(57)【要約】【課題】  非可逆回路素子としての温度特性を向上する技術を提供する。【解決手段】  ガーネット型フェライト材料と、ガーネット型フェライト材料に対して直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、ガーネット型フェライト材料の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ１１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ１２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ１３とし、永久磁石の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ２１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ２２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ２３とすると（ただし、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３、飽和磁化Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、温度Ｔ２における飽和磁化を１としたときの相対値）、|（Ｓ１２−Ｓ１１）／（Ｔ２−Ｔ１）|＜|（Ｓ２２−Ｓ２１）／（Ｔ２−Ｔ１）|、|（Ｓ１３−Ｓ１２）／（Ｔ３−Ｔ２）|＞|（Ｓ２３−Ｓ２２）／（Ｔ３−Ｔ２）|の関係を有することを特徴とする非可逆回路素子。【選択図】図３
2006024980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガーネット型フェライト材料と、
前記ガーネット型フェライト材料に対して直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、
前記ガーネット型フェライト材料の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ１１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ１２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ１３とし、
前記永久磁石の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ２１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ２２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ２３とすると（ただし、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３、飽和磁化Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、温度Ｔ２における飽和磁化を１としたときの相対値）、
|（Ｓ１２−Ｓ１１）／（Ｔ２−Ｔ１）|＜|（Ｓ２２−Ｓ２１）／（Ｔ２−Ｔ１）|、
|（Ｓ１３−Ｓ１２）／（Ｔ３−Ｔ２）|＞|（Ｓ２３−Ｓ２２）／（Ｔ３−Ｔ２）|の関係を有することを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
Ｔ１＝−３５℃、Ｔ２＝２５℃、Ｔ３＝８５℃であることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
温度Ｔ１〜Ｔ３における中心周波数の温度特性が０．０１％／℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
温度Ｔ３における中心周波数を基準として、当該基準よりも高い周波数を正の数とし、当該基準よりも低い周波数を負の数とすると、温度Ｔ２における中心周波数及び温度Ｔ１における中心周波数は一方が正の数、他方が負の数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
前記ガーネット型フェライト材料は、一般式（１）：（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表される組成を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
前記永久磁石は、一般式（２）：（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
ガーネット型フェライト材料と、
前記ガーネット型フェライト材料に対して直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、
前記永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、前記ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも大きい第１の領域と、
前記永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、前記ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも小さい第２の領域と、を含み、
前記第２の領域は前記第１の領域よりも高温側に存在することを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項８】
前記第１の領域と前記第２の領域とが常温近傍で連続することを特徴とする請求項７に記載の非可逆回路素子。
【請求項９】
一般式（１）：（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表される組成を有するガーネット型フェライト材料から構成される磁気回転子と、
一般式（２）：（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有し前記ガーネット型フェライト材料に直流磁界を印加する永久磁石と、
を備えることを特徴とする非可逆回転素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波回路等に用いられる集中定数型アイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている携帯電話の多くは、デジタル式携帯電話である。国内で使用されているデジタル式携帯電話の多くは、ＰＳＫ（位相変調）方式を採用している。ＰＳＫ方式のデジタル携帯電話では、送信回路の後段に線形の電力増幅回路が備えられ、電力増幅回路の後段に送信アンテナが備えられている。
【０００３】
携帯電話に備えられた送信アンテナは、手や頭部との位置関係、その他使用状況によりそのインピーダンスが大きく変化するので、送信アンテナの前段に備えられた電力増幅回路との間に、インピーダンスの不整合を生じる。このため、電力増幅回路から送信アンテナ側に出力された信号の一部は反射波になり、電力増幅回路の信号を歪ませる。線形の電力増幅回路は、信号の歪みに弱いので、信号が大きく歪んだ場合には、信号復調が困難になる。
【０００４】
この問題点を回避する手段として、従来の携帯電話は、送信アンテナと電力増幅回路との間にアイソレータを備える。アイソレータは、非可逆回路素子であり、電力増幅回路側から入力された信号は、送信アンテナ側に出力するが、送信アンテナ側から入力された信号は、電力増幅回路側に出力しない。そのため、送信アンテナからの反射波による電力増幅回路の信号の歪みが抑制される。
【０００５】
この種のアイソレータは、一般的に、非可逆性をもたらす磁気回転子と、この磁気回転子に直流磁界を印加するための永久磁石と、磁気回転子及び永久磁石の間に配置される中心導体と、並列共振容量のための容量基板と、磁気回転子に対する直流磁場の効率を上げるためのヨークを少なくとも含んでいる。通常、磁気回転子としてはＹＩＧ（イットリウム−鉄−ガーネット）系のフェライト、具体的にはＹ3Ｆｅ5Ｏ12を基本組成とし、これに各種元素を添加したガーネット型フェライト材料が用いられる。また、直流磁界印加用の永久磁石としてはフェライト磁石が、容量基板としては誘電率温度特性が０近傍の高周波用セラミックス又はガラスエポキシ樹脂或いは高周波用に開発されたその他の樹脂等を用いたコンデンサが用いられている。
【０００６】
サーキュレータやアイソレータ等の高周波回路部品にＹＩＧが用いられているのは、回路に適した飽和磁化（４πＭｓ）とその温度特性を設定することが可能で、磁気損失を表す磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）と電気損失を表す誘電損失（ｔａｎδ）が小さいためである。もっとも、磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）の大きさは、サーキュレータやアイソレータのデバイス特性に大きな影響を及ぼすので、より小さな磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）を得るため、その組成、添加元素、置換元素が検討されてきた（例えば、特公平４−７４８４２号公報（特許文献１）、特開平１１−２７３９２８号公報（特許文献２））。
【０００７】
【特許文献１】特公平４−７４８４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のガーネット型フェライト材料は、磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）の良好な組成領域が非常に狭く、わずかな組成変動で磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）が大きく劣化するため、実用化の面で問題があり、挿入損失、温度特性共に優れたアイソレータ等の非可逆回路素子を実現することは困難であった。
また、ガーネット型フェライト材料の特性を調整したのみでは、アイソレータ等の非可逆回路素子としての特性を満足することができない場合がある。特に、ガーネット型フェライト材料自体の温度特性を向上させたとしても、非可逆回路素子としての温度特性は必ずしも向上しない。
そこで本発明は、非可逆回路素子としての温度特性を向上する技術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】
【０００９】
本発明者らは、飽和磁化の温度特性が所定の関係にあるガーネット型フェライト材料と永久磁石とを組み合わせることにより非可逆回路素子としての温度特性を改善できることを知るに至った。すなわち本発明の非可逆回路素子は、ガーネット型フェライト材料と、ガーネット型フェライト材料に対して直流磁界を印加する永久磁石と、を備え、ガーネット型フェライト材料の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ１１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ１２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ１３とし、永久磁石の温度Ｔ１における飽和磁化をＳ２１、温度Ｔ２における飽和磁化をＳ２２、温度Ｔ３における飽和磁化をＳ２３とすると（ただし、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３、飽和磁化Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、温度Ｔ２における飽和磁化を１としたときの相対値）、｜（Ｓ１２−Ｓ１１）／（Ｔ２−Ｔ１）｜＜｜（Ｓ２２−Ｓ２１）／（Ｔ２−Ｔ１）｜、｜（Ｓ１３−Ｓ１２）／（Ｔ３−Ｔ２）｜＞｜（Ｓ２３−Ｓ２２）／（Ｔ３−Ｔ２）｜の関係を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の非可逆回路素子において、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３は、Ｔ１＝−３５℃、Ｔ２＝２５℃、Ｔ３＝８５℃とすることができる。また、本発明の非可逆回路素子によれば、−３５℃〜８５℃における中心周波数の温度特性を０．０１％／℃以下とすることができる。さらに、本発明の非可逆回路素子によれば、温度Ｔ３における中心周波数を基準として、当該基準よりも高い周波数を正の数とし、当該基準よりも低い周波数を負の数とすると、温度Ｔ２における中心周波数及び温度Ｔ１における中心周波数は一方が正の数、他方が負の数であることが望ましい。
更に望ましくは本発明の非可逆回路素子は温度Ｔ１における中心周波数をＦ１として、温度Ｔ２における中心周波数をＦ２、温度Ｔ３における中心周波数をＦ３としたときに、｜Ｆ３−Ｆ２｜≦｜Ｆ２−Ｆ１｜とする。
【００１１】
本発明に用いる永久磁石は、（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有することが好ましい。この組成を有する永久磁石は磁気特性が高いために、非可逆回路素子を小型化することが可能となる。
以上の永久磁石に対応するガーネット型フェライト材料は、（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表される組成を有することが好ましい。この組成を有するガーネット型フェライト材料は、上記組成を有する永久磁石に対して、上述した飽和磁化の温度特性の関係を満足させることができる。
【００１２】
ガーネット型フェライト材料と、ガーネット型フェライト材料に対して直流磁界を印加する永久磁石とを備える上述した非可逆回路素子は、温度Ｔ１〜温度Ｔ２において、永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも大きい。同様に、上述した非可逆回路素子は、温度Ｔ２〜温度Ｔ３において、永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも小さい。したがって本発明では、永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも大きい第１の領域と、永久磁石の飽和磁化の温度特性曲線の傾きが、ガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性曲線の傾きよりも小さい第２の領域とを含む非可逆回路素子も提供する。なお第２の領域は、第１の領域よりも高温側に存在する。
この非可逆回路素子において、第１の領域と第２の領域とが常温近傍で連続させることができる。なお、本発明における常温近傍とは１０〜３０℃を少なくとも含む。
【００１３】
ガーネット型フェライト材料に直流磁界を印加する永久磁石が一般式（１）：（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有することにより非可逆回路素子の小型化に寄与することは上述したとおりである。また、この組成を有する永久磁石に対して、一般式（２）：（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表される組成を有するガーネット型フェライト材料を組み合わせることにより、非可逆回路素子としての温度特性向上に有効であることもまた上述したとおりである。したがって本発明は、一般式（１）：（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表される組成を有するガーネット型フェライト材料と、一般式（２）：（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有しガーネット型フェライト材料に直流磁界を印加する永久磁石と、を備えることを特徴とする非可逆回路素子を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、飽和磁化の温度特性が所定の関係にあるガーネット型フェライト材料と永久磁石とを組み合わせることにより、非可逆回路素子の温度特性を向上することができる。さらに本発明によれば、特定組成を有し磁気特性の高い永久磁石を用いることにより、非可逆回路素子の小型化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の非可逆回路素子について集中定数型のアイソレータ（以下、アイソレータ）を例にして説明する。
＜アイソレータ全体構成＞
図１は本発明に係るアイソレータ１０の全体構成及び組立順序を概略的に示す分解斜視図、図２は本発明に係る集中定数型のアイソレータ１０の外観を示す斜視図である。
図１、図２において、アイソレータ１０は、後述するガーネット型フェライト材料１と、ガーネット型フェライト材料１に装着されている中心導体２と、円柱状の永久磁石３と、容量基板４ａ，４ｂと、ダミーロード８とを含んでいる。後述する焼結体から構成される永久磁石３はガーネット型フェライト材料１に直流磁場を印加する。中心導体２は、ストリップライン２１、２２、２３を備え、ガーネット型フェライト材料１及び永久磁石３の間に配置される。中心導体２は、例えば銅箔から構成される。
【００１６】
また、アイソレータ１０は、ケース５及びカバー６を有している。ケース５は、ガーネット型フェライト材料１、中心導体２、永久磁石３、容量基板４ａ，４ｂを収納する。ケース５の外周には、入出力端子９が設けてある。カバー６はガーネット型フェライト材料１等が収納されたケース５の開口上部を塞ぐ。ケース５及びカバー６は、鉄等の軟磁性金属を含んでおり、ヨークとして機能する。このヨークは永久磁石３からガーネット型フェライト材料１に印加される直流磁場の効率を上げる機能を果たす。
スペーサ７は、ガーネット型フェライト材料１等がケース５内に収納された状態で、ガーネット型フェライト材料１、中心導体２及び永久磁石３を所定の位置に配置する。スペーサ７は、例えば液晶ポリマーから構成することができる。
【００１７】
容量基板４ａ、４ｂは、無機又は有機系の誘電体材料から構成されている。容量基板４ａの上面にはストリップライン２１，２２が、また容量基板４ｂの上面にはストリップライン２３が載置され、ハンダ付け等の手段によってそれぞれ接続される。容量基板４ａ、４ｂは、導体パターンが形成された誘電体セラミックスから構成される。
ダミーロード８は、酸化ルテニウム系の抵抗膜を有し、両端に電極が形成され、一方がストリップライン２３に、他方がケース５のＧＮＤ端子１１に電気的に接続されている。
【００１８】
＜ガーネット型フェライト材料＞
次に、ガーネット型フェライト材料１について説明する。
ガーネット型フェライト材料１は、一般式（１）：（ＹwＧｄxＣａq）（Ｆｅ8-w-x-y-3zＩｎyＶz）Ｏ12（ただし、ｗ，ｘ，ｙ，ｚが、それぞれ、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）で表されるガーネット型フェライト材料から構成される。このガーネット型フェライト材料は、ＹＩＧ（Ｙ3Ｆｅ5Ｏ12）のＹをＧｄ、Ｃａで置換し、またＦｅをＩｎ、Ｖで置換した材料である。Ｙを置換するＧｄは、飽和磁化の温度特性を向上する効果を有する。また、Ｆｅを置換するＩｎは磁気的損失を低減する効果を有する。更にＣａ、Ｖは結晶粒界の空隙を減少させ、結晶を成長させる効果を有する。このガーネット型フェライト材料は、例えば、飽和磁化（４πＭｓ）を１４００〜１８００Ｇの範囲で、また飽和磁化の温度特性を−０．１０〜−０．２５％／℃の範囲でそれぞれ任意に設定でき、かつ磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）を小さくできる。なお、以上の元素の他にも例えば、Ｚｒ、Ｓｃ等の元素もＩｎと類似の効果を確認している。これらの元素は、０．０１Ａｔｍ／ｍｏｌ程度以内の範囲で含有することができる。また組成比は変わるが、Ｉｎに替えてＺｒにより磁気的損失を低減させ、ある程度温度特性や損失を改善した材料を得ることもできる。
【００１９】
上記一般式（１）において、ｘ（Ｇｄ）が０．２５未満では温度特性改善効果が現れず、またｘが０．５５を超えると非可逆回路素子の温度依存性が逆転し、結果として通過損失が劣化する。したがって、本発明では０．２５≦ｘ≦０．５５とする。好ましいｘは０．３≦ｘ≦０．５、さらに好ましいｘは０．３２≦ｘ≦０．４８である。
上記一般式（１）において、ｙ（Ｉｎ）が０．０２未満では磁気的損失を低減する効果が現れず、またｙが０．１２を超えると磁気的改善効果が飽和し、更にＧｄによる温度特性改善効果を低減させる。したがって、本発明では０．０２≦ｙ≦０．１２とする。好ましいｙは０．０３≦ｙ≦０．１０、さらに好ましいｙは０．０４≦ｙ≦０．０９である。
【００２０】
本発明において、電荷補償のためＣａ：Ｖ＝２：１とすることが最も望ましいが、１．８＜Ｃａ（ｑ）／Ｖ（ｚ）≦２．０の範囲を本発明は許容する。前記一般式（１）に於いてＣａが０．３（Ｖが０．１５）を超えると飽和磁化が低下して非可逆回路素子の損失を劣化させる。したがって、本発明では０≦ｚ≦０．１５とする。好ましいｚは０．０２≦ｚ≦０．１２であり、さらに好ましいｚは０．０４≦ｚ≦０．１０である。
【００２１】
本発明において、ガーネット型フェライト材料１の主としてＹで構成される副格子、ｃサイトの量を示すｗ＋ｘ＋ｑは、３．０１≦ｗ＋ｘ＋ｑ≦３．０３とする。ｗ＋ｘ＋ｑは、３．０１≦ｗ＋ｘ＋ｑ≦３．０３とする。ｗ＋ｘ＋ｑが３．０１未満では飽和磁化が低下する。更に極端にｗ＋ｘ＋ｑ＜３とすると液相が発生し正常な焼結体が得られない。また、３．０３を超えると異相が発生し飽和磁化が低下、保磁力が増大し、非可逆回路素子の損失が増大する。好ましいｗ＋ｘ＋ｑは３．０１５〜３．０２５である。
【００２２】
本発明にかかるガーネット型フェライト材料１は以下のようにして製造することができる。
例えば、Ｙ2Ｏ3粉末、Ｇｄ2Ｏ3粉末、ＣａＣＯ3粉末、Ｆｅ2Ｏ3粉末、Ｉｎ2Ｏ3粉末、Ｖ2Ｏ5粉末を原料に用い、これらの粉末を上記一般式（１）の範囲となるように秤量し、混合する。原料には、焼成により酸化物に変わりうる化合物、 例えば、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩等を用いてもかまわない。原料粉末の平均粒径は０．５〜１０μｍ程度が好ましい。次いで、この混合粉末を１１００〜１３００℃で１〜１０時間仮焼する。この仮焼粉末をボールミル等で粉砕し、好ましくは平均粒径１〜１０μｍ程度にする。得られた仮焼粉末を例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等を用いて造粒した後に所定形状に成形し、次いで１４００〜１６００℃で１〜１０時間焼成することにより本発明にかかるガーネット型フェライト材料を得ることができる。
【００２３】
＜永久磁石＞
次に、永久磁石３について説明する。
本発明に用いる永久磁石３は、一般式（２）：（Ｓｒ1-αＬａα）（Ｆｅ12-βＣｏβ）γＯ19（ただし、０．１≦α≦０．４、０．１≦β≦０．４、０．８≦γ≦１．１）で表される組成を有し、かつ六方晶フェライト、好ましくは六方晶マグネトプランバイト型（Ｍ型）フェライトを主相とする焼結体から構成される。
上記一般式（２）において、αが小さすぎると、すなわちＬａの量が少なすぎると、六方晶フェライトに対するＣｏの固溶量を多くできなくなり、飽和磁化向上効果及び／又は異方性磁場向上効果が不十分となる。αが大きすぎると六方晶フェライト中にＬａが置換固溶できなくなり、例えばＬａを含むオルソフェライトが生成して飽和磁化が低くなってしまう。
上記一般式（２）において、βが小さすぎると飽和磁化向上効果及び／又は異方性磁場向上効果が不十分となる。βが大きすぎると六方晶フェライト中にＣｏが置換固溶できなくなる。また、Ｃｏが置換固溶できる範囲であっても、異方性定数（Ｋ1）や異方性磁場（ＨA）の劣化が大きくなってしまう。
上記一般式（２）において、γが小さすぎるとＳｒ及びＬａを含む非磁性相が増えるため、飽和磁化が低くなってしまう。γが大きすぎるとα−Ｆｅ2Ｏ3相又はＣｏを含む非磁性スピネルフェライト相が増えるため、飽和磁化が低くなってしまう。
【００２４】
永久磁石３は、以下のようにして製造することができる。
原料粉末として、Ｆｅ2Ｏ3粉末、ＳｒＣｏ3粉末、Ｃｏ3Ｏ4粉末、ＣｏＯ粉末及びＬａ2Ｏ3粉末を上記一般式（２）となるように秤量し、混合した混合物を仮焼する。仮焼は、空気中において例えば１０００〜１３５０℃で１秒間〜１０時間、特に１秒間〜３時間程度行えばよい。
仮焼体は一般に顆粒状なので、これを粉砕ないし解砕するために、まず、乾式粗粉砕を行うことが好ましい。乾式粗粉砕には、フェライト粒子に結晶歪を導入して保磁力を小さくする効果もある。保磁力の低下により粒子の凝集が抑制され、分散性が向上する。また、粒子の凝集を抑制することにより、配向度が向上する。粒子に導入された結晶歪は、後の焼結工程において解放され、保磁力が回復することによって永久磁石とすることができる。なお、乾式粗粉砕の際には、通常、ＳｉＯ2 と、焼成によりＣａＯとなるＣａＣＯ3とが添加される。ＳｉＯ2及びＣａＣＯ3は、一部を仮焼前に添加してもよい。不純物及び添加されたＳｉやＣａは、大部分粒界や三重点部分に偏析するが、一部は粒内のフェライト部分（主相）にも取り込まれる。特にＣａは、Ｓｒサイトに入る可能性が高い。
【００２５】
乾式粗粉砕の後、フェライト粒子と水とを含む粉砕用スラリーを調製し、これを用いて湿式粉砕を行うことが好ましい。
湿式粉砕後、粉砕用スラリーを濃縮して成形用スラリーを調製する。濃縮は、遠心分離やフィルタープレス等によって行えばよい。
成形は、乾式で行っても湿式で行ってもよいが、配向度を高くするためには、湿式成形を行うことが好ましい。
【００２６】
湿式成形工程では、成形用スラリーを用いて磁場中成形を行う。成形圧力は０．１〜０．５ｔｏｎ／ｃｍ2程度、印加磁場は５〜１５ｋＯｅ程度とすればよい。湿式成形では、非水系の分散媒を用いてもよく、水系の分散媒を用いてもよい。非水系の分散媒を用いる場合には、トルエンやキシレンのような有機溶媒に、例えばオレイン酸のような界面活性剤を添加して、分散媒とする。このような分散媒を用いることにより、分散しにくいサブミクロンサイズのフェライト粒子を用いた場合でも最高で９８％程度の高い磁気的配向度を得ることが可能である。一方、水系の分散媒としては、水に各種界面活性剤を添加したものを用いればよい。
【００２７】
成形工程後、成形体を大気中又は窒素中において１００〜５００℃の温度で熱処理して、添加した分散剤を十分に分解除去する。次いで焼結工程において、成形体を例えば大気中で好ましくは１１５０〜１２７０℃、より好ましくは１１６０〜１２４０℃の温度で０．５〜３時間程度焼結して、異方性フェライト焼結磁石を得る。
【００２８】
以上により得られる永久磁石３は、残留磁束密度（Ｂｒ）が４．２ｋＧ以上、保磁力（ＨｃＪ）が４．１ｋＯｅ以上、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが４．７ＭＧＯｅ以上という特性を得ることができる。
【００２９】
＜温度特性＞
本発明は、以上説明したガーネット型フェライト材料１の飽和磁化の温度特性と永久磁石３の飽和磁化の温度特性（以下、単に温度特性ということがある）の関係を最適化している。最適化の具体的内容を図３に基づいて説明する。図３はアイソレータ１０に直流磁界を与える本発明に用いる永久磁石３、従来のガーネット型フェライト材料（従来材）及び本発明に用いられるガーネット型フェライト材料１の飽和磁化の温度特性を、２５℃における飽和磁化を１とした相対値で示したグラフである。
永久磁石３の温度特性に対し、従来のガーネット型フェライト材料の温度特性曲線の方が全温度域にて傾きが大きい。それに対し本発明に用いられるガーネット型フェライト材料１は、低温から常温にかけてはフェライト磁石の温度特性曲線の傾きより小さいが、常温から高温にかけては傾きが大きくなっている。つまり、ガーネット型フェライト材料１の低温における飽和磁化をＳ１１、常温における飽和磁化をＳ１２、高温における飽和磁化をＳ１３とし、永久磁石３の低温における飽和磁化をＳ２１、常温における飽和磁化をＳ２２、高温における飽和磁化をＳ２３とすると、｜（Ｓ１２−Ｓ１１）／（Ｔ２−Ｔ１）｜＜｜（Ｓ２２−Ｓ２１）／（Ｔ２−Ｔ１）｜、｜（Ｓ１３−Ｓ１２）／（Ｔ３−Ｔ２）｜＞｜（Ｓ２３−Ｓ２２）／（Ｔ３−Ｔ２）｜の関係を有する。
このように、本発明によれば、永久磁石３の温度特性曲線の傾きがガーネット型フェライト材料１の温度特性曲線の傾きよりも大きい第１の領域と、永久磁石３の温度特性曲線の傾きがガーネット型フェライト材料１の温度特性曲線の傾きよりも小さい第２の領域とを含む。なお、第２の領域は、第１の領域よりも高温側に存在し、さらに、第１の領域と第２の領域とが常温近傍で連続している。
【００３０】
図３より、従来のガーネット型フェライト材料では低温（−３５℃）から高温（８５℃）にかけて温度の上昇とともに永久磁石３よりも大きな割合で飽和磁化が減少する。したがって、この温度範囲であればどの領域であっても温度の上昇と共にアイソレータ１０の中心周波数は上方へシフトする（図４参照）。
ところが本発明によるガーネット型フェライト材料１では全ての温度域に於いて従来のガーネット型フェライト材料より永久磁石３の特性に近い割合で飽和磁化が減少しているが更に詳細に観察すると低温（−３５℃）から常温（２５℃）にかけての飽和磁化減少の傾きは永久磁石３のそれより小さい。このためこの温度域においてはアイソレータ１０の中心周波数は温度の上昇と共に下方にシフトする（図５参照）。しかし、常温（２５℃）から高温（８５℃）にかけては本発明によるガーネット型フェライト材料１の飽和磁化はフェライト磁石のそれよりも徐々に大きな傾きで低下しはじめる。このため常温（２５℃）以上の温度域に於いては逆に温度の上昇と共にアイソレータ１０の中心周波数は徐々に上方にシフトしはじめる（図５参照）。したがって、本発明のアイソレータ１０の温度変化による中心周波数の変動範囲は全使用温度域に於いて例えば１／４以下に低減することが可能となる。なお、本発明によるガーネット型フェライト材料１は、元々使用温度域に於ける温度特性の傾きが永久磁石３の温度特性の傾きに近いので１℃辺りの周波数変動が従来のガーネット型フェライト材料１より小さい。また、本発明によるガーネット型フェライト材料１は、常温（２５℃）付近で温度特性の傾きが永久磁石３の傾きと逆転しているために、常温（２５℃）から高温（８５℃）、常温（２５℃）から低温（−３５℃）ともに、常温（２５℃）を基準として同じ方向に中心周波数が変動する（図５参照）。
【００３１】
以上のようにガーネット型フェライト材料及び永久磁石を選択することにより、−３５℃〜８５℃における中心周波数の温度変位が０．０１％／℃以下という優れた温度特性の非可逆回路素子を得ることができる。しかもこの非可逆回路素子は、ガーネット型フェライト材料を上述した組成とすることにより、磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）及び誘電損失（ｔａｎδ）の値を小さくすることができる。
【実施例１】
【００３２】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
出発原料として、純度９９．９％以上のＹ2Ｏ3粉末、Ｆｅ2Ｏ3粉末、Ｇｄ2Ｏ3粉末、Ｉｎ2Ｏ3粉末、Ｖ2Ｏ5粉末、ＣａＣＯ3粉末を用いた。これらの粉末を焼結体の最終組成が、表１、表２に示した組成となるよう秤量し、ボールミルにて湿式混合し乾燥した。この混合物を１１００℃で４時間仮焼した後、再度ボールミルで湿式粉砕し乾燥した。得られた仮焼紛末を造粒して各材料特性を測定するための試料形状に成形し、１４５０〜１５００℃で６時間焼成して、ガーネット型フェライト材料を得た。
【００３３】
次に、本実施例による永久磁石を以下の要領で作成した。
出発原料としてＦｅ2Ｏ3粉末、ＳｒＣＯ3粉末、Ｃｏ3Ｏ4粉末とＣｏＯ粉末との混合物、Ｌａ2Ｏ3粉末を用意し、組成が（Ｓｒ0.81Ｌａ0.19）（Ｆｅ11.82Ｃｏ0.18）1Ｏ19となるように配合した。さらに、ＳｉＯ2粉末及びＣａＣＯ3粉末を上記原料に対してそれぞれ０．２重量％及び０．１５重量％添加、混合した。得られた混合物を湿式アトライターで２時間粉砕し、乾燥して整粒した後、空気中において１２００℃で３時間仮焼して、顆粒状の仮焼体を得た。
【００３４】
この仮焼体に対し、ＳｉＯ2粉末を０．４重量％及びＣａＣＯ3粉末を１．２５重量％添加し、乾式ロッドミルにより、仮焼体の比表面積が７ｍ2／ｇとなるまで粉砕を行なった。
次いで、非水系溶媒としてキシレンを用い、界面活性剤としてオレイン酸を用いて、ボールミル中で仮焼体粉末を湿式粉砕した。オレイン酸は、仮焼体粉末に対して１．３重量％添加した。スラリー中の仮焼体粉末は、３３重量％とした。粉砕は、比表面積が８〜９ｍ2／ｇとなるまで行なった。
【００３５】
次に、粉砕スラリーを遠心分離器によりスラリー中の仮焼体粉末の濃度が約８５重量％になるように調整した。このスラリーから溶媒を除去しつつ、約１３ｋＧの高さ方向磁場中で直径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状に成形した。成形圧力は０．４ｔｏｎ／ｃｍ2とした。
次に、得られた成形体を１００〜３００℃で熱処理してオレイン酸を十分に除去した後、空気中において、昇温速度を５℃／分間とし、１２００℃に１時間保持することにより焼結を行い、フェライト永久磁石を得た。
【００３６】
以上で得られたガーネット型フェライト材料の誘電損失（ｔａｎδ）及び磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）を測定した。誘電損失（ｔａｎδ）の測定は、直径１ｍｍ、長さ３０ｍｍの円柱試料についてＴＭ010空胴共振器による摂動法を用いておよそ１０ＧＨｚにて測定した。磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）の測定は、直径１ｍｍの球状試料についてＴＥ104空洞共振器を用いておよそ１０ＧＨｚにて測定した。
また、以上のガーネット型フェライト材料と、以上のフェライト永久磁石を用いて実施の形態で示したアイソレータを作製し、挿入損失及び温度変化による中心周波数の変動を測定した。作製したアイソレータは４ｍｍ角であり、９００ＭＨｚ帯での使用を前提としている。また、温度変化による中心周波数の変動は、常温（２５℃）、高温（８５℃）及び低温（−３５℃）におけるＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を測定し、温度変化による中心周波数の変動（Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３）を求めた。その結果を表１及び表２に示す。また、試料Ｎｏ．２０（比較例）、試料Ｎｏ．７（本発明）のガーネット型フェライト材料を用いたアイソレータの温度変化による中心周波数の変動の測定結果を各々図４、図５に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【表２】
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【００３９】
表１、表２より、本発明による実施例の磁性材料では、比較例（＊）と同等の誘電損失（ｔａｎδ）及び磁気共鳴吸収半値幅（ΔＨ）を有していることがわかる。
次に、中心周波数の変動について言及する。ここで、表１及び表２において、Δｆ１は低温（−３５℃）から常温（２５℃）に温度が変動したことに伴う中心周波数の変動値であり、Δｆ２は常温（２５℃）から高温（８５℃）に温度が変動したことに伴う周波数の変動値である。また、Δｆ１及びΔｆ２の正・負は、低温（−３５℃）における中心周波数を基準として、常温（２５℃）又は常温（２５℃）における中心周波数を基準として高温（８５℃）の中心周波数が増大したときは正の数と、減少したときは負の数として表している。
【００４０】
表２及び図４を参照すると、試料Ｎｏ．２１に係るアイソレータは、Δｆ１が１２ＭＨｚ、Δｆ２が１２ＭＨｚであり、低温（−３５℃）から高温（８５℃）に温度が変動する過程で、中心周波数が２４ＭＨｚ（Δｆ）変動する。これに対して、表１及び図５を参照すると、試料Ｎｏ．７に係るアイソレータは、Δｆ１が−５ＭＨｚ、Δｆ２が４ＭＨｚとなり、Δｆ１とΔｆ２が異なる符合となることがわかる。このことは、中心周波数が、低温（−３５℃）から常温（２５℃）にかけて周波数が低くなる側にシフトした後に、常温（２５℃）から高温（８５℃）にかけては周波数が高くなる側にシフトしており、その結果、低温（−３５℃）から高温（８５℃）に温度が変動する過程の中心周波数の変動幅は５ＭＨｚと低い値に規制される。なお、表１、表２において、Δｆは絶対値で示している。
【００４１】
試料Ｎｏ．７、試料Ｎｏ．２１以外の表１及び表２の試料Ｎｏ．に係るアイソレータにおいても、試料Ｎｏ．７と同様に中心周波数が、低温（−３５℃）から常温（２５℃）にかけて周波数が低くなる側にシフトした後に、常温（２５℃）から高温（８５℃）にかけては周波数が高くなる側にシフトしている。そして、これらアイソレータのΔｆは最大で１０．５ＭＨｚであり、試料Ｎｏ．２０に係るアイソレータの１／２以下となっている。
また、試料Ｎｏ．２１に係るアイソレータの中心周波数の温度特性は約０．０２％／℃であるのに対して、試料Ｎｏ．７に係るアイソレータの中心周波数の温度特性が約０．００４％／℃、試料Ｎｏ．９に係るアイソレータの中心周波数の温度特性が約０．０１％／℃と、本発明によりアイソレータの中心周波数の温度特性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る集中定数型のアイソレータの全体構成及び組立順序を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る集中定数型のアイソレータの組立状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に用いる永久磁石、従来のガーネット型フェライト材料及び本発明に用いられるガーネット型フェライト材料の飽和磁化の温度特性を、２５℃における飽和磁化を１とした相対値で示したグラフである。
【図４】試料Ｎｏ．２０のガーネット型フェライト材料を用いたアイソレータの温度変化による中心周波数の変動の測定結果を示すグラフである。
【図５】試料Ｎｏ．７のガーネット型フェライト材料を用いたアイソレータの温度変化による中心周波数の変動の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１…ガーネット型フェライト材料、２…中心導体、３…永久磁石、４ａ，４ｂ…容量基板、５…ケース、６…カバー、７…スペーサ、８…ダミーロード、９…入出力端子、１０…アイソレータ、１１…ＧＮＤ端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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