專利名稱：不可逆電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高頻電路等中的集總常數(shù)型隔離器(insulator)、環(huán)行器(circulator)等不可逆電路元件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在使用的便攜式電話機(jī)大多數(shù)為數(shù)字便攜式電話機(jī)。國(guó)內(nèi)使用的數(shù)字便攜式電話機(jī)大多數(shù)采用PSK(相位調(diào)制)方式。在PSK方式的數(shù)字便攜式電話機(jī)中，在發(fā)送電路的后段具備線形的功率放大電路，在功率放大電路的后段具備發(fā)送天線。
由于便攜式電話機(jī)中具備的發(fā)送天線根據(jù)手和頭部的位置關(guān)系、其它使用狀況，其阻抗變化大，所以在發(fā)送天線前段配備的功率放大電路之間，產(chǎn)生阻抗的不匹配。為此，從功率放大電路輸出到發(fā)送天線側(cè)的信號(hào)的一部分就成為反射波，使功率放大電路的信號(hào)失真。線形的功率放大電路由于信號(hào)失真較弱，所以在信號(hào)失真大的情況下，信號(hào)解調(diào)就會(huì)變得困難。
作為避免此問(wèn)題的方法，已有的便攜式電話機(jī)在發(fā)送天線和功率放大電路之間包括隔離器。隔離器是一種不可逆電路元件，將從功率放大電路側(cè)輸入的信號(hào)輸出到發(fā)送天線側(cè)，但不將從發(fā)送天線側(cè)輸入的信號(hào)輸出到功率放大電路。為此，就能夠抑制由來(lái)自發(fā)送天線的反射波引起的功率放大電路的信號(hào)失真。
這種隔離器通常至少包含具有不可逆性的磁轉(zhuǎn)子、用于對(duì)此磁轉(zhuǎn)子施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵、配置在磁轉(zhuǎn)子和永久磁鐵之間的中心導(dǎo)體、并列共振電容用的電容基板、用于提高相對(duì)于磁轉(zhuǎn)子的直流磁場(chǎng)的效率的磁軛。通常，作為磁轉(zhuǎn)子，可使用以YIG(釔-鐵-石榴石)類的鐵氧體，具體地，以Y3Fe5O12為基本組分，對(duì)此添加各種元素的石榴石型鐵氧體材料。此外，作為施加直流磁場(chǎng)用的永久磁鐵，可使用鐵氧體磁鐵，作為電容基板，可使用，采用介質(zhì)常數(shù)溫度特性為0附近的高頻用陶瓷或玻璃環(huán)氧樹脂或在高頻應(yīng)用中開發(fā)的其它樹脂等的電容器。
在環(huán)行器和隔離器等高頻電路部件中使用YIG是由于能夠設(shè)定適合于電路的飽和磁化(4πMs)及其溫度特性，表示磁損失的磁諧振吸收半值幅度(ΔH)和表示電損失的介質(zhì)損失(tanδ)小的緣故。但是，由于磁共振吸收半值幅度(ΔH)和介質(zhì)損失(tanδ)的大小對(duì)環(huán)行器和隔離器的器件特性有很大影響，所以為了獲得更小的磁共振吸收半值幅度(ΔH)和介質(zhì)損失(tanδ)，正在研討其組分、添加元素、置換元素(例如，日本特公平4-74842號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本特開平11-273928號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2))。
專利文獻(xiàn)1特公平4-74842號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開平11-273928號(hào)公報(bào)但是，已有的石榴石型鐵氧體材料，由于磁共振吸收半值幅度(ΔH)和介質(zhì)損失(tanδ)的優(yōu)良的組分領(lǐng)域非常狹窄，稍有組分變化，磁共振吸收半值幅度(ΔH)和介質(zhì)損失(tanδ)就很大地劣化，所以在實(shí)用化方面有問(wèn)題，難于實(shí)現(xiàn)插入損失、溫度特性都優(yōu)良的隔離器等不可逆電路元件。
此外，由于僅調(diào)整石榴石型鐵氧體材料的特性，就存在不能滿足作為隔離器等不可逆電路元件的特性的情況。特別是，即使假設(shè)提高石榴石型鐵氧體材料自身的溫度特性，也不必提高不可逆電路元件的溫度特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目在于提供一種提高不可逆電路元件的溫度特性的技術(shù)。
本發(fā)明者們通過(guò)將與飽和磁化的溫度特性具有特定關(guān)系的石榴石型鐵氧體材料和永久磁鐵組合，就能夠改善作為不可逆電路元件的溫度特性。即本發(fā)明的不可逆電路元件，其特征在于，包括石榴石型鐵氧體材料和對(duì)石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵，當(dāng)石榴石型鐵氧體材料在溫度T1下的飽和磁化為S11、在溫度T2下的飽和磁化為S12、在溫度T3下的飽和磁化為S13，永久磁鐵在溫度T1下的飽和磁化為S21、在溫度T2下的飽和磁化為S22、在溫度T3下的飽和磁化為S23時(shí)(其中，T1＜T2＜T3，飽和磁化S11、S12、S13、S21、S22、S23是設(shè)在溫度T2下的飽和磁化為1時(shí)的相對(duì)值)，具有以下關(guān)系|(S12-S11)/(T2-T1)|＜|(S22-S21)/(T2-T1)|；|(S13-S12)/(T3-T2)|＞|(S23-S22)/(T3-T2)|。
在本發(fā)明的不可逆電路元件中，可以將T1、T2、T3設(shè)為T1＝-35℃、T2＝25℃、T3＝85℃。此外，根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路元件，可以將-35℃～85℃下的中心頻率的溫度特性設(shè)小于等于0.01％/℃。并且，根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路元件，以在溫度T3下的中心頻率為基準(zhǔn)，將比該基準(zhǔn)還高的頻率設(shè)為正數(shù)，將比該基準(zhǔn)還低的頻率設(shè)為負(fù)數(shù)時(shí)，優(yōu)選在溫度T2下的中心頻率及在溫度T1下的中心頻率中的一個(gè)中心頻率為正數(shù)，另一個(gè)為負(fù)數(shù)。
本發(fā)明的不可逆電路元件更優(yōu)選在溫度T1下的中心頻率為F1，當(dāng)在溫度T2下的中心頻率為F2、在溫度T3下的中心頻率為F3時(shí)，滿足|(F3-F2)≤(F2-F1)|。
本發(fā)明中使用的永久磁鐵優(yōu)選具有用(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19(其中0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1)表示的組分。由于具有此組分的永久磁鐵磁特性高，所以能夠使不可逆電路元件小型化。
優(yōu)選對(duì)應(yīng)于上述永久磁鐵的石榴石型鐵氧體材料具有用(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12(其中，w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0)表示的組分。具有此組分的石榴石型鐵氧材料對(duì)于上述具有上述組分的永久磁鐵，能夠滿足上述飽和磁化的溫度特性的關(guān)系。
具備石榴石型鐵氧體材料和對(duì)石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵的上述不可逆電路元件，在溫度T1～T2下，永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還大。在溫度T2～T3下，永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還小。因此，本發(fā)明中，提供一種不可逆電路元件，該不可逆電路元件包含永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還大的第一區(qū)域；和永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比柘榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還小的第二區(qū)域。再有，上述第二區(qū)域存在于溫度比上述第一區(qū)域還高的高溫側(cè)。
在此不可逆電路元件中，可以使第一區(qū)域和第二區(qū)域在常溫附近連續(xù)。本發(fā)明中的常溫附近至少包含10～30℃。
按照上述內(nèi)容，由于對(duì)石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵具有用通式(2)(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19(其中0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1)表示的組分，所以有助于不可逆電路元件的小型化。此外，按照上述內(nèi)容，針對(duì)具有此組分的永久磁鐵，通過(guò)組合具有用通式(1)(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12(其中w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0)表示的組分的石榴石型鐵氧體材料，就能夠有效地提高作為不可逆電路元件的溫度特性。因此，本發(fā)明提供一種不可逆電路元件，其特征在于，包括具有用通式(1)(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12(其中，w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0)表示的組分的石榴石型鐵氧體材料；和對(duì)具有用通式(2)(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19(其中0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1)表示的組分的上述石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵。
發(fā)明效果如下如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將與飽和磁化的溫度特性具有特定關(guān)系的石榴石型鐵氧體材料和永久磁鐵組合，就能夠提高不可逆電路元件的溫度特性。并且，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用具有特定組分的電磁特性高的永久磁鐵，就能夠有助于不可逆電路元件的小型化。


圖1是概略地表示本發(fā)明的集總常數(shù)型的隔離器的整體結(jié)構(gòu)及組裝順序的分解立體圖。
圖2是表示本發(fā)明的集總常數(shù)型的隔離器的安裝狀態(tài)的立體圖。
圖3是用以25℃中的飽和磁化為1的相對(duì)值來(lái)表示本發(fā)明中使用的永久磁鐵、已有的石榴石型鐵氧體材料及本發(fā)明中使用的石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性的曲線圖。
圖4是表示根據(jù)使用試驗(yàn)樣品No.21的石榴石型鐵氧體材料的隔離器的溫度變化的中心頻率的變化的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
圖5是表示根據(jù)使用試驗(yàn)樣品No.7的石榴石型鐵氧體材料的隔離器的溫度變化引起的中心頻率的變化的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
符號(hào)說(shuō)明1…石榴石型鐵氧體材料、2…中心導(dǎo)體、3…永久磁鐵、4a、4b…電容基板、5…外殼、6…蓋子、7…襯墊、8…偽負(fù)載、9…輸入輸出端子、10…隔離器、11…GND(地)端子具體實(shí)施方式
以下，說(shuō)明本發(fā)明的不可逆電路元件，以集總常數(shù)型(集中定數(shù)型)的隔離器(以下稱作隔離器)為例。
(隔離器整體結(jié)構(gòu))圖1是概略地表示本發(fā)明的隔離器10的整體結(jié)構(gòu)及組裝順序的分解立體圖，圖2是表示本發(fā)明的集總常數(shù)型的隔離器10的外觀的立體圖。
在圖1、圖2中，隔離器10包括后述的石榴石型鐵氧體材料1、在石榴石型鐵氧體材料1上安裝的中心導(dǎo)體2、圓柱狀的永久磁鐵3、電容基板4a、4b和偽負(fù)載8。由后述的燒結(jié)體構(gòu)成的永久磁鐵3對(duì)石榴石型鐵氧體材料1施加直流磁場(chǎng)。中心導(dǎo)體2包括微波帶狀線21、22、23，并配置在石榴石型鐵氧體材料1和永久磁鐵3之間。中心導(dǎo)體2例如由銅箔構(gòu)成。
此外，隔離器10具有外殼5和蓋子6。外殼5容納石榴石型鐵氧體材料1、中心導(dǎo)體2、永久磁鐵3、電容基板4a、4b。在外殼5的外周設(shè)置有輸出端子9。蓋子6封塞容納有石榴石型鐵氧體材料1等的外殼5的開口上部。外殼5和蓋子6包含鐵等軟磁性金屬，具有磁軛功能。此磁軛具有提高自永久磁鐵3對(duì)石榴石型鐵氧體材料1施加的直流磁場(chǎng)的效率的功能。
在外殼5內(nèi)容納有石榴石型鐵氧體材料1等的狀態(tài)下，襯墊7將石榴石型鐵氧體材料1、中心導(dǎo)體2及永久磁鐵3配置在規(guī)定的位置。例如，襯墊7可以由液晶聚合物構(gòu)成。
電容基板4a、4b由無(wú)機(jī)或有機(jī)電介質(zhì)材料構(gòu)成。在電容基板4a的上面安裝微波帶狀線21、22，此外在電容基板4b的上面安裝微波帶狀線23，利用焊接等方法使其分別進(jìn)行連接。電容基板4a、4B由形成導(dǎo)體圖形的電介質(zhì)陶瓷構(gòu)成。
偽負(fù)載8具有氧化釕系的電阻膜，并在兩端形成電極，一方與微波微波帶狀線(stripe line)23電連接，另一方與外殼5的GND端子11電連接。
(石榴石型鐵氧體材料)接著，說(shuō)明石榴石型鐵氧體材料1。
石榴石型鐵氧體材料1，由用通式(1)(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12(其中，w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0＝表示的石榴石型鐵氧體材料構(gòu)成。此石榴石型鐵氧體材料是用Gd、Ca替換YIG(Y3Fe5O12)的Y、并且用In、V替換Fe的材料。替換Y的Gd具有提高飽和磁化的溫度特性的效果。此外，替換Fe的In，具有降低磁損失的效果。并且，Ca、V具有減少晶粒邊界的空隙，進(jìn)行結(jié)晶生長(zhǎng)的效果。例如，此石榴石型鐵氧體材料能夠在1400～1800G的范圍內(nèi)任意設(shè)定飽和磁化(4πMs)，再有能夠在-0.10～-0.25％/℃的范圍內(nèi)任意設(shè)定飽和磁化的溫度特性，并且，能夠降低磁共振吸收半值幅度(ΔH)及介質(zhì)損失(tanδ)。再有，不必用V替換Fe，z＝0也可以。在z＝0的情況下，q＝0。此外，除上述的元素之外，確認(rèn)出Zr、Sc等元素具有與In類似的效果?？梢院写蠹s0.01原子/摩爾(Atm/mol)以內(nèi)的范圍內(nèi)的這些元素。再有，雖然改變組分比，但替換In并利用Zr就能夠減少磁損失，且能夠獲得改善某一程度溫度特性和損失的材料。
在上述通式(1)中，x(Gd)小于0.25時(shí)就不會(huì)表現(xiàn)出改善溫度特性效果，此外，當(dāng)x超過(guò)0.55時(shí)，則不可逆電路元件的溫度依賴性逆轉(zhuǎn)，其結(jié)果，通過(guò)損失劣化。因此，本發(fā)明中，設(shè)0.25≤x≤0.55。優(yōu)選x為0.3≤x≤0.5，更優(yōu)選x為0.32≤x≤0.48。
在上述通式(1)中，y(In)小于0.02時(shí)不會(huì)表現(xiàn)出磁損失下降的效果，此外，當(dāng)y超過(guò)0.12時(shí)，磁改善效果飽和，并且，降低了基于Gd的溫度特性改善效果。因此，本發(fā)明中，設(shè)0.02≤y≤0.12。優(yōu)選y為0.03≤y≤0.10，進(jìn)一步優(yōu)選y為0.04≤y≤0.09。
在本發(fā)明中，為了進(jìn)行電荷補(bǔ)償，最優(yōu)選設(shè)Ca∶V＝2∶1，本發(fā)明允許1.8＜Ca(q)/V(z)≤2.0的范圍。在上述通式(1)中，當(dāng)Ca超過(guò)0.3(V為0.15)時(shí)，飽和磁化下降，使不可逆電路元件的損失劣化。因此，在本發(fā)明中，用V替換Fe的情況下，設(shè)0＜z≤0.15。優(yōu)選z為0.02≤z≤0.12，進(jìn)一步優(yōu)選z為0.04≤z≤0.10。
在本發(fā)明中，表示以石榴石型鐵氧體材料為主用Y構(gòu)成的子晶格，c處所表示量的w+x+q設(shè)為3.01≤w+x+q≤3.03。當(dāng)w+x+q小于3.01時(shí)，飽和磁化下降。并且，極端地，設(shè)w+x+q＜3時(shí)，會(huì)發(fā)生液相，而不能獲得正常的燒結(jié)體。此外，當(dāng)超過(guò)3.03時(shí)，則會(huì)發(fā)生異相，飽和磁化下降，矯頑力增大，從而增大不可逆電路元件的損失。優(yōu)選w+x+q為3.015～3.025。再有，未用V替換Fe時(shí)，即z＝0的情況下，q＝0。此情況下，設(shè)3.01≤w+x≤3.03。優(yōu)選w+x為3.015～3.025。
本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料1可以按以下方式來(lái)進(jìn)行制造。
例如，將Y2O3粉末、Gd2O3粉末、CaCo3粉末、Fe2O3粉末、In2O3粉末、V2O5粉末作為原料，按上述通式(1)的范圍內(nèi)，稱量并混合這些粉末。在原料中，即使使用通過(guò)焙燒變?yōu)檠趸锏幕衔?，例如，也可以是碳酸鹽、氫氧化物、溴酸鹽等。優(yōu)選原料粉末的平均粒徑為大約0.5～10μm。接著，將此混合粉末在1100～1300℃下進(jìn)行1～10小時(shí)預(yù)燒結(jié)。利用球磨機(jī)等粉碎此預(yù)燒結(jié)粉末，優(yōu)選使平均粒徑為大約1～10μm。使用例如PVA(聚乙烯醇)等，將所獲得的預(yù)燒結(jié)粉末進(jìn)行造粒后成型為規(guī)定形狀，接著，通過(guò)在1400～1600℃下進(jìn)行1～10小時(shí)焙燒(燃燒)，就能夠獲得本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料。
(永久磁鐵)接著，說(shuō)明永久磁鐵3。
在本發(fā)明中使用的永久磁鐵3具有用通式(2)(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19(其中0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1)表示的組分，并且由以六方晶體鐵氧體、優(yōu)選以六方晶體磁鉛酸鹽型(M型)鐵氧體為主相的燒結(jié)體構(gòu)成。
在上述通式(2)中，α過(guò)小時(shí)，即La的量過(guò)少時(shí)，就不能夠增多相對(duì)于六方晶體鐵氧體的Co的固溶量，不能充分地提高飽和磁化的效果和/或提高各向異性磁場(chǎng)效果。當(dāng)α過(guò)大時(shí)，在六方晶體鐵氧體中La就不能夠替換固溶性，例如，產(chǎn)生包含La的正鐵氧體，飽和磁化就會(huì)下降。
在上述通式(2)中，β過(guò)小時(shí)，不能充分地提高飽和磁化的效果及/或提高各向異性磁場(chǎng)效果。當(dāng)β過(guò)大時(shí)，在六方晶體鐵氧體中Co不能夠替換固溶性。此外，即使在Co能夠替換固溶性的范圍內(nèi)，各向異性常數(shù)(K1)和各向異性磁場(chǎng)(HA)的劣化也會(huì)變大。
在上述通式(2)中，γ過(guò)小時(shí)，由于增加了含有Sr和La的非磁性相，飽和磁化就會(huì)變低。當(dāng)γ過(guò)大時(shí)，由于增加了α-Fe2O3相或含Co的非磁性尖晶石鐵氧體相，飽和磁化就會(huì)變低。
永久磁鐵3能夠按以下方式來(lái)進(jìn)行制造。
作為原料粉末，稱出Fe2O3粉末、SrCo3粉末、Co2O4粉末、CoO粉末及La2O3粉末的量，使其符合上述通式(2)，預(yù)燒結(jié)混合后的混合物。例如，在空氣中，在1000～1350℃下進(jìn)行1秒鐘～10小時(shí)預(yù)燒結(jié)，特別地，也可進(jìn)行1秒鐘～3小時(shí)。
預(yù)燒結(jié)體一般為顆粒狀，為了粉碎或碾碎它們，首先，優(yōu)選進(jìn)行干式粗粉碎。在干式粗粉碎中，將晶格變形導(dǎo)入鐵氧體粒子中，也具有減小矯頑力的效果。由于矯頑力降低，因此就抑制了粒子的凝聚，并提高分散性。此外，由于抑制粒子的凝聚，因此提高了取向度。導(dǎo)入粒子中的晶格變形，在后面的燒結(jié)工序被釋放，由于矯頑力恢復(fù)，就能夠成為永久磁鐵。再有，在干式粉碎時(shí)，通常，添加SiO2、利用焙燒成為CaO的CaCO3。也可在預(yù)燒結(jié)前添加一部分SiO2及CaCO3。雜質(zhì)及添加的Si和Ca，對(duì)大部分粒界和三重點(diǎn)部分進(jìn)行分凝，一部分還進(jìn)入粒子內(nèi)的鐵氧體部分(主相)。特別是Ca，進(jìn)入Sr部位的可能性很高。
干式粗粉碎之后，調(diào)制含有鐵氧體粒子和水的粉碎用漿料，優(yōu)選使用此進(jìn)行濕式粉碎。
濕式粉碎之后，濃縮粉碎用漿料，并調(diào)制成型用漿料。也可利用離心分離和過(guò)濾擠壓等來(lái)進(jìn)行濃縮。
雖然成型既可用干式也可用濕式，但為了提高取向度，優(yōu)選進(jìn)行濕式成型。
在濕式成型工序中，使用成型用漿料，進(jìn)行磁場(chǎng)中成型。成型壓力可設(shè)為0.1～0.5ton/cm2左右，施加磁場(chǎng)可設(shè)為5～15kOe左右。在濕式成型中，既可使用非水系的彌散媒介，也可使用水系的彌散媒介。在使用非水系彌散媒介的情況下，在甲苯和二甲苯這樣的有機(jī)溶媒中，例如添加油酸這樣的界面活性劑，作為彌散媒介。通過(guò)使用這種彌散媒介，即使在使用難于分散的亞微米尺寸的鐵氧體粒子的情況下，也能夠獲得最高98％左右的高磁取向度。另一方面，作為水系的彌散媒介，也可使用在水中添加各種界面活性劑的彌散媒介。
成型工序之后，在大氣或氮中利用100～500℃的溫度熱處理成型體，充分分解去除添加的分散劑。接著，在燒結(jié)工序中，例如在大氣中，優(yōu)選1150～1270℃、更優(yōu)選1160～1240℃的溫度下，0.5～3小時(shí)左右下燒結(jié)成型體，獲得各向異性的鐵氧體。
由如上所述所獲得的永久磁鐵3，就能夠獲得所謂殘留磁通密度(Br)大于等于4.2kG，矯頑力(HcJ)大于等于4.1kOe，最大能量積(BH)max大于等于4.7MGOe的特性。
(溫度特性)本發(fā)明將上述說(shuō)明的石榴石型鐵氧體材料1的飽和磁化的溫度特性和永久磁鐵3的飽和磁化的溫度特性(以下稱單一溫度特性)的關(guān)系最佳化。根據(jù)圖3說(shuō)明最佳化的具體內(nèi)容。圖3用以25℃中的飽和磁化為1的相對(duì)值來(lái)表示對(duì)隔離器10施加直流磁場(chǎng)的、在本發(fā)明中使用的永久磁鐵3、已有的石榴石型鐵氧體材料(已有材料)及本發(fā)明中使用的石榴石型鐵氧體材料1的飽和磁化的溫度特性的曲線圖。
對(duì)于永久磁鐵3的溫度特性，已有的石榴石型鐵氧體材料的溫度特性曲線在整個(gè)溫度區(qū)斜率大。相對(duì)于此，本發(fā)明中使用的石榴石型鐵氧體材料1，從低溫到常溫雖然比鐵氧體磁鐵的溫度特性曲線的斜率小，但從常溫到高溫斜率變大。即，設(shè)石榴石型鐵氧體材料1的低溫的飽和磁化為S11，常溫中的飽和磁化為S12、高溫中的飽和磁化為S13、設(shè)永久磁鐵3的低溫中的飽和磁化為S21、常溫中的飽和磁化為S22、高溫中的飽和磁化為S23時(shí)，具有以下關(guān)系|(S12-S11)/(T2-T1)|＜|(S22-S21)/(T2-T1)|、|(S13-S12)/(T3-T2)|＞|(S23-S22)/(T3-T2)|。
如此，根據(jù)本發(fā)明，包含永久磁鐵3的溫度特性曲線的斜率比石榴石型鐵氧體材料1的溫度特性曲線的斜率還大的第一區(qū)域，和永久磁鐵3的溫度特性曲線的斜率比石榴石型鐵氧體材料1的溫度特性曲線的斜率還小的第二區(qū)域。再有，第二區(qū)域存在于溫度比第一區(qū)域更高的高溫側(cè)，并且，第一區(qū)域和第二區(qū)域在常溫附近連續(xù)。
根據(jù)圖3，已有石榴石型鐵氧體材料中，從低溫(-35℃)到高溫(85℃)溫度上升的同時(shí)，按比永久磁鐵3大的比率減少飽和磁化。因此，若在此溫度范圍，無(wú)論哪個(gè)區(qū)域，溫度上升的同時(shí)，隔離器10的中心頻率向上方移動(dòng)(參照?qǐng)D4)。
于是，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料1，更詳細(xì)地觀察在整個(gè)溫度區(qū)域中，按比已有的石榴石型鐵氧體材料更接近永久磁鐵3的特性的比率減少飽和磁化時(shí)，從低溫(-35℃)到常溫(25℃)的飽和磁化減少的斜率比永久磁鐵3更小。為此，此溫度區(qū)域中，隔離器10的中心頻率，在溫度上升的同時(shí)，移動(dòng)到下方(參照?qǐng)D5)。當(dāng)時(shí)，從常溫(25℃)到高溫(85℃)，本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料1的飽和磁化按比鐵氧體磁鐵的慢慢變大的斜率開始下降。為此，在常溫(25℃)以上的溫度區(qū)域中，相反地，在溫度上升的同時(shí)，隔離器10的中心頻率也開始慢慢地移動(dòng)到上方(參照?qǐng)D5)。因此，由本發(fā)明的隔離器10的溫度變化引起的中心頻率的變動(dòng)范圍，在整個(gè)使用溫度區(qū)域，能夠降低到例如1/4以下。再有，由于本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料1，在原有使用溫度中的溫度特性的斜率接近永久磁鐵3的溫度特性的斜率，每1℃的頻率變化比已有的石榴石型鐵氧體材料1小。此外，本發(fā)明的石榴石型鐵氧體材料1，由于在常溫(25℃)附近，溫度特性的斜率與永久磁鐵3逆轉(zhuǎn)，在從常溫(25℃)到高溫(85℃)、從常溫(25℃)到低溫(-35℃)，都以常溫(25℃)為基準(zhǔn)，中心頻率按相同方向變化(參照?qǐng)D5)。
如上所述，通過(guò)選擇石榴石型鐵氧體材料及永久磁鐵，就能夠獲得所謂的-35℃～85℃的中心頻率的溫度變化小于等于0.01％/℃的優(yōu)良的溫度特性的不可逆電路元件。并且，此不可逆電路元件，由于以石榴石型鐵氧體材料作為上述的組分，就能夠減少磁共振吸收半值幅度(ΔH)及介質(zhì)損失(tanδ)的值。
(實(shí)施例1)下面，根據(jù)具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
作為原材料，使用純度大于等于99.9％的Y2O3粉末、Fe2O3粉末、Gd2O3粉末、In2O3粉末、V2O5粉末、CaCo3粉末。稱量這些粉末使燒結(jié)體的最終組分成為表1、表2所示的組分，并利用球磨機(jī)等進(jìn)行濕式混合烘干。將此混合物在1100℃下進(jìn)行4小時(shí)預(yù)燒結(jié)后，再次利用球磨機(jī)進(jìn)行濕式粉碎烘干。對(duì)獲得的預(yù)燒結(jié)粉末進(jìn)行造粒并成型為用于測(cè)量各材料特性的試驗(yàn)樣品形狀，在1450～1500℃下進(jìn)行6小時(shí)焙燒，獲得石榴石型鐵氧體材料。
接著，按以下要領(lǐng)制作本實(shí)施例的永久磁鐵。
作為原材料，制備Fe2O3粉末、SrCo3粉末、Co3O4粉末和CoO粉末的混合物、La2O3粉末，進(jìn)行配合使組分成為(Sr0.81La0.19)(Fe11.82Co0.18)1O19。并且，對(duì)上述原料分別添加、混合0.2重量％的SiO2粉末及0.15％重量的CaCo3粉末。利用濕式超微磨碎機(jī)(アトライタ一)對(duì)所獲得的混合物進(jìn)行2小時(shí)粉碎，經(jīng)干燥所有顆粒之后，在空氣中在1200℃下進(jìn)行3小時(shí)預(yù)燒結(jié)，得到顆粒狀的預(yù)燒結(jié)體。
對(duì)于預(yù)燒結(jié)體，添加0.4重量％的SiO2粉末及1.25％重量的CaCo3粉末，利用干式棒磨機(jī)，進(jìn)行粉碎直到預(yù)燒結(jié)體的相對(duì)表面成為7m2/g。
接著，使用二甲苯作為非水系溶劑，使用油酸作為界面活性劑，在球磨機(jī)中濕式粉碎預(yù)燒結(jié)體粉末。對(duì)預(yù)燒結(jié)體粉末添加1.3重量％的甲酸。漿料中的預(yù)燒結(jié)體粉末為33重量％。進(jìn)行粉碎直到相對(duì)表面積為8～9m2/g。
接著，利用離心分離器，調(diào)整粉碎漿料，使?jié){料中的預(yù)燒結(jié)體粉末的濃度約為85％重量。一邊從此漿料中去除溶劑，一邊在約13kG高度方向磁場(chǎng)中，成型為直徑30mm、高度15mm的原柱狀。成型壓力為0.4ton/cm2。
接著，在100～300℃下熱處理所獲得的成型體，充分去除草酸后，在空氣中，升溫速度為5℃/分鐘，進(jìn)行保持1小時(shí)1200℃的焙燒，得到鐵氧體永久磁鐵。
測(cè)量上述得到的石榴石型鐵氧體材料的介質(zhì)損失(tanδ)及磁共振吸收半值幅度(ΔH)。介質(zhì)損失(tanδ)的測(cè)量，是對(duì)直徑1mm、長(zhǎng)度30mm的圓柱試驗(yàn)樣品，使用TM010空腔諧振器的振動(dòng)法及利用10GHz來(lái)進(jìn)行的測(cè)量。磁共振吸收半值幅度(ΔH)的測(cè)量，是對(duì)直徑1mm的球狀試驗(yàn)樣品，使用TE104空腔諧振器及利用10GHz來(lái)進(jìn)行的測(cè)量。
此外，使用上述石榴石型鐵氧體材料和上述鐵氧體永久磁鐵來(lái)制作實(shí)施方式所示的隔離器，按照插入損失及溫度變化來(lái)測(cè)量中心頻率的變動(dòng)。制作出的隔離器是4mm四方(□)，以在900MHz帶下使用為前提。此外，基于溫度變化的中心頻率的變動(dòng)，測(cè)量常溫(25℃)、高溫(85℃)及低溫(-35℃)下的VSWR(Voltae Standing Wave Ratio電壓駐波比)，求出基于溫度變化的中心頻率的變動(dòng)(Δf1、Δf2、Δf)。其結(jié)果示于表1及表2。此外，在圖4、圖5中示出基于使用試驗(yàn)樣品No.21(比較例)、試驗(yàn)樣品No.7(本發(fā)明)的石榴石型鐵氧體材料的隔離器的溫度變化的中心頻率的變動(dòng)的測(cè)量結(jié)果。
表1


表2


按照表1、表2，表明在本發(fā)明的實(shí)施例的磁性材料中，具有與比較例(*)同等的介質(zhì)損失(tanδ)及磁共振吸收半值幅度(ΔH)。
接著，說(shuō)明中心頻率的變動(dòng)。在此，在表1及表2，Δf1是中心頻率隨溫度從低溫(-35℃)到常溫(25℃)變動(dòng)的變動(dòng)值，Δf2是頻率隨溫度從常溫(25℃)到高溫(85℃)變動(dòng)的變動(dòng)值。此外，Δf1的正·負(fù)，以低溫(-35℃)的中心頻率為基準(zhǔn)，常溫(25℃)的中心頻率增大時(shí)表示為正數(shù)，減少時(shí)表示為負(fù)數(shù)。Δf2的正·負(fù)，以常溫(25℃)的中心頻率為基準(zhǔn)，高溫(85℃)的中心頻率增大時(shí)表示為正數(shù)，減少時(shí)表示為負(fù)數(shù)。
參照表2及圖4，試驗(yàn)樣品No.21的隔離器，Δf1為12MHz、Δf2為12MHz，在溫度從低溫(-35℃)到高溫(85℃)變動(dòng)的過(guò)程中，中心頻率變動(dòng)24MHz(Δf)。相對(duì)于此，參照表1及圖5，試驗(yàn)樣品No.7的隔離器，Δf1為-5MHz、Δf2為4MHz，表明Δf1和Δf2符號(hào)不同。此時(shí)，中心頻率，從低溫(-35℃)到常溫(25℃)，向頻率變低側(cè)移動(dòng)之后，從常溫(25℃)到高溫(85℃)，向頻率變高側(cè)移動(dòng)，其結(jié)果，溫度從低溫(-35℃)到高溫(85℃)變動(dòng)的過(guò)程中的中心頻率變動(dòng)寬度為5MHz時(shí)，被控制在低的值。再有，表1、表2中的Δf，溫度從低溫(-35℃)到高溫(85℃)變動(dòng)時(shí)的中心頻率的最小值和最大值之差用絕對(duì)值來(lái)表示。
在試驗(yàn)樣品No.7、試驗(yàn)樣品No.21以外的表1及表2的試驗(yàn)樣品No.的隔離器中，也與試驗(yàn)樣品No.7一樣，中心頻率在從低溫(-35℃)到常溫(25℃)，向頻率變低側(cè)移動(dòng)之后，在從常溫(25℃)到高溫(85℃)，向頻率變高側(cè)移動(dòng)。并且，這些隔離器的Δf最大為10.5MHz，為試驗(yàn)樣品No.21的隔離器的1/2以下(小于等于)。
此外，相對(duì)于試驗(yàn)樣品No.21的隔離器的中心頻率的溫度特性約為0.02％/℃，試驗(yàn)樣品No.7的隔離器的中心頻率的溫度特性約為0.004％/℃，試驗(yàn)樣品No.9的隔離器的中心頻率的溫度特性約為0.01％/℃，表明根據(jù)本發(fā)明提高了隔離器的中心頻率的溫度特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種不可逆電路元件，其特征在于，包括石榴石型鐵氧體材料和對(duì)上述石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵，當(dāng)上述石榴石型鐵氧體材料在溫度T1下的飽和磁化為S11、在溫度T2下的飽和磁化為S12、在溫度T3下的飽和磁化為S13，且上述永久磁鐵在溫度T1下的飽和磁化為S21、在溫度T2下的飽和磁化為S22、在溫度T3下的飽和磁化為S23時(shí)，其中，T1＜T2＜T3，飽和磁化S11、S12、S13、S21、S22、S23是在溫度T2下的飽和磁化為1時(shí)的相對(duì)值，具有以下關(guān)系|(S12-S11)/(T2-T1)|＜|(S22-S21)/(T2-T1)|；|(S13-S12)/(T3-T2)|＞|(S23-S22)/(T3-T2)|。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，T1＝-35℃、T2＝25℃、T3＝85℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，溫度T1～T3下的中心頻率的溫度特性小于等于0.01％/℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，以在溫度T3下的中心頻率為基準(zhǔn)，將比該基準(zhǔn)還高的頻率設(shè)為正數(shù)，將比該基準(zhǔn)還低的頻率設(shè)為負(fù)數(shù)時(shí)，則在溫度T2下的中心頻率及在溫度T1下的中心頻率中的一個(gè)中心頻率為正數(shù)，另一個(gè)為負(fù)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不可逆電路元件，其特征在于，在溫度T1下的中心頻率為正數(shù)，在溫度T2下的中心頻率為負(fù)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，以在溫度T1下的中心頻率為基準(zhǔn)，將比該基準(zhǔn)還高的頻率設(shè)為正數(shù)，將比該基準(zhǔn)還低的頻率設(shè)為負(fù)數(shù)時(shí)，則在溫度T2下的中心頻率為負(fù)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的不可逆電路元件，其特征在于，以在溫度T2下的中心頻率為基準(zhǔn)，將比該基準(zhǔn)還高的頻率設(shè)為正數(shù)，將比該基準(zhǔn)還低的頻率設(shè)為負(fù)數(shù)時(shí)，則在溫度T3下的中心頻率為正數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述石榴石型鐵氧體材料具有用通式(1)(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12表示的組分，其中，w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述x滿足0.3≤x≤0.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述y滿足0.03≤y≤0.10。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述z滿足0.02≤z≤0.12。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述永久磁鐵具有用通式(2)(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19表示的組分，其中，0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述不可逆元件是隔離器。
14.一種不可逆電路元件，其特征在于，包括石榴石型鐵氧體材料和對(duì)上述石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵，包含上述永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比上述石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還大的第一區(qū)域；和上述永久磁鐵的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率比上述石榴石型鐵氧體材料的飽和磁化的溫度特性曲線的斜率還小的第二區(qū)域，上述第二區(qū)域存在于溫度比上述第一區(qū)域還高的高溫側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的不可逆電路元件，其特征在于，上述第一區(qū)域和上述第二區(qū)域在常溫附近連續(xù)。
16.一種不可逆電路元件，其特征在于，包括具有用通式(1)(YwGdxCaq)(Fe8-w-x-y-3zInyVz)O12表示的組分的石榴石型鐵氧體材料，其中，w、x、q、y、z分別為3.01≤w+x+q≤3.03、0.25≤x≤0.55、0.02≤y≤0.12、0＜z≤0.15、1.8＜q/z≤2.0；和對(duì)具有用通式(2)(Sr1-αLaα)(Fe12-βCoβ)γO19表示的組分的上述石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵，其中，0.1≤α≤0.4、0.1≤β≤0.4、0.8≤γ≤1.1。
全文摘要
提供一種提高不可逆元件的溫度特性的技術(shù)。一種不可逆電路元件，其特征在于，包括石榴石型鐵氧體材料和對(duì)石榴石型鐵氧體材料施加直流磁場(chǎng)的永久磁鐵；當(dāng)石榴石型鐵氧體材料在溫度T1下的飽和磁化為S11時(shí)，在溫度T2下的飽和磁化為S12，在溫度T3下的飽和磁化為S13，當(dāng)永久磁鐵在溫度T1下的飽和磁化為S21時(shí)，在溫度T2下的飽和磁化為S22，在溫度T3下的飽和磁化為S23時(shí)，具有|(S12－S11)/(T2－T1)|＜|(S22－S21)/(T2－T1)|、|(S13－S12)/(T3－T2)|＞|(S23－S22)/(T3－T2)|的關(guān)系，其中，T1＜T2＜T3，飽和磁化S11、S12、S13、S21、S22、S23是在溫度T2下的飽和磁化為1時(shí)的相對(duì)值。
文檔編號(hào)H01F10/10GK1719658SQ20051008144
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
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