(57)【要約】ここに開示されるのは、特に無線周波数コンポーネントのアイソレータ及びサーキュレータのための複合構造を形成するべく、高誘電性材料と併せて使用することができる低温度共焼成可能誘電性材料の複数の実施形態である。低温度共焼成可能誘電性材料の複数の実施形態は、例えばバナジン酸ビスマスのような灰重石又はガーネット構造となり得る。アイソレータ及びサーキュレータの形成に対して接着剤及び／又はのりが必要とされない。
2021527614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数コンポーネントとして使用される複合材料であって、
ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、
前記外側材料の中に配置された３０を上回る誘電率を有する高誘電性内側材料と
を含み、
前記低温焼成可能外側材料と前記高誘電性内側材料とは、接着剤又はのりを使用することなく一体型磁性／誘電性アセンブリを形成するべく６５０〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される、複合材料。
【請求項２】
前記低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４を含む、請求項１の複合材料。
【請求項３】
前記高誘電性内側材料は円板状の形状であり、前記低温焼成可能外側材料はリング状の形状である、請求項１の複合材料。
【請求項４】
前記低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４とＡｌ２Ｏ３との組み合わせを含む、請求項１の複合材料。
【請求項５】
前記低温焼成可能外側材料は２０〜８０の誘電率を有する、請求項４の複合材料。
【請求項６】
前記Ａｌ２Ｏ３は約６重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項４の複合材料。
【請求項７】
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１が前記ＢｉＶＯ４とは別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項４の複合材料。
【請求項８】
前記低温焼成可能外側材料はさらに、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウム又は酸化チタンのうちの一以上を含む、請求項４の複合材料。
【請求項９】
前記酸化チタンは１０重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項８の複合材料。
【請求項１０】
バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウムの一方又は双方が前記低温焼成可能外側材料において前記ＢｉＶＯ４と固溶体を形成する、請求項８の複合材料。
【請求項１１】
前記二酸化チタンは前記ＢｉＶＯ４とは別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項８の複合材料。
【請求項１２】
前記バナジン酸ガドリニウムは５０重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項８の複合材料。
【請求項１３】
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＢｉＶＯ４が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項８の複合材料。
【請求項１４】
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項１３の複合材料。
【請求項１５】
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＴｉＯ２が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項１４の複合材料。
【請求項１６】
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＧｄＶＯ４が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項８の複合材料。
【請求項１７】
無線周波数デバイスにおいてアイソレータ又はサーキュレータとして使用される複合材料を形成する方法であって、
ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料を与えることと、
３０を上回る誘電率を有する高誘電性内側材料を前記低温焼成可能外側材料のアパチャの中に入れることと、
前記下側温度焼成可能外側材料と前記高誘電性内側材料とを一緒に６５０〜９００℃の温度で共焼成して前記高誘電性内側材料の外面まわりに前記低温焼成可能外側材料を収縮させ、接着剤又はのりを使用することなく一体型磁性／誘電性アセンブリを形成することと
を含む方法。
【請求項１８】
前記低温焼成可能外側材料の一つはＢｉＶＯ４を含み、
前記低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４とＡｌ２Ｏ３との組み合わせを含み、
前記Ａｌ２Ｏ３は約６重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在し、
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１は前記ＢｉＶＯ４，とは別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在し、
前記低温焼成可能外側材料はさらに、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウム又は酸化チタンのうち一以上を含み、
前記酸化チタンは１０重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在し、
バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウムの一方若しくは双方が前記低温焼成可能外側材料において前記ＢｉＶＯ４と固溶体を形成し、
前記二酸化チタンは前記ＢｉＶＯ４とは別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在し、
前記バナジン酸ガドリニウムは５０重量％までの量で前記低温焼成可能外側材料に存在し、
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＢｉＶＯ４が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在し、
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在し、
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＴｉＯ２が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在し、又は、
Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＧｄＶＯ４が別個の相として前記低温焼成可能外側材料に存在する、請求項１７の方法。
【請求項１９】
無線周波数アイソレータ又はサーキュレータであって、
ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、
前記外側材料の中に配置された３０を上回る誘電率を有する高誘電性内側材料と
を含み、
前記低温焼成可能外側材料と前記高誘電性内側材料とは、接着剤又はのりを使用することなく６５０〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される、無線周波数アイソレータ又はサーキュレータ。
【請求項２０】
前記低温焼成可能外側材料は請求項２、４又は６〜１６のいずれか一項に記載の組成を有する、請求項１９の無線周波数アイソレータ又はサーキュレータ。
【請求項２１】
電子機器デバイスモジュールに含まれる請求項１９の無線周波数アイソレータ又はサーキュレータ。
【請求項２２】
ＲＦ電子機器デバイスに含まれる請求項１９の無線周波数アイソレータ又はサーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、その全体が参照によりここに組み入れられる２０１８年６月２１日に出願された「小型化アイソレータ及びサーキュレータのための高ビスマスガーネットフェライトと共焼成されるべく設計された低焼成温度誘電材料」との名称の米国仮特許出願第６２／６８７，９８４号に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示の実施形態は、接着剤を使用することなくサーキュレータ又はアイソレータを形成するべく強磁性セラミック素子と共焼成可能な誘電材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
サーキュレータ及びアイソレータは、信号の一方向の通過を許容する一方で逆方向の反射エネルギーを高度に分離するべく高周波（例えばマイクロ波）の無線周波数システムにおいて使用される受動電子デバイスである。アイソレータ及びサーキュレータは一般に、円板形状アセンブリを含む。これは、環状誘電素子の中に同心配置された円板形状のフェライト又は他の強磁性セラミック素子を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，６８７，０１４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１７／００９８８８５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１８／００１６１５５号明細書
【発明の概要】
【０００５】
ここに開示されるのは、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、当該外側材料内に配置されて３０を超える誘電率を有する高誘電性内側材料とを含む無線周波数コンポーネントとして使用するための複合材料の実施形態であり、当該低温焼成可能外側材料と当該高誘電性内側材料とは、接着剤又はのりを使用することなく、６５０℃〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される。
【０００６】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、リングのような形状とすることができる。いくつかの実施形態において、高誘電性内側材料は、円板のような形状とすることができる。
【０００７】
また、ここに開示されるのは、無線周波数デバイスにおけるアイソレータ又はサーキュレータとして使用するための複合材料を形成する方法の実施形態であり、この方法は、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料を与えることと、当該低温焼成可能外側材料のアパチャの中に、３０を超える誘電率を有する高誘電性内側材料を入れることと、接着剤又はのりを使用することなく当該高誘電性内側材料の外面まわりで当該低温焼成可能外側材料を収縮させるべく、当該低温焼成可能外側材料及び当該高誘電性内側材料を６５０℃〜９００℃の温度で一緒に共焼成することとを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態において、方法はさらに、共焼成後に、低温焼成可能外側材料及び高誘電性内側材料をスライスすることを含み得る。
【０００９】
ここにさらに開示されるのは、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、当該外側材料の中に配置されて３０を超える誘電率を有する高誘電性内側材料とを含む無線周波数アイソレータ又はサーキュレータの実施形態であり、当該低温焼成可能外側材料及び当該高誘電性の内側材料は、接着剤又はのりを使用することなく、６５０℃〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される。
【００１０】
ここに開示される一側面によれば、無線周波数コンポーネントとして使用するための複合材料が与えられる。この複合材料は、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、当該外側材料の中に配置されて３０を超える誘電率を有する高誘電性内側材料とを含み、当該低温焼成可能外側材料と当該高誘電性内側材料とは、接着剤又はのりを使用することなく一体型磁性／誘電性アセンブリを形成するべく６５０〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される。
【００１１】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、高誘電性内側材料は円板のような形状であり、低温焼成可能外側材料はリングのような形状である。
【００１３】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、ＢｉＶＯ４及びＡｌ２Ｏ３の組み合せを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、２０から８０の誘電率を有する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、Ａｌ２Ｏ３は、約６重量％までの量で低温焼成可能外側材料に存在する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１は、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００１７】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウム又は酸化チタンの一以上を更に含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、酸化チタンは、低温焼成可能外側材料に１０重量％までの量で存在する。
【００１９】
いくつかの実施形態において、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウムの一方又は双方が、低温焼成可能外側材料においてＢｉＶＯ４と固溶体を形成する。
【００２０】
いくつかの実施形態において、二酸化チタンは、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００２１】
いくつかの実施形態において、バナジン酸ガドリニウムは、低温焼成可能外側材料に５０重量％までの量で存在する。
【００２２】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＢｉＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００２４】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＴｉＯ２は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＧｄＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００２６】
他側面によれば、無線周波数デバイスにおいてアイソレータ又はサーキュレータとして使用するための複合材料を形成する方法が提供される。この方法は、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料を与えることと、当該低温焼成可能外側材料におけるアパチャの中に、３０を超える誘電率を有する高誘電性内側材料を入れることと、当該低温焼成可能外側材料と当該高誘電性内側材料とを一緒に６５０〜９００℃の温度で共焼成して当該高誘電性内側材料の外面まわりに当該低温焼成可能外側材料を収縮させ、接着剤又はのりを使用することなく一体型磁性／誘電性アセンブリを形成することとを含む。
【００２７】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４を含む。
【００２８】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、ＢｉＶＯ４及びＡｌ２Ｏ３の組み合せを含む。
【００２９】
いくつかの実施形態において、Ａｌ２Ｏ３は、約６重量％までの量で低温焼成可能外側材料に存在する。
【００３０】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１は、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウム又は酸化チタンの一以上を更に含む。
いくつかの実施形態において、酸化チタンは、低温焼成可能外側材料に１０重量％までの量で存在する。
【００３２】
いくつかの実施形態において、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウムの一方又は双方が、低温焼成可能外側材料においてＢｉＶＯ４と固溶体を形成する。
【００３３】
いくつかの実施形態において、二酸化チタンは、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００３４】
いくつかの実施形態において、バナジン酸ガドリニウムは、低温焼成可能外側材料に５０重量％までの量で存在する。
【００３５】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＢｉＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００３６】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００３７】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＴｉＯ２は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＧｄＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００３９】
他側面によれば、無線周波数アイソレータ又はサーキュレータが与えられる。無線周波数アイソレータ又はサーキュレータは、ガーネット又は灰重石構造を有する低温焼成可能外側材料と、当該外側材料内に配置された高誘電性内側材料とを含み、当該高誘電性内側材料は３０を超える誘電率を有し、当該低温焼成可能外側材料と当該高誘電性内側材料とは、接着剤又はのりを使用することなく、６５０〜９００℃の温度で一緒に共焼成されるように構成される。
【００４０】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料はＢｉＶＯ４を含む。
【００４１】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、ＢｉＶＯ４及びＡｌ２Ｏ３の組み合せを含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、Ａｌ２Ｏ３は、約６重量％までの量で低温焼成可能外側材料に存在する。
【００４３】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１は、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００４４】
いくつかの実施形態において、低温焼成可能外側材料は、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウム又は酸化チタンの一以上を更に含む。
【００４５】
いくつかの実施形態において、酸化チタンは、低温焼成可能外側材料に１０重量％までの量で存在する。
いくつかの実施形態において、バナジン酸イットリウム、バナジン酸ガドリニウムの一方又は双方が、低温焼成
【００４６】
可能外側材料においてＢｉＶＯ４と固溶体を形成する。
【００４７】
いくつかの実施形態において、二酸化チタンは、ＢｉＶＯ４とは別個の相として低温焼成可能外側材料に存在する。
【００４８】
いくつかの実施形態において、バナジン酸ガドリニウムは、低温焼成可能外側材料に５０重量％までの量で存在する。
【００４９】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＢｉＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４及びＢｉ２Ｔｉ４Ｏ１１は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００５１】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１、ＢｉＶＯ４、Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１及びＴｉＯ２は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００５２】
いくつかの実施形態において、Ｂｉ４Ｖ２Ｏ１１及びＧｄＶＯ４は、低温焼成可能外側材料に別個の相として存在する。
【００５３】
いくつかの実施形態において、無線周波数アイソレータ又はサーキュレータは、電子機器デバイスモジュールに含まれる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、無線周波数アイソレータ又はサーキュレータは、ＲＦ電子機器デバイスに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】複合磁性誘電性円板アセンブリを製造する方法のフロー図を示す。
【図２】ここに記載される一以上の特徴を有する材料がどのように設計され、製造され、使用され得るかを模式的に示す。
【図３】磁界対損失チャートを示す。
【図４Ａ】矩形角柱又は円筒基板の中にフェライト円筒を有する複合構造の一実施形態を示す。
【図４Ｂ】矩形角柱又は円筒基板の中にフェライト円筒を有する複合構造の一実施形態を示す。
【図５Ａ−５Ｂ】正方形又は円形の形状を有する複合タイルの一実施形態を示す。
【図６】磁石のない一体型マイクロストリップサーキュレータを示す。
【図７】磁石のある一体型マイクロストリップサーキュレータを示す。
【図８】アンテナシステムの模式図を示す。
【図９】一体型マイクロストリップサーキュレータの一実施形態を有するアンテナシステムの模式図を示す。
【図１０】本開示の実施形態を組み込んだ多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムを示す。
【図１１】携帯デバイスの一例の模式図である。
【図１２】一実施形態に係る電力増幅器システムの模式図である。
【図１３】複合一体型マイクロストリップサーキュレータを形成する方法を示す。
【図１４】一体型マイクロストリップサーキュレータの一実施形態を示す。
【図１５】ここに開示される材料のサンプルの熱膨張係数（ＴＣＥ）の試験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
例えばサーキュレータ又はアイソレータにおける使用のための複合円板アセンブリを作る一つのプロセスが、図１のフロー図により示される。ステップ１２において、誘電性セラミック材料から円筒が形成される。ステップ１４において、（未焼成すなわち「グリーン」の）円筒がその後、キルン内で焼結される（単に「焼成」と称するのが一般的である）。すなわち、セラミック材料は「焼成可能」である。ステップ１６において、円筒の外表面がその後、その外径（ＯＤ）が選択された寸法となることを保証するべく、機械加工される。アセンブリ要素において精密な寸法を達成することは、当該寸法がマイクロ波導波路の特性に影響するので重要となる。ステップ１８において、円筒の内面も、その内径（ＩＤ）が選択された寸法となることを保証するべく、同様に機械加工される。加えて、ステップ２０において、磁性セラミック材料からロッドが形成される。ステップ２２において、ロッドはその後、焼成され、ステップ２４において、その表面が機械加工されて、選択されたＯＤとされる。ロッドのＯＤは円筒のＯＤよりもわずかに小さいので、ロッドは、以下に記載されるように円筒内に堅固にはまり込む。ロッドと円筒との良好な接着を促す密なはめ込みを達成することは、ロッドの外面と円筒の内面とが精密な公差で機械加工されることに基づく。ステップ１４及び２２が従来別個に行われてきたのは、誘電性円筒に従来使用されているセラミック材料の焼成温度が、磁性セラミック材料に耐え得る温度よりも高いからである。
【００５７】
ステップ２６において、ロッド及び円筒の一方又は双方にエポキシ接着剤が塗布される。ステップ２８において、ロッドが円筒内部に挿入されてロッド・円筒アセンブリが形成される。ステップ３０により示されるように、エポキシの硬化が許容される。ステップ３２において、ロッド・円筒アセンブリの外面が、再び正確な外径に機械加工される。最後に、ステップ３４において、ロッド・円筒アセンブリがスライスされて一定数の円板アセンブリになる。すなわち、各円板アセンブリが、誘電性セラミックリングの中に同心円状に配置された磁性セラミック円板を含む。各円板アセンブリは典型的に、数ミリメートルの厚さである。
【００５８】
接着を促進するべく円筒内面及び磁性ロッド外面を機械加工することと、部品にエポキシを塗布することと、エポキシを積載した部品を慎重に取り扱い組み立てることと、エポキシを硬化することとにかかる時間が、プロセスの非効率性に寄与する。さらに、円筒・ロッドアセンブリを切断して個々の円板にする間に生じる熱が、これらの部品を一緒に保持しているエポキシ（又は他の接着剤）を溶融させ得る。その結果、円筒とロッドとの間からエポキシが放出されることとなり、円筒とロッドとの間に望ましくない空隙が形成され、得られた円板の表面にエポキシの望ましくない堆積が形成される。複合磁性・誘電性円板アセンブリを作るための効率的な方法を与えることが望ましい。
【００５９】
ここに開示されるのは、低焼成誘電性材料の複数の実施形態である。これらの材料は、アイソレータ及びサーキュレータのアプリケーションのような磁性誘電性アセンブリのための複合構造物を形成するために、高誘電率材料と共焼成することができる。有利なことに、開示の材料の複数の実施形態を、強磁性セラミック素子に誘電性材料を付着させるべく、のり、エポキシ又は他の化学接着剤のような接着剤をなんら必要とすることなく、磁性セラミック素子と共焼成することができる。すなわち、本開示の実施形態から形成される複合材料は、のりなし、エポキシなし、又は接着剤なしとすることができる。
【００６０】
本開示の実施形態によれば、有利なことに、アンテナ、サーキュレータ、増幅器、及び／又は半導体系増幅器のような異なるコンポーネントを含み得る集積アーキテクチャを形成する特に３ＧＨｚ以上で動作する５Ｇシステムを許容することができる。これらのコンポーネントの単一の基板への集積を許容することにより、デバイスの全体的な小型化を向上させることができる。いくつかの実施形態において、開示されるデバイスは、約１．８ＧＨｚから約３０ＧＨｚの周波数において動作可能とすることができる。いくつかの実施形態において、開示されるデバイスは、約１、２、３、４、５、１０、１５、２０又は２５ＧＨｚよりも大きな周波数において動作可能とすることができる。いくつかの実施形態において、開示されるデバイスは、３０、２５、２０、１５、１０、５、４、３又は２ＧＨｚよりも小さな周波数において動作可能とすることができる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、集積アーキテクチャは、標準アイソレータよりもそれほど大きくはないパッケージサイズの方向性結合器及び／又はアイソレータを含み得る。いくつかの実施形態において、集積アーキテクチャは、高電力スイッチを含み得る。  
【００６２】
図２は、一つ以上の化学元素（ブロック１）、化合物（ブロック２）、化学物質（ブロック３）及び／又は化学混合物（ブロック４）が、ここに記載される一つ以上の特徴を有する一つ以上の材料（ブロック５）をもたらすべく、どのようにして処理され得るのかを模式的に示す。いくつかの実施形態において、当該材料は、望ましい誘電性特性（ブロック７）及び／又は磁性特性（ブロック８）を含むように構成されたセラミック材料（ブロック６）に形成することができる。
【００６３】
いくつかの実施形態において、上述した特性の一以上を有する材料を、無線周波数（ＲＦ）アプリケーションのようなアプリケーション（ブロック１０）における使用のために実装することができる。かかるアプリケーションは、デバイス１２において、ここに記載される一つ以上の特徴の実装例を含み得る。いくつかのアプリケーションにおいて、かかるデバイスはさらに、製品１１に実装することができる。かかるデバイス及び／又は製品の例がここに記載される。
【００６４】
マイクロストリップサーキュレータ／アイソレータ
【００６５】
サーキュレータは、マイクロ波又は無線周波数（ＲＦ）帯域の周波数を有する信号のような異なる信号を送受信することができる受動マルチポートデバイスである。サーキュレータのポートは、サーキュレータに及びサーキュレータから接続される外部導波路又は送信線となり得る。アイソレータもサーキュレータと同様であるが、ポートの一以上をオフにブロックすることができる。よって、サーキュレータ及びアイソレータは、一般的構造が同様となり得るので、ここでは互換的に使用することができる。すなわち、以下の説明はすべて、サーキュレータ及びアイソレータ双方に適用することができる。
【００６６】
マイクロストリップサーキュレータ及びアイソレータは、誘電性フェライト基板のような基板の上に堆積された薄膜回路から構成される業界周知のデバイスである。いくつかの実施形態において、一以上のフェライト円板を基板上に接着することができる。磁石を、その後、フェライト円板を通る信号を循環させるべく、さらに取り付けることができる。
【００６７】
全フェライトマイクロストリップサーキュレータが、同様に、特にレーダーＴ／Ｒモジュールのために使用されている。全フェライトマイクロストリップサーキュレータに回路をプリントすることができ、信号を導くべく磁石を頂部に追加することができる。例えば、フェライト基板上にはメタライゼーションパターンが形成される。典型的に、メタライゼーションパターンは、中心円板及び多数の送信線から構成される。
【００６８】
サーキュレータは、一般に、共振より上の又は共振より下の動作領域のいずれかにおいて動作し得る。これを図３に示す。いくつかの実施形態において、共振より上の周波数が、狭帯域サブ４ＧＨｚサーキュレータにとって有利となり得る。高い周波数にとっては、共振より下の領域がより有利となり得る。
【００６９】
特に、マイクロストリップサーキュレータは、共振より下の動作領域において動作するのが典型的である。マイクロストリップサーキュレータは、非常に小さな磁石を使用し、又は六方晶フェライトの場合においてのように、自己バイアスされ得る。しかしながら、正方形タイルは、特に業界周知の全フェライトマイクロストリップに対し、均一に磁化するのが困難な形状である。すなわち、マイクロストリップサーキュレータは、低磁場損失領域の近くで動作する。変換器が高損失非磁化フェライト上に搭載された場合、性能が低下する。さらに、電力増加により、不良な性能が一層明らかとなる。すなわち、業界周知のサーキュレータは、フェライトタイルの磁化が不良となることに起因する問題を被り、不良な挿入損失及び相互変調歪み（ＩＭＤ）並びに電力性能につながる。
【００７０】
共焼成マイクロストリップサーキュレータ／アイソレータ
【００７１】
本開示の複数の実施形態は、現在のところ周知のマイクロストリップサーキュレータに生じ得る全体的な磁化及び性能低下の問題を改善することができる。一般に、マイクロストリップサーキュレータは、イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）から作られた酸化物フェライトのようなフェライト円板を、誘電基板に直接埋め込むことによって形成され得る。その組み合わせがその後共焼成されて堅固な複合構造物が形成される。付加的に、例えば銀又は他のメタライゼーション物質から形成された回路が加えられる。共焼成プロセスがなければ、円板と基板との間に接着剤が存在するために、回路メタライゼーションを適用することができない。接着剤は、これら２つを別々に焼成した場合に接合するべく利用され、メタライゼーション中に溶融し得る。本開示の複数の実施形態は、業界の有意な問題のいくつかを軽減することができる。
【００７２】
任意数の異なるフェライト円板材料を使用することができる。いくつかの実施形態において、フェライト円板材料の飽和磁化レベルは、１０００〜５０００（又は約１０００〜約５０００）ガウスの範囲となり得る。
【００７３】
さらに、業界周知の任意数の異なる誘電基板を使用することができる。さらに、この誘電体は、誘電性粉末又は低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）テープから形成することができる。いくつかの実施形態において、誘電率は、６、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０又は６０よりも上となり得る。いくつかの実施形態において、誘電率は、６〜３０（又は約６から約３０）の範囲となり得る。いくつかの実施形態において、誘電率は、約６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５、又は１０よりも下となり得る。
【００７４】
特に、複合マイクロストリップサーキュレータ１００を形成するべく、磁性酸化物円板１０２又は他の磁性円板が、図４Ａ〜４Ｂに示されるように誘電性基板１０４のアパチャに挿入され得る。いくつかの実施形態において、円板１０２は円筒ロッドとしてよい。ただし、この特定の形状に限定されるわけではない。円板１０２は、グリーンとしてよく、事前に焼成されてよく、又は事前に焼成されなくてもよい。
【００７５】
さらに、基板１０４は一般に、図４Ａに示される矩形角柱としてよいが、図４Ｂに示される円筒のような他の形状も同様に使用することができる。基板１０４の複数の実施形態が、以下にさらに詳細に開示される。ひとたび円板１０２が基板１０４の内部に存在すると、その全体が参照によりここに組み入れられて以下に説明される特許文献１に説明されるような方法を使用して、複数のコンポーネントが一緒に共焼成される。以下にさらに詳述されるこの共焼成プロセスにより、基板１０４は円板１０２まわりに収縮して当該円板を一定位置に保持し得る。この複合構造物１００はその後、スライスされ、図５Ａ〜５Ｂに示されるチップ構造物を形成する（図５Ａは矩形角柱のスライスを示し図５Ｂは円筒のスライスを示す）。しかしながら、いくつかの実施形態において、スライスが行われず、当該コンポーネントは一緒に、最終厚さで共焼成される。いくつかの実施形態において、複数の異なる円板を、単数の基板の複数の異なるアパチャに挿入することができる。
【００７６】
よって、いくつかの実施形態において、磁性酸化物円板が共焼成され、その後、回路のような他のコンポーネントのためのプラットフォームとしての役割を果たすことができる正方形又は矩形の誘電基板又は任意の他の形状の基板となり得る。この複合構造物はその後、磁化され、例えばマイクロストリップサーキュレータ及び／又はアイソレータパッケージとしての役割を果たし、又はそのフェライト円板は挿入に先立って磁化されていてもよい。いくつかの実施形態において、フェライト円板は、共焼成ステップに先立って磁化することができる。
【００７７】
ひとたび複合構造物が形成されると、付加薄膜回路等のような他のコンポーネントを基板上に加えることができる。すなわち、本開示の複数の実施形態は、方向性結合器及び／又はアイソレータを、標準アイソレータよりそれほど大きくはないパッケージサイズで含み得る集積ソリューションを形成し得る。いくつかの実施形態において、開示のサーキュレータは、すべての現行のフェライトマイクロストリップサーキュレータよりも大きくはならない（選択されたフェライト／誘電体の組み合わせに応じて小さくなり得る）。
【００７８】
すなわち、共焼成プロセスを使用することにより、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、フェライト円板を誘電タイプに埋め込むことができる。図示される薄いフェライト円板は、業界周知の正方形又は他の異形片よりも均一に磁化することが著しく容易となり得る。いくつかの実施形態において、誘電性タイルは、約２５平方ｍｍとなり得る。ただし、この特定の寸法に限定されるわけではない。これは、３〜４（又は約３〜約４）ＧＨｚ領域において使用することができる。
【００７９】
誘電性タイルを使用することにより、変換器をその後、図６に示されるように製造することができる。図示のように、基板１０４は、他のコンポーネント付属品のためのスペースが残されている。変換器を形成した後、図７に示されるように、小さな磁石２０２のみをタイル上に配置することができる。よって、組み付け時間が、従来行われていたものよりもかなり短くなり得る。
【００８０】
インピーダンス変換器用の基板として誘電タイルを使用することに加え、誘電タイルはまた、結合器、スイッチ及び終端用の基板としても使用することができる。すなわち、共焼成後に基板に、一定数の他のコンポーネントを付加してデバイスの全体的な設置面積を低減することができる。さらに、デバイスを同時焼成した後に、回路メタライゼーションを付加することができる。
【００８１】
リングのための低温焼成誘電性材料
【００８２】
本開示の複数の実施形態は、サーキュレータ／アイソレータの形成を目的とするような磁性材料を伴う共焼成プロセスにとって特に有利となり得る。特に、これらは、低い焼成温度の高誘電性磁性材料とすることができる（例えば低温で焼成可能とすることができる）。具体的には、上記の図４Ａ〜４Ｂに示されるもの（１０４はリングであり、１０２はロッドである）のように、開示された低温焼成誘電性材料の実施形態から形成された未焼成リングの中に磁性材料のロッドを挿入することができる。リングとロッドとの組み合わせはその後、一緒に共焼成され、リングがロッドまわりに収縮する。これらの材料は双方とも「燃焼可能」であり得る。これは、オーブン／キルン／他の加熱デバイスにおいて焼成又は焼結され得る性能を有するという意味である。いくつかの実施形態において、焼成により、ここで説明されるセラミック材料のような材料の一つ以上の特性が変化し得る。これらのアセンブリの実施形態は、５Ｇアプリケーションのような無線周波数アプリケーションのためのアイソレータ及び／又はサーキュレータとして使用することができる。
【００８３】
有利なことに、この共焼成プロセスは、接着剤／エポキシ／のりを使用することなく行うことができるので、「のりなしアセンブリ」とみなすことができる。ここに開示の誘電性／磁性アセンブリを形成する従来の方法は、焼成可能ロッドから分離された焼成可能リングを焼成することを含む。これは、当該リングを焼成する温度が当該ロッドに対して高すぎることに起因する。このように温度が高過ぎると、内部ロッドを溶融させ、又はその特性にかなりの損傷を与える。双方のセグメントを別々に焼成してもよく、又はリングを最初に焼成し、その後リング／ロッドアセンブリを一緒に焼成してもよい。これらのアプローチのいずれに対しても、リングはロッドまわりに十分に収縮することがないので、リングとロッドとを互いに付着させたままとするべく接着剤が必要となる。
【００８４】
しかしながら、接着剤の使用には一定数の欠点が存在し、開示される材料は有利なことに、複合構造物を、ロッドとリングとを一緒に共焼成するときにそのような接着剤を必要とすることなく形成することができる。例えば、アセンブリをメタライズすることは、ひとたび接着剤が存在すると、不可能ではないまでも極めて困難となる。これは、メタライゼーションに必要とされる温度が、接着剤の使用温度よりもかなり高く、接着剤を溶融させ及び／又は接着剤を失わせてしまうからである。
【００８５】
さらに、のりは損失性であり、のり付けされたコンポーネントの挿入損失を増加させる。高周波数におけるのりの誘電損失は、磁性材料又は誘電性材料よりも大きい。さらに、いくつかの実施形態において、磁性材料と誘電性材料との間の接着剤の層内にボイドが形成されてさらに、挿入損失が増大し、及び／又は磁性／誘電性コンポーネントの均一性が低下し得る。
【００８６】
いくつかの実施形態において、材料は１０未満（又は約１０未満）の誘電率ε’を有し得る。すなわち、開示の複数の実施形態は、５Ｇ未満の共振アプリケーションのために使用することができる。モールディングを回避することにより、高周波でも使用される薄い基板のインピーダンス効果をずらすことが有利となり得る。したがって、２０ＧＨｚを上回る周波数に対し、１０未満（又は約１０未満）の値が使用される。
【００８７】
さらに、その全体が参照によりここに組み入れられる特許文献２に開示されるように、特に高周波数（５Ｇ）アプリケーションに対し、材料の複数の実施形態は、高磁化スピネル（例えばニッケル亜鉛フェライト）とともに共焼成するのに適切な低い誘電率（１０未満）となり得る。材料の複数の実施形態は、例えば、スカイワークスソリューションズ社から入手可能なＴＴＨｉＥシリーズに含まれるもののような高ビスマスフェライトガーネット材料との共焼成に適切となり得る。
【００８８】
開示の低焼成誘電性材料の複数の実施形態は、その全体が参照によりここに組み入れられる特許文献３に開示されるような高誘電率材料と共焼成できる灰重石又はガーネット構造を有し得る。高誘電率磁性ロッドは、ビスマス置換高誘電率磁性ガーネットとしてよい。
【００８９】
特に、低焼成誘電性材料は、化学式ＢｉＶＯ４を有するバナジン酸ビスマスに基づいてよい。小型化アイソレータ及びサーキュレータに有用な高誘電率を備えたビスマス豊富フェライトガーネットは、１０００℃未満の焼成温度を有する。これは、共焼成アセンブリを形成するべく使用可能な誘電性材料の数を制限する。誘電性材料は、ビスマス豊富フェライトガーネットよりも低い温度で焼成される必要があるからである。バナジン酸ビスマス（ＢｉＶＯ４）は、ビスマス豊富フェライトガーネットを備えた共焼成アセンブリを形成するための誘電性材料として利用され得る材料の一例である。バナジン酸ビスマスがそのような実装例にとって好ましい材料なのは、粉末処理が比較的簡単であること、高い誘電率（５０〜６０）、及び他の酸化物材料を添加することにより特性を調整する能力に起因する。この酸化物材料は、酸化アルミニウムを含む。酸化アルミニウムは、複合材料の誘電率を低下させるだけでなく、熱膨張挙動を調整して誘電性亀裂を防止するために添加され得る。
【００９０】
いくつかの実施形態において、酸化アルミニウムがＢｉＶＯ４に添加され、当該材料の熱膨張係数が調整される。二相混合物（アルミナ及びチタニア）又は灰重石固溶体を形成するべく、酸化チタン及びバナジン酸イットリウムもＢｉＶＯ４に添加され得る。
【００９１】
いくつかの実施形態において、酸化アルミニウムの添加によってＢｉＶＯ４の誘電率を低くして熱膨張係数を修正することができる。いくつかの実施形態において、バナジン酸イットリウム（Ｂｉ１−ｘＹｘＶＯ４）又はバナジン酸ガドリニウム（Ｂｉ１−ｘＧｄｘＶＯ４）を有する固溶体を生成することによって、第２相を生成することなしにＢｉＶＯ４の誘電率を低くして焼成温度を上げることができる。いくつかの実施形態において、ＢｉＶＯ４の誘電率は、酸化チタンを第２相として添加することによって上げることができる。
【００９２】
ここに開示の修飾ＢｉＶＯ４の複数の実施形態は、焼結温度（例えば焼成温度）が９００℃未満、詳しくは６５０〜８００℃となり得る。いくつかの実施形態において、材料は、８５０℃未満の焼結温度を有してよい。いくつかの実施形態において、材料は、９００、８５０、８００又は７５０℃よりも低い（又は約９００、約８５０、約８００若しくは約７５０℃よりも低い）焼結温度を有してよい。いくつかの実施形態において、材料は、５００、５５０、６００、６５０又は７００℃よりも高い（又は約５００、約５５０、約６００、約６５０若しくは約７５０℃よりも高い）焼結温度を有してよい。
【００９３】
さらに、材料の複数の実施形態は、１０〜３０（又は約１０〜約３０）、２０〜８０（又は約２０〜約８０）、又は２０〜７０（又は約２０〜約７０）の誘電率範囲を有してよい。いくつかの実施形態において、材料は、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０又は７０よりも高い（又は約１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０若しくは７０よりも高い）誘電率を有してよい。いくつかの実施形態において、材料は、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０よりも低い（又は約８０、７０、６０、５０、４０、３０、２５、２０、１５若しくは１０よりも低い）誘電率を有してよい。
【００９４】
いくつかの実施形態において、開示された組成物に結合剤を混合してよい。例えば、結合剤は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を単独又は組み合わせとしてよい。しかしながら、結合剤のタイプは限定されない。例えば、結合剤は、全組成の２％レベルで導入してよい。
【００９５】
５Ｇアプリケーション
【００９６】
開示の複合マイクロストリップサーキュレータの複数の実施形態は、第５世代無線システム（５Ｇ）アプリケーションにとって特に有利となり得る。ただし、初期の４Ｇ及び３Ｇアプリケーションに使用することもできる。５Ｇ技術はまた、ここでは５Ｇニューラジオ（ＮＲ）とも称する。５Ｇネットワークは、現在の４Ｇシステムよりも著しく高い容量を与えることにより、一エリアにおいて多数の消費者を許容することができる。これにより、アップロード／ダウンロードの制限及び要件をさらに改善することができる。特に、５Ｇにとって必要な、ここに記載されるもののような多数のサーキュレータ（典型的にはフロントエンドモジュール又はＦＥＭごとに一つ）は、複数のコンポーネントのさらなる集積を必要とする。サーキュレータの開示の実施形態は、この集積を許容するので、特に有利となり得る。フロントエンドモジュールにおける他のコンポーネントは、マイクロストリップ又はＳＭＴベースとなる。
【００９７】
５ＧＮＲの予備仕様は、ミリ波スペクトルによる通信、ビームフォーミング能力、高スペクトル効率波形、低レイテンシ通信、多重ラジオヌメロロジ及び／又は非直交多重アクセス（ＮＯＭＡ）のような様々な機能をサポートする。かかるＲＦ機能はネットワークに柔軟性を与えてユーザデータレートを高めるにもかかわらず、当該機能をサポートすることにより、一定数の技術的な困難性が提起され得る。
【００９８】
ここでの教示は、ＬＴＥアドバンスト、ＬＴＥアドバンストプロ及び／又は５ＧＮＲのようなアドバンストセルラー技術を使用する通信システムを含むがこれらに限られない多種多様な通信システムに適用可能である。
【００９９】
図８は、ドライバ及びスイッチング論理を省略した、ＲＦ送信システムの簡略化されたバージョンを示す。図示のように、システムは、サーキュレータを含む多数の異なるコンポーネントを含むことができる。したがって、本開示の複数の実施形態は、新規に作成されたシステムのためのサーキュレータとして、又は以前のシステムの改良された代替物として、ＲＦシステムのサーキュレータとして使用することができる。具体的には、本開示の複数の実施形態は、ストリップラインサーキュレータ、及び残りのコンポーネントのためのマイクロストリップ又はストリップライントポロジーを使用するハイブリッドソリューションに関する。
【０１００】
図９は、簡略化されたＲＦアンテナ構造への、上述した図５Ａ〜５Ｂの集積コンポーネントを示す。図示のように、基板は、サーキュレータのための共焼成フェライト／誘電タイルを含み得る。加えて、結合器、スイッチ、及び負荷もまた、フェライトの外側にある誘電タイルに適用することができる。導体及びグランド面は、厚い膜銀としてよい。いくつかの実施形態において、サーキュレータサブアセンブリもまた、電力増幅器（ＰＡ）モジュール及び低雑音増幅器（ＬＮＡ）モジュールとともに集積することができる。
【０１０１】
本開示の複数の実施形態は、業界周知のサーキュレータに比べて利点を有し得る。例えば、
・結合器及び他の送信線の挿入損失が、半導体結合器のような他の結合器と比べてかなり低くなる。
・結合の一貫性が増す。
・負荷の熱放散が、柔らかい基板と比べて容易となる。
・サーキュレータが、全フェライト基板ベースのデバイスよりも低損失となる。
・誘電体が温度安定性となり、結合器及びサーキュレータの性能を支援する。
・デバイスのサイズが、必要に応じて高誘電率セラミック誘電体を使用することにより、低減され得る。
【０１０２】
さらに、セラミックサーキュレータの複数の実施形態は、以下の利点を有し得る。
・ＰＡ及び負荷に対する熱／電力の散逸／熱伝導性
・結合器／フィルタ設計のための等方性誘電体（ＴＴＢを除く）
・サイズ低減のための誘電率の範囲（４から１００＋）
・低い誘電損失（結合器／フィルタ）
・厳しい誘電率公差（結合器／フィルタ／アンテナ）
・温度にわたって安定した誘電率（結合器／フィルタ／サーキュレータ）
・控えめなコスト
【０１０３】
他方、柔らかい基板（例えばソフトボード）は、以下の欠点を有し得る。
・プラスチックの伝導性に起因する不十分な伝導性
・異方性（ｘｙ対ｚ方向）
約３〜１０に限定される誘電率
・高い損失
・緩い公差
・温度にわたる不安定性
【０１０４】
したがって、本開示の複数の実施形態は、業界で既に周知となっているサーキュレータと比べて有意な利点を有し得る。
【０１０５】
図１０は、開示されるマイクロストリップサーキュレータが組み入れ可能な多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの一実施形態を示す。５Ｇシステム用の大量ＭＩＭＯの到来により、現行のアンテナは、例えば６４個のアレイ素子を有するアンテナアレイによって置換されてゆく。各素子は、図８及び９に示されるブロックを含む別個のフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）によって供給することができる。ここで、共焼成タイル上に形成されたマイクロストリップサーキュレータの複数の実施形態を、一体コンポーネントとすることができる。
【０１０６】
図１１は、携帯デバイス８００の一例の模式図である。携帯デバイス８００は、ベース帯域システム８０１、送受信器８０２、フロントエンドシステム８０３、アンテナ８０４、電力管理システム８０５、メモリ８０６、ユーザインタフェイス８０７及び電池８０８を含み、ここに開示のマイクロストリップサーキュレータの複数の実施形態を含む基地局と相互作用し得る。
【０１０７】
携帯デバイス８００は、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ（ＬＴＥ、ＬＴＥアドバンスト及びＬＴＥアドバンストプロを含む）、５ＧＮＲ、ＷＬＡＮ（例えばＷｉ−Ｆｉ）、ＷＰＡＮ（例えばブルートゥース（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標））、ＷＭＡＮ（例えばＷｉＭａｘ）、及び／又はＧＰＳ技術を含むがこれらに限られない多種多様な通信技術を使用して通信するべく使用することができる。
【０１０８】
送受信器８０２は、送信のためのＲＦ信号を生成し、アンテナ８０４から受信した入来ＲＦ信号を処理する。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられた様々な機能を、図１１においてまとめて送受信器８０２として表される一以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのＲＦ信号を扱うべく別個のコンポーネント（例えば別個の回路又はダイ）を設けることができる。
【０１０９】
所定の実装例において、携帯デバイス８００はキャリアアグリゲーションをサポートするので、ピークデータレートを増加させる柔軟性が得られる。キャリアアグリゲーションは、周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）の双方に使用することができ、複数のキャリア又はチャネルを集約するべく使用され得る。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内の隣接キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションはまた、不連続であってもよく、共通の帯域内の又は異なる帯域における周波数が分離されたキャリアを含んでよい。
【０１１０】
アンテナ８０４は、多種多様なタイプの通信のために使用されるアンテナを含み得る。例えば、アンテナ８０４は、多種多様な周波数及び通信規格に関連付けられた信号を送信及び／又は受信することに関連するアンテナを含み得る。
【０１１１】
所定の実装例において、アンテナ８０４は、ＭＩＭＯ通信及び／又はスイッチトダイバーシティ通信をサポートする。例えば、ＭＩＭＯ通信は、単数の無線周波数チャネルを経由して多数のデータストリームを通信するべく多数のアンテナを使用する。ＭＩＭＯ通信は、高い信号対雑音比、符号化の改善、及び／又は無線環境の空間的なマルチプレクシング差異に起因する信号干渉の低減により利益を受ける。スイッチトダイバーシティとは、特定のアンテナが特定の時刻に動作するべく選択される通信を称する。例えば、観測されたビットエラーレート及び／又は信号強度インジケータのような様々な因子に基づいて一群のアンテナから特定のアンテナを選択するべく、スイッチを使用することができる。
【０１１２】
図１２は、一実施形態に係る電力増幅器システム８４０の模式的な図である。図示される電力増幅器システム８４０は、ベース帯域プロセッサ８２１、送信器８２２、電力増幅器（ＰＡ）８２３、方向性結合器８２４、帯域通過フィルタ８２５、アンテナ８２６、ＰＡバイアス制御回路８２７、及びＰＡ供給制御回路８２８を含む。図示される送信器８２２は、Ｉ／Ｑ変調器８３７、混合器８３８、及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）８３９を含む。所定の実装例において、送信器８２２は、送信及び受信双方の機能が与えられるように送受信器に含まれる。本開示のマイクロストリップサーキュレータの複数の実施形態は、電力増幅器システムに組み入れることができる。
【０１１３】
方法論
【０１１４】
ここに開示されるのは、集積マイクロストリップコンポーネントを作るプロセスの複数の実施形態である。図１３は、使用することができるプロセス３００の一実施形態を開示する。
【０１１５】
ステップ３０２において、かかる素子、すなわち高周波電子コンポーネントにおいて使用されるタイプの磁性酸化物、を作るべく業界周知の任意の適切な従来プロセスにより、磁性セラミック材料からフェライト円板又は円筒が形成される。同様に、ステップ３０４において、任意の適切な従来プロセスにより誘電材料から基板が形成される。いくつかの実施形態において、フェライト円板が、キルンにおいて焼成されることにより焼結される。
【０１１６】
材料及び焼成温度のいくつかの例が、このプロセスフローの記載に従って、以下に述べられる。しかしながら、本発明に関連する当業者であれば、このタイプの磁性セラミック素子及び誘電セラミック素子が作られる材料及びプロセスが業界周知であることがわかる。したがって、適切な材料及び温度が余すところなく列挙されることはない。かかるロッド、円筒、及びこのタイプの同様の素子を作るための適切な材料及びプロセスはすべて、本発明の範囲内に存在することが意図される。
【０１１７】
ステップ３０６において、円板が、アパチャを有する誘電基板の中に組み合わせられる。例えば、円筒の外面が、基板アパチャの内径（ＩＤ）未満の外径（ＯＤ）を有することを保証するように機械加工される。いくつかの実施形態において、円板が基板に挿入可能となるようにＯＤはＩＤよりもわずかに小さい。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、事前焼成された円板が、図４Ａ〜４Ｂに示される複合アセンブリ１００を形成するべく、未焼成又は「グリーン」の基板の中に受容される。
【０１１９】
ステップ３０８において、円板及び基板が共焼成される。すなわち、複合アセンブリ１００が焼成される。共焼成温度は、円板が焼成される温度よりも低く、これにより、円板の物理的及び電気的特性が未変化のままとなることが保証される。共焼成温度は、かかるコンポーネントが従来どおりに焼成される周知範囲内となり得る。重要なのは、共焼成により、円板まわりの基板の収縮が引き起こされてこれらが一緒の固定されることである。その後、複合アセンブリ１００の外面が、特定された又は予め決められたＯＤを有することを保証するように機械加工される。さらに、このステップは、フェライト円板が事前に磁化されていない場合に複合アセンブリ１００をメタライズ及び／又は磁化するべく使用することができる。
【０１２０】
ステップ３１０及び３１２は、複合アセンブリ１００の共焼成後にとり得るオプションのステップを示す。例えば、回路のような付加コンポーネントが、最終電子コンポーネントを形成するべく基板上に加えられる３１０。さらに、いくつかの実施形態において、複合アセンブリ１００はスライスされ３１２、又は区画化されて一定数の円板アセンブリを形成する。いくつかの実施形態において、これらのオプションステップは双方とも行ってよく、特定の順序に制限されるわけではない。いくつかの実施形態において、オプションステップの一つのみがとられてもよい。いくつかの実施形態において、いずれのオプションステップもとられなくてよい。
【０１２１】
したがって、複合アセンブリ１００は、このタイプの従来どおりに製造されるアセンブリと同じ態様の高周波数電子コンポーネントを製造するときに使用することができる。しかしながら、本発明の方法は、従来の方法よりも経済的である。本発明が接着剤の使用を含まないからである。
【０１２２】
図１４は、ここに開示されるサーキュレータの実施形態の一例を示す。厚い膜銀が回路としてプリントされる。標準サーキュレータアプリケーションによれば、サーキュレータはポート１、ポート２及びポート３を含む。これらのポートのうちの一つをブロックしてアイソレータを形成することができる。
【０１２３】
例１
【０１２４】
スカイワークスソリューションズ社から入手可能な高ビスマスフェライトガーネット材料ＴＴＨｉＥ−１９５０のＴＣＥを、ＢｉＶＯ４のＴＣＥ、及び様々な量のＡｌ２Ｏ３が添加されたＢｉＶＯ４のＴＣＥと異なる温度で対比する試験が行われた。この試験の結果が図１５に例示される。ここで、材料のＴＣＥは「アルファ」と称される。ＢｉＶＯ４材料に添加されたＡｌ２Ｏ３の量が６重量％まで増加されることからわかるように、ＢｉＶＯ４−Ａｌ２Ｏ３材料のＴＣＥは、８００℃に近い温度においてＴＴＨｉＥ−１９５０のＴＣＥに近付いた。Ａｌ２Ｏ３なしのＢｉＶＯ４、及び６重量％未満のＡｌ２Ｏ３を有するＢｉＶＯ４−Ａｌ２Ｏ３のＴＣＥは、高い温度においてＴＴＨｉＥ−１９５０のＴＣＥを上回っており、Ａｌ２Ｏ３なしのＢｉＶＯ４、及び試験成分すべてを有するＢｉＶＯ４−Ａｌ２Ｏ３のＴＣＥは、低い温度においてＴＴＨｉＥ−１９５０のＴＣＥを下回っている。Ａｌ２Ｏ３なしのＢｉＶＯ４、及びＢｉＶＯ４−Ａｌ２Ｏ３サンプルはそれぞれが、温度の変化に伴うＴＣＥのヒステリシスを示した。これは予想外であった。
【０１２５】
例２
【０１２６】
以下の表１は、ＢｉＶＯ４のサンプル、及び異なる重量パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含むＢｉＶＯ４サンプルの、観測された品質係数Ｑ、品質−周波数因子ＱＦ（Ｑｘ周波数）、誘電率ε’、及び理論密度を例示する。
【表１】
2021527614.tif 000003
【０１２７】
わかることだが、Ａｌ２Ｏ３の添加は、純粋なＢｉＶＯ４と比べて材料の誘電率を増加させる。
【０１２８】
例３
様々な量のＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２及びＧｄＶＯ４が添加されたＢｉＶＯ４のサンプルが用意され、Ｘ線回折によって分析されて当該異なるサンプルに存在する相が決定された。試験サンプルに存在する観測された相は、以下の表２にまとめられる。
【表２】
2021527614.tif 000004
【０１２９】
上述した発明を実施するための形態から、複合マイクロストリップサーキュレータ／アイソレータのための独創的な製品及びアプローチが開示されていることがわかる。いくつかのコンポーネント、技法及び側面が所定程度の詳しさで記載されてきたが、本開示の要旨及び範囲から逸脱することなく、上述された特定の設計、構成及び方法において多くの変更がなされ得ることは明らかである。
【０１３０】
別個の実装例の文脈で本開示に記載される所定の特徴はまた、単数の実装例において、組み合わせて実装することもできる。これとは反対に、単数の実装例の文脈で記載される様々な特徴はまた、別個に又は任意の適切なサブコンビネーションで多数の実装例に実装することもできる。さらに、複数の特徴が所定の組み合わせで作用するように上述されるにもかかわらず、請求項に記載の組み合わせからの一つ以上の特徴を、いくつかの場合、当該組み合わせから摘出することができ、当該組み合わせは、任意のサブコンビネーション又は任意のサブコンビネーションのバリエーションとして請求項に記載することができる。
【０１３１】
さらに、複数の方法が特定の順序で図面に示され又は明細書に記載されるが、かかる方法は、示された特定の順序で又は連続した順序で実行する必要はなく、所望の結果を達成するべく、そのすべての方法を実行する必要もない。描かれていない又は記載されていない他の方法も、方法及びプロセスの例に組み入れることができる。例えば、一つ以上の付加的な方法を、記載の方法のいずれかの前に、後に、同時に、又は間に行うこともできる。
【０１３２】
さらに、方法は、他の実装例において再配列又は再順序付けすることもできる。また、上述された実装例における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実装例においてそのような分離が必要とされると理解するべきではなく、記載されたコンポーネント及びシステムは一般に、単数の製品に一緒に統合され、又は多数の製品にパッケージ化され得ると理解するべきである。付加的に、他の実装例も本開示の範囲内にある。
【０１３３】
「できる」、「し得る」、「してよい」又は「かもしれない」のような条件付き言語は一般に、特にそうでないことが述べられ、又は使用される文脈上そうでないことが理解される場合を除き、所定の実施形態が所定の特徴、要素及び／又はステップを含む又は含まないことを伝えることが意図される。すなわち、かかる条件的言語は一般に、特徴、要素及び／若しくはステップが任意の態様で一以上の実施形態にとって必要であるとの示唆を意図しない。
【０１３４】
フレーズ「Ｘ、Ｙ及びＺのうちの少なくとも一つ」等の接続的言語は、具体的にそうでないことが記述されない限り、物品、用語等がＸ、Ｙ又はＺのいずれかであり得ることを伝えるために一般に使用される文脈で理解される。すなわち、かかる接続的言語は一般に、所定の実施形態が、Ｘの少なくとも一つ、Ｙの少なくとも一つ、及びＺの少なくとも一つの存在を要求することを示唆する意図ではない。
【０１３５】
「近似的に」、「約」、「ほぼ」、「一般に」及び「実質的に」等のここで使用される程度言語は、依然として所望の機能を果たし又は所望の結果を達成する述べられた値、量若しくは特性に近い値、量、又は特性を表す。例えば、用語「近似的に」、「約」、「ほぼ」、「一般に」及び「実質的に」は、述べられた量の１０％以下以内の、５％以下以内の、１％以下以内の、０．１％以下以内の、及び０．０１％以下以内の量を言及し得る。述べられた量が０（例えば、なし、なにもない）の場合、上述した範囲は特定の範囲となり、当該値の特定の％内とはならない。例えば、述べられた量の１０重量／容量％以下以内、５重量／容量％以下以内、１重量／容量％以下以内、０．１重量／容量％以下以内、及び０．０１重量／容量％以下以内となり得る。
【０１３６】
いくつかの実施形態が添付図面に関連して記載されてきた。図面は縮尺通りに描かれているが、そのような縮尺は限定的ではない。示されているもの以外の寸法及び比率が考慮され、かつ、開示される発明の範囲内に存在するからである。距離、角度等は単なる例示であって、例示されるデバイスの実際の寸法及びレイアウトとの正確な関係を必ずしも有するわけではない。複数のコンポーネントを追加、除去及び／又は再配列してよい。さらに、様々な実施形態に関連する任意の特定の特徴、側面、方法、特性、特質、品質、属性、要素等のここでの開示は、ここに記載される他の実施形態すべてにおいて使用することができる。付加的に、ここに記載されるいずれの方法も、記載のステップを行うのに適切な任意のデバイスを使用して実施できることが認識される。
【０１３７】
一定数の実施形態及びそれらのバリエーションが詳細に記載されてきたが、他の修正例及びそれを使用する方法も当業者にとって明らかである。したがって、様々な適用例、修正例、材料及び置換例を、ここでの一意的な発明開示又は特許請求の範囲から逸脱することなく、等価物でなし得ることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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