JP2005210305A - 静磁波発振装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 静磁波素子の厚みを薄くすることなく、ギャップ（空隙）の距離の制限を無くし、若しくは少なくし、より距離の短いギャップを形成することにより、より強い磁界を得るようにし、したがってより高い発振周波数を得ることのできる静磁波発振装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 磁石の一方の極に付けた第1の磁極片と、該磁石の他極に外部ヨークを経由して付けた第2の磁極片と、前記第1または第2の何れか一方の磁極片に静磁波素子を備えた発振回路基板を配置した静磁波発振装置であって、前記回路基板には凹部若しくは穴部を備え、該凹部若しくは穴部に前記静磁波素子を配した構成とすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フェリ磁性共鳴を利用した静磁波発振装置及びその製造方法に関するものである。

図４は、従来の静磁波発振装置の一例を示す。
図４において、１は静磁波素子、２は発振回路基板、５は永久磁石、６’はギャップ（空隙）、７は励磁コイル、８は外部ヨーク、９は磁界、１０’は銅板、１１はマイクロストリップライン、１４は上部磁極（及び１３は上部磁極面）、１５は下部磁極（及び１２は下部磁極面）、である。

永久磁石５により発生される磁界９（図中では模式的に複数の点線で表わす。）を、前記永久磁石５の一方の極に付けた下部磁極１５と、前記永久磁石５の他極に外部ヨーク８を経由して付けた上部磁極１４との間のギャップ６’（矢印が示す間隔）に集中させ、静磁波素子１を前記ギャップ６’内の発振回路基板２上に配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板１０’を経由してマイクロストリップライン１１により取り出すことで静磁波発振装置を形成する。

ここで、前記静磁波素子１による発振周波数は、前記静磁波素子１に印加される磁界の強さに依存し、磁界の強さは、前記ギャップ６’の距離に依存するため、前記静磁波素子１により一定の発振周波数を得るには、前記ギャップ６’の距離を一定に保つ必要がある。
また、静磁波発振装置に使用される静磁波素子１には、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）非磁性単結晶基板上に、フェリ磁性体であるＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）薄膜を液相エピタキシャル成長させた素子が一般的に用いられる。

また、従来の静磁波発振装置に関する技術として例えば特許文献１〜特許文献３がある。

特開平７−２１２１１２号公報 特開平６−１２５２２１号公報 特開２００１−２７４６２４号公報

上記従来技術においては、発振周波数をより高い発振周波数とするために、磁界の強さをより強くする必要があり、そのために、上部磁極面１３と下部磁極面１２をなるべく近くする必要があり、即ち、ギャップ（空隙）の距離をできるだけ短くする必要がある。
しかしながら、従来の静磁波発振装置では静磁波素子１をギャップ６’内の発振回路基板２上に配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板１０’を経由してマイクロストリップライン１１により取り出す構造のため、発振回路基板２上に配置された静磁波素子１の厚みによりギャップ（空隙）の距離が制限され、より高い発振周波数を得ることができないという問題点があった。
また、より高い発振周波数を得るために、静磁波素子１の厚みを薄くする、というような静磁波発振装置の基本部分となる静磁波素子１を改良する必要があるという問題点があった。

本発明は上記従来技術に鑑みて為されたもので、前述した問題点を解決し、静磁波素子の厚みを薄くすることなく、ギャップ（空隙）の距離の制限を無くし、若しくは少なくし、より距離の短いギャップを形成することにより、より強い磁界を得るようにし、したがってより高い発振周波数を得ることのできる静磁波発振装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記従来の問題点を解決するため第１の発明は、磁石の一方の極に付けた第1の磁極片と、該磁石の他極に外部ヨークを経由して付けた第2の磁極片と、前記第1または第2の何れか一方の磁極片に静磁波素子を備えた発振回路基板を配置した静磁波発振装置であって、前記回路基板には凹部若しくは穴部を備え、該凹部若しくは穴部に前記静磁波素子を配した構成とすることを特徴とし、より高い発振周波数を得ることのできる静磁波発振装置を提供することができる。

また、上記従来の問題点を解決するため第２の発明は、磁石の一方の極に付けた第1の磁極片と、該磁石の他極に外部ヨークを経由して付けた第2の磁極片と、前記第1または第2の何れか一方の磁極片に静磁波素子を備えた回路基板を配置した静磁波発振装置の製造方法であって、前記回路基板に凹部若しくは穴部を形成する工程と、該形成した凹部若しくは穴部に前記静磁波素子を配する工程と、該静磁波素子を配した凹部若しくは穴部を金属板により被せる工程と、これら各工程を行うことで前記回路基板に静磁波素子を配置した発振回路基板を構成し、該発振回路基板を前記第1または第2の何れか一方の磁極片に配置することで静磁波発振装置を製造することを特徴とし、より高い発振周波数を得る静磁波発振装置を、より安定した製造工程による製造方法を提供することができる。

本発明によれば、静磁波素子の厚みを薄くすることなく、ギャップ（空隙）の距離の制限を無くし、若しくは少なくし、より距離の短いギャップを形成することにより、より強い磁界を得るようにし、したがってより高い発振周波数を得ることのできる静磁波発振装置及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態である静磁波発振装置の第1の実施例を示す。
図１において、１は静磁波素子、２は発振回路基板、５は永久磁石、６はギャップ（空隙）、７は励磁コイル、８は外部ヨーク、９は磁界、１０は銅板、１１はマイクロストリップライン、１４は上部磁極（及び１３は上部磁極面）、１５は下部磁極（及び１２は下部磁極面）、である。
そして、永久磁石５により発生される磁界９（図中では模式的に複数の点線で表わす。）を、前記永久磁石５の一方の極に付けた下部磁極１５と、前記永久磁石５の他極に外部ヨーク８を経由して付けた上部磁極１４との間のギャップ（矢印が示す間隔）に集中させ、静磁波素子１を前記ギャップ６内の発振回路基板２上の凹部に配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板１０を経由してマイクロストリップライン１１により取り出すことで静磁波発振装置を形成する。

すなわち、発振回路基板には凹部を設け、この凹部に静磁波素子１を配置し、静磁波素子１の上面側にほぼ平らな銅板１０を配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板１０を経由してマイクロストリップライン１１により取り出す構造としている。
このことは、発振回路基板２上に凹部を設け、その凹部内に静磁波素子を埋没するように配置することで、ギャップ６の距離が従来のギャップ６’に比べて、凹部の深さの分だけ短くすることができ、磁界の強さをより強くし、より高い発振周波数を得ることができる。
さらに、凹部の深さを静磁波素子の厚みとほぼ同様とすることで、銅板１０を折り曲げ加工する必要がなく、ほぼ平らな銅板とすることができる。

なお、図１において、銅板１０は理解し易いようにかなりの厚みを持った図面としているが、実際にはマイクロストリップライン１１の厚みと同等程度であって、即ち、凹部の深さを静磁波素子の厚みとほぼ同様とすることで、発振回路基板２の表面と、静磁波素子及び銅板を配置した部分の銅板表面との高さが、ほぼ同じとすることができ、従来に比べて静磁波素子の厚み分ギャップを狭く（短く）することができる。
このことは、上部磁極面１３と下部磁極面１２とがより近い位置とすることができ、即ち外部ヨークの縦方向を小さく（短く）することができ、静磁波発振装置全体を小型軽量化することができるものである。

図２は、本発明の実施の形態である静磁波発振装置の第２の実施例を示す。
この図２においては、前述した図１の第1の実施例とほぼ同様であるが、発振回路基板２に凹部ではなく、穴部を設けた構成としている。
すなわち、発振回路基板には穴部を設け、この穴部に静磁波素子１を配置し、静磁波素子１の上面側にほぼ平らな銅板１０を配置し、前記静磁波素子１による発振信号を銅板１０を経由してマイクロストリップライン１１により取り出す構造としている。

このことは、発振回路基板２上に穴部を設け、その穴部内に静磁波素子を埋没するように配置することで、ギャップ６の距離を短くすることができ、磁界の強さをより強くし、より高い発振周波数を得ることができる。
即ち、静磁波素子１若しくは発振回路基板２の何れか厚い方（高さの大きい方）の厚み分だけを考慮したギャップ長を考慮して、静磁波発振装置の外形寸法を設計することができるので静磁波発振装置全体を小型軽量化することができる。
また、発振回路基板と静磁波素子の厚みとをほぼ同様とすることで、即ち、静磁波素子の厚みによって発振回路基板の厚みを考慮した設計をすることで、小型軽量化を図った静磁波発振装置を設計することができる。

図３は、本発明の実施の形態である静磁波発振装置の製造工程の説明図を示し、図３（ａ）は発振回路基板を形成してから発振周波数を調整するまでの工程、図３（ｂ）は発振回路基板そのものの形成の工程、を示す。
図３（ａ）においては、発振回路基板に第1実施例の凹部を形成し（ステップＳ３１）、該形成した凹部に静磁波素子を落とし込むことで埋設し（ステップＳ３２）、埋設した上面側より銅板を被せ（ステップＳ３３）、被せた銅板とマイクロストリップラインとを半田付けして接続する（ステップＳ３４）。
そしてこの発振回路基板を下部磁極の上に設置し、励磁コイル及び上部磁極を外部ヨークと共に嵌め込み（ステップＳ３５）、通電による発振周波数の調整（微調整）を行う（ステップＳ３６）。

図３（ｂ）においては、上述したステップＳ３１の発振回路基板そのものを形成する工程を示しており、例えば発振回路基板は上層部と下層部の２層構造となっている。
そして、上層部に穴部を形成し（ステップＳ３１１）、下層部の上に穴部を形成した上層部を重ねることで凹部のある発振回路基板を形成している（ステップＳ３１２）。
このように静磁波発振装置の製造を行うことで、発振回路基板の凹部を形成した際に、凹部の底面が粗い状態となることなく、滑らかな面とすることができるため、安定したギャップを形成することができ、後の調整作業を容易にし、安定した発振周波数を得ることができる。

また、この図３において、発振回路基板に第2実施例の穴部を形成した場合（ステップＳ３１）、この発振回路基板を下部磁極の上に設置し（ステップＳ３５の上側図示）、該形成した穴部に静磁波素子を落とし込むことで埋設し（ステップＳ３２）、埋設した上面側より銅板を被せ（ステップＳ３３）、被せた銅板とマイクロストリップラインとを半田付けして接続する（ステップＳ３４）。
そして、励磁コイル及び上部磁極を外部ヨークと共に嵌め込み（ステップＳ３５の下側図示）、通電による発振周波数の調整（微調整）を行う（ステップＳ３６）。

上述した図１または図２の実施例では、静磁波発振装置の内部に組み込まれている磁石の一方の極に設けた発振回路基板上の静磁波素子の厚さを変えずに静磁波素子の表面と発振回路基板の表面を同じ高さとすることができ、磁極間のギャップを小さくし、磁界を強めることができる。

また上述した図１の実施例では、発振回路基板に凹部を設置することで静磁波素子の厚さを変えずに静磁波素子の表面と発振回路基板の表面を同じ高さとすることができ、磁極間のギャップを小さくし、磁界を強めることができる。

また上述した図２の実施例では、発振回路基板に穴部を設置することで静磁波素子の厚さを変えずに静磁波素子の表面と発振回路基板の表面を同じ高さとすることができ、磁極間のギャップを小さくし、磁界を強めることができる。

上述した図３の実施例では、静磁波発振装置の製造を行う際には、静磁波素子が傾いた状態で設置されないよう、磁界に対して垂直に設置されることにより、より精密な、より安定した発振周波数を得ることができる。
これは、発振回路基板の凹部または穴部を形成し、該凹部の底面または穴部の下側の下部磁極が、滑らかな面であるために、静磁波素子が傾いたりせずに平行を保つことができ、安定したギャップを形成することができ、静磁波発振装置の組み立て後の調整作業を容易にし、より高い発振周波数を得る静磁波発振装置の製造において、より安定した製造工程とすることができるものである。

本発明による静磁波発振装置は、デジタルＦＰＵ（Ｆｉｅｌｄ ｐｉｃｋ−ｕｐ Ｕｎｉｔ）等の無線中継装置に用いる周波数発振装置として、より高周波の発振周波数を安定して得る場合等、特に有効である。

本発明の実施の形態である静磁波発振装置の第1の実施例を示す。 本発明の実施の形態である静磁波発振装置の第２の実施例を示す。 本発明の実施の形態である静磁波発振装置の製造工程の説明図を示し、（ａ）発振回路基板を形成してから発振周波数を調整するまでの工程、（ｂ）発振回路基板そのものの形成の工程、を示す。 従来の静磁波発振装置の一例を示す。

符号の説明

１：静磁波素子、２：発振回路基板 、５：永久磁石、６、６’：ギャップ（空隙）、７：励磁コイル、８：外部ヨーク、９：磁界（磁界を模式的に複数の点線で表わしたもの）、１０、１０’：銅板、１１：マイクロストリップライン、１２：下部磁極面、１３：上部磁極面、１４：上部磁極、１５：下部磁極。

Claims (2)

1. 磁石の一方の極に付けた第1の磁極片と、
   該磁石の他極に外部ヨークを経由して付けた第2の磁極片と、
   前記第1または第2の何れか一方の磁極片に静磁波素子を備えた発振回路基板を配置した静磁波発振装置であって、
   前記回路基板には凹部若しくは穴部を備え、
   該凹部若しくは穴部に前記静磁波素子を配した構成とすることを特徴とする静磁波発振装置。
2. 磁石の一方の極に付けた第1の磁極片と、
   該磁石の他極に外部ヨークを経由して付けた第2の磁極片と、
   前記第1または第2の何れか一方の磁極片に静磁波素子を備えた回路基板を配置した静磁波発振装置の製造方法であって、
   前記回路基板に凹部若しくは穴部を形成する工程と、
   該形成した凹部若しくは穴部に前記静磁波素子を配する工程と、
   該静磁波素子を配した凹部若しくは穴部を金属板により被せる工程と、
   これら各工程を行うことで前記回路基板に静磁波素子を配置した発振回路基板を構成し、
   該発振回路基板を前記第1または第2の何れか一方の磁極片に配置することで静磁波発振装置を製造することを特徴とする静磁波発振装置の製造方法。