(57)【要約】本発明は、互いに電気的に絶縁された複数のストリップ導体素子（２）を有する非可逆回路素子（１）に関し、導体素子は、フェリ磁性体からなる多層コア（３）内に埋め込まれ、かつ導体素子（２）が少なくとも１つの交差エリア（４、５）で互いに交差するように、重ね合わされた導体平面内に配置される。製造の費用対効果が特に高く、特に携帯電話における使用に適している当該回路素子を提供するために、本発明は、コア（３）が、少なくとも、導体素子（２）の交差エリア内に、導体平面に対して空間的に垂直方向に永続的に磁化される硬質磁性材料を備えることを提案する。
2006510298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに電気的に絶縁された複数のストリップ導体素子を有する非可逆回路素子において、
前記導体素子は、フェリ磁性体からなる多層コア内に埋め込まれ、かつ前記導体素子が少なくとも１つの交差エリアで互いに交差するように、重な合わされた導体平面内に配置され、
前記コアは、少なくとも、前記導体素子が互いに交差するエリア内に、前記導体平面に対して空間的に垂直方向に永続的に磁化される硬質磁性材料を備えることを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
軟質磁性材料からなる上部及び下部外層によって特徴づけられる請求項１記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記上部及び／又は下部外層は、それぞれ導電性セパレータ層によって前記コアから分離されることを特徴とする請求項２記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
前記導体素子は、２つ１組になって１２０°の角度で互いに交差することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
前記導体素子の２つの空間的に分離された前記交差エリアによって特徴づけられ、前記コアの前記硬質磁性材料は、それぞれの前記交差エリアで逆方向に磁化される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
非可逆回路素子を製造するための方法であって、
次の方法ステップ、
ａ）未焼成セラミック基板からなる箔を、適切な大きさに切断すること、
ｂ）前記箔内にめっきスルー開口を形成すること、
ｃ）前記めっきスルー開口を導体ペーストで充填すること、
ｄ）前記箔上にストリップ導体素子を印刷すること、
ｅ）前記箔を乾燥させること、
ｆ）前記箔を箔スタックになるように積み上げること、
ｇ）前記箔スタックを圧縮すること、
ｈ）前記箔スタックを焼結すること
を有し、
前記箔スタックは、硬質磁性材料からなる複数の内部箔と、軟質磁性材料からなる少なくとも１つの上部及び少なくとも１つの下部外部箔とを備え、
前記ストリップ導体素子は、前記箔スタックで重ね合わされた導体素子が少なくとも１つの交差エリアで互いに交差するように、方法ステップｄ）によって前記内部箔上に印刷されることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記箔スタックにおいて、前記外部箔は、いずれの場合にも導電性セパレータ層によって前記内部箔から分離されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記焼結された箔スタックは、方法ステップｉ）によって前記箔平面に垂直方向に磁化されることを特徴とする請求項５及び６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに電気的に絶縁された複数のストリップ導体素子を有する非可逆回路素子に関し、導体素子は、フェリ磁性体からなる多層コア内に埋め込まれ、かつ導体素子が少なくとも１つの交差エリアで互いに交差するように、重ね合わされた導体平面内に配置される。
【背景技術】
【０００２】
かかる非可逆回路素子は、例えばサーキュレータ又はアイソレータを含む。これらはとりわけ携帯電話で使用され、ブースタの出力とアンテナとの間に接続される。非可逆回路素子は、ブースタの出力を、アンテナで反射された無線周波数信号から保護することを目的とする。不整合の携帯電話アンテナの場合、ブースタで出力された無線周波数信号の一部が反射され、その結果、ブースタの出力は、かなりの電力の無線周波数信号を含む。使用される狭帯域アンテナのインピーダンスは、環境の影響に強く依存するので、アンテナの不整合は、従来の携帯電話ではほぼ常に生じる。ブースタ上に反射される無線周波数電力は、携帯電話で放射される信号に、不都合なほど歪みをもたらす。これらの装置で使用される変調及び復調技術を誤りなく機能させるためには、線形すなわち歪みのない伝送特性が絶対不可欠であるので、かかる信号歪みは、特にいわゆる第３世代の携帯電話では望ましくない。
【０００３】
上述のタイプの非可逆回路素子は、例えばEP 0 618 636 B1から周知である。この公報は、互いに電気的に絶縁されたストリップ導体素子が、軟質磁性フェライトからなるコア内に埋め込まれたサーキュレータに関する。そのコアは、ＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）の複数の重ね合わされた層からなり、これは、すでに知られたサーキュレータの製造中にともに焼結される。サーキュレータが機能するのに必要とされる磁気回転効果が生じるためには、すでに知られたサーキュレータの場合、コアの上と下に配置された２つの永久磁石によって、コアの軟質磁性材料が磁化されなければならない。全体の構成は、磁気ヨークとして働く金属筐体によって囲まれる。
【０００４】
すでに知られたサーキュレータの主な不都合は、その製造が高い製造コストと関連することであり、特に、すでに知られたサーキュレータのコア上の永久磁石の位置決めは、磁気ヨークとして働く筐体のアセンブリと同様に、機械的公差が可能な限り最小となるように、極めて厳密でなければならないからである。コアの磁化、従ってその磁気回転挙動は、永久磁石の位置決めに非常に影響を受ける。従って、すでに知られたサーキュレータのアセンブリ内のわずかな公差であっても、その電気特性に破滅的な影響を及ぼすことがある。この結果、製造中に、その後の回路素子の同調及び調整が必要となる可能性があり、これはさらに製造コストを上昇させる。すでに知られた回路素子のさらなる不都合は、比較的大きいサイズであり、これは主に、永久磁石によって必要とされる広い空間によって決定される。
【０００５】
いわゆる第３世代の携帯電話では、非可逆回路素子の使用は、上記で略述された理由で絶対不可欠である。携帯電話の分野では、必要とされる当該回路素子の数が多いので、可能な限り最低のコストでそれらを製造することができるのが望ましい。現代の携帯電話は、複数の伝送規格（例えばＧＳＭ、ＵＭＴＳなど）と互換性がなければならず、そしてこの目的のために、１つの装置内にそれぞれの周波数帯用の多数の別々の回路素子を組み込むことが必要であるので、個々の回路素子の寸法は、可能な限り最小でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、特に小さい寸法を有し、かつ低コストで製造されることができる、さらに開発された非可逆回路素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述のタイプの非可逆回路素子を基礎として、この目的は、コアが、少なくとも、導体素子が互いに交差するエリア内に、導体平面に対して空間的に垂直方向に永続的に磁化される硬質磁性材料を備えることによって達成される。
【０００８】
従来の非可逆回路素子で使用される軟質磁性材料とは対照的に、コア用に本発明に従って使用される硬質磁性材料は、強い残留磁気を有し、これは、製造中にコアが１個限りを基本として磁化されることができることを意味し、その結果、完成された回路素子は、永久磁石なしに十分に動作する。磁化のために回路素子に作用する磁場は、回路素子の所望の仕様に対応するように調整されることができるので、製造公差は実質的には重要ではない。
【０００９】
本発明によれば、非可逆回路素子への永久磁石の取付けは、不要であり、それによって機械的公差は、回路素子のアセンブリでは実質的には重要ではないので、従来技術と比べて製造コストのかなりの削減が達成される。さらに、本発明による回路素子の空間的寸法は、永久磁石がないために、従来技術から知られている回路素子と比べて著しく削減される。その電磁的に活性なコアが硬質磁性材料を備える本発明による回路素子が、第３世代の携帯電話の応用に非常に適していることは明らかである。バリウム・ヘキサフェライトは、コアに適した材料の一例である。
【００１０】
本発明の適切なさらなる展開では、非可逆回路素子は、軟質磁性材料からなる上部及び下部外層を備える。コアの磁化後、外層における磁化は、閉ループ磁場パターンが自動的に確立されるように整列される。軟質磁性外層は、ある程度は磁気ヨークとして働く。
【００１１】
上部及び／又は下部外層が導電性セパレータ層によってそれぞれコアから分離されることは、特に適切である。有利には、この導電性セパレータ層は、接地されるべきである。このようにして、電磁無線周波数信号が専ら回路素子の硬質磁性コア内を伝播し、例えば軟質磁性層を通らないことが保証され、これにより信号損失を低減する。
【００１２】
有利には、本発明による非可逆回路素子のストリップ導体素子は、２つ１組になって１２０°の角度で互いに交差すべきである。それに応じて配置された３つの導体素子は、３つの端子を有するサーキュレータを形成する。
【００１３】
本発明による回路素子の特に有利なさらなる展開によれば、導体素子の２つの空間的に分離した交差エリアが設けられ、コアの硬質磁性材料がそれぞれの交差エリアで逆方向に磁化される。このようにして、４つの端子を有するサーキュレータは、特に単純に製造されることができ、これは、３つの端子を有する２つのサーキュレータを備え、導体素子の１つは、一方のサーキュレータの出力と、他方のサーキュレータの入力とを同時に形成する。回路素子が本発明に従って３層で構築される場合、硬質磁性コアは、軟質磁性材料からなる上部及び下部外層によって囲まれ、有利には、コアの逆方向の磁化は、いわば自動的に、構成要素内の閉ループ磁場パターンを形成する。それに応じて製造される回路素子では、例えば磁気ヨークとして働く金属筐体部品は不要であり、これにより低い製造コストと、回路素子の寸法の削減とにつながる。
【００１４】
有利には、本発明による非可逆回路素子は、従来の多層技術で、セラミック基板から製造されることができる。同様にＨＴＣＣ及びＬＴＣＣ（高／低温同時焼成セラミック）技術も可能である。かかる製造工程は、通常、未焼成セラミック基板からなる「生の」箔を、適切な大きさに切断することから始める。次いで、めっきスルー開口がこれらの箔内に形成され、その開口は、導電性導体ペーストで充填される。次いで、非可逆回路素子に必要とされるストリップ導体素子は、例えばスクリーン印刷又はステンシル印刷によって箔上に印刷される。箔が乾燥された後、それらは箔スタックになるように積み上げられ、次いでこれは圧縮され、その後、炉内で焼結される。本発明による非可逆回路素子を製造すると、箔スタックは、硬質磁性材料からなる複数の内部箔と、軟質磁性材料からなる少なくとも１つの上部及び少なくとも１つの下部外部箔とを備え、ストリップ導体素子は、箔スタックで重ね合わされた導体素子が少なくとも１つの交差エリアで互いに交差するように、内部箔上に印刷される。外部箔と内部箔の間の導電性セパレータ層は、対応する外部箔及び内部箔それぞれの全表面をメタライズすることによって形成されることができる。本発明による非可逆回路素子の製造における最後の方法ステップは、箔平面と垂直方向における、焼結した箔スタックの磁化を備える。このようにして、コアの硬質磁性材料が、回路素子の仕様に従って永続的に磁化される。
【００１５】
本発明は、図面に示された実施形態の例を参照しながらさらに説明されるが、本発明はそれに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図に示される４ポート・サーキュレータ１は、互いに電気的に絶縁された複数のストリップ導体素子２を備える。図３から明らかなように、これらはコア３内に埋め込まれ、本発明によれば、これは硬質磁性材料、例えばバリウム・ヘキサフェライトを備える。導体素子２は、互いに重ね合わされた導体平面内に配置され、かつ２つの交差エリア４及び５で互いに交差する。図３の矢印６は、コア３の硬質磁性材料が、導体平面に対して空間的に垂直方向に永続的に磁化されることを示す。図示されるサーキュレータは、軟質磁性材料からなる上部外層７及び下部外層８を備える。その材料は、例えばＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）でよい。図２の記号９及び図３の矢印６によって示されるように、コア３の硬質磁性材料は、各交差エリア４及び５で逆方向に磁化される。図３に示される矢印１０は、上部及び下部外層の軟質磁性材料中の磁化が、閉ループ磁場パターンが形成されるように整列されることを示す。その結果、サーキュレータ１内部の磁場の線は閉ループ・パターンを示す。コア３の逆方向に磁化されるエリアは、図２及び３における破線１１によって互いに分離される。図に示され４ポート・サーキュレータは、原理上は、２つの３ポート・サーキュレータを備え、これは、図２において水平に伸びる導体素子２によってともに接続される。交差エリア４又は５は、それぞれ、２つの３ポート・サーキュレータのそれぞれに割り当てられる。図２では、サーキュレータの４つの信号端子は、参照符号１２を有する。端子１３は、回路素子を接地する働きをする。図３は、２つの導電層１４を示し、これによって上部及び下部外層７及び８それぞれが、コア３から分離される。
【００１７】
図１は、本発明によるサーキュレータの多層構造をはっきりと示す。硬質磁性材料を備えるコア３は、合計７層からなる。ストリップ導体素子２は、それぞれの導体平面が重なるように置かれ、その結果図２に示される交差パターンとなるように、３つの中間層上に配置される。導体素子２は、２つ１組になって１２０°の角度で互いに交差する。図１によれば、上部外層７は、軟質磁性材料の２つの層からなる。同様に下部外層８は、２つの軟質磁気層を備え、その上側が表面全体をメタライズされ、そこでコア３を下部外層８から分離するための導電性セパレータ層１４を生成する。さらに、コア３の頂部硬質磁性層が、その表面全体をメタライズされ、従って、コア３を上部外層７から分離するための第２の導電性セパレータ層１４を形成する。図１に示される回路素子の層の一部には、導体素子２と接触させるための、めっきスルー開口が設けられる。図１は、本発明による製造方法で、未焼成の「生の」セラミック基板からなる箔が、適切な大きさに切断され、そしてめっきスルー開口１５が設けられた後、例えばスクリーン又はステンシル印刷によって、ストリップ導体素子２が印刷された後における、箔が積み上げられる箔スタックの構造を示す。図示された箔が積み上げられた後、箔スタックが圧縮され、次いで焼結され、非可逆回路素子１が完成する。焼結工程の後、適切な外部磁場の印加によって、コア３が、図３に示された線図に従って磁化される。これらの磁場がオフにされた時点で、軟質磁性外層７及び８内において独立して磁化が確立され、上述の磁化が図３による矢印１０によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による４ポート・サーキュレータの分解図を示す。
【図２】図１によるサーキュレータの平面図を示す。
【図３】サーキュレータの断面図を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１  サーキュレータ
２  ストリップ導体素子
３  コア
７  上部外層
８  下部外層
１４  導電性セパレータ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2006510298.tif 000006
2006510298.tif 000007
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