专利名称：非可逆电路元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及非可逆电路元件，特别是在微波波段中使用的隔离器和循 环器等非可逆电路元件及其制造方法。
背景技术：
以往以来，隔离器和循环器等非可逆电路元件，具有仅仅以预先确定 的方向传送信号，而不向相反方向传送信号的特性。利用该特性，例如， 隔离器被用于汽车电话、手机等移动体通信设备的发送电路部。
在这种非可逆电路元件中，为了保护设有多个中心电极的铁氧体(7 二，<卜)与对其施加直流磁场的永磁体的组合体免受外部磁场的影响， 而利用环状的磁轭(参照专利文献1)或箱体形状的磁轭(参照专利文献 2)围绕该组装体的周围。
然而，在以往的非可逆电路中，作为磁屏障部件而将软铁等加工为环 状的磁轭或箱体形状的磁轭，因此在加工或组装时比较费功夫，成本也提 高了。
专利文献1:国际公开第2006/011383号国际公布文本 专利文献2:特开2002—198707号公报
因此，本发明的目的在于提供一种由简单的构造形成且电气特性良好 的非可逆电路元件及其制造方法。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种非可逆电路元件，其中，备有 永磁体；铁氧体，其通过该永磁体施加直流磁场；多个中心电极，其
以相互电绝缘且相互交叉的状态配置于该铁氧体；
电路基板，其在表面形成有端子电极，
搭载于所述电路基板上的所述永磁体和所述铁氧体，被树脂层所覆
兰 皿，
所述树脂层至少由最内层和磁性树脂层所构成，所述最内层由非磁性 树脂材料构成，所述磁性树脂层混合了具有磁性的填料。
在本发明所涉及的非可逆电路元件中，由于对永磁体和铁氧体进行覆 盖的树脂层中磁性树脂层构成磁通的通路，且在最内层配置非磁性树脂材 料，因此与铁氧体之间不会发生磁短路，在磁性树脂层中有效地形成磁路， 电气特性良好。即，不需要以往那样的环状或箱形状的磁轭，能够以树脂 层简单的结构，构成磁路，并能够发挥磁屏蔽作用。
在本发明所涉及的非可逆电路元件中，以体积比5 50%将所述填料混 合于所述磁性树脂层。若低于5%，则构成磁路的能力降低，若超过50%， 则填料和树脂的润湿性降低从而树脂层的进行强度不足。此外，优选为， 填料由磁性金属膜所覆盖，饱和磁通密度变大，特别是微波波段的插入损 失降低。
另外，也可以在磁性树脂层配置由磁性体构成的平板状磁轭，而提高 磁效率。并且，所述平板状磁轭由磁性体膜所覆盖。
另外，也可以采用如下构成即所述中心电极由第1中心电极和第2 中心电极构成，第l中心电极的一端电连接在输入端口，另一端电连接在 输出端口，第2中心电极的一端电连接在输出端口，另一端电连接在接地 端口，在所述输入端口和所述输出端口之间电连接第1匹配电容；在所述 输出端口和所述接地端口之间电连接第2匹配电容；在所述输入端口和所 述输出端口之间电连接电阻。从而能够得到插入损失小的双端口型的集中 常数型隔离器。
并且，优选为，所述第1和第2中心电极以导体膜的形式形成在所述 铁氧体上。从而能够利用光刻法等薄膜成形技术高精度地对第1和第2中 心电极进行稳定化。
另外，也可以是，所述铁氧体和所述永磁体构成铁氧体/磁体组合体， 所述铁氧体/磁体组合体是所述永磁体从两侧与配置有所述中心电极的面 相平行地夹持所述铁氧体的结构，所述铁氧体/磁体组合体被配置在所述 电路基板上，且所述铁氧体/磁体组合体的配置有所述中心电极的面被配
置在相对于该电路基板的表面垂直的方向。从而使得即使使用比较大的 永磁体，也能够在不损失低高度化的情况下使中心电极的磁耦合变大，提 高电气特性。
本发明的非可逆电路元件的制造方法中，所述非可逆电路元件，备有 永磁体；铁氧体，其通过该永磁体施加直流磁场；多个中心电极，其以相 互电绝缘且相互交叉的状态配置于该铁氧体；电路基板，其在表面形成有 端子电极，其中，所述非可逆电路元件的制造方法，包括在以矩阵状形 成了多个所述电路基板的母体基板上，在与各电路基板相对应的位置上搭 载所述永磁体和所述铁氧体的工序；利用至少由最内层和磁性树脂层构成 的树脂层对在所述母体基板上搭载的所述永磁体和所述铁氧体进行覆盖 的工序，其中所述最内层由非磁性树脂材料构成，所述磁性树脂层中混合 了具有磁性的填料；以及一体地将所述树脂层和所述母体基板切断为规定 的尺寸的工序。
在本发明所涉及的非可逆电路元件的制造方法中，利用树脂层对在所 述母体基板上搭载的所述永磁体和所述铁氧体进行覆盖，并将该树脂层和 铁氧体一体地切断，从而能够以多数个对非可逆电路元件实现批量化生
特别是，如果将由非磁性树脂材料构成的最内层用薄板和混合了具有 磁性的填料的磁性树脂层用薄板，覆盖所述永磁体和所述铁氧体，再加热、 软化，并进一步使之硬化，由于薄板的处理容易，因此制造工艺被简化。
根据本发明，由于由最内层和磁性树脂层构成的树脂层对在所述母体 基板上搭载的所述永磁体和所述铁氧体进行覆盖，其中所述最内层由非磁 性树脂材料构成，所述磁性树脂层中混合了具有磁性的填料，因此不需要 以往那样的环状或箱形状的软铁制磁轭，由简单的结构构成，并且能够在 磁性树脂层中有效地形成磁路，并能够使得电气特性良好。并且，由于树 脂层以充填法，或对所述薄板进行加热、软化，并进步使之硬化的方法 实现，因此能够容易地形成。另外，由于能够用树脂层无间隙(gap)地 覆盖永磁体和铁氧体，因此，能够得到一种非可逆电路元件，其不会因为 落下时的冲击等而在各构成部件中产生位置错位，且机械强度优良。
图1是表示本发明所涉及的非可逆电路元件(两端子型隔离器)的第 1实施例的分解立体图。
图2是表示附有中心电极的铁氧体的立体图。
图3是表示所述铁氧体的立体图。
图4是表示铁氧体/磁体组合体的分解立体图。
图5是表示双端口型隔离器的第1电路例的等价电路图。
图6是表示双端口型隔离器的第2电路例的等价电路图。
图7是表示双端口型隔离器的剖面图。
图8是表示形成树脂层的工序的说明图。
图9是表示铁氧体以及树脂层的磁通的流动的说明图，(A)表示不 存在由非磁性树脂构成的最内层的情况；(B)表示设有该最内层的情况。
图10表示本发明所涉及的非可逆电路元件(双端口型隔离器)的第2 实施例的分解立体图。
实施方式
以下参照附图，对本发明所涉及的非可逆电路及其制造方法的实施例 进行说明。
(第1实施例，参照图1 图9)
图1表示作为本发明所涉及的非可逆电路元件的第1实施例的双端口 型隔离器的分解立体图。该双端口型隔离器，是集中常数型隔离器，大概 由电路基板20，以及由铁氧体32和永磁体41形成的铁氧体/磁体组合体 30所构成，并且该铁氧体/磁体组合体30的周围由树脂层10所覆盖。另 外，在图1中，附加斜线的部分是导电体。
在铁氧体32，如图2所示那样，在表里的主面32a、 32b形成相互电 绝缘的第1中心电极35和第2中心电极36。这里，铁氧体32形成具有相 互平行的第1主面32a和第2主面32b的长方体，并具有上表面32c、下 表面32d以及剖面32e、 32f。
另外，通过例如环氧树脂粘结剂42而将永磁体41粘结在主面32a、 32b上，而形成铁氧体/磁体组合体30，以使得相对于铁氧体32的主面32a、32b，将磁场以大致垂直方向施加于该主面32a、 32b (参照图4)。永磁 体41的主面41a与前述铁氧体32的主面32a、 32b是相同尺寸，且以相 互的外形一致的方式使主面32a、 41a，与主面32b， 42a彼此相对地配置。
如图2所示，第1中心电极35，在铁氧体32的第1主面32a中从右 下上升而以分离为两根的状态，在左上与长边相面对地以比较小的角度倾 斜而形成，并向左上方上升，通过上表面32c上的中继用电极35a而回入 到第2主面32b，在第2主面32b中以第1主面32a在透视的状态中重合 的方式以分支为两根的状态形成，其一端连接于形成于下表面32d的连接 用电极35b。另外，第1中心电极35另一端与形成于下表面32d的连接用 电极35b相连接。另外，第1中心电极35以1匝缠绕在铁氧体32上。并 且，第1中心电极35和以下所说明的第2中心电极36，在其间形成绝缘 膜并以相互绝缘的状态交叉。
首先，以第0. 5匝36a在第1主面32a从下边大致中央部向左上相对 于长边以比较大的角度倾斜而与第1中心电极35交叉的状态中形成第2 中心电极36，通过上表面32c上的中继用电极36b而旋入第1主面32b， 该第1匝36c的下端部通过下表面32d的中继用电极36d而旋入第主面 32a，该第1. 5匝36e在第1主面32a中以与第0. 5匝36a平行地和第1 中心电极35相交叉的状态而形成，并通过上表面中继用电极36f而旋入 到第2主面32b。以下同样，在铁氧体32的表面分别形成第2lS36g、中 继用电极36h、第2.5匝36i、中继用电极36j、第3匝36k、中继用电极 361、第3.5匝36m、中继用电极36n、第4匝360。另外，第2中心电极 36的两端，连接在分别形成于铁氧体32的下表面32d的连接于电极36c、 36p。另外，连接用电极35c作为第1中心电极35和第2中心电极36的 各自的端部的连接用电极而被共用。
艮P，第2中心电极36以螺旋状4匝缠绕于铁氧体32。这里，所谓匝 数，是中心电极36分别将第1或第2主面32a、 32b—圈横断的状态作为 0. 5匝而设定，并调整输入匝数和插入损失。
另外，连接用电极35b、 35c、 36p，或中继用电极35a、 36b、 36d、 36f、 36h、 36j、 361、 36n通过将银、银合金、铜、铜合金等电极用导体 涂布或填充到形成于铁氧体32的上下表面32c、 32d的凹部37 (参照图3)
而形成。另外，在上下表面32g、 32d，也与各种电极平行地形成伪凹部 38，并且形成伪电极39a、 39b、 39c。这种电极，通过预先在母体基板上 形成通孔，并用电极用导体填充该通孔后，以将该通孔分断的位置而进行 切割，从而形成。另外，也可以是，各种电极在凹部37、 38中作为导体
膜而形成。
作为铁氧体32，使用YIG铁氧体。第1和第2中心电极35、 36或各 种电极，可以作为银或银合金的厚膜或薄膜而用印刷、转印、光刻等工艺 方法形成。作为中心电极35、 36的绝缘膜，能够使用玻璃、铝等电介质 厚膜、聚(酰)亚胺等树脂膜等。这些也能够通过印刷、转印、光刻等工 艺方法而形成。
永磁体41通常使用锶系、钡系、镧一钴系的铁氧体磁体。作为将永 磁体41和铁氧体32粘结的粘结剂42，最适合使用一液性(一液性)的热 硬化型环氧树脂粘结剂。该粘结剂，常温下的作业性较好，在粘结部良好 地浸透，并以成为5 25um左右的较薄厚度而密接。另外，由于具有耐 热性，因此，用回流(y7口一)的热进行熔融，而不剥离，耐气候性也 较好，因此对热和适度的可靠性也较好。
电路基板20，是在多枚的电介质薄板上形成规定的电极而层积、烧结 的层积型基板，在其内部，如作为等价电路的图5和图6所示那样，内置 匹配电容器G1、 G2、 G3、 Cs1、 Gs2、 Gp1、 Gp2、以及终端电阻R。另外， 分别在上表面形成端子电极25a、 25b、 25c，在下表面形成外部连接用端 子电极26、 27、 28。
这些整合用电路元件和所述第1和第2中心电极35、 36的连接关系， 例如，如作为第1电路例的图5和作为第2电路例的图6所示。这里，对 图6所示的第2电路例进行说明。
在电路基板20的下表面形成的外部连接用端子电极26作为输入端口 P1而发挥功能，该端子电极26通过整合用电容器Cs1而连接在整合用电 容器C1和终端端子R。另外，该电极26通过形成于电路基板20的上表面 的端子电极25a和形成于铁氧体32的下表面32d的连接用电极35b而连 接在中心电极35的一端。
第1中心电极35的另一端和第2中心电极36的一端，通过形成于铁 氧体32的下表面32d的连接用电极35g和形成于电路基板20的上表面的 端子电极25b而连接于终端端子R和电容器GK C2，并且，通过电容器 Gs2连接形成于电路基板20的下表面的外部连接用端子27。该电极27作 为输出端口 P2而发挥功能。
第2中心电极36的另一端，通过形成于铁氧体32的下表面32d的连 接用电极36p和形成于电路基板20的上表面的端子电极25g，而连接于电 容器C2以及电路基板20的下表面的外部连接用端子电极28。该电极28 作为接地端口 P3而发挥功能。
另外，在输入端口 P1和电容器Cs1的连接点形成接地的阻抗调整得 用电容器Cp1。同样，在输出端口 P2和电容器Gs2的连接点连接接地的阻 抗调整用电容器Cp2。
所述铁氧体/磁体组合体30，被载置于电路基板20上，铁氧体32的 下表面32d的各种电极与电路基板20上的端子电极25a、 25b、 25c通过 回流焊锡焊接实现连接而一体化，并且通过粘结剂将永磁体41的下表面 与电路基板20—体化。
树脂层化，如图7所示那样，由非磁性树脂材料而成的最内层11和 混合了具有磁性的铁氧体的磁性树脂层12而构成。由非磁性材料构成的 最内层11，从环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、紫外线硬 化树脂等中选择。在本实施例中，使用环氧树脂。最内层11的厚度，优 选为，如以下所说明那样是能够防止磁路短路的50um。磁性树脂层12 是将具有磁性的填料(例如，Fe、 Fe—Si、 Fe—Si—AI、 Fe—Ni、软铁氧 体等饱和磁化大、保持力小的强磁性体粉末)混合于所述非磁性树脂材料 的物质。
设置树脂层10的第1方法，如图8 (A)所示那样，在以矩阵状形成 有多个电路基板的母基板2(T上搭载铁氧体/磁体组合体30，并从其上方 覆盖非磁性树脂带11'和磁性树脂带12'。此后，对磁带11， ， 12'进 行加热而软化，并进一步使之硬化，成为由最内层11和磁性树脂层12构 成的树脂层10 (参照图8 (B))。接下来，将树脂层12，和母基板20，
以预定的尺寸切断(参照图8 (G))。优选为切割的宽度为O. 15mm。按 照图8所示的这种制造方法，通过多数个安装能够上下隔离器的批量化。
另外，在所述磁性树脂带12'软化时，优选为，以未图示的平板对该 带12'的上表面进行按压，并将所形成的磁性树脂层12的表面作为平坦 面。在使用芯片安装而将隔离器安装于未图示的基板上时，在作为使用真 空喷嘴而使用的场合。
作为设置树脂层10的第2方法，也可以在载置于电路基板20上的铁 氧体/磁体组合体30的外周面，首先涂布最内层11，接着，填充磁性树脂 层12。另外，所述第1方法，与所述第2方法相比，基本上在于配置带体 11， ， 12，，制造容易。
这里，参照图9对由最内层11和磁性树脂层12构成的树脂层10的 作用进行说明。在图9 (A) 、 (B)中，箭头分别表示磁通的方向。图9 (A) 表示不存在最内层而仅仅设置磁性树脂层12的情况，由于磁性树脂层与 铁氧体32和永磁体41接触而产生磁路短路，因此铁氧体32的内部磁场 变小。相对于此，若如图9 (B)所示的那样设置由非磁性树脂层构成的最 内层11,则由于最内层11的磁阻较大，因此能够防止所述短路，并能够在 铁氧体32内部形成较大的磁场，提高了作为隔离器的电气特性。另外， 次树脂层12也发挥磁屏障的效果。
在所述磁性树脂层12中，优选为，混合于树脂中的填料以体积比为 5 50vol%，在本实施例中为15vol%。若低于5volX，则实质上不能够 构成磁路，若超过50volX，则树脂与填料的润湿性降低，因此树脂层的 机械强度变得不足。
另外，优选为，填料由磁性金属膜所覆盖，并且树脂层12的饱和磁 通密度变大。该磁性金属膜，例如由Au、 Ag、 Cu、 Al构成，在本实施例 中被Cu所覆盖。通常，在与微波信号垂直的方向产生感应电流，并使损 失增加。若在填料的表面施加导电性高(电阻低)的表面处理，则能够降 低因所述感应电流的影响所产生的插入损失。
另外，磁性树脂层12并没有必要必须接地，但是可以通过附加焊锡 和导电性粘结剂而接地，若实现接地则高频屏蔽的效果提高。
然而，在由以上结构组成的双端口型隔离器中，第1中心电极35的
一端连接在输入端口P1，另一端连接在输出端口 P2，第2中心电极36的 一端连接在输出端口P2，另一端连接在接地端口 P3，因此能够实现插入 损失小的双端口型的集中常数型隔离器。另外，在动作时，在第2中心电 极36中流过较大的电流，在第1中心电极35几乎不流过高频的电流。因 此，由第1中心电极35和第2中心电极36所产生的高频磁场的方向通过 第2中心电极36的配置而决定其方向。通过决定高频磁场的方向，能够 容易地进一步降低插入损失。
此外，铁氧体/磁体组合体30，通过用粘结剂42使铁氧体32和一对 的永磁体41 一体化而实现机械上的稳定，由此，能够实现振动、冲击均 无法使之变形或破损的坚固的隔离器。'
在本隔离器中，电路基板20是多层电介质基板。由此，能够在其内 部内置电容器或阻抗等的电路网，并能够实现隔离器的小型化、薄形化。 由于电路元件间的连接在基板内进行，因此能够期待可靠性的提高。当然， 电路基板20也没有必要是多层，也可以是单层，也可以将阻抗、整合用 电容器作为芯片型而外装。
(第2实施例，参照图10)
在图10中示出了作为本发明所涉及的非可逆电路元件的第2实施例 的双端口型隔离器的分解立体图。该双端口型隔离器，基本上具有与所述 第1实施例相同的构成，不同的是，在构成树脂层化的外侧的磁性树脂 层12设置由磁性体构成的平板状磁轭15。其他结构，与第1实施例相同， 省略重复的说明。
平板状磁轭15可以被埋入磁性树脂层12的表面，也可以载置于表面。 能够加强由磁性树脂层12构成的磁路和磁屏蔽效果。特别是，即使在向 磁性树脂层12的填料的混合量较少的情况下，也能够降低向外部的磁通
优选为，平板状磁轭15，由例如软铁钢板、硅钢板、纯铁板等磁体构 成，并且表面由磁性金属膜所覆盖。磁性金属膜，例如能够作为Au、 Ag、 Cu、 Al的镀膜而形成。由于软铁钢板、硅钢板、纯铁板的饱和磁通密度越 大，残留磁通密度也越小，因此可以说磁屏蔽效果较大，永磁体41的残 留磁通密度的调整变得容易，且该密度稳定化，故而优选。
(其他实施例)
另外，本发明所涉及的非可逆电路元件及其制造方法不限于前述实施 例，在其要旨的范围内的种种变更都是可能的。
特别是，树脂层10不限于非磁性的最内层11和磁性树脂层12这两 层构造，磁性树脂层12也可以由多层构成。另外，将终端电阻R或电容 器G1、 C2等作为芯片型而安装于电路基板20，并由树脂层10所覆盖。
另外，本发明不限于备有铁氧体/磁体组合体30的双端口型隔离器， 也可以是循环器。铁氧体或永磁体也可以采用其他构成，中心电极并不一 定限于由导体膜形成。
如上所示，本发明对于非可逆电路元件是有用的，特别是，对于由简 单的构造构成而制造容易，且在电气特性优良方面具有优点。
权利要求
1.一种非可逆电路元件，其中，备有永磁体；铁氧体，其通过该永磁体施加直流磁场；多个中心电极，其以相互电绝缘且相互交叉的状态配置于该铁氧体；电路基板，其在表面形成有端子电极，搭载于所述电路基板上的所述永磁体和所述铁氧体，被树脂层所覆盖，所述树脂层至少由最内层和磁性树脂层所构成，所述最内层由非磁性树脂材料构成，所述磁性树脂层混合了具有磁性的填料。
2、 根据权利要求l所述的非可逆电路元件，其特征在于， 以体积比5 50%将所述填料混合于所述磁性树脂层。
3、 根据权利要求1或2所述的非可逆电路元件，其特征在于， 所述填料由磁性金属膜所覆盖。
4、 根据权利要求1 3中任一项所述的非可逆电路元件，其特征在于， 在所述磁性树脂层配置由磁性体构成的平板状磁轭。
5、 根据权利要求4所述非可逆电路元件，其特征在于，所述平板状磁轭由磁性体膜所覆盖。
6、 根据权利要求l所述的非可逆电路元件，其特征在于， 所述中心电极由第1中心电极和第2中心电极构成，第1中心电极的一端电连接在输入端口，另一端电连接在输出端口，第2中心电极的一端电连接在输出端口，另一端电连接在接地端口，在所述输入端口和所述输出端口之间电连接第1匹配电容； 在所述输出端口和所述接地端口之间电连接第2匹配电容； 在所述输入端口和所述输出端口之间电连接电阻。
7、 根据权利要求1或6所述的非可逆电路元件，其特征在于， 所述第1和第2中心电极以导体膜的形式形成在所述铁氧体上。
8、 根据权利要求1或6或7所述的非可逆电路元件，其特征在于，所述铁氧体和所述永磁体构成铁氧体/磁体组合体，所述铁氧体/磁体 组合体是所述永磁体从两侧与配置有所述中心电极的面相平行地夹持所 述铁氧体的结构，所述铁氧体/磁体组合体被配置在所述电路基板上，且所述铁氧体/磁 体组合体的配置有所述中心电极的面被配置在相对于该电路基板的表面 垂直的方向。
9、 一种非可逆电路元件的制造方法，所述非可逆电路元件，备有 永磁体；铁氧体，其通过该永磁体施加直流磁场；多个中心电极，其以相 互电绝缘且相互交叉的状态配置于该铁氧体；电路基板，其在表面形成有 端子电极，其中，所述非可逆电路元件的制造方法，包括在以矩阵状形成了多个所述电路基板的母体基板上，在与各电路基板相对应的位置上搭载所述永磁体和所述铁氧体的工序；利用至少由最内层和磁性树脂层构成的树脂层对在所述母体基板上 搭载的所述永磁体和所述铁氧体进行覆盖的工序，其中所述最内层由非磁性树脂材料构成，所述磁性树脂层中混合了具有磁性的填料；以及 一体地将所述树脂层和所述母体基板切断为规定的尺寸的工序。
10、 根据权利要求9所述的非可逆电路元件的制造方法，其中，所述覆盖工序中，将由非磁性树脂材料构成的最内层用薄板和混合了 具有磁性的填料的磁性树脂层用薄板，覆盖所述永磁体和所述铁氧体，再 加热、软化，并进一步使之硬化。
全文摘要
本发明公开一种非可逆电路元件，即双端口型隔离器，其中，备有永磁体(41)；铁氧体(32)，其通过该永磁体(41)施加直流磁场；第1和第2中心电极，其配置于该铁氧体(32)；以及电路基板(20)。搭载于所述电路基板(20)上的所述铁氧体/磁体组合体(30)，被至少由最内层(11)和磁性树脂层(12)所构成的树脂层(10)所覆盖，所述最内层(11)由非磁性树脂材料构成，所述磁性树脂层(12)混合了具有磁性的填料。
文档编号H01P1/36GK101371399SQ200780001530
公开日2009年2月18日 申请日期2007年11月13日 优先权日2007年1月18日
发明者和田贵也 申请人:株式会社村田制作所