JPH10173409A - マイクロ波集積回路サーキュレータとその製造方法 - Google Patents

マイクロ波集積回路サーキュレータとその製造方法

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JPH10173409A
JPH10173409A JP8333187A JP33318796A JPH10173409A JP H10173409 A JPH10173409 A JP H10173409A JP 8333187 A JP8333187 A JP 8333187A JP 33318796 A JP33318796 A JP 33318796A JP H10173409 A JPH10173409 A JP H10173409A
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JP
Japan
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substrate
ferrite
conductor
dielectric substrate
ceramic dielectric
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JP8333187A
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English (en)
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Tomoya Kaneko
友哉 金子
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のサーキュレータ(アイソレータ)は、
フェライトと誘電体基板とを固着するための工程が必要
であり、かつ各導体を接続する部分においてインピーダ
ンス不連続が生じて特性が劣化される。 【解決手段】 フェライト円板4をセラミックス基板3
内に埋設し、これらフェライト円板4とセラミックス基
板3の表裏面にわたってマイクロストリップ導体6,7
と接地導体8とを形成する。セラミックス基板3を焼成
することによってフェライト円板4の固定が実現でき、
かつマイクロストリップ導体6,7と接地導体5,8と
を一体に形成できる。フェライト円板4を固定するため
のロウ付けが不要となり、かつ前記各導体を接続するた
めの構成及び工程が不要となり、製造工程を簡略化して
低コスト化が実現でき、特性インピーダンスの不連続部
の発生を防止して高特性化が実現できる。

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、ミリ
波帯等を用いるマイクロ波集積回路における、フェライ
ト基板とセラミツク基板から成るマイクロストリップラ
インによるサーキュレータやアイソレータ等の非可逆回
路素子(本発明では、これらを含めてサーキュレータと
称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のマイクロ波サーキュレータは、
フェライト等により構成されるサーキュレータ部に、誘
電体基板に形成したマイクロストリップライン等の導体
を接続した構成とされている。例えば、特開平1−18
803号公報に記載のアイソレータは、図3に示すよう
に、内導体22と接地導体23とを有するフェリ磁性体
基板21を非磁性体の接地導体板24に搭載し、かつこ
の接地導体板24にはフェリ磁性体基板21に外部磁場
を印加するための磁石25を固定し、さらに非磁性体の
接地導体板24の接地導体26の一部分を伸展し、この
伸展した接地導体26の上に入出力線路を構成するため
の誘電体基板27を取り付け、内導体22と誘電体基板
27とをリボン28等により接続する構成がとられてい
る。また、特開平1−149107号公報に記載のサー
キュレータ(アイソレータ)は、図4に示すように、誘
電体基板31上にサーキュレータパターン32が形成さ
れ、そのジャンクション部上にフェライト円板33が載
置され、その上に誘電体基板31の接地導体34と接続
される導体板35、および永久磁石36を設けた構成が
とられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のサーキ
ュレータにおいて、前者の例では、非磁性体の接地導体
板24の進展した接地導体23と、その上に載置される
誘電体基板27の接地導体を、ロウ付け等により固着す
る工程が必要であり、この固着工程が比較的に煩雑であ
ることから低コスト化を進める上での妨げとなる。ま
た、内導体22と誘電体基板27の入出力線路との接続
には、ワイヤやリボンなどの接続手段28が必要とされ
るため、この接続部分における特性インピーダンスの不
連続が避けられず、特性劣化の原因となる。
【0004】また、後者の例では、フェライト円板33
を誘電体基板31上に固定するために、接着剤やロウ付
け、あるいはビス止めなどによる固着が必要であり、前
者の場合と同様に、この固着工程により低コスト化が難
しくなる。また、フェライト円板33の上部に設けた接
地導体35と誘電体基板31の接地導体34とはワイヤ
やリボンなどの接続手段により連結されるため、接地面
がこの部分において不連続となり易い。さらに、フェラ
イト円板33と誘電体基板31の表面の平面度如何によ
っては、フェライト円板33が誘電体基板31上のサー
キュレータパターン32の表面に密着せず、個体間、経
年、線膨張係数差に基づく温度変化による機槻的ストレ
スに対する特性の不安定が生じ易い。
【0005】本発明の目的は、接着やロウ付けなどの工
程を必要とせず、しかもサーキュレータ部とマイクロス
トリップ導体部との間の特性インピーダンスの不連続を
なくし、低コストでかつ特性の安定化を図ったマイクロ
波集積回路サーキュレータとその製造方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波集積
回路サーキュレータは、フェライトより焼成温度の低い
セラミックス誘電体基板と、このセラミック誘電体基板
中に埋設されたフェライト基板と、前記セラミックス誘
電体基板とフェライト基板の各表裏面にわたって形成さ
れるマイクロストリップ導体及び接地導体と、前記フェ
ライト基板上に搭載されたマグネットとを備える構成と
される。ここで、フェライト基板は、セラミックス誘電
体基板に貫通された開口内に内装され、セラミックス誘
電体基板の焼成収縮により前記開口内に保持されるとと
もに、フェライト基板とセラミックス誘電体基板の厚み
が等しくされ、前記フェライト基板の表裏面に形成され
るマイクロストリップ導体及び接地導体と、前記セラミ
ックス誘電体基板の表裏面に形成されるマイクロストリ
ップ導体及び接地導体とが一体または一体化された構成
とされる。
【0007】また、本発明のマイクロ波集積回路サーキ
ュレータの製造方法は、焼成前のセラミックス誘電体基
板に窓部を開口し、この窓部内にフェライト基板を内装
してこれらの焼成を行う工程と、前記フェライト基板の
表裏面を含むセラミックス誘電体基板の表裏面に金属ペ
ーストを印刷し、これを焼成してマイクロストリップ導
体と接地導体とを形成する工程と、前記フェライト基板
上のマイクロストリップ導体上にスペーサを介してマグ
ネットを接着する工程と、前記セラミックス誘電体基板
上にマグネットを覆う金属製キャップを被せ、その開口
縁部を前記セラミックス誘電体基板に形成されている接
地導体にロウ付けする工程とを含んでいる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の最良
の実施の形態の断面図であり、図2はその一部を除去し
た状態の平面図である。同図において、1,2,3はそ
れぞれセラミックス誘電体基板であり、これらは積層さ
れた状態で同時に焼成されて形成される。これらのセラ
ミックス誘電体基板1,2,3には上層基板1から下層
基板3に向けて段階的に径寸法が大きくされた円形の窓
部1a,2a,3aが形成されており、そのうち窓部2
a,3aの各縁部には前記セラミックス基板1と2の間
に形成されている内層の接地導体5と、セラミックス基
板2と3の間に形成されている内層のマイクロストリッ
プ導体6との各一部が露呈されている。これらの接地導
体5とマイクロストリップ導体6は前記各基板1,2,
3と同時に焼成されて形成されている。
【0009】そして、前記下層のセラミックス基板3の
窓部3a内には、フェライト円板4が埋設されている。
このフェライト円板4は、前記各セラミックス基板1,
2,3を焼成する前にセラミックス基板3に設けられて
いる窓部3a内に埋設され、その後にセラミックス基板
1,2,3と共に焼成を行うことにより、その際のセラ
ミックス基板3の焼成収縮により、その周辺部がセラミ
ックス基板3により挟持された状態で窓部3a内に固定
される。通常フェライトの焼成温度は1000℃以上で
あるため、セラミックス基板としては、1000℃未満
の焼成温度の材料として、ガラス−セラミックス(ガラ
ス50%wt,アルミナ50%wtなど)が適する。ま
た、前記接地導体5やマイクロストリップ導体6は、
金、銀、銅などの電機抵抗の小さい金属材料で構成され
る。なお、ミリ波、例えば30GHz帯で使用するサー
キュレータの形成には、セラミックス基板2,3の厚み
は約0.3m、フェライト円板4の直径は約2m程度と
なる。
【0010】また、前記下層のセラミックス基板3の裏
面と、前記フェライト基板3ないしマイクロストリップ
導体6の表面には、それぞれ接地導体8と、サーキュレ
ータ部となるマイクロストリップ導体7が形成されてい
る。これら接地導体8とマイクロストリップ導体7は、
前記セラミックス基板3の焼成後に金属ペーストを印刷
し、これを焼成する、いわゆる後焼成にて形成される。
これら接地導体8とマイクロストリップ導体7は、前記
した同時焼成の接地導体5やマイクロストリップ導体6
と同様の金属で形成される。さらに、前記マイクロスト
リップ導体7の表面上には、マグネット10が磁界の強
さ調整用の誘電体スペーサ9と共に積層状態に接着され
る。この誘電体スペーサ9は、フェライト円板4上のマ
イクロストリップ導体7への電気特性上の影響を最小限
にするため比誘電率の低いテフロンなどが適する。
【0011】なお、前記セラミックス基板1,2,3に
は、前記接地導体5,8、マイクロストリップ導体6を
積層方向に電気接続するための貫通導体12が形成され
る。また、前記マグネット10を覆うための金属製キャ
ップ11が前記セラミックス基板1の窓部1a上に被せ
られ、その周縁部において接地導体5とロウ付けされ
る。
【0012】この構成によれば、セラミック基板3上の
マイクロストリップ導体6と、フェライト円板4上のマ
イクロストリップ導体7とは、後者のマイクロストリッ
プ導体7を印刷かつ後焼成することよってその相互の接
続が実現される。また、セラミックス基板3の接地導体
8は、フェライト円板4の接地導体としても形成される
ため、各接地導体を個別に形成し、かつ両者を接続する
ための工程は不要となる。したがって、フェライト円板
4と誘電体基板3の各マイクロストリップ導体7,6と
接地導体8とを、ワイヤやリボン等の接続手段により接
続することは全く不要となり、これらの接続部分におい
て生じていた特性インピーダンスの不連続を回避するこ
とが可能となり、特性の向上が可能となる。
【0013】また、フェライト円板4はセラミックス基
板3の焼成時の収縮により窓部3a内に固定されるた
め、フェライト円板4を誘電体基板に固着するための工
程も不要となり、工程数を削減することが可能となる。
なお、マグネット10をスペーサ9と共に接着する工程
と、金属製キャップ11をロウ付けする工程は必要であ
るが、これらの工程にはそれ程高い精度が要求されない
ため、従来行われているロウ付け工程に比較すればその
作業を簡略化することは可能である。
【0014】ここで、セラミックス基板3の焼成前の厚
みと、この基板にあらかじめ設けた窓部3aは、焼成収
縮後にフェライト円板4と同程度の厚みと大きさになる
ように、設計しておくことが肝要である。これにより、
フェライト円板4をセラミックス基板3により支持させ
る構成と、フェライト円板4上のマイクロストリップ導
体7がセラミックス基板3上のマイクロストリップ導体
6と一体化されて両者の電気接続が行われる構成が達成
される。
【0015】また、前記実施形態では、セラミックス基
板を3層に構成した例を示しているが、少なくともフェ
ライト基板を埋設するための1層のセラミックス基板が
あれば本発明を達成することは可能である。この場合に
は、セラミックス基板の表裏面とフェライト基板の表裏
面の各マイクロストリップ導体と接地導体とを、それぞ
れ同時に1回の金属ペーストの印刷と焼成により一体形
成することが可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フェライ
ト基板をセラミックス誘電体基板内に埋設し、これらフ
ェライト基板とセラミックス基板の表裏面にわたってマ
イクロストリップ導体と接地導体とを形成した構成とし
ているので、セラミックス基板を焼成することによって
フェライト基板の固定が実現でき、かつ各基板のマイク
ロストリップ導体と接地導体とを一体に形成できるの
で、フェライト基板を固定するためのロウ付けが不要と
なり、かつ両基板の導体を接続するための構成及び工程
が不要となり、製造工程を簡略化して低コスト化が実現
できるとともに、特性インピーダンスの不連続部の発生
を防止して高特性のサーキュレータを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の縦断面図である。
【図2】図1の一部を除去した状態の平面図である。
【図3】従来のサーキュレータ(アイソレータ)の一例
の断面図である。
【図4】従来のサーキュレータの他の例の断面図であ
る。
【符号の説明】
1,2,3 セラミックス基板 4 フェライト円板 5 接地導体(同時焼成) 6 マイクロストリップ導体(同時焼成) 7 マイクロストリップ導体(後焼成) 8 接地導体(後焼成) 9 誘電体スペーサ 10 マグネット 11 金属製キャップ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェライトより焼成温度の低いセラミッ
    クス誘電体基板と、このセラミック誘電体基板中に埋設
    されたフェライト基板と、前記セラミックス誘電体基板
    とフェライト基板の各表裏面にわたって形成されるマイ
    クロストリップ導体及び接地導体と、前記フェライト基
    板上に搭載されたマグネットとを備えることを特徴とす
    るマイクロ波集積回路サーキュレータ。
  2. 【請求項2】 フェライト基板は、セラミックス誘電体
    基板に貫通された開口内に内装され、セラミックス誘電
    体基板の焼成収縮により前記開口内に保持されるととも
    に、フェライト基板とセラミックス誘電体基板の厚みが
    等しくされ、前記フェライト基板の表裏面に形成される
    マイクロストリップ導体及び接地導体と、前記セラミッ
    クス誘電体基板の表裏面に形成されるマイクロストリッ
    プ導体及び接地導体とが一体または一体化されてなる請
    求項1のマイクロ波集積回路サーキュレータ。
  3. 【請求項3】 マグネットはスペーサを介して積層状態
    でフェライト基板上のマイクロストリップ導体上に接着
    されてなる請求項1または2のマイクロ波集積回路サー
    キュレータ。
  4. 【請求項4】 マグネットを覆う金属製キャップが設け
    られ、この金属製キャップの開口縁部はセラミックス誘
    電体基板に形成された接地導体にロウ付けされてなる請
    求項1ないし3のいずれかのマイクロ波集積回路サーキ
    ュレータ。
  5. 【請求項5】 セラミックス誘電体基板は、複数の誘電
    体基板が積層された構成とされ、各誘電体基板間にマイ
    クロストリップ導体と接地導体が形成され、このマイク
    ロストリップ導体に前記フェライト基板の表面上のマイ
    クロストリップ導体が一体化され、この接地導体に前記
    金属製キャップがロウ付けされる請求項4のマイクロ波
    集積回路サーキュレータ。
  6. 【請求項6】 焼成前のセラミックス誘電体基板に窓部
    を開口し、この窓部内にフェライト基板を内装してこれ
    らの焼成を行う工程と、前記フェライト基板の表裏面を
    含む前記セラミックス誘電体基板の表裏面に金属ペース
    トを印刷し、これを焼成してマイクロストリップ導体と
    接地導体とを形成する工程と、前記フェライト基板上の
    マイクロストリップ導体上にスペーサを介してマグネッ
    トを接着する工程と、前記セラミックス誘電体基板上に
    マグネットを覆う金属製キャップを被せ、その開口縁部
    を前記セラミックス誘電体基板に形成されている接地導
    体にロウ付けする工程とを含むことを特徴とするマイク
    ロ波集積回路サーキュレータの製造方法。
JP8333187A 1996-12-13 1996-12-13 マイクロ波集積回路サーキュレータとその製造方法 Pending JPH10173409A (ja)

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Cited By (6)

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