專利名稱：不可逆電路元件、用于制造其的方法和通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不可逆電路元件；并且特別地，本發(fā)明涉及用于微波頻段的諸如隔離器和循環(huán)器的不可逆電路元件、用于制造該不可逆電路元件的方法和通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
諸如隔離器和循環(huán)器的不可逆電路元件具有使信號(hào)僅沿預(yù)定方向而不能沿反方向傳輸?shù)奶匦浴＠?，利用這種特性，隔離器能夠用在諸如車載電話和便攜電話的移動(dòng)通信的發(fā)射電路中。
日本未審查專利申請(qǐng)公開第2005-20195(專利文獻(xiàn)1)公開了一種不可逆電路元件，其配置有外圍尺寸比附有中心電極的鐵氧體的外圍尺寸更大的永磁體，以便直流磁場在鐵氧體的整個(gè)區(qū)域均勻分布。
然而，如果這種不可逆電路元件通過從母基片剪裁出鐵氧體-磁鐵組件制造，這種制造過程存在需要高成本的問題。具體地說，該制造過程涉及將單獨(dú)制造的附有中心電極的鐵氧體精確地結(jié)合到永磁體/母基片上，并且然后將工件切成預(yù)定尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了具有低插入損耗和簡化制造過程的不可逆電路元件；用于制造該不可逆電路元件的方法；和通信設(shè)備。
解決問題的措施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種不可逆電路元件，包括永磁體；接受來自永磁體的直流磁場的鐵氧體；在鐵氧體上設(shè)置的多個(gè)中心電極；和在其表面上具有終端電極的電路基片。該中心電極包括由傳導(dǎo)膜(conducting film)限定的第一中心電極和第二中心電極，第一和第二中心電極彼此絕緣，并且彼此交叉；第一中心電極的一端電連接到第一輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第二輸入-輸出端口；第二中心電極的一端電連接到第二輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第三接地端口。該永磁體具有前和后實(shí)質(zhì)矩形的主表面，并且該鐵氧體具有前和后實(shí)質(zhì)矩形的主表面，這些主表面具有實(shí)質(zhì)相同的尺寸，該永磁體的主表面被安排以面對(duì)鐵氧體的主表面，以便該永磁體的輪廓和鐵氧體的輪廓彼此一致。該鐵氧體具有實(shí)質(zhì)垂直其主表面的側(cè)表面，該側(cè)表面配置有凹陷。
在根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件中，該中心電極包括第一中心電極，該第一中心電極的一端電連接到第一輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第二輸入-輸出端口；和第二中心電極，該第二中心電極的一端電連接到第二輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第三接地端口。因此，提供了具有小插入損耗的兩端口集中-恒定隔離器。
此外，該永磁體具有前和后實(shí)質(zhì)矩形的主表面，并且該鐵氧體具有前和后實(shí)質(zhì)矩形的主表面，優(yōu)選地，該主表面具有實(shí)質(zhì)相同的尺寸，該永磁體的主表面被安排以面對(duì)鐵氧體的主表面，以便該永磁體的輪廓和鐵氧體的輪廓彼此一致。因此，鐵氧體-磁鐵組件能夠通過將母磁鐵基片和附有中心電極的母鐵氧體基片層壓在一起，并且然后整體切割層疊體制造。這減少了制造成本。
當(dāng)永磁體的輪廓尺寸實(shí)質(zhì)與鐵氧體的輪廓尺寸相同時(shí)，在面對(duì)永磁體的主表面的外圍區(qū)域的鐵氧體的主表面的外圍區(qū)域中，從永磁體應(yīng)用的直流偏轉(zhuǎn)磁場通常較弱。然而，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件中，與鐵氧體的主表面實(shí)質(zhì)垂直的鐵氧體的側(cè)表面(即其中直流偏轉(zhuǎn)磁場較弱的鐵氧體的主表面的外部區(qū)域)配置有凹陷，以便鐵氧體本身被減小。因此，在低直流偏轉(zhuǎn)磁場工作的鐵氧體的量減小，從而減小了高頻磁通量的損失。換言之，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。此外，該鐵氧體是磁性的，雖然直流相對(duì)磁滲透性較低，然而凹陷37，38是諸如金(Ag)和鉑(Pd)的非磁性材料的，即使其中設(shè)置有導(dǎo)體。因此，穿過鐵氧體的外圍區(qū)域的直流磁能量集中在凹陷以外的區(qū)域中。因此，這減小了應(yīng)用直流偏轉(zhuǎn)磁場變?nèi)?，并?shí)現(xiàn)直流偏轉(zhuǎn)磁場的改進(jìn)分布。換言之，其中設(shè)置凹陷的區(qū)域顯示了等于其中退磁因子在鐵氧體中局部減小時(shí)相同的效果，從而改進(jìn)了直流偏置磁場的分布。因此，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件中，優(yōu)選地，該凹陷配置中間電極導(dǎo)體，用于電連接確定在鐵氧體的相對(duì)主表面上設(shè)置的第一中心電極與/或第二中心電極的傳導(dǎo)膜。此外，優(yōu)選地，該凹陷配置有連接器-電極導(dǎo)體，用于將第一和第二中心電極電連接到電路基片上的終端電極。如果導(dǎo)體將采用這種方式設(shè)置在凹陷中，優(yōu)選地，經(jīng)其相對(duì)的主表面和相對(duì)的縱向側(cè)表面，第二中心電極圍繞鐵氧體一圈或多圈；并且經(jīng)其相對(duì)的主表面和相對(duì)的縱向側(cè)表面，第一中心電極圍繞鐵氧體一圈或多圈，以便以預(yù)定角度與第二中心電極交叉。在這種情況中，優(yōu)選地，凹陷中的導(dǎo)體僅被設(shè)置在鐵氧體的縱向側(cè)表面；并且優(yōu)選地，該鐵氧體和永磁體被設(shè)置在電路基片上，以便其主表面彼此面對(duì)，并沿實(shí)質(zhì)垂直于電路基片的表面的方向延伸。
在上述不可逆電路元件中，遠(yuǎn)離被第二中心電極包圍的區(qū)域的高頻磁通量被引導(dǎo)向鐵氧體的中心部，不會(huì)穿過其中具有導(dǎo)體的凹陷。這意味著大量高頻磁通量穿過鐵氧體的中心部。由于充分的直流偏轉(zhuǎn)磁場被應(yīng)用于鐵氧體的中心部，高頻磁通量的損失很低。因此，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。
此外，優(yōu)選地，除該凹陷外，鐵氧體的縱向側(cè)表面配置有空凹陷。這些空凹陷可具有設(shè)置在其中的導(dǎo)體。這在鐵氧體的主表面的外圍區(qū)域中優(yōu)選地改進(jìn)了直流偏轉(zhuǎn)磁場的分布，并減小了高頻磁通量的損失。此外，空凹陷中可具有嵌入絕緣材料。因此，鐵氧體的縱向側(cè)表面能夠變平。
該凹陷和空凹陷可以規(guī)則的間隔實(shí)質(zhì)被安排在鐵氧體的相對(duì)縱向側(cè)表面的整個(gè)長度上。該空凹陷每個(gè)可以比每個(gè)凹陷更寬，以便進(jìn)一步減小高損耗鐵氧體材料的量。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例還提供了一種用于制造不可逆電路元件的方法，包括永磁體；接受來自永磁體的直流磁場的鐵氧體；在鐵氧體上設(shè)置的多個(gè)中心電極；和在其表面上具有終端電極的電路基片。該方法包括使用傳導(dǎo)層，在母鐵氧體基片的前和背面的主表面上以交叉方式形成多個(gè)中心電極，以便中心電極彼此絕緣；在前和后主表面之間形成延伸的多個(gè)通孔；將一個(gè)或多個(gè)中間導(dǎo)體嵌入一個(gè)或多個(gè)通孔中，以便該一個(gè)或多個(gè)中間導(dǎo)體電連接確定中心電極的傳導(dǎo)膜；和將一個(gè)或多個(gè)中間導(dǎo)體嵌入一個(gè)或多個(gè)通孔中，該一個(gè)或多個(gè)連接器導(dǎo)體被電連接到電路基片上的終端電極；和利用粘合劑，通過將母鐵氧體基片夾在一對(duì)母磁鐵基片之間形成了層疊體；并沿其中切通孔的地方將層疊體切成預(yù)定尺寸，以作為單個(gè)單元形成鐵氧體-磁鐵組件，其中中心電極組合體夾在一對(duì)永磁體之間。
該術(shù)語“通孔”指一種孔，該孔從基片的前面到背面延伸穿過基片，并且沒有導(dǎo)體未嵌入其中，或沒有導(dǎo)電層形成在其中。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造方法中，利用粘合劑，通過將具有中心電極和通孔的母鐵氧體基片夾在母磁鐵基片之間形成了層疊體。然后，該層疊體沿其中切割通孔處被切成預(yù)定尺寸。因此，取得了作為單一單元的鐵氧體-磁鐵組件，其中中心電極夾在一對(duì)永磁體之間。因此，制造過程得以顯著簡化并且制造成本得以減少。
該通孔用作凹陷，從而改進(jìn)了直流偏轉(zhuǎn)磁場的公布，從而減小了高頻磁通量的損失。通孔中的一個(gè)或多個(gè)可設(shè)置作為一個(gè)或多個(gè)空通孔，其中不嵌入一個(gè)或多個(gè)中間導(dǎo)體或一個(gè)或多個(gè)連接器導(dǎo)體。一個(gè)或多個(gè)空通孔可具有嵌入其中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體或嵌入其中的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了包括上述不可逆電路元件的通信設(shè)備。因此，取得了具有低插入損耗和滿意電屬性的通信設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，制造過程得以簡化并且插入損耗得到進(jìn)一步減小。此外，應(yīng)用于鐵氧體的直流偏轉(zhuǎn)磁場的分布得到改進(jìn)，并且高頻磁通量的損失得以減小。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件(兩端口隔離器)的分解透視圖。
圖2是包含中心電極的鐵氧體的透視圖。
圖3是鐵氧體的透視圖。
圖4是鐵氧體-磁鐵組件的分解透視圖。
圖5是顯示電路基片中的電路配置的框圖。
圖6是顯示兩端口隔離器的第一電路實(shí)例的等價(jià)電路圖。
圖7是顯示兩端口隔離器的第二電路實(shí)例的等價(jià)電路圖。
圖8顯示了透視的鐵氧體-磁鐵組件中的直流磁通量。
圖9顯示了透視的鐵氧體中的高頻磁通量。
圖10是顯示附有中心電極的鐵氧體的另一實(shí)例的透視圖。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的制造方法中包含的步驟。
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件的插入損耗特征的曲線。
圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的通信設(shè)備的框圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖將描述根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路元件、其制造方法和通信設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的符合不可逆電路元件的兩端口隔離器的分解透視圖。優(yōu)選地，該兩端口隔離器是集中-常數(shù)隔離器，包括金屬磁軛10；蓋15；電路基片20；和由鐵氧體32和永磁鐵41組成的鐵氧體-永磁體組件30。
優(yōu)選地，該磁軛10由諸如軟鐵的鐵磁材料組成，并受到防腐處理。該磁軛10被安排作為包圍電路基片20上的鐵氧體-磁鐵組件30的框架。優(yōu)選地，該磁軛10例如以如下方式形成。首先，通過沖壓形成帶。在這種狀態(tài)中，接合部10a未接合，并且磁軛10仍在其展開狀態(tài)。然后，通過所謂的壓制，突起11和凹陷12緊緊地彼此接合，以便形成環(huán)形體。
該鐵氧體32和永磁體41的上部表面具有結(jié)合到其上的由絕緣材料(例如樹脂和陶瓷)組成的蓋15。該蓋15可選地由軟磁金屬片形成。該磁軛10和蓋15與永磁體41一起確定了磁路，并在鍍銅底層上鍍著銀，以提高防腐性，并減小由高頻磁通量導(dǎo)致的渦電流引起的傳導(dǎo)損耗，或由接地電流引起的傳導(dǎo)損耗。
如圖2所示，該鐵氧體32具有第一和第二主表面32a和32b，其配置有彼此電絕緣的第一中心電極35和第二中心電極36。該鐵氧體32具有實(shí)質(zhì)直角棱鏡形狀，包括實(shí)質(zhì)彼此平行的第一主表面32a和第二主表面32b、縱向側(cè)表面32c，32d和橫向表面32e，32f。
例如利用環(huán)氧粘合片層42(參見圖4)，該永磁體41被結(jié)合到各個(gè)主表面32a，32b以形成鐵氧體-磁鐵組件30，以便磁場沿實(shí)質(zhì)垂直于主表面32a，32b的方向應(yīng)用于鐵氧體32的主表面32a，32b。該永磁體41具有與鐵氧體32的主表面32a，32b尺寸基本相同的主表面41a。該主表面32a和41a被安排以彼此面對(duì)，以便其輪廓彼此一致，并且類似地，主表面32a和41a被安排以彼此面對(duì)，以便其輪廓彼此符合。接著，將參照?qǐng)D11詳細(xì)描述該鐵氧體-磁鐵組件30的制造過程。
如圖2所示，該第一中心電極35從鐵氧體32的第一主表面32a的下右段向上延伸，并分成兩段。該兩段以相對(duì)于縱向方向相對(duì)較小的角度沿上左方向延伸。然后，第一中心電極35向上延伸到上左段，并經(jīng)上部表面32c上的中間電極35a，轉(zhuǎn)向第二主表面32b。在第二主表面32b上，第一中心電極35被再次分成兩段，以在透視圖中與第一主表面32a上的兩段重疊。第一中心電極35的一端被連接到設(shè)置在下表面32d上的連接器電極35b。第一中心電極35的另一端被連接到設(shè)置在下表面32d上的連接器電極35c。因此，第一中心電極35圍繞鐵氧體32一圈。第一中心電極35和第二中心電極36將在下面進(jìn)行描述，它們之間具有絕緣膜，以便這些電極在絕緣狀態(tài)彼此相交。
第二中心電極36具有第0.5圈段36a，其以相對(duì)于縱向方向相對(duì)大的角度從第一主表面32a的下緣的實(shí)質(zhì)中部沿上左方向延伸，并且與第一中心電極35交叉。第0.5圈段36a經(jīng)上部表面32c上的中間電極36b向第二主表面32b轉(zhuǎn)彎，以便連接到第一圈段36c。在第二主表面32b上，第一圈段36c以實(shí)質(zhì)垂直的方式與第一中心電極35交叉。經(jīng)下部表面32d上的中間電極36d，第1圈段36c的下端部向第一主表面32a轉(zhuǎn)彎，以便連接到第1.5圈段36e。在第一主表面32a上，第1.5圈段36e實(shí)質(zhì)平行于第0.5圈段36a延伸，并與第一中心電極35交叉。第1.5圈段36e經(jīng)上部表面32c上的中間電極36f，轉(zhuǎn)向第二主表面32b。采用類似的方式，第2圈段36g、中間電極36h、第2.5圈段36i、中間電極36j、第3圈段36k、中間電極36l、第3.5圈段36m、中間電極36n和第4圈段36o被設(shè)置在鐵氧體32的對(duì)應(yīng)表面上。第二中心電極36的相反端被分別連接到設(shè)置在鐵氧體32的下表面32d上的連接器電極35c和36p。該連接器電極35c通常用在第一中心電極35和第二中心電極36的端部之間。
換言之，第二中心電極36螺旋地圍繞鐵氧體32四圈。基于中心電極36橫過第一主表面32a或第二主表面32b的一次交叉等于0.5圈的情況，計(jì)算圈數(shù)。該中心電極35，36之間的交叉角被設(shè)置以調(diào)節(jié)輸入阻抗和插入損耗。
該第一和第二中心電極35，36能夠被修改成多種形狀。例如，雖然這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的第一中心電極35在鐵氧體32的每個(gè)主表面32a，32b上被分叉成兩段，該第一中心電極35不一定需要被分叉。
通過將電導(dǎo)體嵌入在鐵氧體32的上部和下部表面32c，32d上的相應(yīng)凹陷37(參見圖3)，形成連接器電極35b，35c，36p和中間電極35a，36b，36d，36f，36h，36j，36l，36n。此外，上部和下部表面32c，32d具有與電極實(shí)質(zhì)平行設(shè)置的空凹陷38，并且還配置有空電極39a，39b，39c。通過在母鐵氧體基片中預(yù)先形成通孔、將電極導(dǎo)體嵌入這些通孔，然后沿切通孔的地方切割基片，形成這些電極。這種制造方法將在以后描述?？蛇x地，這些多個(gè)電極可形成凹陷37，38中的傳導(dǎo)膜(conducting film)。
作為鐵氧體32，可使用諸如YIG鐵氧體的適合的鐵氧體材料。例如通過印制、轉(zhuǎn)移或光刻法，該第一和第二中心電極35，36和其它多種電極每個(gè)形成為由銀或銀合金組成的厚膜。中心電極35和36之間的絕緣薄可由厚玻璃絕緣膜確定。
鍶、鋇或鑭-鈷鐵氧體磁鐵典型地用作永磁體41。與用作導(dǎo)體的金屬磁鐵相反，鐵氧體磁鐵也是電介質(zhì)(dielectric)，以便高頻磁通量能夠無損耗地分布在磁鐵內(nèi)。為此原因，即使永磁鐵41被設(shè)置接近中心電極35，36，實(shí)質(zhì)防止了包括插入損耗的電屬性惡化。此外，鐵氧體32的飽和磁化中的溫度特征和永磁體41的磁通密度中的溫度特征類似。因此，對(duì)于由鐵氧體32和永磁體41組合確定的隔離器，該隔離器的依溫度的電屬性是滿意的。
該電路基片20是燒結(jié)多層基片，具有在多個(gè)絕緣片上設(shè)置的預(yù)定電極。如圖5所示，該電路基片20包括匹配電容C1，C2，Cs1，Cs2，Cp1，Cp2和端接電阻R。該電路基片20還包括在其上部表面上的終端電極25a到25e；和在其底部表面上的外終端電極26，27，28。
將參照?qǐng)D5，6和7中所示的等價(jià)電路圖描述在這些匹配電路部件和第一和第二中心電極35，36之間的連接關(guān)系。圖6中的等價(jià)電路圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的不可逆電路元件(兩端口隔離器)中的第一基本電路實(shí)例。圖7中的等價(jià)電路圖顯示了第二個(gè)電路實(shí)例。圖5是圖7中的第二電路實(shí)例的配置。
具體地，在電路基片20的底部表面上設(shè)置的外接終端電極26用作輸入端口P1。通過匹配電容Cs1，這個(gè)終端電極26被連接到匹配電容C1和端接電阻R之間的連接點(diǎn)21a。通過在電路基片20的上表面上設(shè)置的終端電極25a和鐵氧體32的下部表面32d上設(shè)置的連接器電極35b，該連接點(diǎn)21a被連接到第一中心電極35的一端。
經(jīng)鐵氧體32的下表面32d上設(shè)置的連接器電極35c和在電路基片20的上表面上設(shè)置的終端電極25b，第一中心電極35的另一端和第二中心電極36的一端被連接到端接電阻R和匹配電容C1，C2。
另一方面，在電路基片20的底部表面上設(shè)置的外接終端電極27用作輸出端口P2。經(jīng)匹配電容Cs2，這個(gè)電極27被連接到匹配電容C2，C1和端接電阻R之間的連接點(diǎn)21b。
經(jīng)在電路基片20的上表面上設(shè)置的終端電極25c和鐵氧體32的下部表面32d上設(shè)置的連接器電極36p，該第二中心電極36的另一端被連接到電容C2和電路基片20的底部表面上設(shè)置的外接終端電極28。該外部連接終端電極28用作接地端口P3。此外，通過在電路基片20的上表面上設(shè)置的終端電極25d，25e，外接終端電極28還被連接到磁軛10。
輸入端口P1和電容Cs1之間的連接點(diǎn)被連接到接地的阻抗調(diào)節(jié)電容Cp1。類似地，輸出端口P2和電容Cs2之間的連接點(diǎn)被連接到接地的阻抗調(diào)節(jié)電容Cp2。
經(jīng)終端電極25d，25e和其它空電極，通過將它們焊接在一起，該電路基片20和磁軛10被彼此組合。通過焊接，鐵氧體-磁鐵組件30中的鐵氧體32的下部表面32d的電極被結(jié)合到電路基片20上的終端電極25a，25b，25c和其它虛終端電極，并且利用粘合劑，永磁體41的下部表面結(jié)合在電路基片20上。熱硬化性類型的一部分或兩部分環(huán)氧粘合劑適合用于這種粘合劑。換言之，為結(jié)合在鐵氧體-磁鐵組件30和電路基片20之間同時(shí)使用焊接和粘合劑確保了可靠的連接。
該電路基片20可以是通過燒制玻璃和氧化鋁或其它絕緣材料的混合物形成的基片，或可以是由樹脂或玻璃和其它絕緣材料組成的復(fù)合基片。該內(nèi)部和外部電極每個(gè)可例如由銀或銀合金組成的厚膜、由銅組成的厚膜或銅箔。特別地，優(yōu)選地，外接終端電極在鍍鎳層上鍍金。這是為了提高防腐性能和抗焊料濾取性，并且以防止由于多種原因焊接區(qū)域的強(qiáng)度降低。
在上述兩端口隔離器(isolator)中，第一中心電極35的一端被連接到輸入端口P1，并且其另一端被連接到輸出端口P2；并且第二中心電極36的一端被連接到輸出端口P2并且其另一端被連接到接地端口P3。因此，提供了具有小插入損耗的兩端口集中-恒定隔離器。此外，當(dāng)隔離器操作時(shí)，大量的高頻電流流入第二中心電極36，然而極少的高頻電流流入第一中心電極35。因此，由第一中心電極35和第二中心電極36產(chǎn)生的高頻磁場的方向基于第二中心電極36的位置確定。高頻磁場方向的確定有利于進(jìn)一步減小插入損耗。
該永磁體41具有前和后矩形主表面41a，并且該鐵氧體32具有前和后實(shí)質(zhì)矩形的主表面32a，32b，該主表面32a，32b，41a具有實(shí)質(zhì)相同的尺寸。該主表面32a和41a被安排以彼此面對(duì)，以便其輪廓彼此一致，并且類似地，主表面32a和41a被安排以彼此面對(duì)，以便其輪廓彼此一致。因此，如參照?qǐng)D11隨后描述的，通過將母磁鐵基片和附有中心電極的母鐵氧體基片層壓在一起，并且然后整體切割層疊體，能夠形成該鐵氧體-磁鐵組件30。這減少了制造成本。沿實(shí)質(zhì)垂直于電路基片20的表面的方向，該主表面32a，32b，41a實(shí)質(zhì)垂直地被布置在電路基片20上。此外，永磁體41和鐵氧體32的側(cè)表面，即安裝到電路基片20的表面彼此平齊。結(jié)果，這提高了與電路基片20上的終端電極連接的可靠性。此外，即使永磁體41被制造得較厚以取得大磁場，不考慮厚度，高度將不會(huì)增加。
如圖8所示，當(dāng)永磁體41的輪廓尺寸實(shí)質(zhì)與鐵氧體32的輪廓尺寸相同時(shí)，在面對(duì)永磁體41的主表面41a的外圍區(qū)域的鐵氧體32的主表面32a，32b的外圍區(qū)域中，從永磁體41應(yīng)用的直流偏轉(zhuǎn)磁場通常較弱。然而，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隔離體中，實(shí)質(zhì)與鐵氧體32的主表面32a，32b垂直的側(cè)表面32c，32d(即其中直流偏轉(zhuǎn)磁場較弱的鐵氧體32的主表面32a，32b的外部區(qū)域)配置有凹陷37，38，以便鐵氧體32本身被減小。這抑制了直流偏轉(zhuǎn)磁場變?nèi)酰?shí)現(xiàn)高頻磁通量的更少損失。換言之，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。此外，該鐵氧體32是磁性的，雖然直流相對(duì)磁滲透性較低，然而凹陷37，38是非磁性的，即使其中設(shè)置有導(dǎo)體。因此，穿過凹陷37，38的直流磁能量具有集中在凹陷以外的區(qū)域中的趨勢。因此，這防止了應(yīng)用直流偏轉(zhuǎn)磁場變?nèi)?，并?shí)現(xiàn)改進(jìn)的直流偏轉(zhuǎn)磁場的分布。換言之，設(shè)置凹陷37，38的區(qū)域顯示了等于其中退磁因子在鐵氧體32中局部減小的情況等同的效果。因此，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。這種效果能夠類似地在其中在凹陷37，38中未設(shè)置導(dǎo)體的情況中出現(xiàn)。
該凹陷37，38中的導(dǎo)體僅被設(shè)置在鐵氧體32的縱向側(cè)表面32c，32d。該橫向側(cè)表面32e，32f是實(shí)質(zhì)垂直于第二中心電極36的高頻磁通量穿過的表面。只要在這些側(cè)表面32e，32f中未設(shè)置導(dǎo)體，高頻磁通量被使得穿過，而不會(huì)被防止。然而，只要導(dǎo)體在側(cè)表面32e 32f的角區(qū)域中，在側(cè)表面32e 32f上設(shè)置導(dǎo)體將不會(huì)有問題。在那種情況中，高頻磁通量允許通過，不會(huì)實(shí)質(zhì)被禁止。
該空凹陷(dummy recess)38并不一定必需。圖10顯示了其中空凹陷38被省略的附有中心電極的鐵氧體32。
遠(yuǎn)離第二中心電極36包圍的區(qū)域的高頻磁通量通常開始立即擴(kuò)展，導(dǎo)致多種高頻磁通量從鐵氧體32擴(kuò)散。相反地，如圖9所示，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隔離體中，由于中間電極和連接器電極被設(shè)置在凹陷37，38中，該高頻磁通量被引導(dǎo)向鐵氧體32的中心部，不會(huì)穿過其中具有導(dǎo)體的凹陷37，38。這意味著大量高頻磁通量穿過鐵氧體32的中心部。由于充分的直流偏轉(zhuǎn)磁場被應(yīng)用于鐵氧體32的中心部，高頻磁通量的損失很低。因此，隔離體中的插入損失被進(jìn)一步減小。
由于導(dǎo)體嵌入在鐵氧體32的縱向側(cè)表面32c，32d中設(shè)置的空凹陷38中，前述優(yōu)點(diǎn)明顯有助于直流偏轉(zhuǎn)磁場在鐵氧體32的主表面32a，32b的外圍區(qū)域中的改進(jìn)分布，和高頻磁通量更小損失。作為將導(dǎo)體嵌入凹陷37和空凹陷38中的可選擇方式，傳導(dǎo)膜可通過厚膜加工或薄膜加工形成。此外，空凹陷38可使絕緣材料嵌入其中。因此，鐵氧體32的縱向側(cè)表面32c，32d能夠變平。此外，空凹陷38可以比凹陷37更寬，以便進(jìn)一步減小高損耗鐵氧體材料的量。
通過配置永磁體41的主表面41a以具有比鐵氧體32的32a，32b更大的尺寸，可以防止插入損耗增加。然而，這不僅減小在制造過程中能夠同時(shí)切割母磁鐵基片和母鐵氧體基片的優(yōu)點(diǎn)，而且導(dǎo)致永磁體41的表面面積的增加。因此，當(dāng)鐵氧體-磁鐵組件30被垂直設(shè)置在電路基片20上時(shí)，隔離器具有增加的高度，并且鐵氧體32的下部表面32d處于從電路基片20的前表面上升的狀態(tài)。這使得多種電極與終端電極之間的連接更困難，導(dǎo)致連接可靠性降低。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隔離器中，第一中心電極35被纏繞一圈，第二中心電極36被纏繞四圈，從而在寬帶上取得滿意的插入損耗。換言之，通過圍繞鐵氧體32纏繞第一和第二中心電極35，36，中心電極35，36之間交叉的次數(shù)增加，并且中心電極35，36之間的聯(lián)接系數(shù)得到增加。這實(shí)現(xiàn)了插入損耗的減小和更寬的通過頻率帶。
此外，如第二電路實(shí)例所示(參見圖7)，該匹配電容Cs1介于輸入端口P1和第一中心電極35與匹配電容C1之間的連接點(diǎn)21a之間；并且匹配電容Cs2介于輸出端口P2和中心電極35，36之間的輸出端口21b。因此，當(dāng)中心電極35，36的電感被設(shè)置在較大的值并且寬帶的電屬性得到改進(jìn)時(shí)，連接到隔離器的設(shè)備的電阻(約50Ω)能夠得以調(diào)節(jié)。通過包括匹配電容Cs1和Cs2其中的僅一個(gè)，這種優(yōu)點(diǎn)能夠類似地取得。
通過在接地端口P3與第二中心電極36和電容C2的連接點(diǎn)之間加入匹配感應(yīng)器，抑制了諸如第二或第三諧波的預(yù)定高頻波。此外，由感應(yīng)器和電容確定的LC系列電路可介于輸入端口P1與接地之間和輸出端口P2與接地之間。通過提供這些LC系列電路，諸如第二或第三諧波的預(yù)定高頻波類似地得到抑制。
該鐵氧體32和該對(duì)永磁體41通過粘合片層42彼此結(jié)合。因此，該隔離器是機(jī)械穩(wěn)定的，并且具有防止由于震動(dòng)或沖擊變形或斷裂的剛性結(jié)構(gòu)。該隔離器適合便攜式通信設(shè)備。代替使用粘合片層42，用于結(jié)合鐵氧體32和永磁體41，能夠使用其它多種可選方法。一種可選實(shí)例將應(yīng)用粘合劑。
由于中心電極35，36形成為鐵氧體32的主表面32a，32b上的傳導(dǎo)膜，這些電極被穩(wěn)定和高精度地形成，從而實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)具有統(tǒng)一電屬性的隔離器。此外，通過使用燒結(jié)玻璃粉末的膜，用于中心電極35和36之間的隔離膜，與中心電極由金屬片形成時(shí)相比，鐵氧體32的主表面32a，32b能夠具有高度平坦度。結(jié)果，該鐵氧體32和該對(duì)永磁體41能夠以相對(duì)于其間的位置關(guān)系的高度平行度結(jié)合。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隔離器中，該電路基片20是多層絕緣基片。因此，包括電容和感應(yīng)器的電路能夠包含在基片內(nèi)，以便取得緊湊和小輪廓結(jié)構(gòu)的隔離器。此外，電路部件在基片被彼此連接，從而提高了可靠性。該電路基片20不一定必需是多層結(jié)構(gòu)，并可以可選地采用單層結(jié)構(gòu)形式。在那種情況中，該電路基片20可以使芯片類型電容在外部附于其上。
現(xiàn)在，將描述鐵氧體-磁鐵組件30的制造過程。當(dāng)制造鐵氧體-磁鐵組件30時(shí)，使用傳導(dǎo)層，該中心電極35，36形成在母鐵氧體基片的前和背面，以便這些電極彼此隔離并相互交叉。此外，形成在前和后表面之間延伸的多個(gè)通孔。中間電極材料和連接器電極材料被嵌入相應(yīng)的通孔。
結(jié)果，通過利用粘合劑將母鐵氧體基片夾在一對(duì)母磁鐵基片之間形成了層疊體。該層疊體沿其中將切割通孔處切成預(yù)定尺寸。結(jié)果，取得了作為單一單元的鐵氧體-磁鐵組件30，其中附有中心電極的鐵氧體32夾在一對(duì)永磁體41之間。
圖11顯示該過程。在步驟1，2，和3中，隔離物415附于其上的粘合片層42被結(jié)合到母磁體基片411。然后，剝離隔離物415。在步驟4中，利用粘合片42，母鐵氧體基片322(具有中心電極和通孔)被密封地結(jié)合在母磁鐵基片411上。在步驟5和6中，具有粘合片層42的另一母磁鐵基片411被密封地結(jié)合到母鐵氧體基片322上。因此，取得了層疊體400。
在步驟7中，該層疊體400被結(jié)合到切割帶416上。在步驟8中，使用切割器，該層疊體400沿將切割通孔處被切割成預(yù)定尺寸，從而取得多個(gè)鐵氧體-磁鐵組件30，每個(gè)是單一單元。
根據(jù)前述步驟，該鐵氧體-磁鐵組件30，每個(gè)包括將相同尺寸的鐵氧體32夾在其間的實(shí)質(zhì)相同尺寸的永磁體41，能夠高精度地被有效地制造，從而顯著減小成本。上面已描述了這些永磁體-磁鐵組件30的優(yōu)點(diǎn)。
特別地，因?yàn)槭褂昧司哂休^大表面面積的母磁體基片411和母鐵氧體基片322，與其中永磁體41和鐵氧體32被單獨(dú)結(jié)合在一起的情況相比，在永磁體41和鐵氧體中間的平行度得到提高。因此，保證了施加到鐵氧體32的偏轉(zhuǎn)磁場的平行度和均勻性，從而防止了諸如插入損耗的電屬性的惡化。此外，防止了鐵氧體32出現(xiàn)位移。這不僅防止了隔離器之間的個(gè)體差異，而且提供了具有減小時(shí)間/老化惡化的高度可靠的隔離器。
圖12顯示了根據(jù)鐵氧體-磁鐵組件30的結(jié)構(gòu)的隔離器的電屬性。測量電屬性的每個(gè)隔離器包括鐵氧體-磁鐵組件30。具體地，對(duì)于鐵氧體32和永磁體41的主表面，例如，優(yōu)選地，縱向側(cè)具有約2.0mm的長度，并且橫向側(cè)具有約0.60mm的長度。該鐵氧體32具有約0.125mm的厚度。該永磁體41具有約0.35mm的厚度。
在圖12中，曲線A顯示了隔離器的插入損耗特征，其配置導(dǎo)體嵌入空凹陷38的鐵氧體-磁鐵組件30。
當(dāng)永磁體41由主表面具有2.4mm縱向側(cè)和0.90mm橫向側(cè)并且其厚度為0.35mm的永磁體替換時(shí)，以便這些永磁體具有永磁體32更大的表面面積，插入損耗特征實(shí)質(zhì)與以曲線A顯示的插入損耗特征相同。然而，這不利地導(dǎo)致隔離器的高度增加約0.3mm。換言之，利用上述鐵氧體-磁鐵組件30可取得的插入損耗特征等于具有比鐵氧體32尺寸更大的永磁體41時(shí)取得的插入特征。
曲線B顯示了隔離器的插入損耗特征，其中配備電介質(zhì)(玻璃)嵌入空凹陷的鐵氧體-磁鐵組件30。曲線C顯示了隔離器的插入損耗特征，其中配備附有中心電極的鐵氧體32(參見圖10)沒有空凹陷的鐵氧體-磁鐵組件30。
通過比較曲線A，B，和C，很明顯曲線A具有最低的插入損耗。該曲線B比曲線A高約0.02dB，并且曲線C比曲線A高約0.05dB。然而，所有這些曲線A，B，和C顯示了滿意的電屬性。
現(xiàn)在，將描述作為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的通信設(shè)備實(shí)例的便攜式電話。
圖13是便攜式電話220的RF部的電路框圖。在圖13中，標(biāo)號(hào)222代表天線元件；標(biāo)號(hào)223代表雙工器；標(biāo)號(hào)231代表發(fā)射側(cè)隔離器；標(biāo)號(hào)232代表發(fā)射側(cè)放大器；標(biāo)號(hào)233代表發(fā)射側(cè)級(jí)間帶通濾波器；標(biāo)號(hào)234代表發(fā)射側(cè)混頻器；標(biāo)號(hào)235代表接收側(cè)放大器；標(biāo)號(hào)236代表接收側(cè)級(jí)間帶通濾波器；標(biāo)號(hào)237代表接收側(cè)混頻器；標(biāo)號(hào)238代表電壓控制的振蕩器(VCO)；并且標(biāo)號(hào)239代表本地帶通濾波器。
根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施例的兩端口隔離器能夠用作發(fā)射側(cè)隔離器231。該隔離器的安裝實(shí)現(xiàn)了滿意的電屬性。
根據(jù)本發(fā)明的不可逆電路元件、其制造方法和通信設(shè)備并不局限于上述優(yōu)選實(shí)施例，并且在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)允許多種修改。
例如，通過顛倒永磁體41的N極和S極，能夠切換輸入端口P1和輸出端口P2。此外，雖然在上述優(yōu)選實(shí)施例中，匹配電路部件均包含的電路基片中，電路基片可以使芯片類型感應(yīng)器或電容可選地附于其外部。
在上述優(yōu)選實(shí)施例中，在鐵氧體-磁鐵組件中的主表面被安排實(shí)質(zhì)垂直于電路基片，或換言之，在電路基片上實(shí)質(zhì)垂直?？蛇x地，主表面可被安排實(shí)質(zhì)平行于電路基片，或換言之，在電路基片上實(shí)質(zhì)水平。
工業(yè)應(yīng)用性相應(yīng)地，本發(fā)明提供了諸如隔離器和循環(huán)器的不可逆電路元件，由于獲得簡化的制造過程和減小的插入損耗，其是特別優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種不可逆電路元件，包括永磁體；鐵氧體，所述鐵氧體被布置成接受來自所述永磁體的直流磁場；在所述鐵氧體上設(shè)置的多個(gè)中心電極；和在其表面上具有終端電極的電路基片，其中所述中心電極包括由包含傳導(dǎo)膜的第一中心電極和第二中心電極，所述第一和第二中心電極彼此絕緣并且彼此交叉，所述第一中心電極的一端電連接到第一輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第二輸入-輸出端口，所述第二中心電極的一端電連接到第二輸入-輸出端口，并且另一端電連接到第三接地端口；所述永磁體具有前和后大致矩形的主表面，并且所述鐵氧體具有前和后大致矩形的主表面，所述永磁體和鐵氧體的主表面具有大致相同的尺寸，所述永磁體的主表面被布置成面對(duì)鐵氧體的主表面，以便所述永磁體的輪廓和鐵氧體的輪廓彼此一致，并且所述鐵氧體具有大致垂直于其主表面的側(cè)表面，所述側(cè)表面配置有凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的不可逆電路元件，其中所述凹陷配置有中間電極導(dǎo)體，所述中間電極導(dǎo)體被布置成電連接限定鐵氧體的相對(duì)主表面上設(shè)置的第一中心電極或第二中心電極的至少一個(gè)的傳導(dǎo)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的不可逆電路元件，其中所述凹陷配置有連接器-電極導(dǎo)體，所述連接器-電極導(dǎo)體用于將第一和第二中心電極電連接到電路基片上的終端電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的不可逆電路元件，其中經(jīng)鐵氧體相對(duì)的主表面和相對(duì)的縱向側(cè)表面，所述第二中心電極纏繞鐵氧體至少一圈；經(jīng)鐵氧體相對(duì)的主表面和相對(duì)的縱向側(cè)表面，所述第一中心電極纏繞鐵氧體至少一圈，以便以預(yù)定角度與第二中心電極交叉；所述凹陷中的導(dǎo)體僅被設(shè)置在鐵氧體的縱向側(cè)表面中；并且所述鐵氧體和永磁體被設(shè)置在電路基片上，以便其主表面彼此面對(duì)，并沿大致垂直于電路基片表面的方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的不可逆電路元件，其中除所述凹陷外，所述鐵氧體的縱向側(cè)表面配置有空凹陷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的不可逆電路元件，其中所述空凹陷具有設(shè)置在其中的導(dǎo)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的不可逆電路元件，其中所述空凹陷具有嵌在其中的電介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的不可逆電路元件，其中所述凹陷和空凹陷以規(guī)則的間隔被布置在鐵氧體的相對(duì)縱向側(cè)表面的大致整個(gè)長度上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5到8的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的不可逆電路元件，其中每個(gè)空凹陷比每個(gè)凹陷更寬。
10.一種用于制造不可逆電路元件的方法，其中所述不可逆電路元件包括永磁體；鐵氧體，所述鐵氧體被布置成接受來自所述永磁體的直流磁場；在鐵氧體上設(shè)置的多個(gè)中心電極；和在其表面上具有終端電極的電路基片，所述方法包括使用傳導(dǎo)層在母鐵氧體基片的前和后主表面上以交叉方式形成多個(gè)中心電極，以便中心電極彼此絕緣；形成在前和后主表面之間延伸的多個(gè)通孔；將至少一個(gè)中間導(dǎo)體嵌入通孔的至少一個(gè)中，以便所述至少一個(gè)中間導(dǎo)體電連接限定中心電極的傳導(dǎo)膜；將至少一個(gè)中間連接器導(dǎo)體嵌入通孔的至少一個(gè)中，所述至少一個(gè)連接器導(dǎo)體被電連接到電路基片上的終端電極；利用粘合劑，通過將母鐵氧體基片夾在一對(duì)母磁鐵基片之間而形成層疊體；和沿通孔要被切除的地方將層疊體切成預(yù)定尺寸，以便以單個(gè)單元形成具有夾在一對(duì)永磁體之間的中心電極組合體的鐵氧體-磁鐵組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用于制造不可逆電路元件的方法，其中所述通孔的至少一個(gè)限定了其中未嵌入所述至少一個(gè)中間導(dǎo)體或所述至少一個(gè)連接器導(dǎo)體的空通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造不可逆電路元件的方法，其中所述至少一個(gè)空通孔具有嵌入其中的導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的用于制造不可逆電路元件的方法，其中所述至少一個(gè)空通孔具有嵌入其中的電介質(zhì)。
14.一種通信設(shè)備，包含根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的不可逆電路元件。
全文摘要
一種不可逆電路元件配置有鐵氧體－永磁體組件，該鐵氧體－永磁體組件包括一對(duì)永磁體和夾在永磁體之間的鐵氧體(32)。由傳導(dǎo)膜限定的第一中心電極(35)和第二中心電極(36)被設(shè)置在鐵氧體(32)的主表面(32a，32b)上，以便第一中心電極(35)和第二中心電極(36)彼此絕緣并且彼此交叉。該永磁體具有實(shí)質(zhì)與鐵氧體(32)的主表面(32a，32b)相同形狀的主表面。該鐵氧體(32)具有設(shè)置有凹陷的上和下表面(32c，32d)。該凹陷具有嵌入其中的導(dǎo)體材料，從而提供了中間電極(35a，36b，36f，36j，36m，36d，36h，36l)和連接器電極(35b，35c，36p)。
文檔編號(hào)H01P1/365GK101080843SQ20068000142
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
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