專利名稱：石榴紅鐵氧體和使用了它的非可逆電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于在微波段等的高頻波段所使用的非可逆電路元件的石榴紅鐵氧體及使用了該石榴紅鐵氧體的非可逆電路元件，尤其是涉及一種可減小4πMS的溫度系數(shù)(α)的絕對值、且可減小強磁性共振半值幅的技術(shù)。
背景技術(shù)：
一直以來，作為高頻用磁性材料，已知的有Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、鋰鐵氧體、YIG鐵氧體等。另外，在便攜式電話等的無線通訊設(shè)備中，使用有設(shè)置在天線和放大器之間、以放大器的穩(wěn)定動作及防止交調(diào)等為目的的、作為非可逆電路元件材料的高頻用磁性材料。
即使是在上述的磁性材料之中，YIG鐵氧體已知的有以在由Y3Fe5O12構(gòu)成的組合物中用Gd或Al進行部分元素置換而成的系列實現(xiàn)的，表現(xiàn)出低損失的例子。
然而，該YIG鐵氧體，因為當使用環(huán)境溫度變化時會導(dǎo)致隔離特性變化，所以期望能夠減小4πMS的溫度系數(shù)(α)的絕對值的YIG鐵氧體。
作為減小了上述α的絕對值的磁性材料，是使Fe以從化學(xué)計量比減少0.5～5％的范圍而成的石榴紅鐵氧體，可以考慮以由A3B5O12(其中A表示Y或、Y和Gd，B表示僅為鐵或除了Fe以外還具有Al、In、Mn的至少一種以上的元素)構(gòu)成的組成式表示的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體(例如，參照US公開2003/0080315)、或以由Y3-3x-zGd3xCazFe5-5y-z-5eAl5ySnzO12(其中1.5＜3x＜2.4、0＜y＜0.12、0＜z＜0.4，e是用于保持化學(xué)計量上的均衡的數(shù)，其是接近為0的數(shù))構(gòu)成的組成式表示的石榴紅鐵氧體(例如參照USP3886077)，并形成為可應(yīng)用于隔離器或循環(huán)器等電路元件上。
另外，這樣減小了α的絕對值后的石榴紅鐵氧體大多被用于小型化的非可逆電路中。
但是，在以上述A3B5O12的組成式、或上述Y3-3x-zGd3xCazFe5-5y-z-5eAl5ySnzO12的組成式表示的以往的石榴紅鐵氧體中，雖然隨著Gd的添加量的增加能夠使上述α的絕對值減小，但存在有強磁性共振半值幅(ΔH)會增大、在微波段等高頻波段下所使用的隔離器的插入損失增大的問題。例如，在上述A3B5O12的組成式的石榴紅鐵氧體中，當Gd的添加量按組成比超過1.5時，能夠使-35℃下的溫度系數(shù)(α)的值接近0，但ΔH會超過100000A·m-1。
另外，在上述Y3-3x-zGd3xCazFe5-5y-z-5eAl5ySnzO12的組成的石榴紅鐵氧體中，在按1.5～2.4的組成比添加了Gd時的溫度系數(shù)(α)為正(+)的值，特別是當達到2.0以上時α會超過0.5％·℃-1。另一方面，因為在隔離器等非可逆電路元件中所使用的永久磁鐵的表面磁通的溫度系數(shù)大多為負(-)，所以石榴紅鐵氧體和永久磁鐵的溫度特性的傾斜相反，非可逆電路元件的特性會根據(jù)溫度變化產(chǎn)生較大的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的之一在于提供一種可以減小4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值、且可以減小強磁性共振半值幅(ΔH)的石榴紅鐵氧體。
進而本發(fā)明的另一目的在于提供一種由于具備上述那樣的石榴紅鐵氧體、因而在微波段等高頻波段中損失小的非可逆電路元件。
為達成上述目的，本發(fā)明采用以下的構(gòu)成。
本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，是使用在非可逆電路元件上的石榴紅鐵氧體，其特征在于以組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12(其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5)來表示。
如果是該非可逆水路元件用石榴紅鐵氧體，通過以上述組成比添加Co和Si，與僅添加Gd的情況(Y-Gd-Fe-Al-O這樣的組成的情況)相比可以減小強磁性共振半值幅(ΔH)。另外，通過以上述范圍添加Gd，可以降低4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值。
另外，通過在上述的范圍內(nèi)變更Al的添加量，可以調(diào)整4πMs的值。另外，通過以上述范圍調(diào)整Fe、Co、Si、Al的合計量，不會析出異相，而能夠形成鐵氧體單相，并能夠減小ΔH。
本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，能夠減小4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值，并且能夠減小強磁性共振半幅值(ΔH)。另外，本發(fā)明的石榴紅鐵氧體，即使與以往的石榴紅鐵氧體相比α值相同，對于ΔH來說也能夠使其比以往的更低。
因此，根據(jù)本發(fā)明的石榴紅鐵氧體，能夠有助于非可逆電路元件的低損失化。
另外，本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，其特征在于，以組成式Y(jié)3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12(其中，上述D表示Zr、Hf、Sn之中1種或2種或其以上的元素，表示組成比的x、y、z、t、u的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜u≤0.3)來表示。
如果是這種構(gòu)成的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，由于特別地在Co和Si之外又分別以上述的組成比添加了Ca和上述D，因此與僅添加Gd的情況(Y-Gd-Fe-Al-O這樣的組成的情況)相比，能夠減小強磁性共振半幅值(ΔH)。
另外，本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，其特征在于，以組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAl2O12(其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t、v的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜v≤0.2)來表示。
如果是這種構(gòu)成的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，由于特別地在Co和Si以外又以上述組成比添加了In，所以與單獨添加Gd的情況(Y-Gd-Fe-Al-O這樣的組成的情況)相比，能夠降低強磁性共振半幅值(ΔH)。
對于以上述Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12這樣的組成式表示的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，表示組成比的x、y、z、t的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9。
另外，對于以上述Y3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12這樣的組成式表示的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，表示組成比的x、y、z、t、u的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤u≤0.2。
另外，對于以上述Y3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAlzO12這樣的組成式表示的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，表示組成比的x、y、z、t、v的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤v≤0.2。
另外，本發(fā)明的非可逆電路元件，其特征在于，具備在由上述任何一種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部上以電絕緣狀態(tài)交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體。如果使用上述構(gòu)成的磁性組裝體，則可作成隔離器等非可逆電路元件。
另外，本發(fā)明的非可逆電路元件，其特征在于，具有在由上述任何一種結(jié)構(gòu)的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部的上面以電絕緣狀態(tài)以規(guī)定的角度交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體，并至少具備用于向該磁性組裝體施加直流磁場的磁鐵、匹配用電容器、和將這些包圍起來的軛鐵。通過具備上述結(jié)構(gòu)的磁性組裝體、磁鐵、匹配用電容器和軛鐵，可制作出隔離器等的非可逆電路元件。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的非可逆電路元件，由于具備一種具有由能夠減小4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值、并且能夠減小強磁性共振半幅值(ΔH)的石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部的磁性組裝體，所以可提供一種在微波段等的高頻波段下?lián)p失小、特性的溫度變化小的非可逆電路元件。
如以上所詳述的那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可減小4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值、且可減小強磁性共振半幅值(ΔH)的石榴紅鐵氧體。
另外，由于具備使用可減小4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值、且可減小強磁性共振半幅值(ΔH)的石榴紅鐵氧體而構(gòu)成的磁性組裝體、以及磁鐵、匹配用電容器和軛鐵，因此可以提供在微波段等的高頻波段下?lián)p失小、特性的溫度變化小的非可逆電路元件。


圖1是表示具備本發(fā)明的石榴紅鐵氧體的隔離器的一例的立體分解圖。
圖2是表示實施例和以往例的石榴紅鐵氧體試料的α(-35)和ΔH的關(guān)系的圖。
圖3是表示實施例和以往例的石榴紅鐵氧體試料的α(85)和ΔH的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。此外，在以下的所有附圖中，為了易于看清圖面，各構(gòu)成要件的尺寸比例等適當?shù)乇硎镜糜兴煌?br> 圖1是具備本發(fā)明的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體的隔離器(非可逆電路元件)的一例的立體分解圖，該實施形態(tài)的隔離器1，是通過在上部殼體2和下部殼體3之間、從下部殼體3一側(cè)起依次設(shè)置基板4、圓板狀的石榴紅鐵氧體元件5、中心導(dǎo)體6A、6B、6C(它們在石榴紅鐵氧體元件5的下部側(cè)通過共用電極而被電連接)、磁鐵7而構(gòu)成的。
上述的上部殼體2和下部殼體3為側(cè)面成“コ”形(大體呈U字形)的磁性體制的殼體，通過將上部殼體2和下部殼體3設(shè)成一體而構(gòu)成箱形的收容體。所述上部殼體2和下部殼體3是兼作軛鐵的部件。上述的基板4，具有在中央部形成了圓形的通孔4a的樹脂制的基底4A，在其一個表面的周邊部的3個部位形成圖形電極(匹配用電容器)4b，在余下的一個邊部形成接地電極4c，進而還設(shè)置有與上述圖形電極4b之一和接地電極4c電連接的電子元件4d。
上述石榴紅鐵氧體元件(非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體)5，是由后述的石榴紅鐵氧體構(gòu)成的呈圓盤狀的部件，在石榴紅鐵氧體元件5的外周部，以圓板狀的石榴紅鐵氧體元件5的中心部為起點繞周向以60。間隔地纏繞著由帶狀的金屬片構(gòu)成的中心導(dǎo)體6A、6B、6C，石榴紅鐵氧體元件5被插入到基板4的通孔4a中，從而各中心導(dǎo)體6A、6B、6C的各自的一端部被電連接在各圖形電極4b上，各中心導(dǎo)體6A、6B、6C的各自的另一端部被電連接在圖未示的共用電極部上。并且，在中心導(dǎo)體6A、6B、6C上方重疊著沿石榴紅鐵氧體元件5的上下方向施加偏移磁場的圓盤形的磁鐵7，這些元件以該狀態(tài)被收納在上殼體2和下殼體3之間，從而構(gòu)成隔離器1。
上述石榴紅鐵氧體元件5是由以Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12……(1)(其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t的范圍分別為0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5)這樣的組成式(1)所表示的石榴紅鐵氧體構(gòu)成。
另外，上述組成式(1)中的表示組成比的x、y、z、t的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9。
由以上述組成式(1)表示的石榴紅鐵氧體構(gòu)成石榴紅鐵氧體元件5的情況下的Y和Gb的組成比相加起來為3，上述Y的組成比為1.5以上、2.8以下。
通過將上述Gd的組成比設(shè)為0.2以上、1.5以下，可以降低4πMs的溫度系數(shù)(α)的絕對值。另外，在隔離器1中所使用的磁鐵7的表面磁通的溫度系數(shù)大多為負，將Gd的組成比設(shè)為0.2以上、1.5以下可以使室溫附近的溫度系數(shù)成為負或接近0或為0。另外，如果Gd的組成比為1.25以下，則能夠使ΔH成為6000A·m-1以下的較低的值，因此比較優(yōu)選。
另外，如果Gd的組成比為1.0以下，則能夠使石榴紅鐵氧體元件5的α在全部溫度范圍內(nèi)均為負，能夠使其傾向與磁鐵7的表面磁通的溫度系數(shù)相一致，能夠提高隔離器1的穩(wěn)定性，因此比較優(yōu)選。
若Gd的組成比小于0.2則就不能得到由Co-Si的添加帶來的降低ΔH的效果。
另外，通過將Co和Si的組成比分別設(shè)定為0.005以上、0.015以下，可以減小強磁性共振半幅值(ΔH)。另外，將Co和Si的組成比分別設(shè)定為0.005以上、0.01以下能夠可靠地得到降低ΔH的效果，因此比較優(yōu)選。如果Co和Si的組成比分別超過0.015則會導(dǎo)致ΔH增大。如果Co和Si的組成比分別小于0.005則會導(dǎo)致不能取得降低ΔH的效果。
另外，通過將Al的組成比設(shè)定為0以上、1.5以下，可以調(diào)整4πMs的值。如果Al的組成比超過1.5則會使4πMs為0。因此，將Al的組成比的上限設(shè)定為1.5能夠得到實用的大小的4πMs的值，因此優(yōu)選如此。
上述Fe、Co、Si和Al的組成比的和為t。
通過將上述組成比t設(shè)定為4.75以上、5以下，不會析出異相，而能夠形成鐵氧體單相，能夠減小ΔH。若組成比t小于4.75則石榴紅鐵氧體元件不會成為鐵氧體單相，而會析出異相導(dǎo)致ΔH急劇增大，若超過5則與上述同樣會析出異相導(dǎo)致ΔH急劇增大。另外，如果將上述組成比t設(shè)為4.75以上、4.9以下，則能夠更有效地降低ΔH，因此優(yōu)選如此。
上述Fe、Co、Si和Al的組成比的和的范圍為4.75以上、小于5，優(yōu)選被設(shè)為4.75以上、小于4.9。當使Fe的組成比設(shè)為小于5時ΔH開始下降，若設(shè)為小于4.75則ΔH的值明顯變差。
另外，上述石榴紅鐵氧體元件5，也可以由以Y3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12……(2)(其中，上述D表示Zr、Hf、Sn之中1種或2種或其以上的元素，表示組成比的x、y、z、t、u的范圍分別為0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜u≤0.3)這樣的組成式(2)所表示的石榴紅鐵氧體構(gòu)成。
另外，上述組成式(2)中的表示組成比的x、y、z、t、u的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤u≤0.2。
石榴紅鐵氧體元件5為由以上述組成式(2)所表示的石榴紅鐵氧體構(gòu)成的情況下的Y、Gd、Ca的組成比的和為3，上述Y的組成比為1.2以上、2.76以下。
另外，通過將上述Ca和D的組成比分別設(shè)定為大于0且0.3以下，可以可靠地獲得降低ΔH的效果，因此優(yōu)選如此。若上述Ca和D的組成比分別超過0.3也不能使ΔH進一步下降，反而會導(dǎo)致α的絕對值增大。另外，如果將上述Ca和D按組成比分別設(shè)定為0.04以上、0.2以下則能夠獲得低α和ΔH的均衡，因此優(yōu)選如此。進而，通過將Ca和D按組成比分別設(shè)定為0.1以上、0.16以下則能夠同時使α的絕對值及ΔH減小。
上述Fe、Co、Si和上述D與Al的組成比的和為t，通過將上述組成比t設(shè)定為4.75以上、5以下，則不會析出異相，而能夠形成鐵氧體單相，并能夠減小ΔH。
上述Fe、Co、Si和上述D與Al的組成比的和的范圍，為4.75以上、且小于5，優(yōu)選被設(shè)為4.75以上、且小于4.9。
另外，上述石榴紅鐵氧體元件5，也可以由以Y3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAl2O12……(3)(其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t、v的范圍分別為0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜v≤0.2)這樣的組成式(3)所表示的石榴紅鐵氧體構(gòu)成。
另外，上述組成式(3)中的表示組成比的x、y、z、t、v的范圍優(yōu)選為0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤v≤0.2。
通過將In的組成比設(shè)定為大于0且0.2以下，可以減小強磁性共振半值幅(ΔH)。另外，若將In的組成比設(shè)定為0.04以上、0.2以下，則能夠可靠地獲得降低ΔH的效果，因此優(yōu)選如此。即便是將In添加到超過0.2也不能使ΔH在進一步下降，反而會導(dǎo)致α的絕對值增大。這樣，將In的組成比設(shè)定為0.04以上、0.2以下，復(fù)合添加Gd，可以得到低α和ΔH的均衡，通過將In的組成比設(shè)定為0.1以上、0.16以下，可以使α的絕對值及ΔH同時減小，因此更為理想。
上述Fe、Co、Si、In、Al的組成比的和為t，通過將上述組成比t設(shè)定為4.75以上、5以下，不會析出異相，而能夠形成鐵氧體單相，能夠減小ΔH。
上述Fe、Co、Si、In、Al的組成比的和的范圍為4.75以上、小于5，優(yōu)選為4.75以上、小于4.9。
根據(jù)以上述組成式(1)～(3)中的任意一個所表示的石榴紅鐵氧體元件5，能夠減小α的絕對值，并且還能夠使ΔH為6000A·m-1以下。另外，石榴紅鐵氧體元件5，即使α與以往的石榴紅鐵氧體為相同的值，對于ΔH來說也能夠使其比以往的更低。另外，通過調(diào)整Al的量，可以調(diào)整4πMs的值，因此能夠設(shè)定為適于高頻區(qū)域使用的值。另外，通過調(diào)整上述Gd的量，在與永久磁鐵7組合而作為隔離器1使用的情況下，可以補償磁鐵7的溫度特性。
其次，對該石榴紅鐵氧體元件5的制造方法的一例進行說明。
在制造上述的石榴紅鐵氧體元件5時，首先準備作為目的的組成的構(gòu)成元素的氧化物粉末，以形成目的的元素組成比的方式進行混合。
例如，為了制造Y-Gd-Fe-Co-Si-Al-O系的石榴紅鐵氧體，作為原料準備Y2O3、Gd2O3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、Al2O3的各個粉末。另外，為了制造Y-Ca-Fe-Co-Si-D(Sn或Zr或Hf)-Al-O系的石榴紅鐵氧體，作為原料準備Y2O3、Ca2CO3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、SnO2或ZrO2或HfO2、Al2O3的各個粉末。另外，為了制造Y-Gd-Fe-Co-Si-In-Al-O系的石榴紅鐵氧體，作為原料準備Y2O3、Gd2O3、Fe2O3、Co3O4、SiO2、In2O3、Al2O3的各個粉末等。在此，所謂目的的組成比的石榴紅鐵氧體元件，是由上述組成式(1)～(3)中的任意一個所表示的組成。
作為這些原料，優(yōu)選使用它們的粉末，將各粉末按照成為目的的組成比的那樣進行秤量。此外，在使用非粉末狀的粒狀或固體狀的情況下，要混合這些原料，需要通過球磨機或立式球磨機等的粉碎混合裝置將原料粉碎混合的處理進行必要的時間、例如數(shù)分鐘～數(shù)十小時。在此，在粉碎混合工序中，若在球磨機、行星碾磨機等的粉碎刀或球或內(nèi)壁中含有鐵成分，或者，若在立式球磨機中所使用的混合粉碎用的球或內(nèi)壁中含有鐵成分，則這些鐵成分有可能會向混合粉末中轉(zhuǎn)移，因此，對于碾磨機或立式球磨機而言最好是使用在與混合粉末接觸的部分不含有鐵成分的一種。
具體而言，如果是球磨機，只要用由鐵系以外的材料構(gòu)成的制品作為刀刃或收納混合粉末的部分而構(gòu)成球磨機即可，在立式球磨機的情況下，通過使用氧化鋁制的制品、對氧化鋯球、金屬芯實施了鈦酸鈣的涂層處理了的制品等，可以消除鐵成分對混合粉末的轉(zhuǎn)移。此外，碾磨機或立式球磨機的內(nèi)壁，只要以由如尼龍等的樹脂等的Fe系以外的材料構(gòu)成的壁部構(gòu)成即可。
即，在球磨機等裝置中，在由尼龍樹脂等形成的外徑180mm(內(nèi)徑135mm)的圓筒狀的容器內(nèi)放入預(yù)燒粉和氧化鋯制的球，在容器的開口部上蓋上由同樣的尼龍樹脂等形成的蓋。將該蓋上了蓋的容器載置在由2根水平軸(以比圓筒容器的直徑略短的間隔被相分離地水平支撐的2根旋轉(zhuǎn)軸)形成的架子上，對這些旋轉(zhuǎn)軸沿周向施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力而使其以80～100rpm與上述的容器一起旋轉(zhuǎn)16～20小時左右。通過該旋轉(zhuǎn)連同上述氧化鋯一起攪拌預(yù)燒粉末，而將預(yù)燒粉末粉碎。
此外，在作為原料使用粉末狀的材料的情況下，上述的粉碎混合工序可以省略。
在使上述的混合物干燥之后，以1000℃～1200℃左右的溫度在空氣中或氧的氛圍中預(yù)燒必要時間、例如數(shù)小時，得到預(yù)燒粉末(預(yù)燒物)。
繼而，將該預(yù)燒粉末(預(yù)燒物)再次通過上述的球磨機或立式球磨機粉碎而粉末化。即使在在此所使用的粉碎裝置中，為了防止Fe的混入的目的，最好也使用滿足前述的條件的裝置。
在使所得到的預(yù)燒后的粉末的粒徑勻整之后，與粘結(jié)劑一起以形成目的的形狀的那樣進行成形，施加約1t/cm2左右的壓力而成形為目的的圓盤狀或板狀或棱柱狀等形狀，若接著將該成形體加熱到1350℃～1500℃左右進行預(yù)燒，就可以得到作為目的的圓板狀的石榴紅鐵氧體元件5。
在此，也可以通過預(yù)先成形為接近目的的形狀、并在燒結(jié)后從所得到的成形體中切出目的形狀的石榴紅鐵氧體元件而進行制造。
通過對如以上那樣所得到的圓板狀的石榴紅鐵氧體元件5，如圖1所示的那樣裝設(shè)配置上中心導(dǎo)體6A、6B、6C，并如圖1所示的那樣將石榴紅鐵氧體元件5嵌入到基板4的通孔4a中，與磁鐵7一起配置在殼體2、3的內(nèi)部，就可以構(gòu)成隔離器1。
如果是如以上那樣而得到的石榴紅鐵氧體元件5，可以得到在作為隔離器使用的時的500MHz以上的高頻波段、例如10GHz波段下的插入損失小、且ΔH小的制品。
在此，所謂作為在用于隔離器1的石榴紅鐵氧體元件5中所把握的強磁性共振半值幅的值而被了解的ΔH，是作為透磁率的虛數(shù)部μ”的峰值的半值幅而被了解的值，通常，在測定磁性體的透磁率時，是根據(jù)與磁場作用的方向相同方向測定透磁率的，而與此相對，本發(fā)明中的值，是測定在靜磁場中在使其飽和了的狀態(tài)下沿與靜磁場的方向垂直的方向施加了高頻磁場時的透磁率，根據(jù)其虛數(shù)部的測定值求得的值。該值越小就意味著損失越小。
另外，磁化溫度系數(shù)α(-35)以及α(85)，如以下那樣計算。
α(-35)＝{[4πMs(25℃)-4πMs(-35℃)]/4πMs(25℃)}×(100/60)[％·℃-1]α(85)＝{[4πMs(85℃)-4πMs(25℃)]/4πMs(25℃)}×(100/60)[％·℃-1]此外，在上述式子中，4πMs(-35℃)、4πMs(25℃)、4πMs(85℃)，分別為-35℃、25℃、85℃時的石榴紅鐵氧體的4πMs(飽和磁化)的值。
本實施形態(tài)的隔離器1，是具有在由石榴紅鐵氧體元件5構(gòu)成的本體部的上面以電絕緣狀態(tài)以規(guī)定的角度交叉地配置有中心導(dǎo)體6A、6B、6C的磁性組裝體，且具備用于對該磁性組裝體施加直流磁場的磁鐵7、匹配用電容4b、和包圍這些的軛鐵2、3而成的，所以，能夠具有在微波段等的高頻波段下?lián)p失小、另外即使使用環(huán)境溫度變化也穩(wěn)定的隔離特性。
由此，對于具備上述的石榴紅鐵氧體元件5的隔離器1，在信號發(fā)送機等中，可插入在放大器和天線之間而很好地被利用，發(fā)揮作為抑制來自天線的雜音向放大器側(cè)返回的2端子元件的優(yōu)異的功能。
實施例(1-1～1-24)按照成為以下的表1～2所示的各試料的組成的那樣，利用球磨機(使用將鋼球周圍施以陶瓷涂層處理而成的球)將Y2O3粉末、Gd2O3粉末、Fe2O3粉末、Co3O4粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末混合，在使該混合物干燥后，在1200℃下預(yù)燒4小時，得到預(yù)燒物。接著將該預(yù)燒物與有機粘結(jié)劑一起投入到與前述的相同的球磨機中，進行20小時濕式粉碎。將該粉碎物在空氣中或氧的氛圍中以1350℃～1500℃進行正式燒制，得到Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(實施例1-1～1-24)。
獲取實施例1-1～1-24的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、在-35℃～+25℃下的磁化溫度系數(shù)α(-35)、在+25℃～+85℃下的磁化溫度系數(shù)α(85)、使用頻率10GHz時的石榴紅鐵氧體試料的強磁性共振半值幅(各試料中的透磁率的虛數(shù)部μ”的峰值的半值幅)ΔH而將結(jié)果表示在表1～2中。另外，對于上述的石榴紅鐵氧體試料的透磁率的測定，是測定在靜磁場中在作用偏壓而使其磁性飽和的狀態(tài)下沿與其垂直的方向作用有用于測定的高頻磁場時的、在與靜磁場垂直的方向上的透磁率而得到的結(jié)果。此外，這樣測定的透磁率的虛數(shù)部μ”的峰值的半值幅相當于ΔH。
另外，將實施例1-1～1-24的石榴紅鐵氧體試料的α(-35)和ΔH的關(guān)系表示在圖2中，將α(85)與ΔH的關(guān)系表示在圖3中。
表1Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)表2Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)在表1～表2中表示的x、y、z、t是組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12中的組成比。
(比較例1-1～1-9)按照成為以下的表3所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Fe2O3粉末、Co3O4粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末、并根據(jù)需要利用Gd2O3粉末以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(比較例1-1～1-9)。
獲取比較例1-1～1-9的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表3中。
表3Y3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)表3中所表示的x、y、z、t是組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12中的組成比。
(以往例1～9)按照成為以下的表4所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Fe2O3粉末、Al2O3粉末、并根據(jù)需要利用Gd2O3粉末以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)3-xGdxFe4.883-zAlzO12這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(以往例1～9)。獲取以往例1～9的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表4中。
另外，在圖2中表示了以往例1～9的石榴紅鐵氧體試料的α(-35)和ΔH的關(guān)系，在圖3中表示了α(85)和ΔH的關(guān)系。
表4Y3-xGdxFe4.883-zAlzO12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)在表4中表示的x、z是組成式Y(jié)3-xGdxFe4.883-zAlzO12中的組成比。
從表1～表4及圖2～圖3所示的結(jié)果可知，實施例的試料雖然與以往例的試料α的值大小相同，但ΔH小。
另外可知，實施例的試料，由于添加了Co和Si，所以在Gd的組成比與以往例為相同的值的情況下，能夠使ΔH比以往例的小。例如，Gd的組成比為0.2的以往例3的試料ΔH為2610A·m-1，但是，雖然Gd的組成比同為0.2但Co和Si的組成比分別為0.01的實施例1-1的試料ΔH為2460A·m-1，與以往例相比ΔH小。
另外，Gd的組成比為1.55的比較例1-3的試料，在所有溫度區(qū)域下α均為正。與此相對，雖然Gd的組成比為1.50的實施例1-15的試料α(-35)為正，但α(85)為0。因此，只要Gd的組成比為1.5或其以下，至少在室溫以上的溫度下能夠使α與磁鐵的表面磁通的溫度系數(shù)相適應(yīng)。另外可知，Gd的組成比在1.25或其以下的實施例的試料，ΔH為5830A·m-1或其以下的較低的值。另外可知，Gd的組成比在1.0或其以下的實施例的試料，在整個溫度范圍內(nèi)α均為負，能夠與磁鐵的表面磁通的溫度系數(shù)為相同符號。
根據(jù)上述這些，將Gd的組成比的上限設(shè)為1.5，優(yōu)選為1.25或其以下，更優(yōu)選為1.0或其以下。
另外，Co和Si的組成比分別為0.02的比較例1-5的試料，α(-35)為-0.02％·℃-1，α(85)為-0.14％·℃-1，但ΔH較大，為7640A·m-1。與此相對，Co和Si的組成比分別為0.01 5的實施例1-11的試料，α(-35)為-0.02％·℃-1，α(85)為-0.15％·℃-1，但ΔH為5490A·m-1，比比較例1-5更小。另外，若與實施例1-11的ΔH比Co和Si未添加時的比較例1-4的ΔH的6210A·m-1更小這-點相對照而考慮，則Co和Si的組成比的上限值可以考慮分別為0.015。
沒有添加Co和Si的比較例1-4的試料，ΔH為6210A·m-1，比較大。與此相對，Co和Si的組成比分別為0.005的實施例1-9的試料，ΔH為3900A·m-1，可知與比較例1-4相比ΔH小。由此，Co和Si的組成比的下限值分別設(shè)為0.005。
另外，Al的組成比為1.55的比較例1-6，4πMs幾乎為0。
此外，組成比t為5.035的比較例1-8、t為4.740的比較例1-9的試料，雖然α(-35)、α(85)小，但ΔH大到6800A·m-1以上。因此組成比t的范圍設(shè)定為4.75～5。
(實施例2-1～2-3)按照成為以下的表5所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Gd2O3粉末、Fe2O3粉末、Co3O4粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末、SnO2或ZrO2或HfO2以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)1.9Gd1Ca0.1Fe4.563Co0.01Si0.01D0.1Al0.2O12(其中上述D為Zr或Hf或Sn)這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(實施例2-1～2-3)。獲取實施例2-1～2-3的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表5中。
(比較例2-1～2-3)按照成為以下的表6所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Gd2O3粉末、Fe2O3粉末、Al2O3粉末、SnO2或ZrO2或HfO2以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)1.9Gd1Ca0.1Fe4.583D0.1Al0.2O12(其中上述D為Zr或Hf或Sn)這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(比較例2-1～2-3)。獲取比較例2-1～2-3的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表6中。
表5Y1.9Gd1Ca0.1Fe4.563Co0.01Si0.01D0.1Al0.2O12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)表6Y1.9Gd1Ca0.1Fe4.583D0.1Al0.2O12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)從表5和表6所示的結(jié)果可知，添加了Zr和Ca的比較例2-1的試料，ΔH為3740A·m-1。與此相對，在Zr和Ca之外又復(fù)合添加了Co和Si的實施例2-1的試料，ΔH為3050A·m-1，能夠在使α在整個溫度范圍內(nèi)均為負的狀態(tài)下使ΔH比比較例小。
另外，添加了Hf和Ca的比較例2-2的試料，ΔH為4300A·m-1。與此相對，在Hf和Ca之外又復(fù)合添加了Co和Si的實施例2-2的試料，ΔH為3510A·m-1，能夠在使α在整個溫度范圍內(nèi)均為負的狀態(tài)下使ΔH比比較例小。
另外，添加了Sn和Ca的比較例2-3的試料，ΔH為3420A·m-1。與此相對，在Sn和Ca之外又復(fù)合添加了Co和Si的實施例2-3的試料，ΔH為2790A·m-1，能夠在使α在整個溫度范圍內(nèi)均為負的狀態(tài)下使ΔH比比較例小。
(實施例3-1)按照成為以下的表7所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Gd2O3粉末、Fe2O3粉末、Co3O4粉末、SiO2粉末、In2O3粉末、Al2O3粉末以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)2Gd1Fe4.563Co0.01Si0.01In0.1Al0.2O12這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(實施例3-1)。獲取實施例3-1的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表7中。
(比較例3-1)按照成為以下的表8所示的各試料的組成的那樣，除了利用Y2O3粉末、Gd2O3粉末、Fe2O3粉末、In2O3粉末、Al2O3粉末以外，與上述實施例同樣地進行處理，得到Y(jié)2Gd1Fe4.583In0.1Al0.2O12這樣的組成的石榴紅鐵氧體試料(比較例3-1)。獲取比較例3-1的石榴紅鐵氧體試料的4πMs、α(-35)、α(85)和ΔH而將其結(jié)果表示在表8中。
表7Y2Gd1Fe4.563Co0.01Si0.01In0.1Al0.2O12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)表8Y2Gd1Fe4.583In0.1Al0.2O12

α(-35)在-35～25℃間的磁化溫度系數(shù)α(85)在25～85℃間的磁化溫度系數(shù)從表8所示的結(jié)果可知，添加了In的比較例3-1的試料，ΔH為4140A·m-1。與此相對，除了In之外又復(fù)合添加了Co和Si的實施例3-1的試料，ΔH為3260A·m-1，能夠在使α在整個溫度范圍內(nèi)均為負的狀態(tài)下使ΔH比比較例小。
本發(fā)明的石榴紅鐵氧體，能夠減小α的絕對值，并且能夠減小ΔH，因此非常適用于在500MHz以上的高頻波段下所使用小型的隔離器，在這種情況下?lián)p失低，且能夠減小特性的溫度變化。
權(quán)利要求
1.一種非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，是使用在非可逆電路元件上的石榴紅鐵氧體，以組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-zCoySiyAlzO12表示，其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5。
2.一種非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，是使用在非可逆電路元件上的石榴紅鐵氧體，以組成式Y(jié)3-x-uGdxCauFet-2y-u-zCoySiyDuAlzO12表示，其中，上述D表示Zr、Hf、Sn之中1種或2種以上的元素，表示組成比的x、y、z、t、u的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜u≤0.3。
3.一種非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，是使用在非可逆電路元件上的石榴紅鐵氧體，以組成式Y(jié)3-xGdxFet-2y-v-zCoySiyInvAlzO12表示，其中，上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t、v的范圍是0.2≤x≤1.5、0.005≤y≤0.015、0≤z≤1.5、4.75≤t≤5、0＜v≤0.2。
4.如權(quán)利要求1所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，其中上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t的范圍是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9。
5.如權(quán)利要求2所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，其中上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t、u的范圍是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤u≤0.2。
6.如權(quán)利要求3所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體，其中上述組成式中的表示組成比的x、y、z、t、v的范圍是0.2≤x≤1.25、0.005≤y≤0.01、0≤z≤1.5、4.75≤t≤4.9、0.04≤v≤0.2。
7.一種非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求1中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部上以電絕緣狀態(tài)交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體。
8.一種非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求2中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部上以電絕緣狀態(tài)交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體。
9.一種非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求3中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部上以電絕緣狀態(tài)交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體。
10.一種低損失非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求1中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部的上面以電絕緣狀態(tài)呈規(guī)定的角度交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體，并至少具備用于向該磁性組裝體施加直流磁場的磁鐵、匹配用電容器、和將這些包圍起來的軛鐵。
11.一種低損失非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求2中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部的上面以電絕緣狀態(tài)呈規(guī)定的角度交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體，并至少具備用于向該磁性組裝體施加直流磁場的磁鐵、匹配用電容器、和將這些包圍起來的軛鐵。
12.一種低損失非可逆電路元件，具有在由權(quán)利要求3中所述的非可逆電路元件用石榴紅鐵氧體構(gòu)成的本體部的上面以電絕緣狀態(tài)呈規(guī)定的角度交叉地配置有多個中心導(dǎo)體而成的磁性組裝體，并至少具備用于向該磁性組裝體施加直流磁場的磁鐵、匹配用電容器、和將這些包圍起來的軛鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以組成式Y(jié)
文檔編號H01P1/387GK1600741SQ20041007985
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者高館金四郎 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社