ3の重量部に換算して０.２≦Ｂ2Ｏ3≦５を含む、多結
晶セラミックス磁性体材料である。また特に、ガーネッ
ト型構造を有する相が、化学式 Ｒ3-xＢｉxＦｅ5Ｏ12
（ＲはＹあるいは稀土類金属元素の１種類以上）で表さ
れ、ｘが、 ０．５≦ｘ≦１．５ の範囲内にある事を特徴とする、特許請求項第１項記載
の多結晶セラミックス磁性体材料である。さらに、上記
の主組成を１００重量部として、０重量％＜Ｖ2Ｏ5 ≦
１重量％、 ０重量％＜ＣｕＯ ≦１重量％、０重量％
＜ＭｏＯ3≦１重量％、 ０重量％＜ＷＯ3 ≦１重量
％、０重量％＜ＰｂＯ ≦１重量％の１種類以上を含む
事が望ましい。また、相対焼結密度が９５％以上９９．
８％以下である事が望ましい。
ために、本発明の材料は、主組成として少なくともイッ
トリウム（Ｙ）または稀土類金属元素の１種類以上と鉄
（Ｆｅ）とビスマス（Ｂｉ）と酸素（Ｏ）を含み、ガー
ネット型構造を有する相を主成分とし、副成分として、
前記主組成を１００重量部として、ほう素（Ｂ）をＢ2
Ｏ3の重量部に換算して０.２≦Ｂ2Ｏ3≦５を含む、多結
晶セラミックス磁性体材料である。また特に、ガーネッ
ト型構造を有する相が、化学式 Ｒ3-xＢｉxＦｅ5Ｏ12
（ＲはＹあるいは稀土類金属元素の１種類以上）で表さ
れ、ｘが、 ０．５≦ｘ≦１．５ の範囲内にある事を特徴とする、特許請求項第１項記載
の多結晶セラミックス磁性体材料である。さらに、上記
の主組成を１００重量部として、０重量％＜Ｖ2Ｏ5 ≦
１重量％、 ０重量％＜ＣｕＯ ≦１重量％、０重量％
＜ＭｏＯ3≦１重量％、 ０重量％＜ＷＯ3 ≦１重量
％、０重量％＜ＰｂＯ ≦１重量％の１種類以上を含む
事が望ましい。また、相対焼結密度が９５％以上９９．
８％以下である事が望ましい。
【００１０】また、本発明の高周波回路部品は、前記磁
性体中に導体を埋め込んで閉磁路を形成したことを特徴
とする高周波回路部品である。この素子においては、磁
性体中の導体としては、銀（Ａｇ）を主成分とする事が
望ましい。
性体中に導体を埋め込んで閉磁路を形成したことを特徴
とする高周波回路部品である。この素子においては、磁
性体中の導体としては、銀（Ａｇ）を主成分とする事が
望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明では、ＦｅとＢｉを含むガ
ーネットに、Ｂを添加する事により、従来よりも低い温
度でより緻密なセラミックス磁性体材料が得られる。ま
た、さらにＶ、Ｃｕ、Ｍo、Ｗ、Ｐｂの１種類以上を添
加する事により、ＡｇあるいはＣｕの融点以下の温度で
焼成可能な、セラミックス磁性体材料が得られる。この
材料を用いて、閉磁路構成となるように、磁性体中に導
体を埋め込むと、小型のインダクタ素子あるいは非可逆
回路素子が得られる。
ーネットに、Ｂを添加する事により、従来よりも低い温
度でより緻密なセラミックス磁性体材料が得られる。ま
た、さらにＶ、Ｃｕ、Ｍo、Ｗ、Ｐｂの１種類以上を添
加する事により、ＡｇあるいはＣｕの融点以下の温度で
焼成可能な、セラミックス磁性体材料が得られる。この
材料を用いて、閉磁路構成となるように、磁性体中に導
体を埋め込むと、小型のインダクタ素子あるいは非可逆
回路素子が得られる。
【００１２】本発明の材料を用いた素子では、磁性体が
低温焼成可能であるため、導体としてＡｇを主成分とす
る事ができ、小型で高Ｑのインダクタ、あるいは挿入損
失が小さいサーキュレーターやアイソレーター素子とす
る事ができる。
低温焼成可能であるため、導体としてＡｇを主成分とす
る事ができ、小型で高Ｑのインダクタ、あるいは挿入損
失が小さいサーキュレーターやアイソレーター素子とす
る事ができる。
【００１３】以下、ガーネットの代表として主にＹＩＧ
を例として説明するが、本発明はこれに拘束される物で
はなく、ガーネット材料でよく行われるように、その飽
和磁束密度や温度特性を調整するために、ＦｅをＡｌや
Ｇａで置換したものや、ＹをＧｄで置換したものでも、
全く同様の効果が認められた。また高周波部品の代表と
して、非可逆回路素子のアイソレーターを例として説明
するが、本発明はこれに拘束される物ではなく、他のタ
イプの高周波回路部品においても、全く同様の効果が得
られる物である。
を例として説明するが、本発明はこれに拘束される物で
はなく、ガーネット材料でよく行われるように、その飽
和磁束密度や温度特性を調整するために、ＦｅをＡｌや
Ｇａで置換したものや、ＹをＧｄで置換したものでも、
全く同様の効果が認められた。また高周波部品の代表と
して、非可逆回路素子のアイソレーターを例として説明
するが、本発明はこれに拘束される物ではなく、他のタ
イプの高周波回路部品においても、全く同様の効果が得
られる物である。
【００１４】（実施例１）出発原料として、純度９９．
９％以上のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ 2Ｏ3粉
末を用いた。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ
2Ｏ3のｍｏｌ比が（Ｙ2Ｏ3＋Ｂｉ2Ｏ3）：Ｆｅ2Ｏ3＝
３：５となり、Ｂｉ量が（表１）の値となり、全重量が
３００ｇとなるように配合し、ボールミルにて混合し、
８００℃で各２時間仮焼した。この粉末に、添加物とし
てＢ2Ｏ3を（表１）の割合で添加し、再度ボールミルで
粉砕した。この仮焼粉末を成形後、５０℃きざみの所定
の各温度で３時間焼成した。得られた試料の相対密度を
測定し、９０％以上の相対密度が得られる最低焼成温度
をもとめた結果を（表１）に示した。また、焼結体を粉
砕し、Ｘ線回折により生成相を同定した。
９％以上のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ 2Ｏ3粉
末を用いた。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ
2Ｏ3のｍｏｌ比が（Ｙ2Ｏ3＋Ｂｉ2Ｏ3）：Ｆｅ2Ｏ3＝
３：５となり、Ｂｉ量が（表１）の値となり、全重量が
３００ｇとなるように配合し、ボールミルにて混合し、
８００℃で各２時間仮焼した。この粉末に、添加物とし
てＢ2Ｏ3を（表１）の割合で添加し、再度ボールミルで
粉砕した。この仮焼粉末を成形後、５０℃きざみの所定
の各温度で３時間焼成した。得られた試料の相対密度を
測定し、９０％以上の相対密度が得られる最低焼成温度
をもとめた結果を（表１）に示した。また、焼結体を粉
砕し、Ｘ線回折により生成相を同定した。
【００１５】
【表１】
【００１６】（表１）より明らかなように、本発明の磁
性体では、Ｂ2Ｏ3を０．２重量％以上添加することによ
り、より低温で緻密化した。特にＸが０．５以上では、
９００℃でも焼結可能となった。しかしながら、Ｂｉ置
換量が２．０以上か、あるいは添加物量が７．０ｗｔ％
ではガーネット単相とはならず、第２相が出現した。な
お、添加物は仮焼前に添加しても同様の効果が得られ
た。
性体では、Ｂ2Ｏ3を０．２重量％以上添加することによ
り、より低温で緻密化した。特にＸが０．５以上では、
９００℃でも焼結可能となった。しかしながら、Ｂｉ置
換量が２．０以上か、あるいは添加物量が７．０ｗｔ％
ではガーネット単相とはならず、第２相が出現した。な
お、添加物は仮焼前に添加しても同様の効果が得られ
た。
【００１７】（実施例２）出発原料として、純度９９．
９％以上のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ 2Ｏ3、
Ｖ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＰｂＯ粉末を用い
た。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3のｍ
ｏｌ比が、Ｙ2Ｏ3：Ｂｉ2Ｏ3：Ｆｅ2Ｏ3＝２．４：０．
６：５．０となり、合計重量が３００ｇとなるように秤
量し、さらに添加物としてＶ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、
ＷＯ3、ＰｂＯを（表２）の割合で添加し、ボールミル
にて混合し、８５０℃で２時間仮焼した後、Ｂ2Ｏ3を
０．５重量％加え、再度ボールミルで粉砕した。この仮
焼粉末を成形後、５０℃きざみの所定の各温度で３時間
焼成した。得られた試料の相対密度を測定し、９０％以
上の相対密度が得られる最低焼成温度をもとめた結果を
（表２）に示した。また、焼結体を粉砕し、Ｘ線回折に
より生成相を同定した。
９％以上のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ 2Ｏ3、
Ｖ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＰｂＯ粉末を用い
た。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3のｍ
ｏｌ比が、Ｙ2Ｏ3：Ｂｉ2Ｏ3：Ｆｅ2Ｏ3＝２．４：０．
６：５．０となり、合計重量が３００ｇとなるように秤
量し、さらに添加物としてＶ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、
ＷＯ3、ＰｂＯを（表２）の割合で添加し、ボールミル
にて混合し、８５０℃で２時間仮焼した後、Ｂ2Ｏ3を
０．５重量％加え、再度ボールミルで粉砕した。この仮
焼粉末を成形後、５０℃きざみの所定の各温度で３時間
焼成した。得られた試料の相対密度を測定し、９０％以
上の相対密度が得られる最低焼成温度をもとめた結果を
（表２）に示した。また、焼結体を粉砕し、Ｘ線回折に
より生成相を同定した。
【００１８】
【表２】
【００１９】（表２）より明らかなように、Ｂ2Ｏ3にさ
らにＶ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＰｂＯのいずれ
かを添加することにより、より低温で緻密化した。しか
しながら、添加物量が２．０ｗｔ％以上ではガーネット
単相とはならず、第２相が出現した。なお、添加物は仮
焼後に添加しても同様の効果が得られた。
らにＶ2Ｏ5、ＣｕＯ、ＭｏＯ3、ＷＯ3、ＰｂＯのいずれ
かを添加することにより、より低温で緻密化した。しか
しながら、添加物量が２．０ｗｔ％以上ではガーネット
単相とはならず、第２相が出現した。なお、添加物は仮
焼後に添加しても同様の効果が得られた。
【００２０】（実施例３）出発原料として、純度９９．
９％のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5粉末を
用いた。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3
のｍｏｌ比が（Ｙ 2Ｏ3＋Ｂｉ2Ｏ3）：Ｆｅ2Ｏ3＝３：５
となり、Ｙ2Ｏ3とＢｉ2Ｏ3のｍｏｌ比がＹ／Ｂｉ＝２．
２／０．８の値となり、合計重量が３００ｇとなるよう
に配合し、添加物としてＶ2Ｏ5を０．１ｗｔ％の割合で
添加し、ボールミルにて混合し、９００℃で２時間仮焼
した後、Ｂ2Ｏ3を（表３）に示す量だけ添加し、再度ボ
ールミルで粉砕した。この仮焼粉末を成形後、９００℃
で５時間、通常の方法で焼成し、外形２５ｍｍφ、厚さ
１．５ｍｍのガーネット円板状試料を得た。また、ホッ
トプレス法にて焼結させた試料も作製した。これらの円
板状試料の密度を測定した後、Ｙ形状のストリップライ
ンの上下に置き、さらに上下からＳｒフェライト円板で
はさみ、磁性金属ケースに納め、ストリップラインの一
つの端部にターミネータ用抵抗を接続して、分布定数型
Ｙストリップラインアイソレータを構成した。得られた
アイソレータの１ＧＨｚでの正方向挿入損失を測定し
た。結果を（表３）に示した。
９％のＹ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5粉末を
用いた。これらの粉末を、Ｙ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3
のｍｏｌ比が（Ｙ 2Ｏ3＋Ｂｉ2Ｏ3）：Ｆｅ2Ｏ3＝３：５
となり、Ｙ2Ｏ3とＢｉ2Ｏ3のｍｏｌ比がＹ／Ｂｉ＝２．
２／０．８の値となり、合計重量が３００ｇとなるよう
に配合し、添加物としてＶ2Ｏ5を０．１ｗｔ％の割合で
添加し、ボールミルにて混合し、９００℃で２時間仮焼
した後、Ｂ2Ｏ3を（表３）に示す量だけ添加し、再度ボ
ールミルで粉砕した。この仮焼粉末を成形後、９００℃
で５時間、通常の方法で焼成し、外形２５ｍｍφ、厚さ
１．５ｍｍのガーネット円板状試料を得た。また、ホッ
トプレス法にて焼結させた試料も作製した。これらの円
板状試料の密度を測定した後、Ｙ形状のストリップライ
ンの上下に置き、さらに上下からＳｒフェライト円板で
はさみ、磁性金属ケースに納め、ストリップラインの一
つの端部にターミネータ用抵抗を接続して、分布定数型
Ｙストリップラインアイソレータを構成した。得られた
アイソレータの１ＧＨｚでの正方向挿入損失を測定し
た。結果を（表３）に示した。
【００２１】
【表３】
【００２２】（表３）より明らかなように、焼成温度が
低く、密度が９５％未満の試料１〜３は、実質状アイソ
レーターとはならないか、あるいは挿入損失が大きく、
実使用出来ないものであった。密度が９５％を越える試
料４は、挿入損失０．４８ｄＢで、使用限界ぎりぎりで
あった。９００℃焼成の試料５〜１１は、いずれも使用
可能であったが、特にＢ2Ｏ3添加量が０．２〜５．０ｗ
ｔ％の試料７〜１１は、挿入損失が０．３ｄＢ未満で、
十分な特性となった。また、添加量２．０ｗｔ％の試料
１０で、密度９９．８％と最高になり、挿入損失も０．
１１ｄＢとなった。試料１２は密度はかなり高かった
が、挿入損失は０．５５ｄＢと大きかった。これは、第
２相析出のためと考えられる。
低く、密度が９５％未満の試料１〜３は、実質状アイソ
レーターとはならないか、あるいは挿入損失が大きく、
実使用出来ないものであった。密度が９５％を越える試
料４は、挿入損失０．４８ｄＢで、使用限界ぎりぎりで
あった。９００℃焼成の試料５〜１１は、いずれも使用
可能であったが、特にＢ2Ｏ3添加量が０．２〜５．０ｗ
ｔ％の試料７〜１１は、挿入損失が０．３ｄＢ未満で、
十分な特性となった。また、添加量２．０ｗｔ％の試料
１０で、密度９９．８％と最高になり、挿入損失も０．
１１ｄＢとなった。試料１２は密度はかなり高かった
が、挿入損失は０．５５ｄＢと大きかった。これは、第
２相析出のためと考えられる。
【００２３】さらに密度を上げる事を目的として、試料
１３と１４では、焼成温度を高くしたが、密度は高くな
らなかった。そこで、試料１５〜１７では、ホットプレ
ス法による高密度化を試みた。その結果、密度は９９．
９％以上となったが、挿入損失は改善されなかった。
１３と１４では、焼成温度を高くしたが、密度は高くな
らなかった。そこで、試料１５〜１７では、ホットプレ
ス法による高密度化を試みた。その結果、密度は９９．
９％以上となったが、挿入損失は改善されなかった。
【００２４】以上に示したように、挿入損失の面から、
焼結体密度は９５％以上必要である。一方、密度を９
９．９％以上とするには、ホットプレス法のような特殊
な焼成法が必要であり、これは生産性の低下、コストア
ップにつながり、そのわりに特性は改善されなかった。
従って、焼結体密度は９５％以上９９．８％以下である
事が望ましい。
焼結体密度は９５％以上必要である。一方、密度を９
９．９％以上とするには、ホットプレス法のような特殊
な焼成法が必要であり、これは生産性の低下、コストア
ップにつながり、そのわりに特性は改善されなかった。
従って、焼結体密度は９５％以上９９．８％以下である
事が望ましい。
【００２５】（実施例４）実施例１と同様の方法で、Ｙ
2Ｏ3：Ｂｉ2Ｏ3：Ｆｅ2Ｏ3＝２．２：０．８：５．０の
ｍｏｌ比となり、合計重量が３００ｇとなるように配合
し、ボールミルにて混合し、８５０℃にて５時間仮焼し
た後、添加物としてＢ2Ｏ3を１．０ｗｔ％添加し、再度
ボールミルで粉砕した。この仮焼粉末に有機バインダを
混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシー
トを形成した後、上記グリーンシートを円形に切断し
た。他方、Ａｇにエチルセルロース系ビビクルを混合し
てなる導伝ペーストを用意し、先のグリーンシート上に
ストリップラインとして印刷した。同じ物を３枚用意
し、ストリップラインがお互いに１２０度の角度で交わ
るように重ね、その上にさらに１枚のグリーンシートを
重ねて、厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体４層に
導体が３層サンドイッチされたグリーンシート積層体を
作製した。これを９００℃で３ｈｒ焼成して閉磁路構成
をとるようにし、その焼結体の側面の内部導体の位置６
ヶ所にＡｇペーストを塗布し、７００℃で１０分間焼き
付ける事により外部電極を形成した。この積層体の６ヶ
所の電極のうち、互いに１２０度離れた３ヶ所を接地
し、他の３ヶ所の内、１ヶ所は、整合抵抗を介して接地
してターミネートし、他の２ヶ所に端子と適当な負荷容
量を設け、さらに上下より磁石円盤ではさみ、磁性金属
ケースにおさめて、１．９ＧＨｚ用集中定数型アイソレ
ータを作製した。
2Ｏ3：Ｂｉ2Ｏ3：Ｆｅ2Ｏ3＝２．２：０．８：５．０の
ｍｏｌ比となり、合計重量が３００ｇとなるように配合
し、ボールミルにて混合し、８５０℃にて５時間仮焼し
た後、添加物としてＢ2Ｏ3を１．０ｗｔ％添加し、再度
ボールミルで粉砕した。この仮焼粉末に有機バインダを
混合し、ドクターブレード法により均一なグリーンシー
トを形成した後、上記グリーンシートを円形に切断し
た。他方、Ａｇにエチルセルロース系ビビクルを混合し
てなる導伝ペーストを用意し、先のグリーンシート上に
ストリップラインとして印刷した。同じ物を３枚用意
し、ストリップラインがお互いに１２０度の角度で交わ
るように重ね、その上にさらに１枚のグリーンシートを
重ねて、厚み方向に圧力を加えて圧着し、磁性体４層に
導体が３層サンドイッチされたグリーンシート積層体を
作製した。これを９００℃で３ｈｒ焼成して閉磁路構成
をとるようにし、その焼結体の側面の内部導体の位置６
ヶ所にＡｇペーストを塗布し、７００℃で１０分間焼き
付ける事により外部電極を形成した。この積層体の６ヶ
所の電極のうち、互いに１２０度離れた３ヶ所を接地
し、他の３ヶ所の内、１ヶ所は、整合抵抗を介して接地
してターミネートし、他の２ヶ所に端子と適当な負荷容
量を設け、さらに上下より磁石円盤ではさみ、磁性金属
ケースにおさめて、１．９ＧＨｚ用集中定数型アイソレ
ータを作製した。
【００２６】また、同様の方法で、（表４）に示すガー
ネット組成と電極材料を用いた集中定数型アイソレータ
ーを作製した。さらに比較のため、従来どうりの、磁性
体と電極を別々に配した、開磁路構成集中定数型アイソ
レーターも作製した。なお、磁性体サイズは、どちらも
同じとした。得られたアイソレーターのアイソレーショ
ン比帯域（２０ｄＢ以上のアイソレーションが得られる
周波数帯域幅／最大アイソレーション周波数）と挿入損
失を測定した。結果を（表４）に示した。
ネット組成と電極材料を用いた集中定数型アイソレータ
ーを作製した。さらに比較のため、従来どうりの、磁性
体と電極を別々に配した、開磁路構成集中定数型アイソ
レーターも作製した。なお、磁性体サイズは、どちらも
同じとした。得られたアイソレーターのアイソレーショ
ン比帯域（２０ｄＢ以上のアイソレーションが得られる
周波数帯域幅／最大アイソレーション周波数）と挿入損
失を測定した。結果を（表４）に示した。
【００２７】
【表４】
【００２８】（表４）より明らかなように、閉磁路構成
では、比帯域が広くなった。本発明のＢ2Ｏ3とＢｉを含
む磁性体では、９００℃で焼成可能であるため、Ａｇを
内部電極として同時焼成／閉磁路構成とする事が可能で
あり、その結果、広い比帯域、低い挿入損失が得られ
た。またＢ2Ｏ3とともに、ＣｕＯ等の第２の添加物を同
時に含む事により、さらに低損失となった。Ｂｉを含ん
でいても、Ｂ2Ｏ3を含まなかったり、あるいは電極材料
として、Ａｇ以外の、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、ＲｕＯ 2等を
利用した場合は、挿入損失が若干大きくなった。これ
は、Ｂ2Ｏ3を含まない場合には、９００℃焼成では、焼
結体の緻密化が充分ではないために損失が大きく、ま
た、Ａｇ以外の電極は、抵抗率が大きいためと考えられ
る。
では、比帯域が広くなった。本発明のＢ2Ｏ3とＢｉを含
む磁性体では、９００℃で焼成可能であるため、Ａｇを
内部電極として同時焼成／閉磁路構成とする事が可能で
あり、その結果、広い比帯域、低い挿入損失が得られ
た。またＢ2Ｏ3とともに、ＣｕＯ等の第２の添加物を同
時に含む事により、さらに低損失となった。Ｂｉを含ん
でいても、Ｂ2Ｏ3を含まなかったり、あるいは電極材料
として、Ａｇ以外の、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、ＲｕＯ 2等を
利用した場合は、挿入損失が若干大きくなった。これ
は、Ｂ2Ｏ3を含まない場合には、９００℃焼成では、焼
結体の緻密化が充分ではないために損失が大きく、ま
た、Ａｇ以外の電極は、抵抗率が大きいためと考えられ
る。
【００２９】一方、Ｂｉを含まない通常のＹＩＧの場
合、Ａｇ内部電極同時焼成／閉磁路構成では、アイソレ
ーターとならなかった。これは、温度が低いとＹＩＧが
ほとんど緻密化せず、一方温度が高くなると、ＹＩＧは
緻密化するが、Ａｇの融点を大幅に越えるために、電極
が切れてしまったためと考えられる。この場合、Ｐｄを
内部電極として１４００℃で焼成すれば、かなり良好な
特性のものが得られるが、Ｐｄが高価、高温焼成が必
要、若干挿入損失が大といった欠点があった。
合、Ａｇ内部電極同時焼成／閉磁路構成では、アイソレ
ーターとならなかった。これは、温度が低いとＹＩＧが
ほとんど緻密化せず、一方温度が高くなると、ＹＩＧは
緻密化するが、Ａｇの融点を大幅に越えるために、電極
が切れてしまったためと考えられる。この場合、Ｐｄを
内部電極として１４００℃で焼成すれば、かなり良好な
特性のものが得られるが、Ｐｄが高価、高温焼成が必
要、若干挿入損失が大といった欠点があった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、低温で焼
成可能なマイクロ波用ガーネットフェライト焼結体であ
る。また、これを用いた高周波回路部品である。本発明
により、高周波用ガーネットが容易に製造可能となり、
また、９００℃以下で焼成可能であるために、電極材料
や、例えば誘電体材料等とも同時焼成が可能で、より高
性能・小型の高周波回路部品が得られる。
成可能なマイクロ波用ガーネットフェライト焼結体であ
る。また、これを用いた高周波回路部品である。本発明
により、高周波用ガーネットが容易に製造可能となり、
また、９００℃以下で焼成可能であるために、電極材料
や、例えば誘電体材料等とも同時焼成が可能で、より高
性能・小型の高周波回路部品が得られる。
Claims (6)
- 【請求項１】主組成として少なくともイットリウム
（Ｙ）または稀土類金属元素の１種類以上と鉄（Ｆｅ）
とビスマス（Ｂｉ）と酸素（Ｏ）を含み、ガーネット型
構造を有する相を主成分とし、副成分として、前記主組
成を１００重量部として、ほう素（Ｂ）をＢ2Ｏ3の重量
部に換算して０.２≦Ｂ2Ｏ3≦５ 含む多結晶セラミック
ス磁性体材料。 - 【請求項２】ガーネット型構造を有する相が、化学式
Ｒ3-xＢｉxＦｅ5Ｏ12（ＲはＹあるいは稀土類金属元素
の１種類以上）で表され、ｘが、 ０．５≦ｘ≦１．５ の範囲内にある事を特徴とする請求項１記載の多結晶セ
ラミックス磁性体材料。 - 【請求項３】主組成を１００重量部として、さらに ０重量％＜Ｖ2Ｏ5 ≦１重量％、 ０重量％＜ＣｕＯ ≦
１重量％、 ０重量％＜ＭｏＯ3≦１重量％、 ０重量％＜ＷＯ3 ≦
１重量％、 ０重量％＜ＰｂＯ ≦１重量％の１種類以上を含む、請
求項１又は２記載の多結晶セラミックス磁性体材料。 - 【請求項４】相対焼結密度が９５％以上９９．８％以下
である事を特徴とする請求項１、２又は３に記載の、多
結晶セラミックス磁性体材料。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の磁性体材
料を用い、閉磁路構成となるように、磁性体中に導体が
埋め込まれた構造を有する高周波用非可逆回路素子。 - 【請求項６】磁性体中の導体が、銀（Ａｇ）を主成分と
する事を特徴とする請求項５記載の高周波回路部品。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25976495A JP3405013B2 (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 磁性体材料の製造方法およびこれを用いた高周波回路部品 |
| US08/629,101 US5709811A (en) | 1995-04-11 | 1996-04-08 | Magnetic material for microwave and high-frequency circuit component using the same |
| EP96105648A EP0737987B1 (en) | 1995-04-11 | 1996-04-10 | Magnetic material for microwave and high-frequency circuit component using the same |
| DE69613745T DE69613745T2 (de) | 1995-04-11 | 1996-04-10 | Magnetisches Mikrowellenmaterial und Bauelement für Hochfrequenzschaltkreis unter Verwendung desselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25976495A JP3405013B2 (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 磁性体材料の製造方法およびこれを用いた高周波回路部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102410A true JPH09102410A (ja) | 1997-04-15 |
| JP3405013B2 JP3405013B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=17338645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25976495A Expired - Fee Related JP3405013B2 (ja) | 1995-04-11 | 1995-10-06 | 磁性体材料の製造方法およびこれを用いた高周波回路部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405013B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999016089A1 (fr) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Tdk Corporation | Elements ceramiques stratifies |
| KR100268647B1 (ko) * | 1997-10-28 | 2000-10-16 | 이계철 | 마이크로파 소자용 자성체 세라믹 조성물 ,이를 이용한 마이크로파 소자용 자성체 세라믹 및 그의 제조방법 |
| JP2014518840A (ja) * | 2011-06-06 | 2014-08-07 | スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッド | 希土類低減ガーネット系および関連のマイクロ波適用例 |
-
1995
- 1995-10-06 JP JP25976495A patent/JP3405013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999016089A1 (fr) * | 1997-09-22 | 1999-04-01 | Tdk Corporation | Elements ceramiques stratifies |
| US6235221B1 (en) | 1997-09-22 | 2001-05-22 | Tdk Corporation | Multilayer ceramic part |
| CN1111881C (zh) * | 1997-09-22 | 2003-06-18 | Tdk株式会社 | 多层陶瓷部件 |
| KR100268647B1 (ko) * | 1997-10-28 | 2000-10-16 | 이계철 | 마이크로파 소자용 자성체 세라믹 조성물 ,이를 이용한 마이크로파 소자용 자성체 세라믹 및 그의 제조방법 |
| JP2014518840A (ja) * | 2011-06-06 | 2014-08-07 | スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッド | 希土類低減ガーネット系および関連のマイクロ波適用例 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3405013B2 (ja) | 2003-05-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |