(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体と、
前記積層体に一体化されたヨークとからなる非可逆回路素子であって、
前記積層体は、
誘電体基板と、前記誘電体基板上に積層された強磁性材料よりなる磁性基板と、前記磁性基板上に積層された永久磁石基板とが、接着剤を用いて積層一体化されてなり、
前記誘電体基板は、
該誘電体基板の前記磁性基板側の面に配置されており、互いに電気的に絶縁された状態で中央で交叉されている複数の中心導体を有するとともに、該誘電体基板の表面に形成されており、かつ前記複数の中心導体のいずれかに電気的に接続されたコンデンサ、抵抗、インダクタンスの少なくとも１つを有していることを特徴とする、非可逆回路素子。
【請求項２】
前記コンデンサは、前記中心導体の一端に電気的に接続されたコンデンサ電極と、前記誘電体基板の下面に形成されたアース電極との間で構成されている、請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記ヨークが、前記積層体の外表面を覆う磁性膜により構成されている、請求項１、２のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子及びその製造方法に関し、より詳細には、複数の構成要素が一体化された非可逆回路素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波用非可逆回路素子として、様々なアイソレータやサーキュレータが提案されている。図７及び図８を参照して、従来のアイソレータの一例を説明する。
【０００３】
アイソレータを製造するにあたっては、フェライト基板５１の上面に、複数の中心導体５２〜５４を配置する。中心導体５２〜５４は中央領域で互いに電気的に絶縁された状態で交叉するように配置されている。
【０００４】
また、上記中心導体５２〜５４が交叉した状態で一体化された構造は、ネットと称されている。このネットを挟むように、フェライト基板５１の上面に永久磁石板５５を積層する。また、上記中心導体５２〜５４に電気的に接続されるように、コンデンサ５６ａ〜５６ｃや抵抗５７を取り付ける。上記コンデンサ５６ａ〜５６ｃ及び抵抗５７の配置方法は様々であるが、図７に示した構成を組み立てて一体化した後、図８に示すベース５８内に収納される。しかる後、ベース５８の上面から、磁性体表面を導電膜で被覆してなるキャップ５９を被せる。他方、キャップ５９と磁気的に結合されるように、金属板などからなるヨーク６０を取り付ける。
【０００５】
上記のように、多数の部品を用意し、組み立てねばならなかった。そのため、生産性及び信頼性を高めることが困難であった。
そこで、従来、非可逆回路素子を構成する複数の部品を一体化する試みが種々なされている。
【０００６】
例えば、特開平８−２２２９１２号公報には、磁性体グリーンシートと、永久磁石用グリーンシートとを中心導体を間に介して積層し、一体焼成することにより得られた焼結体を用いた非可逆回路素子が開示されている。ここでは、中心導体、磁性体及び永久磁石が一体焼成技術を用いて単一の焼結体として構成されている。また、上記焼結体には、磁気ヨークを受け入れるための凹部が形成されている。
【０００７】
他方、特開平８−３３０８１２号公報には、中心導体が印刷されたフェリ磁性体薄板を積層し、得られた積層体を切断した後、焼成することにより集中定数型サーキュレータを製造する方法が開示されている。すなわち、マザーの積層体から個々の集中定数型サーキュレータ単位の積層体を切断により得、該積層体を焼成することにより中心導体と磁性体とが一体化された構成が得られるとされている。
【０００８】
また、特開平９−３２６６０６号公報には、中心導体と、コンデンサを構成するコンデンサ電極とが磁性材料よりなる焼結体内に配置された非可逆回路素子が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来より、非可逆回路素子の複数の部品を一体焼成技術などを用いて一体化した構造が種々提案されている。しかしながら、従来の非可逆回路素子では、非可逆回路素子の複数の部品の一体化は図られているものの、未だ多くの部品を用意し、組み立てる必要があった。
【００１０】
例えば、特開平８−２２２９１２号公報に記載の先行技術では、磁性体、中心導体及び永久磁石は一体焼成技術を用いて一体化されているものの、磁気ヨークについては別部品として用意し、一体焼成技術を用いて得られた焼結体に磁気ヨークを取り付けねばならなかった。
【００１１】
また、特開平８−３３０８１２号公報に記載の集中定数型サーキュレータでは、フェリ磁性体薄板と中心導体とが一体化されているだけであった。すなわち、この焼結体と、永久磁石及び磁気ヨークなどを別部品として用意し、これらを組み立てなければならなかった。
【００１２】
さらに、特開平９−３２６６０６号公報に記載の非可逆回路素子においても、中心導体、及び中心導体に接続されるコンデンサを構成する電極については、磁性体と一体焼成されているものの、永久磁石や磁気ヨークなどの他の部品については上記焼結体とは別に用意され、焼結体に取り付けねばならなかった。
【００１３】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、コンデンサ等の部品を有する回路網をも含む、より一層多くの構成要素を一体化することができ、それによって生産性及び信頼性を効果的に高め得る非可逆回路素子及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非可逆回路素子は、積層体と、前記積層体に一体化されたヨークとからなる非可逆回路素子であって、前記積層体は、誘電体基板と、前記誘電体基板上に積層された強磁性材料よりなる磁性基板と、前記磁性基板上に積層された永久磁石基板とが、接着剤を用いて積層一体化されてなり、前記誘電体基板は、該誘電体基板の前記磁性基板側の面に配置されており、互いに電気的に絶縁された状態で中央で交叉されている複数の中心導体を有するとともに、該誘電体基板の表面に形成されており、かつ前記複数の中心導体のいずれかに電気的に接続されたコンデンサ、抵抗、インダクタンスの少なくとも１つを有していることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、前記コンデンサは、前記中心導体の一端に電気的に接続されたコンデンサ電極と、前記誘電体基板の下面に形成されたアース電極との間で構成されている。
【００１７】
上記ヨークについては、積層体に対して様々な方法で一体化されるが、本発明のある特定の局面では、積層体の外表面を覆う磁性膜によりヨークが構成され、別の特定の局面では、積層体の下面に積層された第２の磁性基板と、積層体の上面、下面及び側面を覆い、上記第２の磁性基板に磁気結合された磁性材料ケースとを有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る非可逆回路素子及びその製造方法の具体的な実施例を説明する。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の要部を説明するための模式的斜視図及び磁気ヨークを取り除いた積層体の外観を示す斜視図である。
【００２１】
本実施例の非可逆回路素子は、アイソレータとして用いられるものであり、図１（ａ）及び（ｂ）に示す積層体１を有する。
積層体１は、誘電体基板２と、磁性基板としてのフェライト基板３と、永久磁石基板４とを積層した構造を有する。誘電体基板２の上面には、複数の中心導体５〜７が互いに電気的に絶縁された状態でかつ中央で交叉するように配置されている。また、中心導体５〜７に電気的に接続されるように、コンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３が誘電体基板２の上面に形成されている。さらに、インダクタＬ及び抵抗Ｒが誘電体基板２の上面に形成されている。誘電体基板２の上面に形成されるこれらの電極構造の形成方法を説明する。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、先ず、誘電体基板２を用意する。
しかる後、図３（ｂ）に示すように、誘電体基板２の上面に、導電性材料により、コンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３、接続電極９ａ〜９ｃ、並びにインダクタＬを形成する。
【００２３】
また、図３（ｃ）に示すように、誘電体基板２の下面２ｂのほぼ全面に裏面電極１０を形成する。裏面電極１０は、コンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３と誘電体基板２を介して表裏対向するように形成する。このようにして、コンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３と、裏面電極１０との間で、それぞれコンデンサが構成される。
【００２４】
なお、上記接続電極９ａ〜９ｃ、コンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３、インダクタＬ及び裏面電極１０の形成方法については特に限定されず、フォトリソグラフィー技術や導電ペーストのスクリーン印刷等により行うことができる。
【００２５】
次に、コンデンサ電極Ｃ３と接続電極９ａとに電気的に接続されるように抵抗ペーストを塗布し、焼き付けることにより抵抗Ｒを形成する。さらに、誘電体基板の側面に接続電極８を形成する。接続電極８により、接続電極９ａと裏面電極１０とが電気的に接続される。
【００２６】
しかる後、図３（ｄ）に示すように、中心導体５〜７を誘電体基板２上に積層する。なお、中心導体５〜７間の電気的絶縁を図るために、中心導体５〜７の中央の交叉部分においては、中心導体５〜７間に絶縁体１２が介在される。絶縁体１２としては、セラミック、ガラス、金属、酸化物及び絶縁性樹脂シートや絶縁性接着剤などを用いることができる。
【００２７】
上記のようにして、図１に示した誘電体基板２が得られる。この誘電体基板２の上面に、フェライト基板３が絶縁性接着剤を用いて積層され一体化されている。さらに、フェライト基板３の上面に永久磁石基板４が絶縁性接着剤を用いて一体化されている。
【００２８】
従って、積層体１では、図２に示す回路構成が実現される。言い換えれば、非可逆回路素子を構成する中心導体５〜７に、上記コンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗ＲまたはインダクタＬからなる各回路網が電気的に接続された構成が実現される。
【００２９】
すなわち、本実施例の非可逆回路素子では、上記積層体１において、中心導体、永久磁石及び磁性体並びに中心導体に電気的に接続される回路網が一体化されている。
【００３０】
さらに、図１（ｂ）に示すように、上記のようにして得られた積層体１の外側面には、共通電極１３と、入力電極（図示せず）と、出力電極１４とが形成されている。共通電極１３は、各中心導体５〜７の一体に電気的に接続され、アース電位に接続される。出力電極１４は、中心導体６の共通電極１３に電気的に接続されている側とは反対側の端部に電気的に接続されている。また、入力電極は、積層体１の出力電極１４が形成されている側とは反対側の面に形成されており、中心導体５の端部にインダクタＬ及び接続電極９ｂを介して電気的に接続されている。
【００３１】
次に、図４に示すように、上記積層体１の外表面に、入力電極及び出力電極１４と電気的に接続されないように、残りの部分を覆うように導電膜を形成することにより磁気ヨーク１６が構成される。この磁気ヨーク１６を構成する導電膜の形成方法については特に限定されず、メッキ、蒸着、スパッタリングなどの薄膜形成方法、あるいは導電ペーストの塗布等により行い得る。
【００３２】
従って、図４に示す非可逆回路素子１７では、非可逆回路素子を構成する多くの部品が一体化され、単一の部品とされている。すなわち、誘電体基板２、フェライト基板３、永久磁石基板４、中心導体５〜７、並びに回路網を構成するコンデンサＣ１〜Ｃ３、抵抗Ｒ及びインダクタＬと、磁気ヨーク１６とが一体化されている。
【００３３】
しかも、上記非可逆回路素子１７の製造に際しては、積層体１を得た後に、導電膜を形成するだけで、磁気ヨーク１６が一体化されるので、複数の部品を手作業や機械を用いて物理的に組み立てるといった煩雑な作業を省略することができ、それによって非可逆回路素子の生産性及び信頼性を高めることができる。
【００３４】
もっとも、上記磁気ヨークは、他の方法で形成されてもよい。そのような変形例を図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図５（ａ）に示すように、上述した積層体１の外表面には、接続電極２１，２２が形成されている。もっとも、接続電極２１，２２は、接続電極８（図３）と同様に機能する。すなわち、アース電位に接続される複数の電極を電気的に接続する機能を果たしているだけである。
【００３５】
次に、積層体１の上方から、図５（ｂ）に示す磁性材料ケース２３を被せる。磁性材料ケース２３は磁性材料からなり、かつ外表面が導電膜により被覆されている。磁性材料ケース２３は、下方に開いた開口２３ａと、入出力電極との電気的接触を絶つための切欠２３ｂ，２３ｃとを有する。
【００３６】
上記磁性材料ケース２３を積層体１に被せ、磁性材料ケース２３と、接続電極２１，２２とを半田付け等により電気的に接続する。このようにして、磁性材料ケース２３により磁気ヨークを構成することができ、すなわち上記積層体１に磁気ヨークを一体化することができる。得られたアイソレータ２４を図５（ｃ）に示す。
【００３７】
また、図５を参照して説明した変形例では、磁性材料ケース２３により磁気ヨークを構成したが、図５（ｄ）に示す第２の磁性基板２５をさらに用いてもよい。すなわち、磁性基板２５を積層体１の下面に絶縁性接着剤等を用いて固定する。しかる後、磁性基板２５を磁性材料ケース２３と電気的に接続し、それによって閉磁気回路を構成して磁気ヨークとしてもよい。
【００３８】
図５に示した変形例の非可逆回路素子においても、積層体に磁性材料ケース２３からなる磁気ヨークが一体化されているので、上記実施例の非可逆回路素子と同様に、誘電体基板２、フェライト基板３、永久磁石基板４、回路網を構成するコンデンサ電極Ｃ１〜Ｃ３、抵抗Ｒ、及びインダクタＬ、並びに磁気ヨークを一体化した構成を得ることができる。従って、上記実施例と同様に、複数の部品を手作業で組み立てるといった煩雑な作業を省略することができ、非可逆回路素子の生産性及び信頼性を高めることができる。
【００３９】
なお、図１に示した積層体１を得るにあたっては、好ましくは、マザーの積層体を得た後、マザーの積層体を厚み方向に切断することにより、多数の積層体１を効率良く製造することができる。すなわち、図６（ａ）に斜視図で示すように、マザーの誘電体基板３１ａ、マザーのフェライト基板３１ｂ及びマザーの永久磁石基板３１ｃを有するマザーの積層体３１を用意し、該マザーの積層体３１を一点鎖線Ａ，Ｂで示す部分で厚み方向に切断することにより、積層体を得てもよい。このようにして、図６（ｂ）に示す積層体１Ａが得られる。積層体１Ａでは、マザーの積層体３１を切断することにより得られているので、側面に接続電極は形成されていない。従って、積層体１Ａを得た後に、蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成方法、あるいは導電ペーストの塗布等により接続電極を形成すれば、図１に示した積層体１を得ることができる。
【００４０】
なお、上記実施例では、誘電体基板２が用いられていたが、本発明においては、誘電体基板２は必ずしも用いられずともよい。すなわち、誘電体基板２の上面に形成された電極構造をフェライト基板３の上面に配置し、それによって誘電体基板２を省略してもよい。その場合には、フェライト基板３及び永久磁石基板４を積層してなる積層体において、複数の中心導体、磁性基板、永久磁石基板及び回路網を構成する各電極等が一体化されることになる。
【００４１】
なお、磁気ヨークを構成するための磁性材料としては、特に限定されず、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒまたはこれらの合金等などを挙げることができる。また、磁気シールドを構成する磁性体が導電性を有する場合には、磁気シールドだけでなく、電気的なシールドも果たすことができる。
【００４２】
もっとも、上述した磁性材料は導電性が必ずしも優れていないので、磁性材料表面を、さらにＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの導電性に優れた金属でコーティングすることが望ましい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る非可逆回路素子では、強磁性材料よりなる磁性基板、磁性基板上に積層された永久磁石基板、及び磁性基板の上面または下面に配置されており、互いに電気的に接続されている複数の中心導体を有する積層体を備え、該積層体にヨークが一体化されており、積層体内に中心導体のいずれかに電気的に接続された回路網が構成されているので、これらの構成部材が全て一体化されている。従って、従来の非可逆回路素子では、複数の部品を手作業や機械等を用いて物理的に組み立てるという煩雑な作業が強いられていたのに対し、本発明によれば、より多くの部品を一体化することができ、それによって生産性及び信頼性を高めることができる。
【００４４】
また、従来の非可逆回路素子では、小型化を図った場合に、部品間の位置合わせが煩雑であったのに対し、本発明に係る非可逆回路素子では、上記のように多くの部品が一体化されているので、小型化を図った場合においても、煩雑な位置合わせを省略することができる。
【００４５】
本発明において、磁性基板の永久磁石基板が積層されている側とは反対側の面に誘電体基板が積層されており、回路網が、磁性基板、永久磁石基板及び誘電体基板のうち少なくとも１つの基板の少なくとも１つの面に形成されている場合には、誘電体基板を用いてコンデンサなどを含む回路網を容易に構成することができる。
【００４６】
回路網が、中心導体の一端に電気的に接続されたコンデンサ電極と、積層体の下面に形成されたアース電極とを有し、コンデンサ電極とアース電極との間でコンデンサが構成されている場合には、上記積層体を用いてコンデンサが構成されるので、別部品としてのコンデンサを省略することができる。
【００４７】
ヨークが積層体の外表面を覆う磁性膜により構成されている場合には、積層体表面に磁性膜を構成するだけでヨークが形成されるので、ヨーク形成に際しての煩雑な組み立て工程を省略することができる。
【００４８】
本発明に係る非可逆回路素子の製造方法では、マザーの磁性基板とマザーの永久磁石基板とが用意され、マザーの永久磁石基板及びマザーの磁性基板の少なくとも一方の少なくとも１つの面に回路網を形成するための電極が形成され、マザーの磁性基板とマザーの永久磁石基板とが、磁性基板の上面または下面に複数の中心導体が位置するように接着剤を用いて積層されてマザーの積層体が得られる。そして、マザーの積層体を厚み方向に切断することにより、個々の非可逆回路素子単位の積層体を得ることができる。このようにして得られた個々の非可逆回路素子単位の積層体にヨークを一体化することにより、本発明に係る非可逆回路素子を効率良く得ることができる。
【００４９】
すなわち、積層体を得る工程までをマザー基板の状態で処理することができるので、非可逆回路素子の生産性をより一層高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の要部を説明するための図であり、（ａ）は積層体の内部に形成された電極構造を説明するための模式的斜視図、（ｂ）は積層体の外観を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施例において積層体に構成されている回路構成を示す回路図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の一実施例において誘電体基板上に電極構造を形成する各工程を説明するための斜視図。
【図４】本発明の一実施例に係る非可逆回路素子を示す斜視図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の変形例の非可逆回路素子を説明するための斜視図であり、（ａ）は積層体を、（ｂ）は磁性材料ケースを、（ｃ）は非可逆回路素子を、（ｄ）は第２の磁性基板を示す斜視図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の製造方法の一実施例において用意されるマザーの積層体及びマザーの積層体を切断することにより得られた積層体を示す斜視図。
【図７】従来の非可逆回路素子の製造方法の一例を説明するための分解斜視図。
【図８】従来の非可逆回路素子の製造方法の一例を説明するための分解斜視図。
【符号の説明】
１…積層体
２…誘電体基板
３…フェライト基板
４…永久磁石基板
５〜７…中心導体
Ｃ１〜Ｃ３…コンデンサ電極
Ｌ…インダクタ
Ｒ…抵抗
８…接続電極
９ａ〜９ｃ…接続電極
１０…裏面電極
１３…共通電極
１４…出力電極
２１，２２…接続電極
２３…磁性材料ケース
２４…サーキュレータ
２５…第２の磁性基板
３１…マザーの積層体
３２…マザーの永久磁石基板
３３…マザーの磁性基板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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