專利名稱：非可逆電路器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于諸如便攜式電話等移動通信裝置的非可逆電路器件，尤其涉及一種在諸如微波等高頻帶內(nèi)用作循環(huán)器或隔離器的非可逆電路器件。
近年來，在移動通信中，高頻裝置逐漸小型化和普及化，并強烈要求減小這種裝置中所用的非可逆電路器件的體積和費用。
一種已知的非可逆電路器件是例如，一種包含彼此以電絕緣狀態(tài)交叉布置的多個中心電極、設(shè)置在多個中心電極的上面和下面的微波磁性材料和向多個中心電極加上直流磁場的永久磁體的器件，即集總參數(shù)非可逆電路器件。這種集總參數(shù)非可逆電路器件用作例如循環(huán)器或隔離器。


圖1是傳統(tǒng)循環(huán)器的一個例子的分解透視圖。在該循環(huán)器中，為了減小其體積，把多個中心導(dǎo)體布置在鐵磁體1內(nèi)，彼此交叉且處于電絕緣狀態(tài)。即，如圖2的分解透視圖所示，鐵磁體1具有疊層結(jié)構(gòu)，包含多層鐵磁層1a至1e。在鐵磁層1b，1c和1d的上面，分別形成中心導(dǎo)體2a和2b、2c和2d以及2e和2f。換句話說，在每層鐵磁層1b至1d的上面布置了一對中心導(dǎo)體。
中心導(dǎo)體2a和2b、中心導(dǎo)體2c和2d以及中心導(dǎo)體2e和2f以層疊方式彼此交叉分布，并且由鐵磁層1c和1d進(jìn)行電絕緣。
在鐵磁層1a和1e上分別形成接地電極3a和3b。
在如圖1所示的鐵磁體1上，外電極4a，4b和4c形成在其側(cè)面，以把接地電極3a和3b連接在一起，并且每個外電極電連接到中心導(dǎo)體對2a，至2f中之任一對的端子上。
在圖1中，把介電體5固定到鐵磁體1的上面。介電體5包括介電陶瓷，并在其中設(shè)一電容器以形成匹配電路。即，如圖3的分解圖所示，介電體5具有層疊結(jié)構(gòu)，包含介電層5a和5b。在介電層5a的上面形成電容電極6a、6b和6c。在介電層5b的上面形成接地電極7。因此，在電容電極6a至6c與接地電極7和接地電極3b分別通過介電層5b和5a重疊的每一部分上均形成電容器。
在圖1中，外電極8a、8b和8c形成在介電層5的側(cè)面。這些外電極8a至8c中的每個電極電連接到電容器之一或接地電極之一上。
另一方面，鐵磁體1和介電體5容納在端板9內(nèi)，在端板9的中央具有筒形凹面9a。在端板9上形成有構(gòu)成輸入/輸出端的導(dǎo)體圖形10a至10c和連接到接地電位的導(dǎo)電圖形10d，10e和10f。
形成在鐵磁體1側(cè)面的外電極4a至4c和形成在介電體5側(cè)面的外電極8a至8c容納在端板9的凹面9a內(nèi)，并適當(dāng)?shù)剡B接到導(dǎo)電圖形10a至10f。
在圖1中，設(shè)置在永久磁體11，以把磁場加到鐵磁體1中中心導(dǎo)體彼此交叉的部分。圖1所示的非可逆電路器件還包含有金屬磁軛12和13。端板9和磁體保持在磁軛12和13之間。磁軛12和13構(gòu)成磁回路，與磁體11一起施加磁場。
在圖1至3所示的非可逆電路器件中，由于多個中心導(dǎo)體2a，2b至2e和2f彼此電絕緣交叉的部分是利用鐵磁體1整體形成的，所以容易制造這種非可逆電路器件，并且可以超小型化。
然而，由于鐵磁體1和介電體5是分開燒制后結(jié)合在一起的，所以其側(cè)面上的外電極4a至4c和外電極8a至8c必須通過焊接等方式進(jìn)行電連接。因此，連接點數(shù)量增加了，產(chǎn)生了不夠可靠的問題。另外，由于鐵磁體1和介電體5分開燒制，所以必須進(jìn)行多次燒制步驟，需要有麻煩的組裝過程，因而難以充分減少制造費用。
因此，同時燒制鐵磁體1和介電體5有可能解決上述問題。即上述問題有可能以這種方法解決，即把制成鐵磁體1的生片和制成介電體5的生片疊在一起，然后同時燒制。
然而，鐵磁體1和介電體5的燒制條件是不同的，因此，在適用其中一種材料的條件下進(jìn)行燒制將引起不能充分燒制另一種材料的可能。另外，在介于兩種材料的條件中間的條件下燒制會引起鐵磁體1和介電體5都進(jìn)行了不適當(dāng)?shù)臒频膯栴}。
另外，即使鐵磁體1和介電體5可以同時燒制，在準(zhǔn)備厚材料的步驟中仍不可能使用同一條生產(chǎn)線，因而難以降低制造費用。
因此，作為解決上述問題的一種方法，提出了一種方法，在這種方法中，把形成匹配電路的中心導(dǎo)體結(jié)構(gòu)部分和電容形成部分形成在同一鐵磁體上。下面參照圖4和5描述這種方法。
圖4是傳統(tǒng)非可逆電路器件的另一個例子的分解透視圖。在圖4所示的鐵磁體15中，布置有多個中心導(dǎo)體和一匹配電路。圖5的分解透視圖示出了鐵磁體15中的電極結(jié)構(gòu)。
在鐵磁體15中，把鐵磁性層15a至15e層疊。與圖2所示的鐵磁體1一樣，在鐵磁性層15b至15d的上面形成多個中心導(dǎo)體16a，16b至16e和16f。在這種結(jié)構(gòu)中，鐵磁性層15b上面的中心導(dǎo)體16a和16b的端子連接到電容電極17a上。同樣，鐵磁層15c上面的中心導(dǎo)體16c和16d的端子連接到形成在其上的電容電極17b上，鐵磁性層15d上面的中心導(dǎo)體16e和16f的端子連接到形成在其上的電容電極17c上。
在鐵磁性層15a和15e上面分別形成接地電極18a和18b。因此，在通過層疊鐵磁性層15a至15e和整體燒制這些層而形成的鐵磁體15中，不僅布置了多個中心導(dǎo)體16a至16f，而且布置了形成匹配電路的電容電極17a至17c。電容電極17a至17c與接地電極18a和18b重疊，形成電容器。
參照圖4，鐵磁體15插入到其上設(shè)置有永久磁體11的端板9的凹面9a內(nèi)，并保持在金屬磁軛12和13之間，形成非可逆電路器件。
圖4所示的非可逆電路器件包含利用鐵磁體15分布多個中心導(dǎo)體的部分和匹配電路。因此，因為材料準(zhǔn)備步驟不需要多條生產(chǎn)線，因此可以簡化組裝步驟，制造費用也可以降低。另外，由于不需要通過焊接等方式把中心導(dǎo)體與匹配電路結(jié)合在一起，所以可以改善可靠性。
然而，由于形成匹配電路的電容器是由鐵磁體15制成的，所以存在這樣一種缺陷，即由于鐵磁體的磁損失引起匹配電路的損失增加，并增加了非可逆電路器件的插入損失。
本發(fā)明能克服已有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種極其可靠的非可逆電路器件，它可以減小體積，簡化制造工藝，而不會劣化其性能，例如插入損失等。
根據(jù)本發(fā)明的一個寬的方面，提供一種非可逆電路器件，它包含第一鐵磁體、多個形成在第一鐵磁體內(nèi)并布置成彼此交叉且電絕緣的中心導(dǎo)體、固定到第一鐵磁體上的第二鐵磁體，以及形成在第二鐵磁體內(nèi)并電連接到多個中心導(dǎo)體上的匹配電路，其中第一和第二鐵磁體具有不同的飽和磁化。
在該非可逆電路器件中，第一鐵磁體和第二鐵磁體整體形成，多個中心導(dǎo)體布置在第一鐵磁體內(nèi)，匹配電路設(shè)置在第二鐵磁體中。因此，布置有多個中心導(dǎo)體的部分和形成匹配電路的部分均包含鐵磁體，因此，在準(zhǔn)備厚材料的步驟中可以利用同一生產(chǎn)線。另外，由于第一和第二鐵磁體具不同的飽和磁化，例如，當(dāng)?shù)诙F磁體的飽和磁化小于第一鐵磁體的飽和磁化時，以及第二鐵磁體的飽和磁化大于第一鐵磁體的飽和磁化這二種情況下，都可以減少磁損失。
此外，最好在第一鐵磁體上設(shè)置磁回路，以施加直流磁場。在這種情況下，由于施加直流磁場的磁回路與分布有中心導(dǎo)體的部分結(jié)合成一體，所以可以進(jìn)一步簡化組裝步驟。
根據(jù)本發(fā)明的特定方面，匹配電路包含多對電容電極和接地電極，它們把第二鐵磁體的磁性層保持在它們之間。在這種情況下，電容電極對分別形成電容器，每個電容器電連接到多個中心導(dǎo)體中任何一個。
另外，第一和第二鐵磁體較好地同時燒制成一體。因此，可以省略固定第一和第二鐵磁體的步驟，從而提高中心導(dǎo)體與匹配電路之間電連接的可靠性。
圖1是傳統(tǒng)非可逆電路器件的一個例子的分解透視圖；圖2是圖1所示的鐵磁體的分解透視圖；圖3是圖1所示的介電體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解透視圖；圖4是傳統(tǒng)非可逆電路器件的另一個例子的分解透視圖；圖5是圖4所示的傳統(tǒng)非可逆電路器件的鐵磁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分解透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的非可逆電路器件的分解透視圖；圖7是該實施例中使用的鐵磁體的分解透視圖；圖8是該實施例中所用的鐵磁體的外形透視圖；圖9是外磁場與正圓極化波的導(dǎo)磁率的虛部μ+”之間的關(guān)系圖，以示出在該實施例的非可逆電路器件中減少磁損失的理由。
下面描述本發(fā)明的非可逆電路器件結(jié)構(gòu)的一個例子。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的非可逆電路器件的分解透視圖。除了鐵磁體25的結(jié)構(gòu)之外，圖6所示的結(jié)構(gòu)與圖4所示的傳統(tǒng)非可逆電路器件的結(jié)構(gòu)相同。
下面參照圖7描述形成在鐵磁體25內(nèi)的中心導(dǎo)體和匹配電路。圖7是鐵磁體25的分解透視圖。
鐵磁體25的結(jié)構(gòu)是鐵磁性層25a至25層疊，并整體燒制。鐵磁性層25a至25d構(gòu)成第一鐵磁體25A，鐵磁性層25e至25g構(gòu)成第二鐵磁體25B。
在磁性層25b的上面形成中心導(dǎo)體26a和26b。另外，在磁性層25c和25d的上面分別形成中心導(dǎo)體26c和26d以及中心導(dǎo)體26e和26f。中心導(dǎo)體26a和26b彼此平行。同樣，中心導(dǎo)體26c和26d彼此平行，中心導(dǎo)體26e和26f也彼此平行。即，在本實施例中，如上述一樣，沿給定方向延伸的每個中心導(dǎo)體包含有一對中心導(dǎo)體。
中心導(dǎo)體26a和26b、中心導(dǎo)體26c和26d以及中心導(dǎo)體26e和26f布置成在中心附近彼此交叉。另外，中心導(dǎo)體26a和26b、中心導(dǎo)體26c和26d以及中心導(dǎo)體26e和26f之間分別布置有鐵磁性層25c和25d，因此它們電絕緣。
在鐵磁性層25a、25e和25g的上表面分別形成有接地電極27a、27b和27c。在鐵磁性層25f的上表面形成有三個電容電極28a、28b和28c。電容電極28a至28c分別通過鐵磁性層25f和25g與接地電極27b和27c相對，形成三個電容器。
中心導(dǎo)體26a至26f、接地電極27a至27c以及電容電極28a至28c通過在磁性生片的上表面涂覆導(dǎo)電膠、層疊生片然后整體燒制生片來形成。即，鐵磁體25包含了整體燒結(jié)制坯。
如圖8所示，在鐵磁體25的側(cè)面形成有外電極29a至29f。外電極29a、29c和29e連接到接地電極27a、27b和27c。外電極29a還連接到中心導(dǎo)體26a和26b的端頭。外電極29c連接到中心導(dǎo)體26c和26d的端頭。外電極29e電連接到中心導(dǎo)體26e和26f的端頭上，即這些端頭要連接到接地電位。
另一方面，外電極29b連接到中心導(dǎo)體26e和26f的另一端子上。外電極29d和29f分別連接到中心導(dǎo)體26a和26b以及中心導(dǎo)體26c和26d的另一端子上。
此外，外電極29b、29c和29f分別電連接到電容電極28c、28b和28a上。
因此，在鐵磁體25中，外電極29b、29d和29f構(gòu)成連接到輸入/輸出端的部分，外電極29a、29c和29e構(gòu)成連接到接地電極的連接端。
外電極29a至29f通過把導(dǎo)電膠涂覆在整體燒制獲得的鐵磁體25上、然后硬化或烘培來形成。另一種方法，可以通過在燒制之前層疊磁性生片，把導(dǎo)電膠涂覆到疊層側(cè)面上，然后對它進(jìn)行整體燒制以燒制磁性材料，并烘培外電極29a至29f來完成外電極29a至29f。
如上所述，本實施例的鐵磁體25不僅包含了多個中心導(dǎo)體26a至26f和接地電極27a和27b，還包含形成匹配電路的電容電極28a至28c和接地電極27c。因此，不需要進(jìn)行連結(jié)布置了中心導(dǎo)體的部分和形成匹配電路的部分的麻煩工作。而且減少了結(jié)合點數(shù)量，因此改善了可靠性。
另外，由于形成匹配電路的部分也包含了鐵磁體，所以利用同一條生產(chǎn)線就可以準(zhǔn)備厚材料，因此可以減少匹配電路費用。
而且，包含磁性層25e至25g的第二鐵磁體25B的飽和磁化小于包含布置了中心導(dǎo)體的部分的磁性層(即磁性層25a至25d)的第一鐵磁體25A的飽和磁化。因此，可以減少匹配電路的磁材料損失。
這將參照圖9進(jìn)行描述。圖9示出了正圓極化波的導(dǎo)磁率的虛部(μ+”)對外磁場的特性曲線。在圖9中，實線示出了構(gòu)成中心導(dǎo)體的磁性材料的μ+”，虛線示出了構(gòu)成匹配電路的低飽和磁化的鐵磁體的μ+”。由于負(fù)圓極化波的導(dǎo)磁率虛部接近零，因此，鐵磁體的磁性材料損失與正圓極化波的導(dǎo)磁率虛部μ+”成正比。
另一方面，按通常情況形成非可逆電路器件，以在圖9所示的區(qū)域A中工作。因此，可以發(fā)現(xiàn)，由于把形成匹配電路的第二鐵磁體的飽和磁化做得小于布置有中心導(dǎo)體的部分的第一鐵磁體的飽和磁化，所以可以減少匹配電路的磁性材料損失。
在本實施例中，每個第一和第二鐵磁體25A和25B包含例如微波鐵氧體(例如釔鐵石榴石或鈣釩石榴石，由Y3Fe5-zAlzO12或{Ca3-yYy}[Fe2](Fe1.5+0.5y-zAlzV1.5-0.5y)O12(0≤Z≤1.0，0≤Y≤3.0表示)。在微波鐵氧體中相對提高其AL量(Z值)可以降低第二鐵磁體25B的飽和磁化。
雖然在本實施例中，第二鐵磁體的飽和磁化小于第一鐵磁體的飽和磁化，但第二鐵磁體的飽和磁化也可以大于第一鐵磁體的飽和磁化。這也能減少磁性材料的損失。即，非可逆電路器件通常工作在圖9所示的區(qū)域A內(nèi)，但它也可以工作在區(qū)域B內(nèi)。在這種情況下，能以與上述實施例相似的方式減少磁性材料損失，即使形成匹配電路的鐵磁體的飽和磁化大于第一鐵磁體的飽和磁化，可以減少匹配電路的磁性材料損失。因此可以發(fā)現(xiàn)，形成匹配電路的第二鐵磁體的“μ+”如圖9單點鏈線所示，在區(qū)域B內(nèi)使磁性材料損失下降。
如上所述，可以增加第一和第二鐵磁體中任一種材料的飽和磁化。在這兩種情況下，可以有效地減少匹配電路的磁性材料損失。
回到圖6，本實施例的非可逆電路器件包含容納在端板9的凹面9a內(nèi)，并電連接到形成在端板9上的導(dǎo)電圖形10a至10f的鐵磁體25。由于本實施例的端板9與圖1所示的端板9相同，因此相應(yīng)部分用相應(yīng)的標(biāo)號表示，并省略了對其的描述。
在鐵磁體25上固定了永久磁體11。對于永久磁體11，可以使用適當(dāng)?shù)陌F氧體等材料的永久磁體。
金屬磁軛12和13與永久磁體把磁場施加到中心導(dǎo)體彼此交叉的部分。
雖然在圖中沒有示出，但鐵磁體25還可以包含磁回路，把磁場加到中心導(dǎo)體相互交叉的部分。例如，可以在鐵磁體上整體形成形螺線導(dǎo)體圖形，這樣向螺線形導(dǎo)體圖形加電就可以產(chǎn)生磁場。
此外，雖然在本實施例中在給定級上形成的每個中心導(dǎo)體包含一對中心導(dǎo)體，例如如圖7所示的中心導(dǎo)體26a和26b，但也可以設(shè)置在給定級上的給定方向上延伸的單個中心導(dǎo)體。
由于在第一鐵磁體上形成多個中心導(dǎo)體，在第二鐵磁體上形成匹配電路，因此，不需要使用在完全不同的燒制條件下燒制的介電體，并且，即使第一和第二鐵磁體分開燒制也不需要太大地改變燒制條件。而且，準(zhǔn)備的厚材料數(shù)量也可以減少，從而降低制造成本。
另外，由于第一和第二鐵磁體具有不同的飽和磁化，即，第二鐵磁體的飽和磁化相對減小或相對增加，因此，可以減少匹配電路的磁性材料損失。因此可以提供體積小、價格低、插入損失小的非可逆電路器件。
此外，當(dāng)整體形成磁回路以把直流磁場加到第一鐵磁體上時，也可以整體設(shè)置向中心導(dǎo)體施加磁場的裝置，因此可以提供具有極佳可靠性的小型非可逆電路器件。
而且，在設(shè)置有多對電容電極以形成匹配電路的結(jié)構(gòu)中，電容電極形成在磁性材料生片上，然后燒制。因此通過陶瓷燒制技術(shù)可以容易地制成形成第二鐵磁體內(nèi)的匹配電路的每個電容器。
此外，在第一和第二鐵磁體通過同時燒制來整體形成的結(jié)構(gòu)中，不需要做固定第一和第二鐵磁體的工作，因此可以獲得可靠性極佳的非可逆電路器件。而且，由于第一和第二鐵磁體不需要分開燒制，所以可以顯著地簡化制造工藝，在原材料準(zhǔn)備步驟中可以使用同一條生產(chǎn)線，因而顯著地降低了制造成本。
權(quán)利要求
1.一種非可逆電路器件，包含第一鐵磁體；多個形成在第一鐵磁體上的中心導(dǎo)體，它們彼此電絕緣地交叉分布；固定到第一鐵磁體上的第二鐵磁體；以及形成在第二鐵磁體上、并電連接到多個中心導(dǎo)體的匹配電路；其特征在于，第一和第二鐵磁體具有不同的飽和磁化。
2.如權(quán)利要求1所述的非可逆電路器件，其特征在于，第二鐵磁體的飽和磁化小于第一鐵磁體的飽和磁化。
3.如權(quán)利要求1所述的非可逆電路器件，其特征在于，第二鐵磁體的飽和磁化大于第一鐵磁體的飽和磁化。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的非可逆電路器件，其特征在于，還包含磁回路，向第一鐵磁體施加直流磁場。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的非可逆電路器件，其特征在于，匹配電路具有多對電容電極，多對電容電極把第二鐵磁體的磁性材料層保持在它們之間，包含每對電容電極的每個電容器電連接到多個中心導(dǎo)體之一。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的非可逆電路器件，其特征在于，第一和第二鐵磁體整體同時燒制。
全文摘要
一種非可逆電路器件,它可以簡化制造工藝,降低制造成本,但不增加匹配電路的磁性材料損失。該非可逆電路器件具有整體燒制的鐵磁體,由第一和第二鐵磁體組成。在第一鐵磁體中,中心導(dǎo)體分布成彼此交叉,但電絕緣。在飽和磁化小于第一鐵磁體的飽和磁化的第二鐵磁體中形成電容電極和接地電極以形成匹配電路。
文檔編號H01P1/383GK1185636SQ9712228
公開日1998年6月24日 申請日期1997年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月14日
發(fā)明者長谷川隆, 丸澤博 申請人:株式會社村田制作所