(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）未焼成のセラミック酸化物テープの複数の層を予め積層して頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を形成する工程と、
（ｂ）コア部積層体の中に細長いスロットを形成する工程と、
（ｃ）頂部積層体と底部積層体の間にコア部積層体を挟持する工程と、
（ｄ）頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を積層してトロイドシートを形成する工程と、
（ｅ）トロイドシートを焼成してフェライトのトロイドシートを形成する工程と、
（ｆ）上記の工程（a）から（e）までを繰り返すことにより第二のフェライトのトロイドシートを製造する工程と、
（ｇ）前記２つのフェライトのトロイドシートの間に絶縁シートを結合させ、２段のトロイドフェライトシートを形成する工程と、
（ｈ）２段の前記トロイドフェライトシートの中に細長い平行な溝体を形成して複数の細長いトロイド対を形成する工程と、
（ｉ）２段の前記トロイドフェライトシートの、選択された外表面に金属被覆を施す工程と、
（ｊ）溝体を形成した２段のトロイドシートを切断し、複数の分離したトロイド対を製造する工程とからなるフェライトトロイドを製造する方法。
【請求項２】
前記積層工程（ｄ）が頭部積層体、コア部積層体および底部積層体を等圧あるいは一軸押圧に付すことからなる請求項１記載の方法。
【請求項３】
（ｋ）トロイドシートの選択された一部分を除去し、工具孔のないトロイドシートを形成する工程をさらに備えてなる請求項１記載の方法。
【請求項４】
（ｋ）トロイドシートの端部および側部の一部分をトリミングして工具孔を除去する工程をさらに備えてなる請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記トリミング工程（ｋ）が焼成工程（ｅ）の前に行われることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記金属被覆工程（ｉ）が、２段のトロイドシートの頂部表面および底部表面を金属被覆する工程を含んでなる請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記金属被覆工程（ｉ）が、トロイドシート内の溝体および２段のトロイドシートの外部側壁を金属被覆する工程を含んでなる請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記金属被覆工程（ｉ）が、
（Ｉ）２段のトロイドシートの頂部表面および底部表面を金属被覆する工程と、（ＩＩ）トロイドシート内の溝体および２段のトロイドシートの外部側壁を金属被覆する工程とを備えてなる請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記切断工程（ｊ）が、２段のトロイドシートを平行な溝体に沿って切断する工程からなる請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記切断工程（ｊ）が、分離したトロイド対を選択された長さに切断する工程を含んでなる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
請求項１の方法により製造された２段のフェライトトロイド。
【請求項１２】
（ａ）未焼成のセラミック酸化物テープの複数の層を予め積層して頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を形成する工程と、
（ｂ）コア部積層体の中に細長いスロットを形成する工程と、
（ｃ）頂部積層体と底部積層体の間にコア部積層体を挟持する工程と、
（ｄ）積層用固定具内で押圧により頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を積層して、積層トロイドシートを形成する工程と、
（ｅ）トロイドシートの選択された一部分を除去し、工具孔のないトロイドシートを形成する工程と、
（ｆ）トロイドシートを焼成してフェライトのトロイドシートを形成する工程と、
（ｇ）上記の工程（a）から（f）までを繰り返すことにより第二のフェライトのトロイドシートを製造する工程と、
（ｈ）前記２つのフェライトのトロイドシートの間に絶縁シートを結合させ、２段のトロイドフェライトシートを形成する工程と、
（ｉ）２段のトロイドフェライトシートの頂部表面および底部表面を金属被覆する工程と、
（ｊ）２段の前記トロイドフェライトシートの中に細長い平行な溝体を形成して複数の細長いトロイド対を形成する工程と、
（ｋ）２段のトロイドフェライトシートの溝体および側壁を金属被覆する工程と、
（ｌ）溝体を形成した２段のトロイドフェライトシートを切断し、複数の分離した金属被覆したトロイド対を製造する工程とからなることを特徴とする、フェライトトロイドを製造する方法。
【請求項１３】
前記積層工程（ｄ）が、積層体に等圧あるいは一軸圧力を加えることを含んでなる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
実質的に、
（ａ）未焼成のセラミック酸化物テープの複数の層を予め積層して頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を形成する工程と、
（ｂ）コア部積層体の中に細長いスロットを形成する工程と、
（ｃ）頂部積層体と底部積層体の間にコア部積層体を挟持する工程と、
（ｄ）積層用固定具内で押圧により頂部積層体、コア部積層体および底部積層体を積層して、積層トロイドシートを形成する工程と、
（ｅ）トロイドシートの選択された一部分を除去し、工具孔のないトロイドシートを形成する工程と、
（ｆ）トロイドシートを焼成してフェライトのトロイドシートを形成する工程と、
（ｇ）上記の工程（a）から（f）までを繰り返すことにより第二のフェライトのトロイドシートを製造する工程と、
（ｈ）前記２つのフェライトのトロイドシートの間に絶縁シートを結合させ、２段のトロイドフェライトシートを形成する工程と、
（ｉ）２段のトロイドフェライトシートの頂部表面および底部表面を金属被覆する工程と、
（ｊ）２段の前記トロイドフェライトシートの中に細長い平行な溝体を形成して複数の細長いトロイド対を形成する工程と、
（ｋ）２段のトロイドフェライトシートの溝体および側壁を金属被覆する工程と、
（ｌ）溝体を形成した２段のトロイドフェライトシートを切断し、複数の分離した金属被覆したトロイド対を製造する工程とからなる方法によって製造された製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にフェライト移相器およびその製造方法に関し、より詳細には低温共焼成セラミック（low temperature cofired ceramic:LTCC）テープ技術を用いて移相器用のフェライトトロイドを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライト移相器は公知のデバイスであり、それにより伝送線を通って伝播する所定の周波数の電磁波の位相を変えることができる。そのようなデバイスは、電子ビーム操舵（steering）のためのレーダーへの応用および位相整列（phased array）への応用において広範に用いられてきた。２つの型の電子移相器が現代の位相整列アンテナシステムにおいて現在用いられている。それらはフェライト移相器およびソリッドステート半導体移相器である。フェライト移相器は一般に２つのカテゴリーに分けられる。それらは、導波管構造に封入されたトロイド移相器および伝送線マイクロストリップ配置を用いて構築された移相器である。
【０００３】
トロイドフェライト移相器の製造において最も費用のかかる部分は強磁性トロイドの製造であり、それは通常、粉末加工、焼結および精密ダイアモンド切削および研削（grinding）工具を用いた高価な機械加工を必要とする。
【０００４】
フェライトトロイドを製作する一般的な製造技術は次のようである。酸化物の生原料がまず研削され、汚染を防止するためゴムあるいはプラスチックで裏張りされたボールミルにおいて湿潤混合される。次に粉末の混合工程において、適切な量の有機結合剤の系、溶媒および水が加えられ、得られたスラリーが次に噴霧乾燥に付される。次に霧状の液滴から溶媒が蒸発させられて、噴霧乾燥室において酸化物と結合剤の混合物の球状粉末が形成される。最後に粉末を収集しダイに注入し、圧力成形を施して焼結させる。
【０００５】
もう１つのアプローチは、混合物がプラスチックスになるようにセラミックス、結合剤、可塑剤および溶媒を混合し、それを次に様々の寸法の棒およびロッドの形態に押し出し成形し、その後乾燥し焼成する。
フェライトの焼成温度は１１００℃から１５００℃の間であり、フェライト化合物の化学的価電子状態を注意深く制御するために、精密な焼成スケジュールと酸素分圧を必要とする。焼成の間、酸化物は互いに反応して一般にフェライトとして知られる物質を形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
焼成したフェライトデバイスの寸法変更および形状変更を行なって構造体の縦方向に貫通する正方形の孔を設け、緊密な公差を保持することは、フェライトトロイドの製造において最も重要であり最も費用のかさむ工程であり、通常ダイアモンドの刃を用いた切削および研削を伴う。製造におけるこの後者のフェーズの工具および労働のコストは比較的高くつく。
【０００７】
従って、本発明の目的の１つは、フェライトトロイドを製造するための改良された方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、より簡単でより経済的で、かつ製造するにあたって親切な、フェライトトロイドを製造するための革新的な製造技術を提供することにある。
本発明の別の目的の１つは、LTCC技術を用いてフェライトトロイドを製造する改良された方法を提供しそれによって公知の技術による製造工程では得られなかった操作からなる多層構造化されたプリントおよび金属プリントを容易にすることにある。
本発明のさらにもう１つの目的は、比較的費用の高くつく機械加工を不要とするフェライトトロイドの改良された製造法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記およびその他の目的は、次の方法によって達成される。この発明は未焼成のセラミック酸化物テープの複数の層からなるコア部積層体、頂部積層体および底部積層体を形成する工程と、コア部積層体の中に細長いスロットを形成する工程と、頂部積層体と底部積層体の間にコア部積層体を挟持する工程と、積層用固定具において前記３つの積層体を等圧（isostatic pressure）あるいは一軸圧力（uniaxial pressure）に付してトロイドシートを形成する工程と、工具孔を含むトロイドシートの端部および側部の一部分をトリミングして除去する工程と、トロイドシートを焼成してフェライトのトロイドシートを形成する工程と、上記の工程を繰り返すことにより第二のフェライトのトロイドシートを製造する工程と、前記２つのフェライトのトロイドシートの間に絶縁シートを結合させ、２段のトロイドフェライトシートを形成する工程と、２段のトロイドフェライトシートの頂部表面および底部表面を金属被覆によりめっきする工程と、金属被覆したシートの中に細長い平行な溝体を形成して複数の細長いトロイド対を形成する工程と、第二の金属被覆工程によって溝体をめっきしトロイド対の露出した側壁の全部を金属被覆によって覆う工程と、最後に溝体を形成したフェライトシートをダイシングし切断して、所定の長さの複数の分離した金属被覆したトロイド対を製造する工程とからなる、フェライトトロイドの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の応用性の更なる範囲が以下に記載する詳細な説明によって明らかになるであろう。しかしながら、本発明の精神と範囲について当業者にとって明らかな様々の変更、更改、および修正は本発明の範囲と理解されるべきであり、以下の詳細な説明と具体的な実施例は、本発明の好ましい方法を示している一方、例示的目的のためにだけ提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は以下に記載する本発明の詳細な説明と添付図面から、より十分に理解されるであろう。
本発明は、セラミックス酸化物の未焼成のテープからなる選択的に切断された層から始まる。それらセラミックス酸化物の層は、焼成温度に付されるとフェライトに転化し、それから図９Ａおよび図９Ｂに示されるような１対の貫通孔１２、１４を有するトロイド対１０を、以下に記載する製造方法によって形成する。
【００１１】
好ましい方法は、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに示されるような３つの構築ブロックから始まる。それら３つの構築ブロックはそれぞれ、頂部積層体１６、コア部積層体１８および底部積層体２０を表わしている。積層体１６、１８および２０の各々は、必要とされる具体的なトロイド設計および、積層体の均等処理とその設計との相溶性（compatibility）によって決められる所定の数の未焼成のフェライトテープの層２２1．．．２２nを予め積層することにより形成する。テープ層２２1．．．２２nの全ては、同じパターンの複数の工具孔２４を有しており、それらは、図３のように、テープ層２２1．．．２２nに形成された工具孔２４の孔パターンに対応する１組の位置あわせピン２８を有する組立て板２６上にテープ層を組み立てる際、積層を容易にし精密な位置あわせが可能となるように設けられている。
【００１２】
次に、図２に示すように、所定の寸法と実質的に平坦な側壁を有する複数の細長い平行なスロットあるいは空洞（cavities）３０を、コア部積層体１８の中に穿孔あるいは掘削（routing）によって形成する。
【００１３】
次に、コア部積層体１８を、頂部積層体１６および底部積層体２０の間に挟持し、工具孔２４および整合位置あわせピン２８を用いて、図３に示すように板２６の上で組み立てる。この後、組み立て体を図示しない積層用固定具の中に載置し、均等押圧あるいは一軸押圧に付す。いくつかの場合においては、積層体１６、１８および２０の間の接着を高めるために、薄い吹き付け（thin spray）あるいは結合剤の系が必要となるかもしれない。図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、長方形の断面を有する貫通孔１２および１４を形成することとなるスロット３０が剥離（delamination）したり形状が変形したり、崩壊したり撓曲（buckling）したりすることなしに、上記３つの積層体１６、１８および２０を十分に押圧してトロイドシート構造３２（図４）を形成するように、圧力を加える。等圧積層化の圧力、温度および保持時間の最適化は、このプロセスの最も重要な側面であり、３０００ｐｓｉの圧力と７２℃の温度と１５分の保持時間からなっている。
【００１４】
トロイドシート３２を形成した後、端部にある工具孔２４（図３）を、例えば掘削により図４に示すように除去し、標準の焼成プロフィールを用いて焼成しフェライトのトロイドシート３２を得る。ここでスロット３０は、それに対応する数の長方形の貫通孔１２に変化している。
【００１５】
この後、第二のフェライトトロイドシート３４が、フェライトトロイドシート３２の場合と同様に形成され、シート３２と同じ数だけの貫通孔１４を有している。図５に示すように絶縁材料３６のシートを間にはさんで上記２つのフェライトトロイドシート３２および３４を合体し、次に３つの部材を結合する。
次に、図６に示すようにこの複合体構造の頂部表面および底部表面を、例えば銅からなる金属被覆層３８および４０によってめっきする。次に図７に示すように複合体構造を縦方向にスライスし、複数の細長い平行な溝体４２を形成する。それにより図７に示すようなつながった複数のフェライトトロイド対１０を形成する。この時点において、図８に示すような第二のめっき工程を行い、対をなすトロイド１０の露出した側面を、図８に参照番号４４で示すような例えば銅などの金属被覆層で覆う。
最後に、トロイド対１０を図９Ａに示すように互いに分離し、図９Ｂに示すように所望の長さに切断する。このようにこの発明の現在のところ好ましい方法と考えられるものを示し説明したが、これは例示の目的のためになされたものであって、発明を限定するためになされたものではない。
【００１６】
【発明の効果】
トロイドシート３２および３４の寸法に応じて、任意の数のトロイド対１０を形成することができる。従来のトロイド製造方法においては各々の対が別々に形成されるため各々の部品が非常に高価になるが、この発明の製造プロセスは実質的にコストを削減する。ここに開示した製造方法は、現在のところ達成することのできない程度の大きさのコスト削減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図２】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図３】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図４】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図５】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図６】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図７】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図８】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【図９】移相器デバイスに用いるためのフェライトトロイドを形成する方法に利用される製造工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  フェライトトロイド対
１２  貫通孔
１４  貫通孔
１６  頂部積層体
１８  コア部積層体
２０  底部積層体
２２  テープ層
２４  工具孔
２６  組立て板
２８  位置合わせピン
３０  空洞（スロット）
３２  トロイドシート構造
３６  絶縁材料
３８  金属被覆層
４０  金属被覆層
４２  溝体
【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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【図９】
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