CN101615709A - 包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不产生烧结引起的误差的包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件。具有：在彼此电绝缘状态下交叉配置的第一和第二中心电极(35、36)的铁氧体(32)；和按照对该铁氧体(32)施加直流磁场的方式固定在铁氧体的两个主面上的一对永磁铁构成的包含铁氧体和磁铁的元件。中心电极(35、36)由在铁氧体32的两个主面通过粘合层设置的金属箔构成。在通孔中，通过镀来设置在铁氧体(32)的上下表面设置的电极(35a～35c、36b、36d、36f、36h、36j、36l、39a～39c)。

Description

包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件

技术领域

本发明涉及包含铁氧体和磁铁的元件、具有该包含铁氧体和磁铁的元件的非可逆电路元件、具有该非可逆电路元件的复合电子器件。特别是非可逆电路元件是在微波频带使用的隔离器(isolator)或循环器(circulator)等。

背景技术

过去以来，隔离器或循环器等非可逆电路元件具有只在预先决定的特定方向传送信号，在反向不传送的特性。利用该特性，例如隔离器在车载电话、移动电话等移动通信仪器的发送电路部中使用。

一般，在这种非可逆电路元件中，具备由形成有中心电极的铁氧体和对它施加直流磁场的永磁铁构成的包含铁氧体和磁铁的元件、由电阻或电容器(电容)构成的给定的匹配电路元件。此外，将具有多个非可逆电路元件的复合电子器件或者具有非可逆电路元件和功率放大器元件的复合电子器件等作为模块提供。

在以往，在专利文献1、2、3等中提出各种非可逆电路元件。在专利文献1、2中记载的非可逆电路元件中，设置中心电极的铁氧体和永磁铁不是一体化，所以组装烦杂，并且由于组装误差，具有在特性上产生偏差的问题。特别在专利文献2中记载的非可逆电路元件中，用感光性导体膏形成中心电极，所以在烧结后产生收缩，由于收缩率的偏差，具有无法保持高精度的问题。

此外，专利文献3中记载的非可逆电路元件是用一对永磁铁夹着设置中心电极的铁氧体而一体化的元件，容易处理，能消除组装误差，但是由于有必要烧结中心电极，所以未消除收缩率的偏差的问题。

[专利文献1]特开2002-299912号公报

[专利文献2]特许第3649162号公报

[专利文献3]特开2007-208943号公报

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供不产生烧结引起的误差的包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件。

为了实现所述目的，本发明的形态1的包含铁氧体和磁铁的元件由具有彼此在电绝缘状态下交叉配置的多个中心电极的铁氧体、按照对该铁氧体施加直流磁场的方式而固定在铁氧体的主面上的永磁铁构成，其特征在于：

所述中心电极由在所述铁氧体的两个主面通过粘合层设置的金属箔构成，并且该中心电极由在与铁氧体的主面正交的面上通过镀而设置的电极导通。

在所述包含铁氧体和磁铁的元件中，在铁氧体的两个主面由金属箔形成中心电极，并且通过镀来设置连接在两主面上设置的中心电极的电极，所以不烧结，所以不产生烧结引起的收缩误差。

本发明的形态2的非可逆电路元件的特征在于，具有所述包含铁氧体和磁铁的元件。

本发明的形态3的复合电子器件具有所述非可逆电路元件。

根据本发明，在包含铁氧体和磁铁的元件的制造中不需要烧结工序，所以不产生收缩误差引起的精度的恶化。

附图说明

图1是表示实施例1的非可逆电路元件(2端口型隔离器)的分解立体图。

图2是表示带中心电极的隔离器的立体图。

图3是表示所述铁氧体的组件的立体图。

图4是表示包含铁氧体和磁铁的元件的分解立体图。

图5是表示2端口型隔离器的一个电路例的等价电路图。

图6是表示制造工序的说明图。

图7是表示接着图6的制造工序的说明图。

图8是表示接着图7的制造工序的说明图。

图9是在永磁铁的下表面形成通孔和电极的铁氧体、磁铁元件的底面图。

图10是表示实施例2的非可逆电路元件(2端口型隔离器)的分解立体图。

图11是表示实施例3的复合电子器件的立体图。

图12是表示所述复合电子器件的电路结构的框图。

图13是表示实施例4的复合电子器件的立体图。

图14是表示实施例5的复合电子器件的立体图。

符号的说明。

1、2、2A、2B-隔离器；3、4、5-复合电子器件；30-包含铁氧体和磁铁的元件；32-铁氧体；33-通孔；34-电极；35-第一中心电极；36-第二中心电极；41-永磁铁；42、44、45、47-粘合层；43、46-绝缘层。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件的实施例。另外，对在各实施例中公共的元件、部分赋予相同的符号，省略重复的说明。

(实施例1(隔离器)、参照图1～图5)

图1表示实施例1的2端口型隔离器1的分解立体图。该2端口型隔离器1是集中常数型隔离器，大致由电路基板20、由铁氧体32和一对永磁铁41构成的包含铁氧体和磁铁的元件30、匹配电路元件(电容器C1安装在电路基板20上，其他元件内置在电路基板20中)构成。

在铁氧体32上，如图2所示，在在表里的主面32a、32b形成彼此电绝缘的第一中心电极35和第二中心电极36。这里，铁氧体32形成具有彼此相对的平行的第一主面32a和第二主面32b的长方体形状。

此外，永磁铁41按照对于铁氧体32在大致垂直于主面32a、32b的方向施加直流磁场的方式，对于主面32a、32b，例如通过环氧类的粘合层42(参照图4)接合，形成包含铁氧体和磁铁的元件30。永磁铁41的主面与所述铁氧体32的主面32a、32b为相同的尺寸，彼此的外形一致地将主面彼此相对配置。另外，以下，参照图6～图8，详细描述磁铁元件30的制造方法。

第一中心电极35如以下说明的那样，由金属箔(例如Cu箔)形成。即如图2所示，该第一中心电极35在铁氧体32的第一主面32a，从右下上升，在左上，相对于长边以比较小的角度倾斜而形成，通过上表面32c上的中继用电极35a，绕到第二主面32b，在第二主面32b，按照在透视状态下与第一主面32a重叠的方式形成，一端与在下表面32d形成的电极35b连接。此外，第一中心电极35的另一端与在下表面32d形成的电极35c连接。第一中心电极35在铁氧体32上缠绕1匝。而且，第一中心电极35和以下说明的第二中心电极36在其间形成绝缘层43(参照图4)来彼此绝缘的状态下交叉。按照需要，设定中心电极35、36的交叉角，来调整输入阻抗或插入损失。

第二中心电极36由金属箔(例如，Cu箔)形成。该第二中心电极36首先将第0.5匝36a在第一主面32a，从右下到左上，相对于长边以比较大的角度倾斜，在与第一中心电极35交叉的状态下形成，并通过上表面32c上的电极36b绕到第二主面32b，该第一匝36c在第二主面32b，与第一中心电极35几乎垂直交叉的状态下而形成。第一匝36c的下端部通过下表面32d的电极36d绕到第一主面32a，该第1.5匝36e在第一主面32a，在与第0.5匝36a平行地与第一中心电极35交叉的状态下形成，通过上表面32c的电极36f绕到第二主面32b。以下，同样，第2匝36g、电极36h、第2.5匝36i、电极36j、第3匝36k、电极36l在铁氧体32的表面分别形成。此外，第二中心电极36的两端与分别在铁氧体32的下表面32d形成的电极35c、36l连接。另外，电极35c作为第一中心电极35和第二中心电极36各自的端部的连接用电极而公用。

此外，在铁氧体32的上下表面32c、32d形成的凹部37(参照图3)，用镀Ag、Cu等，形成电极35a、35b、35c、36b、36d、36f、36h、36j、36l。此外，在上下表面32c、32d与凹部37平行地形成虚设(dummy)凹部38，并且形成虚设电极39a、39b、39c。在母铁氧体基板形成通孔，在该通孔镀上电极材料之后，在截断通孔的位置切割而形成这种电极。

图4表示在铁氧体的主面32a上层叠各材料的状态，在主面32a上通过粘合层44形成第二中心电极36，通过绝缘层43形成第一中心电极35，进而，通过粘合层42粘贴永磁铁41。在铁氧体32的主面32b一侧，虽然在图4中未图示，但是同样层叠各材料。另外，以下，参照图6～图8，说明制造方法。

作为铁氧体32，使用YIG铁氧体等。蚀刻Cu等金属箔，形成第一和第二中心电极35、36。作为中心电极35、36的绝缘层43，能使用聚酰亚胺等树脂膜。也能用印刷、转写、光刻等形成它们。

永磁铁41通常使用锶类、钡类、镧-钴类的铁氧体磁铁。作为接合永磁铁41和铁氧体32的粘合层42，例如使用单组分液性的热塑型环氧粘合剂。

基板20是LTCC陶瓷基板，在其表面形成用于安装所述包含铁氧体和磁铁的元件30或电路匹配元件的一部分即芯片类型的电容器C1的端子电极25a、25b、25c、25d、25e或输入输出用电极26、27、接地电极28。此外，参照图5，以下说明的匹配电路元件(电容器C2、CS1、CS2、电阻R)在基板20作为内部电极形成，通过转接孔(via-hole)导体等构成给定的电路。

所述包含铁氧体和磁铁的元件30安放在基板20上，铁氧体32的下表面32d的电极35b、35c、351与基板20上的端子电极25a、25b、25c回流焊接而一体化。此外，电容器C1与基板20上的端子电极25d、25e回流焊接。

(电路结构，参照图5)

这里，在图5的等价电路中表示所述隔离器1的一个电路例。输入端口P1通过匹配用电容器CS1连接在匹配用电容器C1和终端电阻R上，匹配用电容器CS1连接在第一中心电极35的一端。第一中心电极35的另一端和第二中心电极36的一端连接在终端电阻R和电容器C1、C2上，并且通过电容器CS2连接在输出端口P2上。第二中心电极36的另一端和电容器C2连接在接地端口P3上。

在由以上的等价电路构成的2端口型隔离器1中，第一中心电极35的一端连接在输入端口P1上，另一端连接在输出端口P2上，第二中心电极36的一端连接在输出端口P2上，另一端连接在接地端口P3上，所以能成为插入损失小的2端口型的集中常数隔离器。进而，在动作时，大的高频电流流过第二中心电极36，高频电流几乎不流过第一中心电极35。

此外，包含铁氧体和磁铁的元件30通过将铁氧体32和一对永磁铁41一体化，而在机械上变得稳定，成为不会由于振动或冲击而变形、破损的牢固的隔离器。

(制造工序、参照图6～图8)

参照图6～图8，说明包含铁氧体和磁铁的元件30的制造工序。另外，在图6～图8中，将包含铁氧体和磁铁的元件30的一部分作为截面表示。

此外，铁氧体32使用如下制作的。即将以氧化钇和氧化铁为主成分的微波用磁性体粉末和聚乙烯醇类有机粘合剂分散到有机溶剂中，取得浆(slurry)。接着，用干式挤压，将所述微波用磁性体粉末成形，在1300～1400℃左右的温度烧成。另外，代替所述主成分，也可以使用锰镁铁氧体、镍锌铁氧体、钙钒石榴石等磁性体粉末。

此外，第一中心电极35和第二中心电极36的配置顺序哪个在前都可以。在图2和图4中，表示在内侧配置第二中心电极36，在外侧配置第一中心电极35的例子，但是用在该制造工序中，在内侧配置第一中心电极35，在外侧配置第二中心电极36的例子说明。

首先，在工序1中，在永磁铁41的主面形成粘合层42。在工序2中，在粘合层42上粘贴金属箔，用光刻形成成为中心电极36的电极层，并且设置成为层叠的基准的标记。在工序3中，形成绝缘层43。在工序4中，在绝缘层43上粘贴金属箔，用光刻形成成为中心电极35的电极层。在工序5中，形成粘合层44。在工序6中，在粘合层44粘贴铁氧体32。

接着，在工序7中，在铁氧体32形成通孔33(相当于上下表面的凹部37、38)。用激光法加工通孔33，但是也可以用喷沙法等加工。在工序8中，在通孔33中通过镀来形成电极34。该电极34在粘合层44或绝缘层43的非形成部分也形成，在铁氧体32的上下表面32c、32d分别连接中心电极35、36。在工序9中，在铁氧体32的主面形成粘合层45。在工序10中，在粘合层45上粘贴金属箔，用光刻形成成为中心电极35的电极层。在工序11中，形成绝缘层46。另外，在所述工序9和工序11中，用光刻将电极34上形成开口部。

接着，在工序12中，在绝缘层46上粘贴金属箔，用光刻形成成为中心电极36的电极层。在工序13中，通过镀来形成电极34。这里形成的电极34分别与中心电极35、36连接，也与在所述工序8中形成的电极34连接。在工序14中，形成粘合层47。在工序15中，在粘合层47上粘贴一个永磁铁41。

以上的制造工序用所谓的多重生产(multiple production)的手法进行。即永磁铁41和铁氧体32使用母磁铁和母铁氧体，按照在它们的表面构成1单位的元件30的方式层叠给定的材料，加工形状，结束所述工序15之后，分割为给定的尺寸。

另外，在所述制造工序中，也可以省略工序8的电极34的形成，在工序13一体地形成电极34。此外，也可以省略工序7中的通孔33的形成(在这种情况下，也省略工序8)，在工序9～工序13的任意的工序之间形成通孔33，在工序13一体地形成电极34。进而，在工序2和工序15之后，在永磁铁41的下表面(永磁铁41相对于电路基板20的安装面)也形成通孔，在该通孔通过镀来形成电极34。图9表示这样形成的包含铁氧体和磁铁的元件30的底面。通过在永磁铁41的下表面也形成电极34，在基板20上安装包含铁氧体和磁铁的元件30时的焊接强度提高。

在所述制造工序中，能够在永磁铁41的主面上依次层叠粘合层42、金属箔(电极36)、绝缘层43、金属箔(电极35)、粘合层44、铁氧体32、粘合层45、金属箔(电极35)、绝缘层46、金属箔(电极36)、粘合层47、永磁铁41来制造，层叠时的定位基准用一个就可以，所以精度提高。此外，中心电极35、36用金属箔形成，并且通过镀来形成电极34(35a、35b、35c、36b、36d、36f、36h、36j、36l)，所以不用烧结，由此不产生烧结引起的收缩误差。

(实施例2(隔离器)、参照图10)

图10表示实施例2的2端口型隔离器2的分解立体图。该2端口型隔离器2具有基本上与所述实施例1同样的结构，不同点在于，匹配电路元件C1、C2、CS1、CS2、R的全部作为芯片类型，锡焊在印刷电路基板20A的表面。在印刷布线电路基板20A的表面，除了用于连接第一和第二中心电极35、36的两端的端子电极25a、25b、25c以外，还形成用于连接各匹配电路元件的端子电极25d、25e。此外，虽然未图示，但是也形成输入输出用电极、接地电极。

(实施例3(复合电子器件)、参照图11和图12)

在图11表示实施例3的复合电子器件3。该复合电子器件3是在印刷布线电路基板82的表面安装所述隔离器2和功率放大器81来作为模块构成。在功率放大器81的周围安装芯片类型的必要的电路元件83a～83f。

图12表示复合电子器件3的电路结构。将阻抗匹配电路86的输出对高频功率放大器电路81输入，并将其输出通过阻抗匹配电路85对隔离器2输入。

(实施例4(复合电子器件)、参照图13)

图13表示实施例4的复合电子器件4。该复合电子器件4是在印刷布线电路基板91的表面安装所述隔离器2A、2B，作为模块构成。隔离器2A、2B由与所述隔离器2同样的结构构成，隔离器2A例如在800MHz频带使用，隔离器2B例如在2GHz频带使用。

(实施例5(复合电子器件)，参照图14)

图14表示实施例5的复合电子器件5。该复合电子器件5是将隔离器2A和功率放大器81A的组、隔离器2B和功率放大器81B的组分别安装在印刷布线电路基板96的表面，作为模块构成。

(其他实施例)

另外，本发明的包含铁氧体和磁铁的元件、非可逆电路元件和复合电子器件并不局限于所述的实施例，在其宗旨的范围内能进行各种变更。

特别是匹配电路的结构是任意的。此外，作为将包含铁氧体和磁铁的元件或匹配电路元件在基板的表面接合的方法，除了在所述实施例中表示的焊剂接合以外，也可以使用基于导电性粘合剂的接合、基于超声波的接合、基于桥焊的接合等。包含铁氧体和磁铁的元件也可以是只在铁氧体的单方的主面固定永磁铁。

Claims (7)

1.一种包含铁氧体和磁铁的元件，由具有彼此在电绝缘状态下交叉配置的多个中心电极的铁氧体、和按照对该铁氧体施加直流磁场的方式固定在铁氧体的主面上的永磁铁构成；

所述中心电极由在所述铁氧体的两个主面通过粘合层设置的金属箔构成，并且该中心电极通过在与铁氧体的主面正交的面上通过镀而设置的电极被导通。

2.根据权利要求1所述的包含铁氧体和磁铁的元件，其特征在于：

所述通过镀而设置的电极在与所述铁氧体的主面正交的面上形成的通孔中形成。

3.根据权利要求1或2所述的包含铁氧体和磁铁的元件，其特征在于：

在所述永磁铁的安装面上，通过镀而设置有电极。

4.根据权利要求3所述的包含铁氧体和磁铁的元件，其特征在于：

所述通过镀而设置的电极在所述永磁铁的安装面上形成的通孔中形成。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的包含铁氧体和磁铁的元件，其特征在于：

所述金属箔由Cu构成。

6.一种非可逆电路元件，其特征在于：

具有权利要求1～5中的任意一项所述的包含铁氧体和磁铁的元件。

7.一种复合电子器件，其特征在于：

具有权利要求6所述的非可逆电路元件。

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