JPH10270912A

JPH10270912A - サーキュレータの製造方法

Info

Publication number: JPH10270912A
Application number: JP10082479A
Authority: JP
Inventors: Taro Miura; 太郎三浦; Makoto Furubayashi; 眞古林; Kazuaki Suzuki; 和明鈴木; Tadao Fujii; 忠雄藤井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、広帯域化、低損失化、及び／又は低
価格化を図ることのできるサーキュレータの製造方法を
提供する。【解決手段】所定パターンを有する内部導体を絶縁性
磁性体が密接状態で取り囲むように一体的に焼成して磁
気回転子を形成し、一方、キャパシタ電極を誘電体基板
に設けて共振用キャパシタ部を別個に形成し、このよう
に形成した磁気回転子と形成した共振用キャパシタ部と
を電気的に接続して組み立てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波帯域等
で用いられる無線機器、例えば携帯電話のごとき移動無
線機器等に使用される集積型のサーキュレータにの製造
方法関する。

【０００２】

【従来の技術】集中定数型サーキュレータは、一般に、
図１８の分解斜視図に示すごとき基本構造を有し平面形
状が円形の組立式の磁気回転子を備えていた。同図にお
いて、２００はガラス・エポキシ樹脂等からなる円形の
非磁性体基板であり、この非磁性体基板２００の上下面
にはコイル導体（内部導体）２０１及び２０２が形成さ
れている。コイル導体２０１及び２０２は、非磁性体基
板２００を貫通するヴィアホール２０３で互いに接続さ
れている。コイル導体２０１及び２０２を形成したこの
非磁性体基板２００を両側から挟むように、円形の磁性
体部材２０４及び２０５が組立式で取り付けられてお
り、コイル導体２０１及び２０２に印加される高周波電
力によってこれら磁性体部材２０４及び２０５内に回転
高周波磁束が生じるように構成されている。このよう
に、一般的な磁気回転子は形状が円形であり、しかもコ
イル導体を形成した非磁性体基板２００の両側に磁性体
部材２０４及び２０５を単に積み重ねて接着した構成と
なっている。

【０００３】サーキュレータ全体としては、図１９の分
解斜視図に示すように、コイル導体２０１（２０２）を
形成したこの非磁性体基板２００の両側に、磁性体部材
２０４及び２０５、接地導体電極２０６及び２０７、励
磁用永久磁石２０８及び２０９、並びに上下に分割され
ており励磁用永久磁石２０８及び２０９からの磁束用磁
路を構成する分割式の金属製ハウジング２１０及び２１
１をこの順序でそれぞれ積み重ねて組立て固定すること
によって形成される。

【０００４】図示されていない入出力端子を介してコイ
ル導体２０１及び２０２に高周波電力を与えると、磁性
体部材２０４及び２０５内にコイル導体２０１及び２０
２の回りを回転する高周波磁束が発生する。この高周波
磁束と直交する直流磁界を永久磁石２０８及び２０９か
ら印加すると、磁性体部材２０４及び２０５は、図２０
に示すように、高周波磁束の回転方向に応じて異なる透
磁率μ₊ 及びμ_- を示すこととなる。サーキュレータ
は、高周波信号の伝播速度がこのような透磁率の違いに
よって回転方向によって異なり、その結果、磁気回転子
内の打ち消し効果で特定の端子への信号の伝播を止め得
ることを利用しているのである。非伝播端子は、透磁率
μ₊ 及びμ_- の性質から、駆動端子に対する角度関係で
設定される。例えば、ある回転方向に沿って端子Ａ、
Ｂ、Ｃがこの順序で配置されているとすると、駆動端子
Ａに対する非伝播端子が端子Ｂである場合に、駆動端子
Ｂに対する非伝播端子は端子Ｃとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】サーキュレータは、携
帯電話のごとき移動無線機器において増幅器間の干渉防
止や電力増幅器を反射電力から保護するための有用な素
子として広く採用されているが、これらの機器の普及化
及び小型化に伴って、サーキュレータ自体もさらに小型
化、広帯域化、低損失化、及び低価格化することが要求
されている。このような要請に応えるためには、透磁率
μ₊ 及びμ_- 間の差が大きくかつ駆動回路の損失が小さ
いサーキュレータが必要となる。

【０００６】しかしながら一般的なサーキュレータで
は、２つの分割されている磁性体部材２０４及び２０５
により駆動線路を挟む構成とした場合にその磁路が非磁
性体基板２００によって遮断されてしまう。このため、
磁性体部材２０４及び２０５と非磁性体基板２００との
境界面に反磁界が発生し、その結果、透磁率がどうして
も低減してしまうから上述の要請に充分に応えることが
できなかった。

【０００７】非磁性体基板２００との境界面に発生する
反磁界を減少させてコンパクトなサーキュレータを構成
すべく、本発明者等は、基板２００を磁性体を練り込ん
だシートで構成したサーキュレータを試作した。この構
成によれば境界面で発生する反磁界が多少は減少するも
のの、前述の要請に応える程充分なものでは全くなかっ
た。

【０００８】また、一般的なサーキュレータはその磁気
回転子の平面形状が円形であるため、その側面の端子に
回路素子（共振キャパシタ、整合抵抗等）を外付けした
場合、その分全体の寸法が大きくなってしまうという不
都合をも有していた。

【０００９】さらにまた一般的なサーキュレータでは、
磁気ヨークを構成するハウジングが、２つに分割されて
いる部品２１０及び２１１を機械的に組み立てることに
より構成されるものであるため、励磁用磁路の磁気抵抗
が非常に高くなってしまい、しかも組み立て作業に多大
な手間がかかるものであった。

【００１０】従って本発明は、小型化、広帯域化、低損
失化、及び／又は低価格化を図ることのできるサーキュ
レータの製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定パ
ターンを有する内部導体を絶縁性磁性体が密接状態で取
り囲むように一体的に焼成して磁気回転子を形成し、一
方、キャパシタ電極を誘電体基板に設けて共振用キャパ
シタ部を別個に形成し、このように形成した磁気回転子
と形成した共振用キャパシタ部とを電気的に接続して組
み立てるサーキュレータの製造方法が提供される。

【００１２】このように、磁気回転子としては、絶縁性
磁性体が密接状態で内部導体を取り囲むように一体的に
焼成されているので、磁性体内に不連続部が存在しな
い。その結果、磁気回転子内において高周波磁束が連続
する閉ループとなるから反磁界が発生しない。しかも、
内部導体パターンの３回対称性から端子間の伝播特性が
互いに一致せしめられるので、非対称による損失のない
完成されたサーキュレータ動作を得ることができる。特
に本発明では、磁気回転子と共振用キャパシタ部とを別
個に焼成して形成した後に電気的に接続しているので、
磁気回転子の磁性体と共振用キャパシタ部の誘電体との
焼成特性が異なっていても全く問題なく両者の組み立て
が可能である。

【００１３】組み立てた磁気回転子及び共振用キャパシ
タ部上に、直流磁界を印加するための励磁用永久磁石を
設けることが好ましい。

【００１４】次いで、連続する磁路を有する金属製ハウ
ジングを前記励磁用永久磁石に密着固定することが好ま
しい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本出願人の先行技術である
３端子サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的に示
す一部破断斜視図であり、図２はその磁気回転子に外付
けの共振用キャパシタ及び永久磁石を取り付けた先行技
術のサーキュレータの構成を示す分解斜視図、図３はこ
のサーキュレータの等価回路図、図４は図１の磁気回転
子の製造工程の一部を説明する図である。

【００１６】これらの図に示すように、このサーキュレ
ータは３端子型であり、従ってその磁気回転子は平面形
状が正六角形となるように形成されている。しかしなが
ら、均等な回転磁界が発生できる構造であれば、形状は
かならずしも正六角形でなくともよく、六角形又はその
他の多角形であってもよい。

【００１７】図１において、１０は一体的に焼成された
磁性体層を示しており、この磁性体層１０に取り囲まれ
て所定パターンの内部導体（中心導体）１１が形成され
ている。内部導体１１は、後述するように２層に積層さ
れた構成となっており、２本１組で３つの放射方向（六
角形の少なくとも１つの辺に垂直な放射方向）にそれぞ
れ伸長するストリップ状のコイルパターンが各層に設け
られている。両層上の同一方向に伸長するストリップ状
のコイルパターンは、ヴィアホール導体を介して互いに
電気的に接続されている。これは、磁性体層を絶縁物と
しても利用しているものである。各コイルパターンの一
端は、磁性体層１０の１つおきの側面に設けられている
端子電極１２に電気的に接続されている。磁性体層１０
の上面及び下面並びに磁性体層１０の端子電極１２の設
けられていない各側面には、接地導体（グランド電極）
１３が設けられている。各コイルパターンの他端は、各
側面の接地導体１３に電気的に接続されている。

【００１８】本出願人の先行技術であるサーキュレータ
全体としては、図２に示すように、このように構成され
た磁気回転子２０の３つの端子電極（１２）に、共振用
キャパシタ２１ａ、２１ｂ、及び２１ｃが電気的に接続
されている。これらキャパシタ２１ａ、２１ｂ、及び２
１ｃとしては、本出願人が既に提案し公開されている特
開平５−２５１２６２号明細書及び図面に記載されてい
るごとき自己共振周波数の高い貫通型の高周波キャパシ
タを使用している。この高周波キャパシタは、接地導
体、誘電体、内部導体、誘電体の順序で重ねてなる１単
位の多層体を少なくとも１単位重ねた上にさらに接地導
体、誘電体をこの順序で重ねた多層トリプレート・スト
リップ線路構造からなっている。このような貫通型の動
作周波数範囲の広いキャパシタを用いることによりＱの
低下を防止することができる。なお、端子電極とキャパ
シタとの接続態様は、図３の等価回路図に示す通りであ
る。

【００１９】磁気回転子２０の上下には、この磁気回転
子２０に直流磁界１４（図１参照）を印加するための励
磁用永久磁石２２及び２３（図２）がそれぞれ取り付け
られている。永久磁石２２及び２３並びに図２には示さ
れていないハウジングの組み付け構造等については後述
する。

【００２０】次にこのサーキュレータの製造工程につい
て説明する。

【００２１】図４の（Ａ）に示すように、同一絶縁性磁
性体材料による上部シート４０、中間シート４１、及び
下部シート４２を用意する。磁性体材料としては、イッ
トリウム鉄ガーネット（以下ＹＩＧと称する）を用い、
これを次のような成分比を有するシートに形成する。た
だし、上部シート４１及び下部シート４２はシート厚が
約１ｍｍであり、通常は１００〜２００μｍ（好ましく
は１６０μｍ）のシートを積層して用いる。中間シート
４１はシート厚が約１６０μｍである。ＹＩＧ粉末６１．８重量％バインダー５．９重量％溶剤３２．３重量％

【００２２】中間シート４１の所定位置には、このシー
トを貫通するヴィアホール４３ａ、４３ｂ、及び４３ｃ
が形成される。各ヴィアホール位置には、その直径より
やや大きい面積のヴィアホール導体が印刷又は転写によ
って形成される。

【００２３】中間シート４１及び下部シート４２の上面
には、各組が同一放射方向（六角形の少なくとも１つの
辺に垂直な放射方向）にヴィアホール部分を避けて伸長
する２本のストリップ状パターンからなる３組のコイル
パターンによる上部内部導体４４ａ、４４ｂ、及び４４
ｃ並びに下部内部導体４５ａ、４５ｂ、及び４５ｃが銀
ペースト、パラジウムペースト、又は銀−パラジウムペ
ーストの印刷又は転写によってそれぞれ形成される。こ
のように形成した上部シート４０、中間シート４１、及
び下部シート４２を順次重ね合わせた後、加温加圧工程
でスタックする。これにより、中間シート４１の表裏両
面に３回対称のコイルパターンが配置されることとな
り、その対称性から３端子サーキュレータの端子間の伝
播特性が互いに一致せしめられる。

【００２４】このようにスタックされた上部シート４
０、中間シート４１、及び下部シート４２を、内部導体
の融点（例えば内部導体が銀である場合は、約９６０
℃）以上の温度、例えば１４５０℃で焼成する。焼成は
１回であってもよいし、複数回行ってもよい。複数回の
場合は少なくとも１回は融点以上の焼成とする。この焼
結によって上部シート４０、中間シート４１、及び下部
シート４２を構成する磁性体が連続状態となり一体とな
る。

【００２５】磁性体材料であるＹＩＧの焼結終了温度は
内部導体（例えば銀又は銀−パラジウム）の融点より高
く、従って、上述の焼成工程では、まず導体（例えば銀
又は銀−パラジウム）が密閉状態で溶融した後に磁性体
の焼結が行われる。このような素子製造方法は、内部導
体溶融法として本出願人により既に提案され公開されて
いる（特開平５−１８３３１４号、特開平５−３１５７
５７号）。このような内部導体溶融法によれば、内部導
体が溶融状態になり、構造が緻密化して、導体の接触状
態が改善され、線路の損失が低減する。

【００２６】上述した内部導体溶融法は、絶縁性の素体
と内部導体とを同時焼成する際の温度を導体の融点以上
とし、内部導体を溶融状態として構造の緻密化を図ると
共に用いる導体粉によって生じる内部導体内の粒界を実
質的に消滅させるものである。導体ペーストにてパター
ンを形成する場合、用いる導体粉（銀粉）は、銀の含有
量が９０重量％以上のもの、特に純度９９重量％以上の
ものを用いることが好ましい。導体ペースト中の導体粉
の含有量は、６０〜９５重量％、特に７０〜９０重量％
とすることが望ましい。また、溶融後の網目構造の発生
を減少させるために導体粉融点付近に軟化点を有する３
０体積％以下のガラスフリットを導体粉に添加すること
もある。

【００２７】ヴィアホール導体としては、内部導体と同
じ金属ペースト（例えば銀ペースト）を用いてもよい
が、内部導体より融点の高い導体、例えば内部導体が銀
の場合にパラジウムのペーストを用いてもよい。ヴィア
ホール導体及び内部導体の融点と焼成温度とを工夫して
電気的特性を向上させる点については、本出願人が既に
提案し公開された特開平５−３２７２２１号明細書及び
図面に記載されている。即ち、絶縁性磁性体の焼成終了
温度（ＹＩＧの場合、約１４５０℃）よりも高い融点を
有する金属（純パラジウムの場合、約１５５５℃）をヴ
ィアホール導体として使用し、焼成温度を内部導体の融
点より高くヴィアホール導体の融点より低い温度（例え
ば１４５０℃）とすることにより、焼成時にヴィアホー
ル導体が溶融せずこれが内部導体を閉じ込める栓の役目
を果たすので内部導体の外部への流出が防止でき電気的
特性の劣化を防ぐことができる。

【００２８】以上の焼成工程によって、上部内部導体４
４ａ、４４ｂ、及び４４ｃの一端と下部内部導体４５
ａ、４５ｂ、及び４５ｃの一端とがヴィアホール４３
ａ、４３ｂ、及び４３ｃ内のヴィアホール導体を介して
電気的にそれぞれ接続されることとなる。

【００２９】なお、図４の（Ａ）では、上部シート４
０、中間シート４１、及び下部シート４２をそれぞれ正
六角形に分離した状態で説明しているが、実際には、多
数の磁気回転子に係る内部導体及びヴィアホール導体を
印刷配列したシートをスタックした状態で焼結前に又は
焼結後に各磁気回転子毎に切断することが量産上から望
ましい。焼結前に切断した場合は、切断して得た多数の
正六角形状の磁気回転子を上述のごとく焼成する。焼結
前に切断するか又は燒結後に切断するかは、内部導体に
用いる金属の種類及び切断方法に応じて選択される。例
えば、内部導体として銀を用いる場合は、溶融によって
銀が流出しないように、焼成後に切断される。内部導体
としてパラジウムを用いる場合は焼成前に切断が可能で
ある。

【００３０】図５は、シート上における各磁気回転子の
配列例を示す分解斜視図である。同図に示すように、上
部シート５０、中間シート５１、及び下部シート５２を
用意し、中間シート５１及び下部シート５２の上面に多
数の内部導体５４及び５５をそれぞれ印刷しておき、こ
れらを積み重ねたシートを焼成した後、各単体毎に切断
する。シート上における各磁気回転子の配列を図５に示
すようにすると、切断が直線的であるから容易となりか
つ焼成後も切断可能となるが、不要となる材料面積が大
きくなってしまう。

【００３１】図６は、シート上における各磁気回転子の
他の配列例を示す斜視図である。同図の例は、隣接する
磁気回転子間にスペースが存在しないように稠密に六角
形を配置させたものであり、このように配置とすれば材
料の歩留の点で有利となる。同図における各数字は切断
の順序を表しており、このような順序で次々に切断する
方法によると、その切断工程が多少複雑となる。

【００３２】図７は、この切断を簡略化できる切断工程
を説明する平面配置図である。同図の（Ａ）に示すごと
く、シート上における各磁気回転子の配列は、図６の例
と同様である。即ち、まず、隣接する磁気回転子間にス
ペースが存在しないように稠密に六角形が配置されるよ
うにパターン印刷を行った各シートをスタックする。次
に各六角形の境界に沿ってスナップ目を入れる。次い
で、１回のパンチングによって同図の（Ｂ）に示す六角
形磁気回転子部分ａを分離する。次に１回のパンチング
によって六角形磁気回転子部分ｂを分離する。この２回
のパンチングによって六角形磁気回転子部分ｃも分離で
き、全ての磁気回転子の切断が行われることとなる。こ
のように切断された磁気回転子は、上述のごとく焼成さ
れる。

【００３３】切断及び焼成処理の後、各磁気回転子は、
バレル研磨されて側面に現れる内部導体が露出せしめら
れ、かつ焼結体のコーナーの面取りが行われる。その
後、図４の（Ｃ）に示すように、磁気回転子の１つおき
の側面に端子電極４６を、その上面及び下面並びに磁気
回転子の端子電極４６を設けない各側面に接地導体４７
を焼き付けて形成する。これにより、上部内部導体４４
ａ、４４ｂ、及び４４ｃの磁気回転子側面に露出してい
る他端が各端子電極（４６）に電気的に接続されること
となり、下部内部導体４５ａ、４５ｂ、及び４５ｃの磁
気回転子側面に露出している他端が各側面の接地導体
（４７）に電気的に接続されることとなる。

【００３４】このようにして完成した磁気回転子は、直
径６ｍｍの円に内接する正六角形の平面形状を有し、そ
の厚さが２ｍｍである。従来技術では、この磁気回転子
の各端子電極（４６）に、図２に示すように、共振用キ
ャパシタ２１ａ、２１ｂ、及び２１ｃを組み付けてリフ
ロー法等によりはんだ付けする。その後、直流磁界を印
加するための励磁用永久磁石と磁気ヨークを兼用する金
属ハウジングとを組み付けてサーキュレータが完成す
る。

【００３５】図８は、ハウジング自体の構造、並びに磁
気回転子に励磁用永久磁石及びハウジングを組み付けた
サーキュレータの構造を示す分解斜視図及び斜視図であ
る。ハウジングを組み付ける場合には、同図の（Ａ）に
示すように、まず共振用キャパシタ（８１ａ）をその１
つおきの側面にそれぞれ取り付けた磁気回転子８０の上
下面に励磁用永久磁石８２及び８３をそれぞれ積み重ね
る。そして、側面から絶縁物支持体８４及び８５を押し
当てることにより、この磁気回転子８０並びに励磁用永
久磁石８２及び８３を支持する。その際、絶縁物支持体
８４及び８５に設けられた入出力端子８６ａと磁気回転
子８０に取り付けられた共振用キャパシタ８１ａ（又は
取り出し端子）との間に、クリームはんだを付着させた
接続リード８７ａを挟んで機械的に押し止める。接続リ
ード８７ａは、例えば、弾性を有するＵ字形の薄い銅製
ストリップで構成される。また、絶縁物支持体８４及び
８５は、セラミック、ガラスエポキシ樹脂又はその他の
高温に耐える樹脂で成型される。

【００３６】次いで、同図（Ｂ）に示すように、このよ
うに絶縁物支持体８４及び８５によって支持された磁気
回転子及び励磁用永久磁石の組立体８８を金属ハウジン
グ８９内に密着的に挿入し、かしめ用突起９０を折り曲
げて固定する。これにより金属ハウジング８９と励磁用
永久磁石８２及び８３とが密着固定されることとなる。
金属ハウジング８９は、磁気ヨークとして動作可能な金
属、好ましくは鋼板で構成されており、その表面には、
ニッケルやクロム等のめっき処理が施されている。この
ハウジング８９は、対向する２面が開口しその他の面が
連続している角筒形状を有している。このようにして組
み立てたものを、リフロー炉に通してはんだを溶融さ
せ、接続リード８７ａ及び入出力端子８６ａ間、接続リ
ード８７ａ及び共振用キャパシタ８１ａ（又は取り出し
端子）間の接続を行う。図８の（Ｃ）は、このようにし
て完成させたサーキュレータ９１を示している。

【００３７】サーキュレータの動作周波数帯域及び損失
は、ほとんどが磁気回転子の性能で決定する。即ち、透
磁率μ₊ 及びμ_- 間の差が大きく、磁気正接及びコイル
の抵抗が小さいほど、広帯域、低損失の磁気回転素子と
なる。上述のごとく、内部導体溶融法を用いて形成した
磁気回転子によれば、以下に述べるような利点が得られ
る。（１）磁性体が焼結によって連続状態となるので磁気回
転子内において高周波磁束が閉じる。その結果、反磁界
が発生しないからμ₊ 及びμ_- の値が大きくなり、イン
ダクタンス増加に応じた小型化が図れる。（２）磁性体が焼結によって連続状態となるので磁気回
転子内において高周波磁束が閉じる。その結果、反磁界
が発生しないからμ₊ 及びμ_- 間の差が大きくなり、動
作周波数帯域が広くなる。（３）コイル導体が溶融法により形成されるので抵抗が
小さくなり、損失が小さくなる。（４）量産に適した構造であるため、量産効果によるコ
ストダウンの幅が大きくなる。（５）磁気ヨークが分割されておらず一体化されて連続
する磁路を有しており励磁用永久磁石に密着固定されて
いるので、励磁用の磁路が切れ目なく連続するようにな
り、磁気抵抗が非常に小さくなり特性の大幅な向上を図
ることができる。

【００３８】図９は、上述した内導体溶融式の少なくと
もパターンの主要部（中心部、交差する部分）が３回対
称性を有する内部導体を有するサーキュレータと組立式
のサーキュレータとの特性を比較する図であり、横軸は
周波数、縦軸は非伝播端子間挿入損失及び伝播端子間挿
入損失を示している。内導体溶融式のサーキュレータ
が、組立式のサーキュレータと同じ大きさでありながら
動作中心周波数が低くしかも損失が小さいことは、同図
からも明らかである。

【００３９】図１０は本出願人のさらに他の先行技術で
ある３端子サーキュレータの磁気回転子の構成、及びサ
ーキュレータの組立てを概略的に示す分解斜視図であ
る。この先行技術において内部導体（中心導体）の構成
は、六角形の少なくとも１つの辺に平行な放射方向に伸
長している点を除いては図１の場合と同じである。即
ち、同図の（Ａ）に示すように、磁性体材料による中間
シート１２１の上面及び下面には、各組が同一放射方向
に伸長する２本のストリップ状パターンからなる３組の
コイルパターンによる上部内部導体１２４ａ、１２４
ｂ、及び１２４ｃ並びに下部内部導体１２５ａ、１２５
ｂ、及び１２５ｃがそれぞれ形成されている。中間シー
ト１２１の所定位置には、このシートを貫通するヴィア
ホール１２３ａ、１２３ｂ、及び１２３ｃが形成されて
いる。

【００４０】中間シート１２１の上下には、これと同一
絶縁性磁性体材料による上部シート１２０及び下部シー
ト１２２がスタックされ、焼成される。この焼成によっ
て上部シート１２０、中間シート１２１、及び下部シー
ト１２２を構成する磁性体が連続状態となって一体化さ
れる。また、上部内部導体１２４ａ、１２４ｂ、及び１
２４ｃの一端と下部内部導体１２５ａ、１２５ｂ、及び
１２５ｃの一端とがヴィアホール１２３ａ、１２３ｂ、
及び１２３ｃ内のヴィアホール導体を介して電気的にそ
れぞれ接続されて駆動線路が構成される。焼成後の磁気
回転子が図１０の（Ｂ）に示されている。この磁気回転
子のここまでのその他の製造工程、並びに磁性体材料及
び導体材料については、図１の場合と同様である。

【００４１】その後、図１０の（Ｃ）に示すように、磁
気回転子の各側面の一部に端子電極１２６を、その上面
及び下面の一部を切り欠いた大部分並びに各側面の一部
に接地導体１２７を焼き付けて形成する。これにより、
上部内部導体１２４ａ、１２４ｂ、及び１２４ｃの磁気
回転子側面に露出している他端が接地導体（１２７）に
電気的に接続されることとなり、下部内部導体１２５
ａ、１２５ｂ、及び１２５ｃの磁気回転子側面に露出し
ている他端が各側面の各端子電極（１２６）に電気的に
接続されることとなる。

【００４２】このようにして完成した磁気回転子は、直
径６ｍｍの円に内接する正六角形の平面形状を有し、そ
の厚さが２ｍｍである。この磁気回転子の側面の各端子
電極（１２６）及び接地導体（１２７）に、共振用キャ
パシタ１３０ａ、１３０ｂ、及び１３０ｃを組み付けて
リフロー法等によりはんだ付けする。その後、直流磁界
を印加するための励磁用永久磁石１２８及び１２９と図
８に関連して説明したように磁気ヨークを兼用する金属
ハウジングとを組み付けてサーキュレータが完成する。
図１０の（Ｄ）は磁気回転子に共振用キャパシタ１３０
ａ、１３０ｂ、及び１３０ｃと励磁用永久磁石１２８及
び１２９とを組み付けた状態を示している。

【００４３】共振用キャパシタ１３０ａ、１３０ｂ、及
び１３０ｃは、図１１の分解斜視図に示すように、誘電
体ブロック１３１と、この誘電体ブロック１３１の後面
及び側面の一部に設けられた接地側電極１３２と、誘電
体ブロック１３１の前面、側面及び後面の一部に設けら
れた入出力側電極１３３とから構成される等価的な貫通
型キャパシタである。このようなキャパシタを図１０の
（Ｃ）のごとく取り付けることにより、その入出力側電
極１３３が磁気回転子の側面外方向に向くこととなり、
この入出力側電極１３３をハウジングの入出力端子に接
続するための接続リード（図８参照）の取り付けが非常
に容易となる。

【００４４】図１２は本発明の一実施形態として３端子
サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的に示す分解
斜視図である。この実施形態では、磁性体シートと同じ
形状の誘電体シート及びキャパシタ用電極を別個に形成
し、これも別個に形成した磁気回転子と組み立てること
により共振用キャパシタと磁気回転子との組立体を形成
している。磁気回転子部分は、この実施形態では、図で
は直線状のパターンを有するコイル導体を有するように
示されているが、実際には、前述した先行技術のごと
く、３回対称性を有するパターン構成のコイル導体を有
している。

【００４５】本実施形態の磁気回転子部分についてより
詳しく説明すると、絶縁性磁性体材料による上部シート
１４０、中間シート１４１、及び下部シート１４２と、
内部導体がその上に印刷されており同じ絶縁性磁性体材
料による基板シート１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ、１
４４ａ、１４４ｂ、及び１４４ｃが積層され一体的に焼
結されて連続層となっている。基板シート１４３ａ、１
４３ｂ、１４３ｃ、１４４ａ、１４４ｂ、及び１４４ｃ
の上面には、上部内部導体１４５ａ、１４５ｂ、及び１
４５ｃ並びに下部内部導体１４６ａ、１４６ｂ、及び１
４６ｃがそれぞれ形成されている。上部内部導体１４５
ａ及び下部内部導体１４６ａ、上部内部導体１４５ｂ及
び下部内部導体１４６ｂ、並びに上部内部導体１４５ｃ
及び下部内部導体１４６ｃは、それぞれ、焼成後に磁気
回転子の側面から露出しているそれらの端部を接続する
コイル用ジャンパー導体（図示なし）によって次々に接
続され、これによって上述のコイル導体が構成される。
上部シート１４０の上面及び下部シート１４２の下面に
は、磁気回転子用接地導体がそれぞれ形成されている。

【００４６】磁気回転子部分の製造方法、並びに磁性体
材料及び導体材料については、図１の先行技術の場合と
同様である。なお、この磁気回転子部分は、磁性体シー
トの両面に上述のごときパターンの内部導体を印刷する
ようにしてもよいし、図１２に示す構造と異なる図１又
は図１０に示すごときものであってもよい。

【００４７】共振用キャパシタ部分は、上部シート１４
０の上面に形成された磁気回転子用接地導体１４０ａ
と、その上に積層された磁気回転子と同じ正六角形形状
の第１の誘電体シート１４７と、この誘電体シート１４
７の上面に形成されたキャパシタ電極１４８と、その上
に積層された磁気回転子と同じ正六角形形状の第２の誘
電体シート１４９と、この誘電体シート１４９の上面に
形成されたキャパシタ用接地電極１４９ａとからなって
いる。キャパシタ電極１４８は、磁気回転子の側面に形
成されるキャパシタ用ジャンパー導体（図示なし）を介
して上述のコイル導体の一端に接続される。磁気回転子
用接地導体１４０ａは、キャパシタ用ジャンパー導体と
短絡されるのを防止するため、その一部が切欠かれてい
る。この磁気回転子用接地導体１４０ａは、キャパシタ
用接地電極をも兼用している。このように、キャパシタ
電極１４８及び磁気回転子用接地導体１４０ａ間と、キ
ャパシタ電極１４８及びキャパシタ用接地電極１４９ａ
間とにそれぞれキャパシタが形成されることとなるが、
容量が充分である場合には第２の誘電体シート１４９及
びキャパシタ用接地電極１４９ａを省略してもよい。そ
の場合、キャパシタ電極１４８を出力端子として利用す
ることができる。

【００４８】本実施形態においては、磁気回転子部分と
共振用キャパシタ部分とを個別に焼成しはんだ付けによ
り両者を組立てているため、誘電体と磁性体とでは焼成
特性が異なるので同時焼成が不可能な場合であっても製
造可能である。上部シート１４０の上面に磁気回転子用
接地導体の代わりにキャパシタ電極１４８を設け、第１
の誘電体シート１４７を省略してキャパシタ用接地電極
１４９ａを磁気回転子用接地導体に兼用してもよい。

【００４９】図１３は本出願人の先行技術である３端子
サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的に示す分解
斜視図である。この先行技術は、磁性体を誘電体として
動作させ磁気回転子内に共振用キャパシタを一体的に形
成したものである。磁気回転子部分は、この技術では、
図では直線状のパターンを有するコイル導体を有するよ
うに示されているが、実際には、前述した先行技術のご
とく、３回対称性を有するパターン構成のコイル導体を
有している。

【００５０】この先行技術の磁気回転子部分についてよ
り詳しく説明すると、絶縁性磁性体材料による最上部シ
ート１５８、上部シート１５０、中間シート１５１、及
び下部シート１５２と、内部導体がその上に印刷されて
おり同じ絶縁性磁性体材料による基板シート１５３ａ、
１５３ｂ、１５３ｃ、１５４ａ、１５４ｂ、及び１５４
ｃが積層され一体的に焼結されて連続層となっている。
基板シート１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５４ａ、
１５４ｂ、及び１５４ｃの上面には、コイルの巻回数に
応じた数の上部内部導体１５５ａ、１５５ｂ、及び１５
５ｃ並びに下部内部導体１５６ａ、１５６ｂ、及び１５
６ｃがそれぞれ形成されている。上部内部導体１５５ａ
及び下部内部導体１５６ａ、上部内部導体１５５ｂ及び
下部内部導体１５６ｂ、並びに上部内部導体１５５ｃ及
び下部内部導体１５６ｃは、それぞれ、焼成後に磁気回
転子の側面から露出しているそれらの端部を接続するコ
イル用ジャンパー導体（図示なし）によって次々に接続
され、これによって上述のコイル導体が構成される。最
上部シート１５８の上面及び下部シート１５２の下面に
は、磁気回転子用接地導体がそれぞれ形成されている。

【００５１】磁気回転子部分の製造方法、並びに磁性体
材料及び導体材料については、図１の実施形態の場合と
同様である。なお、この磁気回転子部分は、磁性体シー
トの両面に上述のごときパターンの内部導体を印刷する
ようにしてもよいし、図１３に示す構造と異なる図１又
は図１０に示すごときものであってもよい。

【００５２】共振用キャパシタ部分は、上部シート１５
０の上面に形成されたキャパシタ電極１５７と、その上
に積層された最上部シート１５８と、この最上部シート
１５８の上面に形成されたキャパシタ用接地電極（磁気
回転子用接地導体と兼用）１５９とからなっている。キ
ャパシタ電極１５７は、磁気回転子の側面に形成される
キャパシタ用ジャンパー導体（図示なし）を介して上述
のコイル導体の一端に接続されている。磁性体による最
上部シート１５８は、磁気回転子内の磁性体の一部とし
て動作すると共に、キャパシタ電極１５７及びキャパシ
タ用接地電極１５９間の誘電体としても動作することと
なる。この先行技術は、サーキュレータ容量値が小さく
ともよい場合に用いられるものであり、キャパシタ電極
１５７はサーキュレータの動作に影響しないような位置
に形成される。

【００５３】この先行技術では、共振用キャパシタを磁
気回転子と一体的に形成しているので、外付けでキャパ
シタを取り付ける必要がなくなり、その分製造工程が簡
易化されるのみならず、サーキュレータを小型化するこ
とができる。

【００５４】図１４は本出願人のさらに他の先行技術で
ある３端子サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的
に示す分解斜視図である。この先行技術は、磁気回転子
の平面形状を矩形とした例である。同図に示すように、
同一絶縁性磁性体材料による矩形の上部シート１６０、
中間シート１６１、及び下部シート１６２が設けられて
いる。中間シート１６１の上面及び下面には、各組が同
一放射方向に伸長する２本のストリップ状パターンから
なる３組のコイルパターンによる上部内部導体１６４
ａ、１６４ｂ、及び１６４ｃ並びに下部内部導体１６５
ａ、１６５ｂ、及び１６５ｃがそれぞれ形成されてい
る。中間シート１６１の所定位置には、このシートを貫
通するヴィアホール１６３ａ、１６３ｂ、及び１６３ｃ
が形成されている。

【００５５】中間シート１６１の上下には、上部シート
１６０及び下部シート１６２がスタックされ、焼成され
ることによってこれら上部シート１６０、中間シート１
６１、及び下部シート１６２を構成する磁性体が連続状
態となって一体化される。また、上部内部導体１６４
ａ、１６４ｂ、及び１６４ｃの一端と下部内部導体１６
５ａ、１６５ｂ、及び１６５ｃの一端とがヴィアホール
１６３ａ、１６３ｂ、及び１６３ｃ内のヴィアホール導
体を介して電気的にそれぞれ接続されて駆動線路が構成
される。平面形状が矩形であることを除くこの先行技術
の構成及び作用効果は、図１の先行技術の場合と同様で
ある。

【００５６】この先行技術では、中心からその外側に至
るサーキュレータ動作に重要な駆動線路パターンの主要
部（交差する部分）が３回対称性を有しているので、サ
ーキュレータとして実質的に動作させることができる。
もちろん、アイソレータとしても動作させて充分な特性
を得ることできる。その場合、内部導体１６４ａ及び１
６５ａの一端に整合抵抗を接続し、内部導体１６４ｂ及
び１６５ｂの一端並びに内部導体１６４ｃ及び１６５ｃ
の一端を入出力端子とする。もちろん、内部導体１６４
ａ及び１６５ａ、内部導体１６４ｂ及び１６５ｂ、並び
に内部導体１６４ｃ及び１６５ｃの他端は接地導体に接
続される。

【００５７】図１５は本出願人のさらに他の先行技術で
ある３端子サーキュレータの一部の構成を概略的に示す
分解斜視図である。この先行技術では、図１において磁
気回転子に共振用キャパシタをはんだ付けする際に、基
板１７０上にこれら磁気回転子及び共振用キャパシタを
取り付けた状態で行うようにしている。基板１７０が付
加されていることを除くこの先行技術の構成及び作用効
果は、図１の先行技術の場合と全く同じである（図２参
照）。

【００５８】図１６は本出願人のさらに他の先行技術で
ある３端子サーキュレータの一部の構成を概略的に示す
分解斜視図であり、図１７は図１６のサーキュレータの
構成原理図である。この先行技術は、サーキュレータを
集中定数型ＬＣ直列共振回路又は半波長共振線路でグラ
ンドから浮かせることによりその動作周波数の広帯域化
を図ったものである。直列共振回路をサーキュレータ外
部導体と接地導体との間にこのサーキュレータの中心軸
に対しほぼ回転対称に配置することによってサーキュレ
ータの広帯域化を図ることは、特公昭５２−３２７１３
号明細書及び図面から公知である。

【００５９】図１６において、１８０は前述したいずれ
の先行技術によるものであってもよい磁気回転子を示し
ている。この磁気回転子１８０の下側には磁気回転子と
同じ平面形状のトリプレート線路型共振器１８１が積層
されている。トリプレート線路型共振器１８１は、内部
導体と同時焼成が可能であり誘電率９０程度の高誘電率
誘電体シート１８２と、この誘電体シート１８２の上面
の中心と同軸に設けられた円形のキャパシタ用電極１８
３と、誘電体シート１８２の下に積層された誘電体基板
１８４と、この誘電体基板１８４の上面に形成されてお
り中央部にキャパシタ用電極１８５ａが形成されている
らせん状線路導体１８５と、誘電体基板１８４の下面に
形成された接地導体（図示なし）とからなっている。キ
ャパシタ用電極１８３とらせん状線路導体１８５の中央
部のキャパシタ用電極１８５ａとの間でキャパシタを構
成し、らせん状線路導体１８５のらせん状線路がインダ
クタを構成する。らせん状線路導体１８５の他端１８５
ｂはトリプレート線路型共振器１８１の側部に設けられ
た接続線路を介して誘電体基板１８４の下面の接地導体
に接続されている。

【００６０】トリプレート線路型共振器１８１を形成す
るには、キャパシタ用電極１８３を設けた誘電体シート
１８２とらせん状線路導体１８５を設けた誘電体基板１
８４とを積層し内部導体とこれら誘電体とを同時焼成す
る。磁気回転子１８０とトリプレート線路型共振器１８
１との結合は、これらを個別に形成して積層し、はんだ
リフロー法によって、磁気回転子の下面に設けられた接
地導体の電気的中央位置にキャパシタ用電極１８３を接
続することによってなされる。

【００６１】以上の説明はトリプレート線路型共振器を
ＬＣ直列共振回路で形成する場合である。半波長共振線
路を用いてトリプレート線路型共振器を形成するには、
らせん状線路導体を半波長の長さに設定すると共に、誘
電体シート（１８２）の中心部にキャパシタ用電極（１
８３）の代わりにヴィアホール及びヴィアホール導体を
設け、中央部にあるらせん状線路導体の一端とこのヴィ
アホール導体とを接続する。らせん状線路導体の他端
（１８５ｂ）はトリプレート線路型共振器１８１の側部
に設けられた接続線路を介して誘電体基板（１８４）の
下面の接地導体に接続される。そして、上述の誘電体シ
ート（１８２）とらせん状線路導体を設けた誘電体基板
（１８４）とを積層し内部導体とこれら誘電体とを同時
焼成する。磁気回転子とトリプレート線路型共振器との
結合は、これらを個別に形成して積層し、はんだリフロ
ー法によって、磁気回転子の下面に設けられた接地導体
の電気的中央位置にヴィアホール導体を接続することに
よってなされる。

【００６２】この例のごとく、一体焼成された磁気回転
子にトリプレート線路型共振器を積層して結合した構成
とすれば、共振器をサーキュレータの中心軸に対し回転
対称に対称性よく配置することが容易にかつ精度よく行
えるので、小型かつ広帯域のサーキュレータを生産性よ
く得ることができる。

【００６３】以上述べた例では、内部導体を銀ペース
ト、パラジウムペースト又は銀−パラジウムペーストを
印刷することによって形成しているが、銀箔を打ち抜い
て内部導体を形成してもよい。特に、抵抗損失が顕著で
なくしかも磁性体と固溶しない場合に、金、パラジウ
ム、銀−パラジウム又はそれらの合金で形成して好適で
ある。

【００６４】磁性体についても、内部導体と固溶しなけ
れば、ＹＩＧ以外の絶縁性磁性体材料を用いることが可
能である。

【００６５】内部導体として、磁性体の焼結終了温度よ
り高い融点を有する導体材料を用い、内部導体を溶融せ
ずに焼成するようにしても本発明のサーキュレータを構
成することが可能である。

【００６６】また、上述した例は３端子型サーキュレー
タに関するものであるが、本発明はそれ以上の数の端子
を有するサーキュレータについても適用可能である。さ
らに、集中定数型サーキュレータ以外にも、磁気回転子
と容量回路とが一体化され端子回路に動作周波数範囲を
広げるためのインピーダンス変換器が組み込まれている
ような分布定数型サーキュレータにも適用可能である。
またさらに、本発明のサーキュレータを発展させて例え
ばアイソレータ等の非可逆回路素子を容易に作成できる
ことも明らかである。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、所定パターンを有する内部導体を絶縁性磁性体が密
接状態で取り囲むように一体的に焼成して磁気回転子を
形成し、一方、キャパシタ電極を誘電体基板に設けて共
振用キャパシタ部を別個に形成し、このように形成した
磁気回転子と形成した共振用キャパシタ部とを電気的に
接続して組み立てるサーキュレータの製造方法が提供さ
れる。このように、磁気回転子としては、絶縁性磁性体
が密接状態で内部導体を取り囲むように一体的に焼成さ
れているので、磁性体内に不連続部が存在しない。その
結果、磁気回転子内において高周波磁束が連続する閉ル
ープとなるから反磁界が発生しない。しかも、内部導体
パターンの３回対称性から端子間の伝播特性が互いに一
致せしめられるので、非対称による損失のない完成され
たサーキュレータ動作を得ることができる。特に本発明
では、磁気回転子と共振用キャパシタ部とを別個に焼成
して形成した後に電気的に接続しているので、磁気回転
子の磁性体と共振用キャパシタ部の誘電体との焼成特性
が異なっていても全く問題なく両者の組み立てが可能で
ある。その結果、本発明によれば、サーキュレータの小
型化、広帯域化、低損失化、及び低価格化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願人の先行技術である３端子サーキュレー
タの磁気回転子の構成を概略的に示す一部破断斜視図で
ある。

【図２】図１の先行技術のサーキュレータ全体の構成を
示す分解斜視図である。

【図３】図２のサーキュレータの等価回路図である。

【図４】図１の磁気回転子の製造工程の一部を説明する
図である。

【図５】シート上における各磁気回転子の配列例を示す
分解斜視図である。

【図６】シート上における各磁気回転子の配列例を示す
斜視図である。

【図７】各磁気回転子のシートからの切断工程を説明す
る平面配置図である。

【図８】ハウジング自体の構造並びに磁気回転子に励磁
用永久磁石及びハウジングを組み付けたサーキュレータ
の構造を示す分解斜視図及び斜視図である。

【図９】内導体溶融式によるサーキュレータ及び組立式
のサーキュレータの特性を比較する図である。

【図１０】本出願人のさらに他の先行技術である３端子
サーキュレータの磁気回転子の構成、及びサーキュレー
タの組立てを概略的に示す分解斜視図である。

【図１１】図１０の先行技術における共振用キャパシタ
の分解斜視図である。

【図１２】本発明の一実施形態である３端子サーキュレ
ータの磁気回転子の構成を概略的に示す分解斜視図であ
る。

【図１３】本出願人のさらに他の先行技術である３端子
サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的に示す分解
斜視図である。

【図１４】本出願人のまたさらに他の先行技術である３
端子サーキュレータの磁気回転子の構成を概略的に示す
分解斜視図である。

【図１５】本出願人のさらに他の先行技術である３端子
サーキュレータの一部の構成を概略的に示す分解斜視図
である。

【図１６】本出願人のさらに他の先行技術である３端子
サーキュレータの一部の構成を概略的に示す分解斜視図
である。

【図１７】図１６のサーキュレータの構成原理図であ
る。

【図１８】従来の一般的な集中定数型サーキュレータに
おける磁気回転子の分解斜視図である。

【図１９】従来の一般的な集中定数型サーキュレータの
組立ての様子を示す分解斜視図である。

【図２０】回転高周波磁界に対する磁性体の透磁率を示
す特性図である。

【符号の説明】

１０磁性体層１１内部導体１２端子電極１３接地導体２０磁気回転子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ共振用キャパシタ２２、２３励磁用永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井忠雄東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定パターンを有する内部導体を絶縁性
磁性体が密接状態で取り囲むように一体的に焼成して磁
気回転子を形成し、一方、キャパシタ電極を誘電体基板
に設けて共振用キャパシタ部を別個に形成し、前記形成
した磁気回転子と前記形成した共振用キャパシタ部とを
電気的に接続して組み立てることを特徴とするサーキュ
レータの製造方法。
【請求項２】前記組み立てた磁気回転子及び共振用キ
ャパシタ部上に、直流磁界を印加するための励磁用永久
磁石を設けることを特徴とする請求項１に記載の製造方
法。
【請求項３】次いで、連続する磁路を有する金属製ハ
ウジングを前記励磁用永久磁石に密着固定することを特
徴とする請求項２に記載の製造方法。