(57)【要約】【課題】従来のアイソレータ等の非可逆回路素子に用いられるマイクロ波フェライトは、通常、湿式プレス成形工程、焼成工程、切削、研磨工程等を経て所望の形態に作製された後、フェライト組立体として組み込まれるため、マイクロ波フェライトの切削、研磨やハンドリング性等を勘案すると、マイクロ波フェライトを少なくとも５００μｍ以上の厚みに加工しなくてはならず、この厚みがアイソレータの低背化及び小型化を促進する上で障害になっている。【解決手段】本発明の集中定数型アイソレータ１０は、永久磁石１１と、永久磁石１１から磁界が印加されるフェライト１５と、複数の中心導体１２Ａを介して信号を特定の方向にのみ伝送する非可逆回路素子において、フェライト１５は、永久磁石１１の中心導体１２Ａに対向する面に形成された印刷塗膜が予め焼結されてなる永久磁石１１と一体的に焼成されてなる厚膜フェライトである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの予め焼結されてなる永久磁石と、この永久磁石から磁界が印加されるフェライトと、を備え、複数の中心導体を介して信号を特定の方向にのみ伝送する非可逆回路素子において、上記フェライトは、上記永久磁石の上記中心導体に対向する面に形成された生のフェライト層が上記永久磁石と一体的に焼成されてなることを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層からな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】
上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層と、このフェライトペースト塗膜層に接合されたフェライトグリーンシート層からな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４】
少なくとも一つの予め焼結されてなる永久磁石と、この永久磁石から磁界が印加されるフェライトと、フェライトの表面または内部に絶縁体を介して互いに交差して配置された複数の中心導体と、を備え、上記フェライト、上記絶縁体及び上記中心導体は、上記少なくとも一つの永久磁石の表面にそれぞれの積層構造に即して逐次形成された生のフェライト層、絶縁体層及び中心導体層が逐次焼成されてなることを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項５】
上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層からなることを特徴とする請求項４に記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層と、このフェライトペースト塗膜層に接合されたフェライトグリーンシート層からなることを特徴とする請求項４に記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
上記フェライトペースト塗膜層と上記フェライトグリーンシート層は、それぞれ異なる組成からなることを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波帯あるいはミリ波帯で使用されるアイソレータ等の非可逆回路素子に関し、更に詳しくは、低背化を促進することができる非可逆回路素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話等の移動体通信装置等で使用されている。この種のアイソレータとしては、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１に記載のアイソレータは、永久磁石と、前記永久磁石により直流磁界が印加されるマイクロ波用フェライトと、前記マイクロ波用フェライトの主面に配置され、一端が入力ポートに電気的に接続され、他端が出力ポートに電気的に接続されている第１中心導体と、前記第１中心導体と電気的絶縁状態で交差して前記マイクロ波用フェライトの主面に配置され、一端が出力ポートに電気的に接続され、他端がグランドに電気的に接続されている第２中心導体と、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された第１の整合容量と、前記入力ポートと前記グランドとの間に電気的に接続された第２の整合容量と、前記入力ポートと前記出力ポートとの間に電気的に接続された抵抗と、を備えた構造になっている。また、第１の整合容量、第２の整合容量及び抵抗は、多層基板に内蔵されている。
【０００３】
また、特許文献２、３にはそれぞれ低背化を実現した非可逆回路素子及びマイクロ波回路素子が提案されている。特許文献２に記載の非可逆回路素子は、磁気回路内にフェライトと磁石の間に補助フェライトを設け、磁界の平行度を向上させ、挿入損失を小さくしたものであり、特許文献３に記載のマイクロ波回路素子は、マイクロ波用磁性体用グリーンシートと永久磁石用グリーンシートを積層し、一体焼成したものである。また、特許文献４にはフェライト原料となる有機金属化合物を有機溶媒中に溶解させて、ペースト化したものを印刷してフェライトを製造する技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０２０１９５号公報
【特許文献２】特開平０９−０３０８６８号公報
【特許文献３】特許第３２６１７７９号公報
【特許文献４】特開２００５−０１２６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のアイソレータ等の非可逆回路素子に用いられるマイクロ波フェライトは、通常、湿式プレス成形工程、焼成工程、切削、研磨工程等を経て所望の形態に作製された後、フェライト組立体として組み込まれるため、マイクロ波フェライトの切削、研磨やハンドリング性等を勘案すると、マイクロ波フェライトを少なくとも５００μｍ以上の厚みに加工しなくてはならず、この厚みがアイソレータの低背化及び小型化を促進する上で障害になっている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の非可逆回路素子は、フェライトと磁石の間にフェライト焼結体を挟みこんで補助フェライトとして形成するため、フェライト焼結体を薄くすると割れ易くなるため、フェライト焼結体を薄くするにも限界（実施例では１５０μｍ）があり、延いては素子の低背化に限界がある。この場合磁石を薄くすることも考えられるが、磁石を薄くすると、磁力不足を生じ、挿入損失が劣化する虞がある。
【０００７】
また、特許文献３に記載のマイクロ波回路素子は、マイクロ波磁性体と永久磁石を一体的に焼成するが、永久磁石のシートを作製する際にカレンダーロールを使うため、シート化工程のコストが高コスト化する。また、特許文献４に記載の技術は、有機金属化合物が高価であり、しかも塗膜厚が薄く、厚膜フェライトを形成する際には塗布回数が多くなりコスト高になる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低背化及び小型化を促進することができ、しかも低コストで製造することができる非可逆回路素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の非可逆回路素子は、少なくとも一つの予め焼結されてなる永久磁石と、この永久磁石から磁界が印加されるフェライトと、を備え、複数の中心導体を介して信号を特定の方向にのみ伝送する非可逆回路素子において、上記フェライトは、上記永久磁石の上記中心導体に対向する面に形成された生のフェライト層が上記永久磁石と一体的に焼成されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の非可逆回路素子は、請求項１に記載の発明において、上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層からなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の非可逆回路素子は、請求項１に記載の発明において、上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層と、このフェライトペースト塗膜層に接合されたフェライトグリーンシート層からなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の非可逆回路素子は、少なくとも一つの予め焼結されてなる永久磁石と、この永久磁石から磁界が印加されるフェライトと、このフェライトの表面または内部に絶縁体を介して互いに交差して配置された複数の中心導体と、を備え、上記フェライト、上記絶縁体及び上記中心導体は、上記少なくとも一つの永久磁石の表面にそれぞれの積層構造に即して逐次形成された生のフェライト層、絶縁体層及び中心導体層が逐次焼成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の非可逆回路素子は、請求項４に記載の発明において、上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層からなることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の非可逆回路素子は、請求項４に記載の発明において、上記生のフェライト層は、フェライトペースト塗膜層と、このフェライトペースト塗膜層に接合されたフェライトグリーンシート層からなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の非可逆回路素子は、請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記フェライトペースト塗膜層と上記フェライトグリーンシート層は、それぞれ異なる組成からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１〜請求項７に記載の発明によれば、低背化及び小型化を促進することができ、しかも低コストで製造することができる非可逆回路素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の非可逆回路素子の一実施形態を示す断面図、図２〜図３はそれぞれ本発明の非可逆回路素子の他の実施形態を示す断面図である。
【００１８】
第１の実施形態
本実施形態の非可逆回路素子は集中定数型アイソレータ（以下、単に「アイソレータ」と称す。）として構成されている。このアイソレータ１０は、例えば図１に示すように、永久磁石１１と、永久磁石１１の下側に配置されたフェライト組立体１２と、フェライト組立体１２と電気的に接続された回路基板１３と、これらの部品を囲む軟鉄製の磁気ヨーク１４と、を備え、永久磁石１１と磁気ヨーク１４によって閉磁路を形成する磁気回路として構成されている。尚、磁気ヨーク１４は、上ヨーク１４Ａと下ヨーク１４Ｂに分割されている。
【００１９】
フェライト組立体１２は、図１に示すように、フェライト焼結体１２Ａと、フェライト焼結体１２Ａの表面に絶縁体１２Ｂを介して互いに交差して配置された複数（例えば２つ）の中心導体１２Ｃと、これらの中心導体１２Ｃから引き出された引き出し導体１２Ｄと、を有し、永久磁石１１から印加された直流磁界により中心導体１２Ｃを介して高周波信号を特定の方向にのみ伝送し、その逆方向への伝送を阻止するように構成されている。２つの中心導体１２Ｃは、例えばフェライト焼結体１２Ａ上で互いに略８０〜１２０°の角度で交差して配置されている。フェライト焼結体１２Ａの平面形状は、特に制限されないが、例えば円形状、矩形状あるいは多角形状として形成されている。
【００２０】
また、図示してないが、回路基板１３は、誘電体基板と、誘電体基板にそれぞれ配置された整合用コンデンサ及び終端抵抗と、を有し、整合用コンデンサ及び終端抵抗が引き出し導体１２Ｄを介してそれぞれ２つの中心導体１２Ｃに半田付け等によって適宜接続されている。整合用コンデンサ及び終端抵抗それぞれは、必要に応じて誘電体基板の表面に配置されていても、誘電体基板内に配置されていても良い。尚、図１には２つの中心導体１２Ｃが示されている。
【００２１】
また、図１に示すように、永久磁石１１の下面、即ちフェライト組立体１２との対向面には、厚膜フェライト１５が永久磁石１１と一体的に形成されている。厚膜フェライト１５は、フェライト焼結体１２Ａとで中心導体１２Ｃを挟み、フェライト焼結体１２Ａの非可逆特性を補助する機能を有している。
【００２２】
永久磁石１１を形成するフェライト材料は、特に制限されるものではないが、例えばＭｅＯ・ｎＦｅ２Ｏ３（但し、ＭｅはＳｒ、Ｂａ等の２価金属、ｎは５．５〜６．５）、あるいは(Ｍｅ１−ｘＲｘ)Ｏ・ｎ（Ｆｅ１−ｙＭｙ）２Ｏ３（但し、ＭｅはＳｒ、Ｂａ等の２価金属、ＲはＹ、Ｌａを含む希土類元素の少なくとも一種類、ＭはＣｏ、Ｚｎ等の２価金属、ｎは５．５〜６．５、ｘは０．０１〜０．５、ｙは０．０１〜０．５）等の六方晶系の結晶構造を有する、異方性磁界の大きいマグネトプランバイト型フェライト等のハードフェライトが好ましい。このフェライト材料を予め焼結して永久磁石１１を作製することで、８０％以上の配向率を得ることができる。
【００２３】
また、フェライト焼結体１２Ａ及び厚膜フェライト１５を形成するフェライト材料は、マイクロ波フェライトであれば特に制限されるものではないが、例えばＣａやＶを含むＣａ−Ｖ系ガーネット型フェライト（以下、単に「ＣＶＧフェライト」と称す。）が好ましい。ＣＶＧフェライトの組成は、例えば（Ｃａ，Ｙ）ｚ（Ｆｅ，Ｓｎ，Ｖ）８−ｚＯ１２や（Ｃａ，Ｙ）ｚ（Ｆｅ，Ｖ）８−ｚ−ｘＭｘＯ１２で表されるものが好ましい。これらのＣＶＧフェライトの組成式において、ｚは２．９８〜３．０９の範囲が好ましく、ｘは０．０５〜０．５０の範囲が好ましい。また、後者のＣＶＧフェライトの組成式において、ＭはＩｎ、Ｓｎ及びＺｒの少なくともいずれか一種を含み、Ｆｅと置換可能な元素が好ましい。また、このＣＶＧフェライトの組成式において、ＩｎまたはＺｒを置換して磁気損失を低減した材料であっても良い。
【００２４】
中心導体１２Ｃ及び引き出し導体１２Ｄそれぞれを形成する導体材料は、特に制限されるものではないが、例えば銅箔や、銀、金、銀−パラジウム合金等の低抵抗成分を含む導体ペーストが好ましい。また、絶縁体１２Ｂを形成する絶縁体材料は、特に制限されないが、例えばホウ珪酸系ガラス、セラミック等の誘電体材料、ポリイミド樹脂等の樹脂等を適宜選択して用いることができる。
【００２５】
而して、永久磁石１１は、マグネトプランバイト型フェライトによって形成された異方性永久磁石用基板（着磁処理前のハードフェライト基板）を着磁処理することによって作製することができる。また、厚膜フェライト１５は、スクリーン印刷等の印刷工法を用いて予め焼結されてなる永久磁石１１の表面に、永久磁石１１と一体になるように作製する。印刷工法には、以下のように調製された厚膜フェライト１５用のＣＶＧフェライトペースト（以下、単に「フェライトペースト」と称す。）を用いる。
【００２６】
即ち、出発原料として、酸化カルシウム、イットリウム、酸化鉄及び酸化バナジウムをそれぞれ秤量し、酸化カルシウム約５〜２５モル％、イットリウム１２〜３２モル％、酸化鉄約５２〜６５モル％及び酸化バナジウム約５〜１５モル％を主成分とするＣＶＧフェライト用原料を調合する。このＣＶＧフェライト用原料を１０００〜１１００℃で焼成して仮焼粉末を調製する。次いで、この仮焼粉末を、ＰＳＺ玉石を用いたボールミルで所定の粒径になるまで粉砕した後、この粉砕粉末に有機溶媒及びバインダ等の有機物を２０体積％以下（例えば、数体積％）添加して混合し、フェライトペーストを調製する。有機物の添加量を２０体積％以下にすることによって、焼成時の有機物の消失による厚膜フェライト内でのポアの発生を抑制し、表面の凹凸を抑制して優れた平滑性を得ることができると共に、有機物の残炭による特性劣化を防止することができる。
【００２７】
その後、予め作製された異方性永久磁石用基板上にフェライトペーストをスクリーン印刷し、異方性永久磁石用基板上に０．２〜３００μｍの膜厚のフェライトペースト塗膜層（厚膜ペースト層）を生のフェライト層として形成する。厚膜ペースト層を形成する時には、フェライトペーストを薄く、複数回に分けて印刷することが好ましい。複数回に分けて印刷することにより、有機溶剤の添加量を２０体積％以下にしたことと相俟って、焼成後の厚膜フェライト内でのポアを抑制することができる。
【００２８】
この厚膜ペースト層を異方性永久磁石用基板と一緒に１０００〜１２５０℃で焼成し、異方性永久磁石用基板上に厚膜フェライトとして焼き付ける。異方性永久磁石用基板は、厚膜ペースト層より高い焼成温度、即ち１１５０〜１３００℃で焼成して作製されているため、厚膜フェライトとして焼き付ける際に、異方性永久磁石用基板の組成、結晶粒径、配向度に悪影響を及ぼす虞はなく、永久磁石１１としての性能を損なうことがない。また、厚膜フェライトとして異方性永久磁石用基板上に焼き付けることによって、厚膜フェライトの厚さ方向での内部磁界のバラツキを抑制することができ、非可逆特性を改善することができる。
【００２９】
上述のように異方性永久磁石用基板と厚膜フェライトを一体化した後、この異方性永久磁石用基板に６０００〜１１０００［Ｏｅ］の磁場を印加して着磁処理を施して、図１に示す厚膜フェライト１５が一体化した永久磁石１１を得ることができる。
【００３０】
次いで、フェライト焼結体１２Ａの上面に２つの中心導体１２Ｃが略８０〜１２０°で交差するように絶縁体１２Ｂを介して順次配置し、フェライト組立体１２を作製する。また、中心導体１２Ｃには引き出し導体１２Ｄをそれぞれ半田等で接続する。このフェライト組立体１２を下ヨーク１４Ｂ内に装着された回路基板１３上に配置し、各引き出し導体１２Ｄを回路基板１３の整合用コンデンサ及び終端抵抗に接続する。次いで、厚膜フェライト１５を下向きにして永久磁石１１をフェライト組立体１２上に配置し、内部を上ヨーク１４Ａで閉じてアイソレータ１０を得る。
【００３１】
以上説明したように本実施形態によれば、フェライト焼結体１２Ａの機能を補助する厚膜フェライト１５は、永久磁石１１の中心導体１２Ｃに対向する面に形成された厚膜ペースト層が永久磁石１１と一体的に焼成されてなる厚膜フェライトであるため、永久磁石１１表面に形成された厚膜フェライト１５は従来と比較して薄く、アイソレータ１０の低背化及び小型化を促進することができる。また、厚膜フェライト１５は、従来のような切削、研磨加工や永久磁石への貼り付け等のハンドリングを必要としないため、加工ロスが少なく、低コストでアイソレータ１０を作製することができ、しかも、永久磁石１１と厚膜フェライト１５との位置精度を高めることができる。
【００３２】
第２の実施形態
本実施形態のアイソレータは、ＰＤＣ８００ＭＨｚ帯、１．４ＧＨｚ帯、及びＣＤＭＡ２ＧＨｚ帯等で好適に用いられるもので、図２に示すように上下一対の永久磁石を用いて構成されている。本実施形態において、図１に示すアイソレータ１０と同一または相当部分には同一符号を附して本実施形態のアイソレータを説明する。以下では上下の永久磁石を、それぞれ第１、第２永久磁石として、また、第１、第２永久磁石とそれぞれ一体化した厚膜フェライトを第１、第２厚膜フェライトとして説明する。
【００３３】
本実施形態のアイソレータ１０Ａは、図２に示すように、第１厚膜フェライト１５が一体化した第１永久磁石１１と、フェライト組立体１２が一体化した第２永久磁石１６とを備え、図１に示すアイソレータ１０よりも直流磁界及び高周波磁界の均一性に優れたアイソレータとして構成されている。本実施形態におけるフェライト組立体１２は、第２厚膜フェライト１２Ａと、第２厚膜フェライト１２Ａ上に絶縁体１２Ｂを介して略８０〜１２０°の角度で交差する２つの中心導体１２Ｃとを有し、第２永久磁石１６と一体的に形成されている。
【００３４】
而して、第１永久磁石１１及び第１厚膜フェライト１５は、第１の実施形態と同一の方法で作製される。また、フェライト組立体１２を構成する第２厚膜フェライト１２Ａ、絶縁体１２Ｂ及び中心導体１２Ｃは、それぞれ第２永久磁石１６の表面に逐次形成されたそれぞれの印刷塗膜が第２永久磁石１６と逐次焼成されて形成されたものである。
【００３５】
そこで、本実施形態の特徴である第２永久磁石１６とフェライト組立体１２の一体化方法について説明する。まず、第１の実施形態と同一要領で、第２異方性永久磁石用基板の表面に第２厚膜フェライトを形成する。次いで、第２異方性永久磁石用基板の第２厚膜フェライト上面に珪素（Ｓｉ）、ホウ素（Ｂ）を含むガラスペーストを印刷して印刷塗膜を形成した後、これを９００℃で焼成し、第２厚膜フェライトを絶縁体で被覆する。この絶縁体の上面に銀（Ａｇ）系の導体ペーストを所定形状で印刷した後、８２０〜９００℃で焼成して一つの中心導体１２Ｃを形成する。これと同一要領で中心導体１２Ｃ上に絶縁体１２Ｂ、中心導体１２Ｃそれぞれの印刷塗膜を逐次形成し、焼成して、第２異方性永久磁石用基板上に所望のフェライト組立体を作製して、これら両者を一体化する。その後、フェライト組立体が一体化された第２異方性永久磁石用基板に６０００〜１１０００［Ｏｅ］の磁場を印加して着磁処理を施すことにより、図２に示す第２厚膜フェライト１２Ａを含むフェライト組立体１２が一体化した第２永久磁石１６を得ることができる。フェライト組立体１２の中心導体１２Ｃを、引き出し導体１２Ｄを介して回路基板１３の整合用コンデンサ及び終端抵抗等をそれぞれ半田により接続する。
【００３６】
然る後、磁気ヨーク１４内のフェライト組立体１２上に、第１厚膜フェライト１５を下向きにして第１永久磁石１１を重ね合わせることで、第２永久磁石１６、フェライト組立体１２、第１厚膜フェライト１５、第１永久磁石１１の順で積み重なったアイソレータ１０Ａを得ることができる。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、上下の第１、第２永久磁石１１、１６と、第１、第２永久磁石１１、１６から直流磁界が印加される第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａと、第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａの間に絶縁体１２Ｂを介して互いに交差して配置された２つの中心導体１２Ｃと、を備え、第２厚膜フェライト１２Ａ、中心導体１２Ｃ及び絶縁体１２Ｂは、第２永久磁石１６の上面に印刷工法によって逐次形成されたそれぞれの印刷塗膜層が第２永久磁石１６と逐次焼成されてなるため、フェライトを加工し永久磁石上に装着する従来のアイソレータと比較して、フェライト組立体１２を低背化、小型化することができ、しかもフェライト組立体１２を第２永久磁石１６上で高い位置精度で作製することができる。また、フェライト組立体１２を上下の第１、第２永久磁石１１、１６で挟む構造であるため、第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａにおける直流磁界及び高周波磁界の均一性に優れ、更に非可逆性に優れたアイソレータ１０Ａを得ることができる。
【００３８】
第３の実施形態
本実施形態では、上記各実施形態においてフェライト焼結体１２Ａ及び第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａを形成するフェライト材料として用いるＣＶＧフェライトに代えて、Ｎｉ系フェライトまたはＭｇ系フェライトを用いる。Ｎｉ系フェライトの組成は、例えばＮｉ１−ｘＭｘＦｅ２Ｏ３で表されるものが好ましく、Ｍｇ系フェライトの組成は、例えばＭｇ１−ｘＭｘＦｅ２Ｏ３で表されるものが好ましい。これらの組成式において、ＭはＺｎ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ等でＮｉまたはＭｇと置換可能な金属であり、ｘは０．２５〜１の範囲が好ましい。フェライト材料としてＮｉ系フェライトまたはＭｇ系フェライトを用いることで、ＣＶＧフェライトでは難しいとされていたミリ波帯域で好適に用いられる分布定数型アイソレータ１０Ｂ（図３参照）等の非可逆回路素子を作製することができる。
【００３９】
本実施形態のアイソレータ１０Ｂは、図３に示すように第２の実施形態と同様に第１永久磁石１１に対して第１厚膜フェライト１５を焼成により一体化し、第２永久磁石１３に第２厚膜フェライト１２Ａを焼成により一体化している。そして、第２厚膜フェライト１２Ａを含むフェライト組立体１２は、第２の実施形態と同様に第２永久磁石１３上に逐次焼成して形成することができる。尚、図３では、図２に示すアイソレータ１０Ａと同一部分または相当部分には同一符号を附して示してあり、回路基板及び磁気ヨークは省略してある。また、図２において、１２Ｅは整合用容量である。
【００４０】
本実施形態によれば、第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａのフェライト材料として、Ｎｉ系フェライトまたはＭｇ系フェライトを用いることによってＣＶＧフェライトでは難しいとされているミリ波帯で好適に用いられる分布定数型アイソレータを作製することができる。
【００４１】
第４の実施形態
本実施形態のアイソレータ１０Ｃは、図４に示すように、第２の実施形態における第１、第２永久磁石１１、１６、フェライト組立体１２を９０°回転させて立てた構造になっている以外は、第２の実施形態と実質的に同様に構成されている。つまり、アイソレータ１０Ｂを作製する際に、磁気ヨーク１４内に第１、第２永久磁石１１、１６、フェライト組立体１２を立てて配置する点が第２の実施形態と異なるだけである。従って、本実施形態においても第２の実施形態と同一の作用効果を期することができる。
【００４２】
第５の実施形態
上記各実施形態では永久磁石の面にフェライトを形成する際に、フェライトペーストを複数回に分けて異方性永久磁石用基板上に印刷する場合について説明したが、本実施形態ではＣＶＧフェライトペーストを接着剤として所望厚さのＣＶＧフェライトグリーンシート（以下、単に「フェライトグリーンシート」と称す。）を異方性永久磁石用基板上に貼り付け、一工程で所望の厚さのフェライト層が得られるようにした点に特徴がある。
【００４３】
即ち、本実施形態では、５０重量％以上のフェライト粉末（平均粒径：０．１μｍ以下）を含むスラリーを調製し、このスラリーからドクターブレード法によって所望の厚さのフェライトグリーンシートをＰＥＴフィルム上に形成する。また、第１の実施形態と同一要領でフェライトペーストを調製する。フェライトグリーンシートとフェライトペーストは、同一の組成であっても異なる組成であっても良い。
【００４４】
然る後、異方性永久磁石用基板上にフェライトペーストを印刷して塗膜を形成する。この異方性永久磁石用基板上にフェライトペーストが乾燥する前にフェライトグリーンシートを貼り付けて接合する。異方性永久磁石用基板の面積が大きい場合にはフェライトグリーンシートに反りや剥れが生じ易いため、フェライトペーストと同一組成の焼結体を重石として利用し、フェライトグリーンシートの反りや剥れを防止することが好ましい。フェライトグリーンシートが貼り付けられた異方性永久磁石用基板を、上記各実施形態と同様に異方性永久磁石用基板の特性が劣化しない温度で焼成して、異方性永久磁石用基板に所望厚さのフェライトを焼き付けた後、異方性永久磁石用基板の着磁処理を行う。
【００４５】
以上説明したように本実施形態によれば、異方性永久磁石用基板上にフェライトペーストを印刷塗布し、このフェライトペーストを接着剤として利用し、所望厚さのフェライトグリーンシートを貼り付けて生のフェライト層を形成した後、生のフェライト層を異方性永久磁石用基板に焼き付けるようにしたため、アイソレータを低背化することができる上に、永久磁石の面にフェライトペーストを複数回印刷して生のフェライト層を形成する場合と比較して、フェライトグリーンシートを貼り付けるだけで所望厚さの生のフェライト層を形成することができるため、生のフェライト層の形成工程を簡素化でき、延いては製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００４６】
実施例１
本実施例では、ＣＶＧフェライト粉末６０重量％、有機溶媒３６重量％、ワニス３重量％及び分散剤１重量％からなるフェライトペーストを調製した。また、ＣＶＧフェライト粉末５０重量％、有機溶媒３４重量％、ワニス１４重量％及び分散剤２重量％からなるＣＶＧフェライトスラリーを調製し、このスラリーから表１に試料Ｎｏ.４〜７として示すように、厚さが異なる４種類のフェライトグリーンシートを作製した。フェライトペーストとフェライトグリーンシートは、それぞれ同一組成（組成式（Ｃａ，Ｙ）ｚ（Ｆｅ，Ｓｎ，Ｖ）８−ｚＯ１２：但し、ｚ＝２．９８〜３．０９）のものを使用した。本実施例ではＹサイトにおける、Ｙに対するＣａの置換率[Ｃａ／（Ｃａ＋Ｙ）]は５０モル％であった。
【００４７】
そして、異方性永久磁石基板上にフェライトペーストを、表１に試料Ｎｏ.２、３として示すように膜厚を変えて塗布し、フェライトペースト塗膜層を形成した後、この異方性永久磁石用基板を１２００℃で焼成して、異方性永久磁石用基板上に厚膜フェライトとして一体化した。これらの異方性永久磁石用基板を用いて、図１、図２に示すアイソレータをそれぞれ作製し、これらのアイソレータの挿入損失を測定し、その結果を表１に試料Ｎｏ.２、３として示した。また、各アイソレータの高さを表１に示した。各アイソレータの高さは、それぞれ図１、図２に示す永久磁石１１から回路基板１３までの高さを示している。挿入損失は、次の式を基に算出した。尚、表１に示す膜厚は焼成後の膜厚を示している。
挿入損失＝−１０×ｌｏｇ（出力信号の大きさ／入力信号の大きさ）
【００４８】
また、異方性永久磁石基板上にフェライトペーストを塗布した後、このフェライトペースト塗膜層にフェライトグリーンシートを貼り付けて、シート膜厚が異なる４種類の異方性永久磁石用基板を作製した。これらの異方性永久磁石用基板をそれぞれ１２００℃で焼成して、フェライトグリーンシートを異方性永久磁石用基板上で一体化して、表１に試料Ｎｏ.４〜７で示す４種類の異方性永久磁石用基板を作製した。そして、これらの異方性永久磁石用基板を用いて、図１、図２に示すアイソレータをそれぞれ作製し、これらのアイソレータの挿入損失を測定し、その結果を表１に試料Ｎｏ.４〜７として示した。また、これらのアイソレータの高さを表１に示した。
【００４９】
また、比較例として、予め１５０μｍのフェライト焼結体を作製し、このフェライト焼結体を従来と同様に永久磁石とフェライト組立体との間に挟んで＊印を付した試料Ｎｏ.１のアイソレータを作製し、その挿入損失を測定し、その結果を表１に示した。また、このアイソレータの高さを表１に示した。
【００５０】
【表１】
2007037087.tif 000003
【００５１】
表１に示す結果よれば、フェライトペースト塗膜層を永久磁石と一体的に焼成した試料Ｎｏ.２、３は、フェライト焼結体を永久磁石とフェライト組立体との間に挟んでアイソレータを組み立てた試料Ｎｏ.１の場合と比較してアイソレータを格段に低背化でき、挿入損失も殆ど変わらないことが判った。
【００５２】
また、試料Ｎｏ.４〜７では、異方性永久磁石用基板にフェライトペースト塗膜層を介して所望厚さのフェライトグリーンシートを貼り付けるだけで、所望の厚さのフェライト層を永久磁石上に簡単且つ短時間に形成することができ、フェライトペーストを複数回に分けて印刷する場合と比較して製造コストを低減することができ、しかも試料Ｎｏ.１と比較して挿入損失を低減できることが判った。
【００５３】
実施例２
異方性永久磁石用基板としてＣａを含むマグネトプランバイト型フェライトを用いる場合に、異方性永久磁石用基板と生のフェライト層とを一体的に焼成すると、焼成時に異方性永久磁石基板からＣＶＧフェライトへＣａが拡散し、永久磁石の磁気特性を損なうことがある。そこで、本実施例では、焼成時にＣＶＧフェライトから異方性永久磁石用基板へのＣａの拡散による磁気特性の劣化を調査するために、Ｙに対するＣａの置換率を表２に示すように変化させたフェライトペーストを調製し、これらのフェライトペーストを異方性永久磁石用基板に塗布してフェライトペースト塗膜層（焼成後の膜厚：３０μｍ）（生のフェライト層）を形成した後、フェライトペースト塗膜層と異方性永久磁石用基板とを一体的に焼成し、着磁処理後の永久磁石の残留磁束密度を測定し、その測定結果を表２に示した。表２の試料Ｎｏ.８〜１３に示す試料を用いてアイソレータを作製し、それぞれの挿入損失を測定し、その結果を表２に示した。
【００５４】
【表２】
2007037087.tif 000004
【００５５】
表２に示す結果によれば、Ｃａ置換率が８０モル％以上の＊印を付した試料Ｎｏ.８〜１０では、Ｃａの置換率が高くなるに従ってフェライトペースト塗膜層から永久磁石側へＣａが拡散し、永久磁石の残留磁束密度が低下するが、Ｃａ置換率が７０モル％以下の試料Ｎｏ.１１〜１３では、Ｃａ置換率が低下しても略一定の残留磁束密度を示し、永久磁石の磁気特性の劣化を防止できることが判った。このことから、Ｃａ置換率が７０モル％以下になると、フェライトペースト塗膜層から永久磁石側へのＣａの拡散がなく、また、永久磁石側からフェライトペースト塗膜層側へのＣａの拡散もないことが判った。
【００５６】
また、Ｃａ置換率が８０モル％以上になると、ＣＶＧフェライトの飽和磁化が低くなって、アイソレータとして使用すると挿入損失が大きくなることが判った。従って、Ｃａを含む永久磁石を用いる場合には、永久磁石と接触するフェライトペースト塗膜層としては、Ｃａ置換率を７０モル％以下に設定されたものを用いることが好ましい。
【００５７】
実施例３
本実施例では、フェライトペーストと異方性永久磁石用基板間でＣａの拡散のない、Ｃａ置換率６０モル％のフェライトペーストを用い、フェライトグリーンシートのＣａ置換率を表３に示すように変えて、実施例１の試料Ｎｏ.６の試料と同一要領でフェライトグリーンシートとフェライトペースト塗膜層とを異方性永久磁石用基板に焼き付け、試料Ｎｏ.１４〜１９の試料を作製し、着磁処理後の各試料の永久磁石の残留磁束密度をそれぞれ測定し、その結果を表３に示した。また、それぞれの試料を用いてアイソレータを作製し、各アイソレータの挿入損失を求め、その結果を表３に示した。
【００５８】
【表３】
2007037087.tif 000005
【００５９】
表３に示す結果によれば、異方性永久磁石用基板との間でＣａの相互拡散のないフェライトペースト塗膜層を用いることにより、フェライトグリーンシートから異方性永久磁石用基板へのＣａの拡散を防止することができ、所望の飽和磁化を有するフェライトグリーンシートを用いることができることが判った。しかし、＊印を付した試料Ｎｏ.１４の試料を観ると、Ｃａ置換率が９０モル％と高くなれば、フェライトグリーンシートから異方性永久磁石用基板へのＣａの拡散があるためか、永久磁石の磁気特性が劣化し、アイソレータとして用いても挿入損失が急激に大きくなることが判った。従って、接着剤層がＣａの拡散を防止し得るＣａ置換率であっても、Ｃａ置換率が９０モル％までのフェライトグリーンシートを用いることが好ましいことが判った。また、Ｃａ置換率が９０％のフェライトグリーンシートを用いると、飽和磁化が低下して、アイソレータとしての挿入損失が大きくなることも判った。
【００６０】
実施例４
本実施例では、実施例１と同一要領でＮｉ系フェライト粉末６０重量％、有機溶媒３６重量％、ワニス３重量％及び分散剤１重量％からなるフェライトペーストを調製した。フェライト粉末の粒径は１．０μｍ以下に調製されていることが好ましい。また、実施例１と同一要領でＮｉ系フェライト粉末５０重量％、有機溶媒３４重量％、ワニス１４重量％及び分散剤２重量％からなるＮｉ系フェライトスラリーを調製した。フェライトペーストとフェライトグリーンシートは、それぞれ同一組成（組成式Ｎｉ１−ｘＭｘＦｅ２Ｏ３：但し、ｘ＝０．２５〜１．０）のものを使用した。
【００６１】
そして、異方性永久磁石基板上にフェライトペーストを、表４に試料Ｎｏ.２１、２２として示すように膜厚を変えて塗布し、フェライトペースト塗膜層を形成した後、この異方性永久磁石用基板を８００〜１２００℃で焼成して、異方性永久磁石用基板上に厚膜フェライトとして一体化した。これらの異方性永久磁石用基板を用いて、図３に示すアイソレータをそれぞれ作製し、これらのアイソレータの挿入損失及びアイソレータの高さをそれぞれ測定し、その結果を表４に試料Ｎｏ.２１、２２として示した。尚、表４に示す膜厚は焼成後の膜厚を示している。
【００６２】
また、異方性永久磁石基板上にフェライトペーストを塗布した後、このフェライトペースト塗膜層を接着剤としてフェライトグリーンシートを貼り付けて、表４に試料Ｎｏ.２３〜２６として示すようにシート膜厚が異なる４種類の異方性永久磁石用基板を作製した。これらの異方性永久磁石用基板をそれぞれ８００〜１２００℃で焼成して、フェライトグリーンシートを異方性永久磁石用基板上で一体化して、表４に試料Ｎｏ. ２３〜２６で示す４種類の異方性永久磁石用基板を作製した。そして、これらの異方性永久磁石用基板を用いて、図３に示すアイソレータをそれぞれ作製し、これらのアイソレータの挿入損失及びアイソレータの高さをそれぞれ測定し、その結果を表４に試料Ｎｏ. ２３〜２６として示した。
【００６３】
また、比較例として、予め１５０μｍのフェライト焼結体を作製し、このフェライト焼結体を従来と同様に永久磁石とフェライト組立体との間に挟んで７６ＧＨｚの分布定数型アイソレータを作製し、表４に＊印を付した試料Ｎｏ.２７として示した。そして、その高さ及び挿入損失をそれぞれ測定し、その結果を表４に示した。
【００６４】
【表４】
2007037087.tif 000006
【００６５】
表４に示す結果によれば、フェライトペースト塗布層を永久磁石と一体的に焼成した試料Ｎｏ.２１、２２は、フェライト焼結体を永久磁石とフェライト組立体との間に挟んでアイソレータを組み立てた試料Ｎｏ.２７と比較してアイソレータを格段に低背化することができ、挿入損失が殆ど変わらないことが判った。
【００６６】
また、試料Ｎｏ.２３〜２６では、異方性永久磁石基板にフェライトペースト塗布層を介して所望の厚さのフェライトグリーンシートを貼り付けるだけで、所望の厚さの厚膜フェライト層を永久磁石上に簡単且つ短時間に形成することができ、フェライトペーストを複数回に分けて塗布する場合と比較して製造コストを低減することができ、しかも試料Ｎｏ.２７と比較して挿入損失を低減できることが判った。尚、Ｎｉ系フェライト粉末に代えてＭｇ系フェライト（組成式Ｍｇ１−ｘＭｘＦｅ２Ｏ３：但し、ｘ＝０．２５〜１．０）を用いても同様の結果が得られることが判った。
【００６７】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではない。第１〜第３の実施形態では、フェライトペーストを複数回印刷することによって厚膜フェライトを形成する場合について説明したが、第４の実施形態で説明したように、フェライトグリーンシートを、フェライトペーストを介して異方性永久磁石用基板に貼り付けることによって、フェライトペーストの印刷工程を削減するようにしても良い。要は永久磁石と一体的に焼成することによって所定の厚さのフェライト層を永久磁石と一体的に形成されたアイソレータであれば良い。
【００６８】
また、上記第２、第３の実施形態では、フェライト組立体１２を構成する第２厚膜フェライト１２Ａ、絶縁体１２Ｂ及び中心導体１２Ｃは、それぞれ第２永久磁石１６の表面に逐次形成されたそれぞれの印刷塗膜が第２永久磁石１６と積層順に逐次焼成されたものについて説明したが、第２厚膜フェライト１２Ａ、絶縁体１２Ｂ及び中心導体１２Ｃそれぞれの塗膜は、その全てが第２永久磁石１６上に積層された状態で同時に一体的に焼成されたものであっても良い。また、第２、第３の実施形態では、厚膜フェライトとしては、第１、第２永久磁石１１、１６とそれぞれに第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａが形成されているが、第１、第２厚膜フェライト１５、１２Ａのいずれか一方（例えば、第１厚膜フェライト１５）が省略されたものであっても良い。また、非可逆回路素子を構成する永久磁石、フェライト組立体を作製する材料は、必要に応じて適宜変更することができる。更に、フェライト組立体を構成する第２厚膜フェライトも第４の実施形態で説明したようにフェライトグリーンシートを用いて作製することもできる。
【００６９】
要は、非可逆回路素子を構成するフェライトは、永久磁石と一体的に焼成して形成されたものであれば、本発明に包含される。また、本発明は、２ポート型アイソレータに制限されるものではなく、３ポート型アイソレータにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば、アイソレータ等の非可逆回路素子として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の非可逆回路素子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の非可逆回路素子の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の非可逆回路素子の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の非可逆回路素子の更に他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１０Ａ、１０Ｃ    集中定数型アイソレータ（非可逆回路素子）
１０Ｂ  分布定数型アイソレータ（非可逆回路素子）
１１、１６    永久磁石
１２    フェライト組立体
１２Ａ、１５  厚膜フェライト
１２Ｂ  絶縁体
１２Ｃ  中心導体
【図１】
2007037087.tif 000007
【図２】
2007037087.tif 000008
【図３】
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【図４】
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