JPH04114411A - マイクロ波・ミリ波用磁性体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〈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、Ｙ
ＩＧ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５００〜４００
０ガウ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３，１
３２，１０５号に示されているように、ＹｓＦｅｓＯ＋
　ｘからなる組成物にＧｄとＡ１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−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　ＸＩＯ”Ω・Ｃｍと低い
が、Ｍｎ０ｉを添加することによりρを４．９ｘｌＱ１
３Ω・Ｃｌ１１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Ｙ２Ｏ
，とＦｅａＯｍ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エルステツ
ドにまで小さ（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（
ｔａｎδ）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を太
き（するとｔａｎδ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、ＹｗＦｅ
ｓ−ｗｏ＋　ｘの一般式で表わされるＹＩＧフェライト
のＹの一部な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Ｍで置換して４ｚＭｓを任
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
り大きなりｒの値と小さなｔａｎδ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。

く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、ＹｗＦｅｓ　−ｗＯ＋　ａ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りｒ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（Ｙ＋−ｘＧｄｊｗ　
（Ｆｅ＋−ｙ−ｚＡｊｙＭｎｊｓ−ｗｏ＋＊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≦０．１６．０．０１≦Ｚ≦０．０
４．３．０２≦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ＳｎＯ
□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。

く作用〉 この発明によれば、４ｚＭｓ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４ｚＭｓの値を有する材料を選択できる。

また、αを−９１０〜−２７３０ｐｐｍ／　”Ｃ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。

更に、Ｂｒが高く、かつΔＨやｊａｎδ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エ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。

〈実施例〉 先ず、原料として、高純度のＹｘＯｓ　、Ｆｅ＊Ｏｓ、
ＧｄｘＯｓ、ＡＩ！　＊Ｏｓ　、　Ｍｎ０ｚ、ＣｕＯお
よび５ｎＯｉ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時時間式混合した。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、１
６時時間式粉砕した。この粉砕物を乾燥した後、５０メ
ツシユの網を通して造粒し、得られた粉末を２０００ｋ
ｇ／ａｍ”の圧力で３１１１０１Ｘ　３ｍｍ　Ｘ　２０
ｍｍの角柱および外径３６ｍａ＋、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
４ｚＭｇ、　４ｚＭｓ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１Ｏ
ＧＨｚにおける八１（を測定し、た。

また、円柱形サンプルについて、ＴＭｉ０１空胴其振器
中で撮動法を用いて１０ＧＨｚにおけるｔ、ａｒｉδを
測定した。

さらに、す〕ノノブサンプルについて導線をパイファイ
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（Ｈｅ）を
測定した。

第１表は（Ｙｉ−ｘＧｄｘ）ｗ　（Ｆｅｉ−ｙ−ｚｕ　
ｙＭｎｚ）ａ−ｗｏ＋ａ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岨および
５１１０２の形で表わし７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、（Ｙｉ−ｘＧｄｊｗ　（ＦｅＩ−ｙ−ｘＡｊ　
ｙＭｎｊａ、０゜で表わされる組成の、Ｘおよびｙを（
れぞれ０≦ｘ≦０．３５．０≦ｙ≦０．１６の範囲に限
定した理由に−〕いて説明する。

試料番号７．１４．２１および２５のようにｙが０．１
６を越えるとＢｒが小さくなるとともに、Ｔｅ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。

次に、Ｃｕ、Ｏの形で表わした酸化嗣および５ｎ０２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
。

まず、試料番号２．９および１６はＣｕＯおよびＳｎＯ
□の添加量がそれぞｔ１０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】７のようにＣｕＯおよびＳｎ
ｏｗの添加量がそれぞれ０．５モル％以”上のものは、
△Ｈの改善効果が顕著でな（、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５ｎ
Ｏａ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。

ここで、５ｎＯａの作用は、原子価が２価の銅イオンを
原子価が４価の錫イオンとで原子価を互いに補償し、合
計で３価にして（Ｙｔ−ｘＧｄｘ）ｗ　（ＦｅＩ−ｙ−
ｚＡｌｌ　ｙＭｎｘ）ｓ−ｍｏｌ！で表わされる組成の
、（Ｆｅｎ−ｙ−ｉＡｌ、Ｍｒｉ工）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
、　Ｓｎｏｗの代わりに５ｆＯｓ、Ｔｉ１ｔ、Ｇｅｎｕ
ｓ　Ｚｒ０ａ、Ｈｆ０ｉ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、（Ｙｔ−ｘＧｄｘ）ｖ　（ＦｅＩ−ｙ
−ｚＡｊ、Ｍｎ工）、−，０□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２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。

ここで、（Ｙｉ−ｘＧｄｌＩ）ｗ　（ＦｅＩ−ｙ−ｘＡ
Ｎ　ｙＭｎｘ）ｓ−ｗｏ＋ａ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。

試料番号２６．３１および３６のように２が０．０１以
下になると、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２が０．
０４以上になると、ΔＨが大きくなり好ましくない。

最後に、第３表は（Ｙｉ−ｘＧａｘ）ｗ　（ＦｅＩ−ｙ
−ｉＵ　ｙＭｎｚ）。−ｗＯ□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。

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。

ここで、（Ｙ＋−ｘＧｄＪｗ　（Ｆｅ＋−ｙ−ｚＡＪｙ
Ｍｎｚ）＋＋−ｗＯ＋ｚ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、 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。

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、△Ｈが大きくなるとともに、Ｂｒが
小さ（なり好ましくない。

第２図は、試料番号４６〜５０について（Ｙ、、Ｇｄｘ
）＝（Ｆｅ＋−ｙ−ｘ　ｕｙＭｎｚ）ａ−ｗＯ＋ｚのＷ
とｔａｎδの常用対数値（ｌｏｇ　ｔａｎδ）およびＢ
ｒ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
大きなりｒ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」、詳細に説明しまた通り、ごの発明にかかるマイク
ロ波・ミリ波用磁性体組成物は４分に小さい八Ｈと十分
に小さいｔａｎδをＴ’ｉ’　Ｌ、、かつ高い１゛Ｃと
大きなりｒを有し、ているため、ラッヂング型位相変換
器や高安定なアイソレーター・やサー・ギュレーターな
どの回路累ずへの応用に大変イ］用な材料である。さら
に、（Ｙ＋−ｘＧｄｘ）ｉｕ　（）ｅｉ−ｙＡＩＪｎり
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ごとによ−）で、４πＭｓ
を３５０〜１７８０ガウスの範囲で任意に設定でき、か
つ、ａを−９１０へ一２７３０ｐｐｍ／　”Ｃ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４　７ＬＭ　ｓの値をイ」する材事・１を選択で
きるとともに、永久磁石などと組み合わセで用いる場合
に磁石の混用特性を補償１゛ることかできる。

【図面の簡単な説明】

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、（ｙｉ−ｘｃｄｘ）、　（Ｆｅｉ−＞、Ａｌ
ｙＭｎｘ）ａ−ｗｏ＋ａのＸおよびｙの組成範囲を表わ
す組成図、第２図は第３表中の試享」番４；４６〜５０
に−・）いて（ｙｉ−ｘｅａｘ）ｗ　（Ｆｅｉ−ｙ−ｚ
　ｕｙＭｎｚ）ａ−ｗｏ＋ｚのＷとｔａｎδの常用対数
値（ｌｏｇ　ｔａｎδ）およびＢｒの関係を示したグラ
フである。 第 図 出願入代゛理人　　弁理士　　和　１）　時第２図 （Ｘ） （Ｗ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （Ｙ＿１＿−＿ｘＧｄ＿ｘ）＿ｗ（Ｆｅ＿１＿−＿ｙ＿
   −＿ｚＡｌ＿ｙＭｎ＿ｚ）＿５＿−＿ｗＯ＿１＿２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、０．０１≦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
   ＳｎＯ＿２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。