(57)【要約】【課題】　小型化、薄型化が可能な集中定数型非可逆回路素子とこれを用いた移動体通信機器を提供する。【解決手段】　複数の中心導体をフェリ磁性体に近接して配置し、フェリ磁性体に直流磁界を印可する永久磁石を備える集中定数型非可逆回路素子において、永久磁石は、Ｓｒおよび／またはＢａの一部をＲ元素（Ｒ元素は、Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種）で置換し、Ｆｅの一部をＭ元素（Ｍ元素は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＺｎからなる群から選んだ少なくとも１種）で置換したマグネトプランバイト型結晶構造を有し、残留磁束密度Ｂｒが０．４１Ｔを超えるフェライト磁石である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　複数の中心導体をフェリ磁性体に近接して配置し、前記フェリ磁性体に直流磁界を印可する永久磁石を備える集中定数型非可逆回路素子において、
前記永久磁石は、Ｓｒおよび／またはＢａの一部をＲ元素（Ｒ元素は、Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種）で置換し、Ｆｅの一部をＭ元素（Ｍ元素は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種）で置換したマグネトプランバイト型結晶構造を有し、
　残留磁束密度Ｂｒが０．４１Ｔを超えるフェライト磁石であることを特徴とする集中定数型非可逆回路素子。
【請求項２】
　前記フェライト磁石の保磁力ｂＨｃが２９４ｋＡ／ｍを超えることを特徴とする請求項１に記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項３】
　前記フェライト磁石の保磁力ｉＨｃが３２２ｋＡ／ｍを超えることを特徴とする請求項２に記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項４】
　前記フェライト磁石の最大エネルギー積ＢＨｍａｘ．が３１．６ｋＪ／ｍ３を超えることを特徴とする請求項３に記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項５】
　前記フェライト磁石が矩形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子。
【請求項６】
　請求項１乃至５のいずれかに記載の集中定数型非可逆回路素子を用いることを特徴とする移動体通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、マイクロ波通信機器に使用されるアイソレータ、サーキュレータなどの集中定数型非可逆回路素子およびこれを用いた移動体通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般にアイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子は、信号の伝送方向にはほとんど減衰がなく、かつ逆方向には減衰が大きくなるような機能を有しており、例えばマイクロ波帯、ＵＨＦ帯で使用される携帯電話、自動車電話等の移動体通信機器の送受信回路部に用いられている。
【０００３】
　図４に、従来例の集中定数型アイソレータの分解斜視図を示す。この従来例は、下ケース２１上にアース板３０を配置し、その上にセラミック基板４０が配置される。このセラミック基板４０は、容量素子を構成する電極パターン４３、４４、４５が形成され、中央に貫通穴４１を有する。この容量素子用電極パターンの一つ４５は、ダミー抵抗４６に接続され、更にダミー抵抗４６はアース電極４７に接続されている。このアース電極４７はスルーホール４９でアース板３０に接続される。このセラミック基板４０の貫通穴４１には、中心導体部が配置される。この中心導体部は、フェライト円板（フェリ磁性体）５０を包むように折り込まれた中心導体５６、５７、５８からなり、各中心導体間は絶縁されている。そして、永久磁石６０が接着された上ケース６１を下ケース２１にはめ合わせ、構成されている。中心導体５７、５８は、上ケース６１と下ケース２１の間６２から外部に引き出され、入出力端子を構成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　この集中定数型非可逆回路素子が用いられる携帯電話などのマイクロ波通信機器の小型、薄型化の要求は強く、低コストで、かつ小型、薄型の集中定数型非可逆回路素子が強く望まれている。もちろん、非可逆回路素子としての特性を満足させる必要がある。このため、面実装タイプとすること、チップコンデンサ、平板コンデンサを用いることなど、種々の構成が検討されている。
【０００５】
　また、従来用いていた永久磁石は、フェライト磁石（ＳｒＯ・ｎＦｅ２Ｏ３）が一般的であり、フェリ磁性体として用いるガーネットフェライトとの相性もあって、その他の磁石はあまり検討されなかった。
【０００６】
　本発明は、以上のことから、小型化、薄型化が可能な集中定数型非可逆回路素子とこれを用いた移動体通信機器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】
【０００７】
　第１の発明は、複数の中心導体をフェリ磁性体に近接して配置し、前記フェリ磁性体に直流磁界を印可する永久磁石を備える集中定数型非可逆回路素子において、
　前記永久磁石は、Ｓｒおよび／またはＢａの一部をＲ元素（Ｒ元素は、Ｙを含む希土類元素の少なくとも１種）で置換し、Ｆｅの一部をＭ元素（Ｍ元素は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも１種）で置換したマグネトプランバイト型結晶構造を有し、
　残留磁束密度Ｂｒが０．４１Ｔを超えるフェライト磁石である集中定数型非可逆回路素子である。
　本発明においては、前記フェライト磁石の保磁力ｂＨｃは２９４ｋＡ／ｍを超え、更にフェライト磁石の保磁力ｉＨｃが３２２ｋＡ／ｍを超えるものであり、最大エネルギー積ＢＨｍａｘ．が３１．６ｋＪ／ｍ３を超えるものである。
　本発明において前記フェライト磁石が矩形状であるのも好ましい。
　第２の発明は、第１の発明の集中定数型非可逆回路素子を用いた移動体通信機器である。
【発明の効果】
【０００８】
　従来のフェライト磁石に比較し、高い磁力を有するので集中定数型非可逆回路素子の小型、薄型化を可能とするものであり、又２ＧＨｚ以上の高周波に対応した集中定数型非可逆回路素子を得て、移動体通信機器に用いることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　本発明では、フェリ磁性体に直流磁界を印可する永久磁石として、以下に示す永久磁石を用いることにより、小型化、薄型化が可能となることを見出したものである。(Ａ１−ｘＲｘ)Ｏ・ｎ［(Ｆｅ１−ｙＭｙ)２Ｏ３］（原子比率）(ＡはＳｒおよび／またはＢａ、ＲはＹを含む希土類元素の少なくとも１種であり、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくと1種)、０.０１≦ｘ≦０.４、[ｘ／(２.６ｎ)]≦ｙ≦[ｘ／(１.６ｎ)]、５≦ｎ≦６で表される基本組成を有し、実質的にマグネトプランバイト型結晶構造を有するフェライト磁石である。
【００１０】
　上記永久磁石において、Ｒ元素及び／又はＭ元素が化合物の状態で仮焼後の粉砕工程で添加されていることが好ましい。またＲ元素及び／又はＭ元素が化合物の状態で仮焼前の混合工程で添加されているとともに、仮焼後の粉砕工程でも添加されていることが好ましい。
【００１１】
　いずれの場合も、Ｒ元素の濃度がマグネトプランバイト型結晶粒内よりも粒界の方が高くなっているのが好ましい。Ｒ元素がＬａでＭ元素がＣｏのとき、又Ｒ元素がＬａでＭ元素がＣｏとＭｎ及び／又はＺｎであるとき、特に優れた磁気特性を得ることができる。
【００１２】
　ｎ値が６を超える場合にはマグネトプランバイト相以外の異相（例えばα−Ｆｅ２Ｏ３）が生成し、磁気特性が大きく低下する。またｎ値が５未満の場合にはＢｒが大きく低下する。ｘ値が０．０１未満であれば、後添加又は前／後添加の効果が不十分であり、また０．４を超えれば逆に磁気特性が低下する。またＭ元素はＣｏ単独であるか、ＣｏとＭｎ及び／又はＮｉであるのが好ましい。
【００１３】
　この本発明の磁石によれば、従来のフェライト磁石に比較し、高い磁力を有し、しかもフェリ磁性体との相性も良く、集中定数型非可逆回路素子の小型化、薄型化を達成することができる。
【００１４】
　また、従来の集中定数型非可逆回路素子の用いられる周波数は、１ＭＨｚから２ＧＨｚ付近であり、２ＧＨｚを超える高い周波数に対しては、満足する特性が得られる集中定数型非可逆回路素子を構成することは出来なかった。そのため、このような高い周波数では、分布定数型の非可逆回路素子が用いられている。本発明によれば、上記した永久磁石を用いることにより、２ＧＨｚを超える周波数帯で用いることができる集中定数型非可逆回路素子を得ることができ、しかも小型に構成することができた。
【実施例】
【００１５】
　本発明に係る一実施例の分解斜視図を図１に示す。この実施例は、円板状のシールド板から放射状に３つの中心導体４、５、６が突出した構造の導電板を用意し、その導電板の円板状部にフェライト円板３（フェリ磁性体）を配置する。そして、３つの中心導体４、５、６を折り曲げて重ねる。このとき、各中心導体４、５、６は絶縁されて重ねられる。このようにして、中心導体部分が構成される。
【００１６】
　次に樹脂ケース７は、中央に、中心導体部分用の円形状の凹部１３ａを有し、その周囲に容量素子用の凹部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを有する。この凹部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの底部には、アース電極１４ａが形成されている。そして、このアース電極１４ａは、一体の導体板で構成されており、底面側では露出し、かつ側面部の外部端子のうちアース用の外部端子（１５ａ、１５ｂ等）を構成している。また、中心導体が接続される端子電極部１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形成されている。この端子電極部１６ａ、１６ｂ、１６ｃは側面の外部端子（１５ｃ等）に導通している。また、抵抗素子を配置するための貫通凹部１７が形成されている。
【００１７】
　そして、下ケース１２上に樹脂ケース７が配置される。このとき、下ケース１２と樹脂ケース７のアース電極１４ａとは導通する。このアース電極１４ａと下ケース１２とは、広い設置面積で対向し、十分なアースをとることが出来る。下ケース１２は、樹脂ケース７の底部の凹部１８に合致する構造となっている。これにより、樹脂ケース７の外部端子での面実装を可能としている。
【００１８】
　この樹脂ケース７の容量素子用の凹部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄにそれぞれ容量素子８、９、１０を挿入する。この容量素子は、その上下面に電極が形成された平板コンデンサであり、下面の電極と凹部の底部に形成されたアース電極１４ａとは半田接続される。また、抵抗素子用の貫通凹部１７に抵抗素子１１が配置され、抵抗素子１１の一方の電極は、貫通凹部１７の下にある下ケース１２上に配置され、半田接続される。
【００１９】
　次いで、樹脂ケース７の中央の中心導体部分用の円形状の凹部１３ａに、上記した中心導体部分を配置する。このとき、中心導体部分の円板状のシールド板は、アース電極１４ａと半田接続される。これにより、中心導体の一端はアース接続される。
【００２０】
　そして、中心導体４の一端は、容量素子８の上面の電極と抵抗素子１１の一方の端子電極２５に接続される。また、中心導体５の一端は、容量素子９の上面の電極と端子電極部１６ｂに接続される。また、中心導体６の一端は、容量素子１０の上面の電極と端子電極部１６ｃに接続される。このとき、端子電極部１６ｂ、１６ｃの高さは、容量素子９、１０の上面の電極の高さと一致するように構成し、中心導体の接続性を良くしている。
【００２１】
　そして、フェライト円板３に直流磁界を印加する永久磁石２を上ケース１に位置決めし、上ケース１と下ケース１２を接合させて、アイソレータを構成した。
【００２２】
　本実施例では、永久磁石２は、矩形状であり、上ケース１の内面に位置決めされ、永久磁石２の側面の周囲と上ケースの内面とはほぼ密着状態で配置されている。永久磁石を矩形状とし、上ケースとほぼ密着状態とすることにより、ケース内いっぱいに永久磁石を配置でき、小型化に際し、有利である。
【００２３】
　この実施例の永久磁石２について、以下に説明する。ＳｒＣＯ３及びＦｅ２Ｏ３をＳｒＯ・ｎＦｅ２Ｏ３（ｎ＝５．９）の基本組成になるように配合し、湿式混合した後、１２５０℃で２時間大気中で仮焼した。仮焼粉をローラーミルで乾式粉砕を行い粗粉とした。その後アトライターにより湿式微粉砕を行い、平均粒径が約０．８μｍの微粉を含むスラリーを得た。粗粉の微粉砕工程の初期に、粗粉重量を基準にして２．５重量％のＬａ２Ｏ３及び１．２重量％のＣｏ３Ｏ４を添加するとともに、２〜８重量％のＦｅ３Ｏ４（マグネタイト）を添加した。さらに粗粉の微粉砕工程の初期に、粗粉重量を基準にして０．１重量%のＳｒＣＯ３、１．０重量%のＣａＣＯ３及び０．３重量%のＳｉＯ２を焼結助剤として添加した。得られた各微粉スラリーを１０ｋＯｅの磁場中で湿式成形し、得られた成形体を１２１０〜１２３０℃で２時間焼結した。得られた焼結体の基本組成は、ほぼ下記組成式に対応している。
（Ｓｒ１−ｘＬａｘ）Ｏ・ｎ［（Ｆｅ１−ｙＣｏｙ）２Ｏ３］
ｘ＝０．１５、ｙ＝ｘ／２ｎ、ｎ＝５．３２〜５．６７この得られた一例の磁石と従来の磁石との磁気特性を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2004032812.tif 000003
【００２５】
　このように、本発明に使用する永久磁石は、従来よりも高い磁気特性を有している。
【００２６】
　この実施例によると、５ｍｍ×５ｍｍ×高さ２ｍｍといった非常に小型、薄型の集中定数型非可逆回路素子を得ることが出来た。また、実施例の挿入損失特性を図２に、アイソレーション特性を図３に示す。本実施例によれば、２．４ＧＨｚ帯の集中定数型非可逆回路素子を５ｍｍ×５ｍｍ×高さ２ｍｍといった非常に小型に構成することができた。また、本発明は、２ＧＨｚ以下の周波数であっても効果を発揮し、特に本発明によれば、高さ２ｍｍ以下の薄型の集中定数型非可逆回路素子を図ることに有効な技術である。
【００２７】
　上記実施例は、アイソレータで説明したが、サーキュレータを同様の技術で構成できることは言うまでもない。また、本発明の永久磁石は、上記した基本組成を満足していれば、上記実施例の如く所望の特性の集中定数型非可逆回路素子を得ることができる。もちろん、永久磁石は円板形であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
　本発明によれば、集中定数型非可逆回路素子の小型、薄型化を可能とするものであり、又２ＧＨｚ以上の高周波に対応した集中定数型非可逆回路素子を得て、移動体通信機器に用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る一実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る実施例の挿入損失特性である。
【図３】本発明に係る実施例のアイソレーション特性である。
【図４】従来例の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１　上ケース
２　永久磁石
３　フェライト円板
４、５、６　中心導体
７　樹脂ケース
８、９、１０　容量素子
１１　抵抗素子　
１２　下ケース
１３ａ　中心導体部分用凹部
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ　容量素子用凹部
１４ａ　アース電極
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　外部端子
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ　端子電極部
１７　抵抗素子用貫通凹部
１８　凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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