サーキュレータおよびアイソレータ用複合アッセンブリーを製造するための磁気と誘電体材料の混焼

专利摘要:
複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する手段は、誘電体セラミック・シリンダーを形成すること、磁気セラミック・ロッドを形成すること、誘電体セラミック・シリンダーの内側に磁気セラミック・ロッドを同軸状に組み立てること、ロッドとシリンダー・アッセンブリーを焼成すること、複数の複合磁気‐誘電体ディスク型アセンブリーを形成するためにロッドとシリンダー・アッセンブリーをスライスすることを包含する。磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーは例えばサーキュレータ、アイソレータ、あるいは同様の電気部品を製造するために使用することができる。従って、ディスク・アッセンブリーを作る手段はそのような電気部品を作る手段の一部として含むことができる。
公开号:JP2011515998A
申请号:JP2011501969
申请日:2009-03-24
公开日:2011-05-19
发明作者:クルークシャンク，ディビッド，ビー；ツェン，チンミン；フィロー，ディビッド，エム
申请人:スカイワークス ソリューションズ インコーポレイテッド；
IPC主号:H01P11-00

专利说明:

[0001] サーキュレータとアイソレータは受動電子部品であり、信号の一方向への通過を許し、一方において逆方向の反射エネルギーに対しては高い分離性を与える高周波（例えば、マイクロ波）無線周波数システムで使用される。サーキュレータとアイソレータは普通ディスク型のフェライトまたは他の強磁性セラミック素子を含むディスク型アセンブリーを有しており、環状誘電体素子の内側に配置される他の強磁性セラミック素子を含むディスク型アッセンブリーを有している。最も普通に使用されているフェライト材料の一つはイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）であり、これは低損失マイクロ波特性によるものである。環状の誘電体素子は同様に通常セラミック材料で作られている。]
[0002] 以上に述べた複合ディスク・アッセンブリーを作る通常のプロセスは図１の流れ図によって示されている。ステップ１２でシリンダーは誘電体セラミック材料から形成される。ステップ１４で、焼成されていない、即ち、“グリーン”シリンダーはそのとき、窯で焼成される（普通、単に“焼成”といわれている）。ステップ１６で、それからシリンダーの外表面は外径（ＯＤ）が選ばれた寸法に確実になるように機械加工される。アッセンブリー素子で正確な寸法を達成することは、その寸法がマイクロ波の導波特性に影響を与えるので重要である。ステップ１８でシリンダーの内表面が、その内径（ＩＤ）が選ばれた寸法に確実になるように、同様に機械加工される。更に、ステップ２０でロッドが磁気セラミック材料から形成される。ステップ２２で、そのロッドはそれから焼成され、そしてステップ２４でその表面は選択されたＯＤになるように機械加工される。そのロッドＯＤは少しだけシリンダーＯＤよりも少ないので、以下に述べるように、シリンダーの内側にしっかりと適合することができる。ロッドとシリンダーの間の良好な接着を促進する精密適合を達成することはロッドの外表面とシリンダーの内表面の両方が精密に機械加工される理由である。] 図１
[0003] ステップ２６で、エポキシ接着剤がロッドとシリンダーの一方または両方に塗布される。ステップ２８で、ロッドがシリンダーの内側に挿入されてロッド‐シリンダー・アッセンブリーを形成する。そしてステップ３０で示されるように、エポキシは硬化することができる。ステップ３２で、ロッド‐シリンダー・アッセンブリーの外表面は正確なＯＤになるように再び機械加工される。最後に、ステップ３４で、ロッド‐シリンダー・アッセンブリーはスライスされて多くのディスク・アセンブリーになる。その結果、各ディスク・アセンブリーは誘電体セラミック・リング内に同心円状に配置された磁気セラミック・ディスクを有している。各ディスク・アッセンブリーは普通、数ミリメートルの厚さである。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 接着を促進するためにシリンダーの内表面を機械加工すること、各部分にエポキシを塗布すること、エポキシを積んだ部分を注意深く扱い、組み立てること、そしてエポキシを硬化させることに関わる時間は、プロセスの効率の悪さの一因となっている。複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを作るもっと効率的な手段を提供することが望まれることである。]
課題を解決するための手段

[0005] 本発明の典型的な実施態様によれば、複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを作る手段は、誘電体セラミック・シリンダーを形成すること、磁気セラミック・ロッドを形成すること、ロッドとシリンダー・アッセンブリーを形成するために誘電体セラミック・シリンダーの内側に同軸状に組み立てること、ロッドとシリンダー・アッセンブリーを焼成すること、複数の複合磁気‐誘電体ディスク型アセンブリーを形成するためにロッドとシリンダー・アッセンブリーをスライスすること、を包含する。磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーは、例えばサーキュレータ、アイソレータ、または同様な電子部品を製造するときに使用することができる。従って、ディスク・アッセンブリーを作るための手段はそのような電子部品を作るための手段の一部として包含することができる。]
[0006] 本発明の他のシステム、手段、特徴そして有利な点は、以下の図と詳細な説明に基づいて、当業者には明らかになる。このような付加的なシステム、手段、特徴、そして有利な点は全てこの記述に含まれ、本発明の範疇にあり、そして付随する請求項によって保護されることが意図されている。]
[0007] 本発明は以下の図を参照することによって更によく理解することができる。図の中の要素は必ずしも拡大縮小したものではなく、代わりに本発明の原理を明快に示すように強調されている。更に、図では同じ参照符号は異なった図面ですべて同じ部品を指している。]
図面の簡単な説明

[0008] 図１は、先行技術に従って複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する方法の流れ図である。
図２は、本発明の典型的な実施態様に従って複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する方法の流れ図である。
図３は、典型的な実施態様による誘電体セラミック・シリンダーの斜視図である。
図４は、典型的な実施態様による磁気セラミック・ロッドの斜視図である。
図５はロッド‐シリンダー・アッセンブリーの上面図であり、これは図３のシリンダーに挿入される図４のロッドを示している。
図６は図５と同様に上面図であり、これは焼成後のロッド‐シリンダー・アッセンブリーを示している。
図７は、図６のロッド‐シリンダー・アッセンブリーからスライスされた複数の複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーの斜視図である。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ 図７
[0009] 本発明の典型的な実施態様によると、複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを作るプロセスは図２の流れ図によって示される。図３〜７を簡単に説明すると、このプロセスは誘電体セラミック・シリンダー３６と磁気セラミック・ロッド３８を含んでいる。] 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ 図７
[0010] 図２に戻ると、ステップ４０で、シリンダー３６（図３）は同じような素子、即ち高周波電子部品で使用される型の誘電体セラミック素子を作る技術で知られている任意の適切な通常のプロセスによって誘電体セラミック材料から形成される。同様に、ステップ４２で、ロッド３８（図４）は任意の適当な通常のプロセスによって磁気セラミック材料から作られる。ステップ４４でロッド３８は窯で焼成することによって焼結される（示されていない）。このプロセス流れの記述に従って、材料と焼成温度の幾つかの例が以下で説明される。しかしながら、本発明が関連する当業者は、この型の磁気セラミックや誘電セラミック素子が製造される材料やプロセスはこの技術分野では良く知られていることを理解している。それ故に、適した材料や温度を余すところ無く列挙することはしない。このようなロッド、シリンダー、及びこの型の同じような素子を製造するためのそのような適切な材料やプロセスは全て本発明の範囲内であることが意図されている。] 図２ 図３ 図４
[0011] ステップ４６で、ロッド３８の外表面は機械加工されて、その外径（ＯＤ）がシリンダー３６の内径（ＩＤ）よりも小さくなるのを確実にしている。ステップ４８で、（現在、予焼成されている）ロッド３８は（未焼成の、即ち“グリーン”）シリンダー３６で受け取られて図５で示されるロッド‐シリンダー・アッセンブリーを形成する。図５は寸法どおりに伸縮したのもではないのだけれども、ロッド３８がシリンダー３６で受け取ることができるようにロッド３８のＯＤがシリンダー３６のＩＤよりも少し小さいことに注意して欲しい。] 図５
[0012] ステップ５０で、シリンダー３６とロッド３８は混焼される。即ち、ロッド‐シリンダー・アッセンブリーが焼成される（図５）。混焼温度は好ましくはロッド３８がステップ４４で焼成された時の温度よりも低いことであり、これはロッド３８の物理的、電気的特性が変化しないまま保持されることを確かにすることである。この混焼温度は、このようなシリンダーが通常、焼成される良く知られた温度範囲内であることができる。重要なことは、図６で示されるように、混焼はシリンダー３６をロッド３６の周りで縮小させ、それによって、それらを締め付けて固定させることである。ステップ５２で、ロッド‐シリンダー・アッセンブリーの外表面はそこで機械加工されて指定の、または既定のＯＤに確実になるようにされる。] 図５ 図６
[0013] 最後に、ステップ５４で、図７に示されるように、ロッド‐シリンダー・アッセンブリーはスライスされて複合磁気‐誘電ディスク・アッセンブリーになる。複合磁気‐誘電ディスク・アッセンブリー５６は従来どおりに製造されるこの型のアッセンブリーと同じ方法で高周波電子部品を製造するときに使用することができる。しかしながら、本発明は接着剤の使用を含まないので、本発明の手段は従来の手段よりも経済的である。] 図７
[0014] 例１：
ロッド３８は約１４００℃以上の温度で焼成されたイットリウム鉄ガーネットで作られる。この型の適合材料はメリーランド、アダムズ・タウンのトランス・テック社（スカイワークス・ソリューションズ社の子会社）を含む多くの供給源から商業的に利用できる。シリンダー３６は約１３１０℃の温度でロッド３８と混焼されたＭｇＯ‐ＣａＯ‐ＺｎＯ‐Ａｌ２Ｏ３‐ＴｉＯ２の組成を持ったセラミック材料で作られる。]
[0015] 例２：
ロッド３８は１３５０℃以上の温度で焼成された、カルシウムとバナジウムをドープしたイットリウム鉄ガーネットで作られる。この型の適合材料はメリーランド、アダムズ・タウンのトランス・テック社（スカイワークス・ソリューションズ社の子会社）を含む多くの供給源から商業的に利用できる。シリンダー３６は約１３１０℃の温度でロッド３８と混焼されたＭｇＯ‐ＣａＯ‐ＺｎＯ‐Ａｌ２Ｏ３‐ＴｉＯ２の組成を持ったセラミック材料で作られる。]
実施例

[0016] 本発明のいろいろな実施態様が述べられたが、一方において本発明の範囲内で更に多くの実施態様や実施が可能であることは当業者には明らかである。したがって、本発明は以下の請求項の範囲内を除いて制限されるものではない。]

权利要求:

請求項1
誘電体セラミック・シリンダーを形成し；磁気セラミック・ロッドを形成し；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーを形成するために誘電体セラミック・シリンダーの内側に同軸状に磁気セラミック・ロッドを組み立て；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーを焼成し；及びロッド‐シリンダー・アッセンブリーを少なくとも一つの複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーへとスライスすることを含む複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する方法。
請求項2
誘電体セラミック・シリンダーは組み立てと焼成ステップの前には焼成されず、磁気セラミック・ロッドは組み立てと焼成ステップの前に予焼成される請求項１記載の方法。
請求項3
焼成ステップが、磁気セラミック・ロッドが予焼成される温度よりも低い温度で行われる請求項２記載の方法。
請求項4
焼成ステップの後にロッド‐シリンダーの外表面を機械加工することを更に含む請求項１記載の方法。
請求項5
アッセンブル・ステップの前に予焼成された磁気セラミック・ロッドの外表面を機械加工することを更に含む請求項２記載の方法。
請求項6
誘電体セラミック・シリンダーを形成し；磁気セラミック・ロッドを形成し；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーを形成するために誘電体セラミック・シリンダーの内側に同軸状に磁気セラミック・ロッドを組み立て；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーの磁気セラミック・ロッドの周りのロッド‐シリンダー・アッセンブリーの誘電体セラミック・シリンダーを縮小し；及び少なくなくとも一つの複合磁気誘電体ディスク・アッセンブリーを形成するためにロッド‐シリンダー・アッセンブリーをスライスすることを含む複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する方法。
請求項7
サーキュレータまたはアイソレータを製造する方法において、誘電体セラミック・シリンダーを形成し；磁気セラミック・ロッドを形成し；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーを形成するために誘電体セラミック・シリンダーの内側に同軸状に磁気セラミック・ロッドを組み立て；ロッド‐シリンダー・アッセンブリーを焼成し；及び、少なくなくとも一つの複合磁気誘電体ディスク・アッセンブリーを形成するためにロッド‐シリンダー・アッセンブリーをスライスすることを含む複合磁気‐誘電体ディスク・アッセンブリーを製造する方法。