CN101300712B

CN101300712B - 非可逆电路元件

Info

Publication number: CN101300712B
Application number: CN2006800404418A
Authority: CN
Inventors: 岸本靖; 寺胁武文
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: KR101372979B1; WO2007049789A1; JP4849269B2; EP1942550A1; JPWO2007049789A1; KR20080060273A; CN101300712A; EP1942550A4; EP1942550B1; US7626471B2; US20090045884A1

Abstract

一种非可逆电路元件，具备：配置于第一输入输出端口(P1)和第二输入输出端口(P2)之间的第一电感元件(L1)；与所述第一电感元件(L1)并联连接，构成第一谐振电路的第一电容元件(Ci)；与所述第一并联谐振电路并联连接的电阻元件(R)；配置于所述第一谐振电路的第二输入输出端口(P2)和地之间的第二电感元件(L2)；与所述第二电感元件(L2)并联连接，构成第二谐振电路的第二电容元件(Cfa)；配置于所述第二谐振电路和地之间的第三电感元件(Lg)；配置于所述第一谐振电路的第二输入输出端口(P2)和地之间的第三电容元件(Cfb)。

Description

非可逆电路元件

技术领域

本发明涉及一种对高频率信号具有非可逆传送特性的非可逆电路元件，尤其涉及最适于便携电话等移动体通信系统的非可逆电路元件。

背景技术

在利用几百MHz至几十GHz频带的移动体通信设备，例如便携电话的基站或终端机等中使用绝缘体等非可逆电路元件。绝缘体例如在移动体通信设备的发送段被配置在功率放大器和天线之间，防止无用信号向功率放大器的逆流，并且，稳定功率放大器负荷侧的阻抗。因此，要求绝缘体在插入损耗特性、反射损耗特性及绝缘特性上良好。

作为这种绝缘体，以前，众所周知图26示出的三端子绝缘体。将该绝缘体配置成在作为铁氧化磁性体的微波铁氧体38的一个主面上，3个中心导体31、32、33在相互电绝缘状态下、以120°角度交叉，各中心导体31、32、33的一端接地，另一端连接匹配电容器C1～C3，将终端电阻Rt连接于各中心导体31、32、33的任一个端口(例如P3)。从永久磁铁(未图示)向铁氧体38沿轴方向施加直流磁场Hdc。该绝缘体将从端口P1输入的高频率信号传送至端口P2，但阻止由终端电阻Rt吸收从端口P2进入的反射波后传送至端口P1，因此，防止伴随天线的阻抗变动的无用反射波逆进入功率放大器等。

最近，关注具有2个中心导体、插入损耗特性及反射特性优良的二端子对绝缘体(特开2004-88743号)。图27示出二端子对绝缘体的等效电路，图28示出其结构。

该二端子对绝缘体1具有：电连接于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间的中心电极L1(第一电感元件)；以电绝缘状态与中心电极L1交叉配置，电连接于第二输入输出端口P2和地之间的中心电极L2(第二电感元件)；电连接于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间，与中心电极L1构成第一并联谐振电路的电容元件C1；电阻元件R；和电连接于第二输入输出端口P2与地之间，与中心电极L2构成第二并联谐振电路的电容元件C2。由第一并联谐振电路设定绝缘特性(逆向衰减特性)为最大的频率，由第二并联谐振电路设定插入损耗特性为最小的频率。在从第一输入输出端口P1向第二输入输出端口P2传输高频率信号时，第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2间的第一并联谐振电路未谐振，但由于第二并联谐振电路谐振，所以传送损耗少，插入损耗特性良好。另外，通过连接于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间的电阻元件R，吸收从第二输入输出端口P2逆流至第一输入输出端口P1的电流。

如图28所示，二端子对绝缘体1具备：由软铁等强磁性体组成且用于构成磁路的金属外壳(上侧外壳4、下侧外壳8)；永久磁铁9；由微波铁氧体20及中心导体21、22组成的中心导体组合体30；和搭载中心导体组合体30的层积基板50。在各外壳4、8上电镀Ag、Cu等导电性金属。

中心导体组合体30由圆板状微波铁氧体20、和在其表面经绝缘层(未图示)被正交地配置的中心导体21、22构成。中心导体21、22在交叉部电磁耦合。各中心导体21、22由二条线路构成，其两端部以相互分离的状态，在微波铁氧体20的下面延伸。

如图29所示，层积基板50具备：与中心导体21、22端部连接的连接电极51～54；在里面具有电容器电极55、56及电阻27的电介质板41；在里面具有电容器电极57的电介质板42；在里面具有接地电极58的电介质板43；和具有输入外部电极14、输出外部电极15及接地外部电极16的电介质板45。连接电极51成为第一输入输出端口P1，连接电极53、54成为第二输入输出端口P2。

中心导体21的一端部经第一输入输出端口P1(连接电极51)电连接于输入外部电极14，另一端部经第二输入输出端口P2(连接电极54)电连接于输出外部电极15。中心导体22的一端部经第二输入输出端口P2(连接电极53)电连接于输出外部电极15，另一端部电连接于接地外部电极16。电容元件C1电连接于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间，和中心导体L1一起形成第一并联谐振电路。电容元件C2电连接于第二输入输出端口P2和地之间，和中心导体L2一起形成第二并联谐振电路。

可是，在便携电话中，为了对应于增大的用户数，在频带变大的同时(宽频带化)，处理多个发送接收系统(WCDMA、PDC、PHS、GSM等)(多频带化、多系统化等)，与此对应，要求非可逆电路元件也动作频率宽带化。例如，作为使用GSM方式及TDMA方式的便携电话网的数据传送技术之一，具有EDGE(Enhanced Data GSM Environment)。在使用GSM850/900的2频带时，非可逆电路元件所要求的通过频带为824～915MHz。

为了得到宽带的非可逆电路元件，必需考虑由连接电抗元件的连接线路产生的电感、或由电极图案间的干扰产生的浮遊电容等制造上的各种误差因素。可是，在所述二端子对绝缘体中，由于无用的电抗分量连接于第一及第二并联谐振电路，所以二端子对绝缘体的输入阻抗偏离期望值。结果，产生与和二端子对绝缘体连接的其他电路的阻抗不匹配，插入损耗特性及绝缘特性恶化。

尽管考虑无用的电抗分量来确定构成第一及第二并联谐振电路的电感及电容不是不可能的，但既便单纯地变更构成中心导体21、22的线路的宽度或间隔等，由于中心导体21、22相互耦合，所以第一及第二电感元件L1、L2的电感也变化，难以独立调整第一及第二输入输出端口P1、P2的输入阻抗，事实上不可能得到与外部电路的最佳匹配条件。尤其是，由于第一输入输出端口P1的输入阻抗的偏移导致插入损耗的增加，所以必须避免。

发明内容

因此，本发明的第一目的在于提供一种将动作频率宽带化的非可逆电路元件。

本发明的第二目的在于提供一种在输入阻抗的调整容易、且插入损耗特性及反射特性良好的同时，高次谐波抑制也好的非可逆电路元件。

本发明的非可逆电路元件其特征在于，具备：配置于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间的第一电感元件L1；与所述第一电感元件L1并联连接，构成第一谐振电路的第一电容元件C1；与所述第一并联谐振电路并联连接的电阻元件R；配置于所述第一谐振电路的第二输入输出端口P2侧和地之间的第二电感元件L2；与所述第二电感元件L2并联连接，构成第二谐振电路的第二电容元件Cfa；配置于所述第二并联谐振电路和地之间的第三电感元件Lg；和配置于所述第一并联谐振电路的第二输入输出端口P2侧和地之间的第三电容元件Cfb。

优选地，所述第一电感元件L1的电感比所述第二电感元件L2的电感小。

优选地，在第一谐振电路的第一输入输出端口P1侧，具备阻抗调整部件。所述阻抗调整部件由电感元件及/或电容元件构成，最好是低通滤波器或高通滤波器。

优选地，第一电容元件Ci、第二电容元件Cfa、及第三电容元件Cfb的至少一个由并联连接的多个电容器构成。若设多个电容器的至少一个为芯片电容器，则通过芯片电容器的选择，容易补正各电容元件的电容，以尽可能缩小与期望电容的差。

为了得到良好的电特性，重要的是减少第一～第三电容元件Ci、Cfa、Cfb的误差，高精度地形成。根据该观点，如图7示出的等效电路那样，最好由并联连接的多个电容器构成各电容元件的至少一个。

在本发明的非可逆电路元件中，通过调整第一电感元件L1及第一电容元件Ci，确定绝缘变成最大的谐振频率(也称为「峰值频率」)，通过调整第二电感元件L2、第三电感元件Lg及第三电容元件Cfb，确定插入损耗变成最小的峰值频率。由此，对应于通信设备的通信系统的频率，通过调整第一～第三电感元件L1、L2、Lg和第一及第三电容元件Ci、Cfb，可确定非可逆电路元件的主要的电特性。

通过选定第二电容元件Cfa的电容，可对峰值频率几乎不产生影响，来调整形成于通过频带外的高频率侧的衰减极的位置。根据本发明者等的研究，若将电容变小，则衰减极移动至高频率侧，若将电容变大，则衰减极移动至低频率侧。通过充分利用该举动，可比较容易地得到高次谐波、尤其是2倍波的衰减。

优选地，所述第一电感元件L1及所述第二电感元件L2由配置于铁氧化磁性体(微波铁氧体)10的第一中心导体21及第二中心导体22构成。最好是所述第三电感元件Lg由层积基板内的电极图案、安装于层积基板的芯片电感器或空芯线圈形成，未产生与所述第一电感元件L1的电磁耦合。

优选地，所述第一或第二电容元件的至少一部分由层积基板内的电极图案形成。也可以由芯片电容器或单板电容器构成所述第一或第二电容元件的至少一部分。这里，「单板电容器」是在电介质基板的相向主面上形成电极图案构成的电容器。

优选地，所述第三电容元件Cfb由层积基板内的电极图案、芯片电容器、或单板电容器构成。

优选地，所述阻抗调整部件用的电感元件及/或电容元件由层积基板内的电极图案、或搭载于所述层积基板的部件构成。

发明效果

本发明的非可逆电路元件的动作频带(通过频带)宽，插入损耗特性及反射特性良好，输入阻抗调整容易。因此，当在移动体通信设备的发送部中配置于功率放大器和天线之间时，不仅防止无用信号向功率放大器的逆流，而且使功率放大器负荷侧的阻抗稳定。所以，一旦使用本发明的非可逆电路元件，则便携电话等的电池寿命延长。

附图说明

图1是表示基于本发明一实施方式的非可逆电路元件的等效电路图。

图2是表示基于本发明一实施方式的非可逆电路元件的另一等效电路图。

图3是表示基于本发明另一实施方式的非可逆电路元件的等效电路图。

图4(a)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的一例的等效电路图。

图4(b)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的另一例的等效电路图。

图4(c)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的再一例的等效电路图。

图4(d)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图4(e)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图5(a)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图5(b)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图5(c)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图5(d)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图6(a)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图6(b)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图6(c)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图6(d)是表示用于本发明的非可逆电路元件的阻抗调整部件的又一例的等效电路图。

图7是表示基于本发明一实施方式的非可逆电路元件的详细的等效电路图。

图8是表示基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的等效电路图。

图9是表示基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的斜视图。

图10是表示图9的非可逆电路元件的内部构造的分解斜视图。

图11是表示用于基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的中心导体的展开图。

图12是表示用于基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的中心导体组合体的斜视图。

图13是表示用于基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的层积基板的内部构造的分解斜视图。

图14是表示用于基于本发明第一实施方式的非可逆电路元件的树脂外壳的平面图。

图15是表示实施例1及比较例1的非可逆电路元件的频带外衰减特性曲线。

图16是表示实施例1及比较例1的非可逆电路元件的插入损耗特性曲线。

图17是表示实施例1及比较例1的非可逆电路元件的绝缘特性曲线。

图18是表示实施例1及比较例1的非可逆电路元件的输入侧VSWR特性曲线。

图19是表示实施例1及比较例1的非可逆电路元件的输出侧VSWR特性曲线。

图20是表示基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的斜视图。

图21是表示基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的内部构造的平面图。

图22是表示基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的内部构造的分解斜视图。

图23是表示用于基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的层积基板的内部构造的分解斜视图。

图24(a)是表示用于基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的中心导体的上面图。

图24(b)是表示用于基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件的中心导体的底面图。

图25是图24示出的中心导体的截面图。

图26是表示现有的非可逆电路元件的等效电路图。

图27是表示现有的非可逆电路元件的另一等效电路图。

图28是表示现有的非可逆电路元件的内部构造的分解斜视图。

图29是表示使用于现有的非可逆电路元件的层积基板的内部构造的分解斜视图。

具体实施方式

图1表示基于本发明一实施方式的宽带非可逆电路元件的等效电路。该非可逆电路元件是具备第一及第二输入输出端口P1、P2的二端子对绝缘体，具备：配置于第一输入输出端口P1及第二输入输出端口P2之间的第一电感元件L1；配置于第二输入输出端口P2和地之间的第二电感元件L2；与第一电感元件L1构成第一谐振电路的第一电容元件Ci；与第二电感元件L2构成第二谐振电路的第二电容元件Cfa；并联连接于第一谐振电路的电阻元件R；配置于第二谐振电路和地之间的第三电感元件Lg；和配置于第一谐振电路的第二输入输出端口P2侧和地之间的第三电容元件Cfb。图2的等效电路模式地示出用于构成第一及第二电感元件L1、L2的中心导体部30由配置于铁氧化磁性体10表面的第一中心导体21及第二中心导体22构成。

本发明的最大特征在于具有：配置于第二谐振电路和地之间的第三电感元件Lg；和配置于第一谐振电路的第二输入输出端口P2和地之间的第三电容元件Cfb。

由于现有的非可逆电路元件在等效电路上配置于第一输入输出端口P1与第二输入输出端口P2之间的第一谐振电路用作高通滤波器，配置于第二输入输出端口P2与地之间的第二谐振电路用作低通滤波器，所以表示带通滤波器那样的特性，在通过频带外，衰减量比较大。相反，本发明的非可逆电路元件在表示带通滤波器那样的特性方面与现有的非可逆电路元件相同，但由于与第二电感元件L2串联地连接第三电感元件Lg，与这些电感器并联地连接第三电容元件Cfb，所以具有宽带的传送特性。

优选地，本发明的非可逆电路元件如图3所示，在第一输入输出端口P1和端口PT之间具有阻抗调整部件90。优选地，阻抗调整部件90由第四电感元件及/或第四电容元件构成，这些通过端口PT的输入阻抗表示感应性或表示电容性来适宜选择。例如，在从端口PT观察的非可逆电路元件的输入阻抗显示感应性的情况下，使用输入阻抗表示电容性的阻抗调整部件90，相反，在所述输入阻抗表示电容性的情况下，使用输入阻抗表示感应性的阻抗调整部件90，匹配成期望的阻抗。

图4～图6表示阻抗调整部件90的各种实例。构成阻抗调整部件90的电感元件及/或电容元件本身未特别限定，最好是操作容易、常数变更比较容易的芯片部件，但也可在多层基板内由电极图案构成。

在由低通滤波器构成阻抗调整部件90的情况下，为了容易调整阻抗，通过利用第二电容元件Cfa和电感元件L2的衰减极使2倍波衰减、由低通滤波器使3倍波衰减，可实现良好的高次谐波衰减。

在连接非可逆电路元件的功率放大器中，将断路截线(オ一プンスタブ)或短路截线(ショ一トスタブ)等高次谐波控制电路连接至高频功率用晶体管的输出端(漏极电极)。该高次谐波控制电路在基本波频率下断路，对于具有基本波的偶数倍频率的高次谐波分量(例如2倍波)短路。利用该结构，用来自高次谐波控制电路的连接点的反射波抵消在放大器内部产生的高次谐波分量，高效动作。

另外，若观察非可逆电路元件的输入阻抗特性，则有时2倍波实质上短路。在这种阻抗条件下，功率放大器不稳定动作，会引起振荡等。因此，通过将阻抗调整部件90利用为相位电路，使相位θ移动，从而非共軛匹配功率放大器和非可逆电路元件，抑制功率放大器的振荡。例如，在第一输入输出端口P1和端口P2之间串联地连接阻抗调整部件90的电感元件的分布常数线路的情况下，通过调整该线路长度及形状，可将对2次高次谐波的输入阻抗调整成期望范围的值。

第一实施方式

图8表示基于本发明一实施方式的非可逆电路元件的等效电路。在本实施方式中，阻抗调整部件90由节点连接的电容元件Cz构成，配置于第一输入输出端口P1和第一电感元件L1之间。由于该等效电路的其他结构与图1及图7示出的相同，所以省略说明。

图9示出非可逆电路元件1的外观，图10示出其结构。非可逆电路元件1具备：由微波铁氧体10及在其上以电绝缘状态交差地配置的第一中心导体21及第二中心导体22构成的中心导体组合体30；具有与第一中心导体21及第二中心导体22构成谐振电路的第一电容元件Ci的一部分、第二电容元件Cfa、及第三电容元件Cfb的层积基板50；安装于层积基板50的芯片部件(电阻元件R、电容元件Cz、构成第一电容元件Ci的一部分的电容元件Ci1)；具有与层积基板50电连接的输入端子82a、输出端子83a、及金属架81的树脂外壳80；向微波铁氧体10施加直流磁场的永久磁铁40；和上部外壳70，将永久磁铁40、中心导体组合体30及层积基板50收容在由树脂外壳80和上部外壳70形成的空间中。

在中心导体组合体30中配置成例如在矩形状的微波铁氧体10的表面上，第一中心导体21及第二中心导体22经绝缘层(未图示)交叉。本实施方式中，第一中心导体21及第二中心导体22正交(交叉角为90°)，但本发明的非可逆电路元件不限定于此，第一中心导体21及第二中心导体22也可以80～110°的角度交叉。另外，由于非可逆电路元件的输入阻抗因交叉角不同而变化，所以最好是与阻抗调整部件90一起，适当调整第一中心导体21和第二中心导体22的交叉角，以成为最佳的阻抗匹配条件。

图11表示构成中心导体组合体30的中心导体20，图12表示组装于微波铁氧体10的中心导体20。另外，在图12中，如中心导体20的共用部23所示，以虚线表示微波铁氧体10。中心导体20是第一中心导体21及第二中心导体22从共用部23沿两个方向一体地延伸的L字状的铜板。优选地，该铜板例如薄厚为30μm、实施1～4μm的半光泽银电镀。该中心导体20因高频中的表面效应而低损耗。

第一中心导体21由3条并联导体(线路)211～213形成，第二中心导体22由2条导体(线路)221、222形成。利用该构造，第一中心导体21的电感比第二中心导体22的电感小。

通过第一中心导体21及第二中心导体22包入微波铁氧体10，可得到比仅将中心导体20配置于微波铁氧体10的一个主面时大的电感。因此，可边确保充分的电感、边小型化中心导体20，可对应于非可逆电路元件的小型化(因此，小型化微波铁氧体10)。

在本实施方式中，第一中心导体21及第二中心导体22由一体的铜板构成，但也可由其他的导体形成第一中心导体21及第二中心导体22。并且，第一中心导体21及第二中心导体22也可通过如下方法形成，即(a)在聚酰亚胺等可挠性的耐热性绝缘板的两面印刷或蚀刻的方法；(b)如特开2004-88743号所述那样，通过在微波铁氧体10上印刷来直接形成的方法；(c)通过LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramics)法，将通过印刷Ag、Cu等导电浆形成分别成为第一中心导体21及第二中心导体22的电极图案的印刷电路基板层积成构成微波铁氧体10的印刷电路基板上，一体地烧结的方法等。

在本实施方式中，微波铁氧体10为矩形状，但未限定于此，也可为圆板状。但是，在矩形状微波铁氧体10中存在如下优点：即可使弯曲的第一及第二中心导体21、22比圆板状微波铁氧体10长，且可增大第一及第二中心导体21、22的电感。

微波铁氧体10只要是对来自永久磁铁40的直流磁场，实现作为非可逆电路元件的功能的磁性体材料即可。微波铁氧体10最好具有石榴石构造，由YIG(钇·铁·石榴石)等构成。也可由Gd、Ca、V等替换YIG的Y的一部分，也可由Al、Ga等替换Fe的一部分。另外，根据使用频率，也可为Ni系铁氧体。

利用粘着剂将向中心导体组合体30施加直流磁场的永久磁铁40固定于大致箱形状的上部外壳70的内壁面。优选地，永久磁铁40由廉价的、与微波铁氧体10的温度特性的相性好的铁氧体磁铁(SrO·nFe₂O₃)形成。尤其是最好具有由R元素(至少1种含有Y的稀土类元素)替换Sr及/或Ba的一部分，由M元素(从由Co、Mn、Ni及Zn组成的群中选择的至少1种)替换Fe的一部分的磁性亚铅酸盐(magnate plumbite)型结晶构造，在化合物状态下，通过锻烧后的粉碎工程添加R元素及/或M元素的铁氧体磁铁具有比通常的铁氧体磁铁(SrO·nFe₂O₃)高的磁通密度，可能小型、薄型化非可逆电路元件。最好是铁氧体磁铁具有420mT以上的残留磁通密度Br及300kA/m以上的保持力iHc。另外，还可使用Sm-Co系磁铁、Sm-Fe-N系磁铁、Nd-Fe-B系磁铁等稀土类磁铁。

图13表示层积基板50的构造。层积基板50由5层电介质板S1～S5构成。用于电介质板S1～S5的陶瓷最好是可与Ag等导电浆同时烧结的低温烧结陶瓷(LTCC)。从环境上的观点出发，最好是低温烧结陶瓷不含有铅。优选地，这种低温烧结陶瓷的组成对于由10～60质量％(Al₂O₃换算)的Al、25～60质量％(SiO₂换算)的Si、7.5～50质量％(SrO换算)的Sr、及超过0质量％至20质量％以下(TiO₂换算)的Ti组成的主成分100质量％，作为副成分，含有：从由0.1～10质量％(Bi₂O₃换算)的Bi、0.1～5质量％(Na₂O换算)的Na、0.1～5质量％(K₂O换算)的K、及0.1～5质量％(CoO换算)的Co构成的群中选择的至少一种；和从由0.01～5质量％(CuO换算)的Cu、0.01～5质量％(MnO₂换算)的Mn、及0.01～5质量％的Ag构成的群中选择的至少一种。在层积基板50由具有高Q值的低温烧结陶瓷构成时，可将Ag、Cu、Au等高导电率金属使用于电极图案，可构成极低损耗的非可逆电路元件。

在700～850℃下锻烧具有上述组成的陶瓷混合物，微粉碎成平均粒径0.6～2μm，与乙基纤维素、烯树脂系热可塑性合成橡胶、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等粘合剂、丁基邻苯二甲醛基甘醇酸丁酯(ブチルフタリルブチルグリコレ一ト)(BPBG)等可塑剂和溶剂混合后形成生料，通过刮刀法等形成电介质印刷电路基板。在各印刷电路基板上形成通孔(ビアホ一ル)，印刷导电浆，形成电极图案，同时，在通孔中也填充相同的导电浆。之后，层积印刷电路基板，通过烧结形成层积基板50。

最好在多层基板50的表面的电极图案上，将Ni电镀作为基底，实施Au电镀。由于Au电镀在高导电率下焊锡浸润性好，所以可使非可逆电路元件低损耗。Ni电镀使Ag、Cu、Ag-Pd等电极图案和Au电镀的固接强度提高。优选地，含有电镀的电极图案的厚度通常为5～20μm左右，为得到表面效应的厚度的2倍以上。

由于层积基板50大小为约30mm见方以下，所以优选地，首先形成多个层积基板50经分割沟连接的母层积基板，沿分割沟折叠后，分离成各个层积基板50。不用说，也可不在母层积基板上设置分割沟，利用切割机或激光切断。

另外，在层积基板50的两侧，层积在其烧结条件(尤其是烧结温度1000℃以下)下未烧结的收缩抑制板，在边抑制层积基板50的面方向(X-Y方向)的烧结收缩、边烧结之后，通过超声波洗净法、湿式研磨法、喷砂法等去除收缩抑制板时，得到烧结变形小的层积基板50。这时，最好在烧结时边沿Z方向加压、边烧结。收缩抑制板由氧化铝粉末、氧化铝粉末和稳定性氧化锆粉末的混合物等形成。

在各电介质板S1～S5上印刷导电浆，形成电极图案。在各电介质板S1上形成电极图案501～506、520，在电介质板S2上形成电极图案510，在电介质板S3上形成电极图案511，在电介质板S4上形成电极图案512，在电介质板S5上形成电极图案513。电介质板S1～S5上的电极图案通过填充了导电浆的通孔(图中以黑点表示)电连接。通过通孔，将电极图案505、506连接至里面的接地电极514，将电极图案504连接至电极图案510，将电极图案503连接至输入端子IN，将电极图案502连接至电极图案512，将电极图案501、511、513连接至输出端子OUT。这样，由电极图案501、511和电极图案510构成第二电容元件Cfa，由电极图案511、513和电极图案512构成作为第一电容元件Ci的一部分的电容器Ci2，由电极图案513和接地电极514构成第三电容元件Cfb。

在本实施方式中，由于在多个层上配置构成第一及第二电容元件Ci、Cfa的电极图案，并通过通孔并联地连接，所以可使层积基板50的每一层的电极图案的面积率最大化，获得大的电容。

在层积基板50的主面显现设置于电介质板S1的多个电极图案。在电极图案503、506间焊接作为阻抗调整部件90动作的芯片电容器Cz，在电极图案501、502间焊接芯片电阻R，在电极图案502、520间焊接构成第一电容元件Ci的芯片电容器Ci1，在电极图案504、505间焊接构成第三电感元件的芯片电感器Lg。通过焊接等将中心导体20的共用部23与电极图案501连接，通过焊接等将第一中心导体21的端部21a与电极图案503连接，通过焊接等将第二中心导体22的端部22a与电极图案504连接。

层积基板50在里面夹持接地电极514，配设输入电极IN及输出电极OUT。接地电极514通过焊接等与在树脂外壳80的底部嵌入成形的金属架81的底部81b电连接。输入电极IN通过焊接等与配设在树脂外壳80内侧的输入端子的一部分82电连接，输出电极OUT通过焊接等与配设在树脂外壳80内侧的输出端子的一部分83b电连接。

在本实施方式中，由于构成阻抗调整部件90的电容元件Cz是安装于层积基板50主面的芯片电容器，所以容易通过选择芯片电容器来调整输入阻抗。另外，也可在层积基板50的内部由电极图案形成阻抗调整部件90的电容元件Cz，也可使芯片电容器的安装和层积基板内的电容元件组合。由此，可通过芯片电容器调整层积基板50内部的阻抗调整部件的电容。

阻抗调整部件也可由电感元件、或电感元件和电容元件的组合构成。电感元件既可是芯片电感器，也可是在电介质板上印刷导电浆后形成的电极图案(线条图案)。在由电极图案形成用作阻抗调整部件的电感元件及电容元件时，通过修整加工来调整电容和电感。相反，在使用芯片电容器及芯片电感器时，可详细地设定电容及电感，任意选取良好的阻抗匹配。

在层积基板50内部由电极图案形成第三电容元件Cfb，但与其他电容元件一样，当然也可是在层积基板50主面安装的芯片电容器，也可将芯片电容器和层积基板内的电容元件组合。在使用芯片电容器时，容易调整电容。

收纳构成部件的大致箱形状的上部外壳70与框架81一样，由于形成磁路，所以由软铁等强磁性金属形成，在表面电镀Ag、Cu等。若将上部外壳70与嵌入形成在树脂外壳80中的金属架81的侧壁81a、81c连接，则用作用于形成包围永久磁铁40、中心导体组合体30及层积基板50的磁路的磁轭的功能。

最好是在上部外壳70上形成由Ag、Cu、Au、Al或其合金构成的高导电性电镀。电镀层的厚度为0.5～25μm，最好为0.5～10μm，更好为1～8μm。电阻率为5.5μΩcm以下，优选为3.0μΩcm以下，更好为1.8μΩcm以下。可利用该高导电性电镀，抑制与外部的相互干扰，减低损耗。

图14表示树脂外壳80。树脂外壳80嵌入成形由0.1mm左右的导体薄板构成的输入端子82a(IN)(等效电路的第一输入输出端口P1)、输出端子83a(OUT)(等效电路的第二输入输出端口P2)及框架81。在本实施方式中，通过对一块金属板的冲裁、蚀刻等形成框架81、输入端子82a(IN)、及输出端子83a(OUT)。框架81一体地具有底部81b、和从其两端垂直延伸的2个侧壁81a、81c。端子部81d～81g也与框架81一体，使用作为接地端子。优选地，金属板例如在厚度0.15mm左右的SPCC的表面上实施了1～3μm的Cu电镀及厚度2～4μm的Ag电镀。通过电镀处理来改善高频特性。

框架底部81b与输入端子IN及输出端子OUT电绝缘，使得作为接地之功能。因此，底部81b距输入端子IN的一部分82b及输出端子OUT的一部分83b有0.3mm左右间隔。若使框架侧壁81a、81c与上部外壳70的侧壁咬合，则将永久磁铁70的磁束均匀地施加于中心导体组合体30。

将层积基板50收容于树脂外壳80内，层积基板50的输入端子IN及树脂外壳80的输入端子的一部分82b分别通过焊接电连接层积基板50的输出端子OUT及树脂外壳80的输出端子的一部分83b。层积基板50的底部的接地GND通过焊接电连接于树脂外壳80的框架底部81b。

图14示出的树脂外壳80具有4个接地端子GND，能够可靠且稳定地得到地电位。并且，由于含有输入端子IN及输出端子OUT、以及焊接6个部位，所以非可逆电路元件的安装强度高。

优选地，仅仅树脂外壳80内的框架81的侧壁81a、81c的一方与上部外壳70焊接，其他方用粘着剂连接，或者双方都用粘着剂连接。若将框架81的侧壁81a、81c双方都与上部外壳70焊锡连接，则由于由形成于上部外壳70的高频率电流的环路产生的高频磁场影响中心导体组合体30，所以担心插入损耗恶化。

实施例1、比较例1

在800℃下锻烧陶瓷混合物，该陶瓷混合物对于由50质量％(Al₂O₃换算)的Al、36质量％(SiO₂换算)的Si、10质量％(SrO换算)的Sr、及4质量％(TiO₂换算)的Ti组成的主成分100质量％，具有作为副成分含有2.5质量％(Bi₂O₃换算)的Bi、2.0质量％(Na₂O换算)的Na、0.5质量％(K₂O换算)的K、0.3质量％(CuO换算)的Cu的组成，微粉碎成平均粒径1.2μm，混合由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)组成的粘合剂，由丁基邻苯二甲醛基甘醇酸丁酯(プチルフタリルプチルグリコレ一ト)(BPBG)组成的可塑剂及水后做成生料，通过刮刀法等形成厚度30μm的电介质的印刷电路基板。在各印刷电路基板上形成通孔，印刷Ag系导电浆(Ag粉的平均粒径：2μm、Ag粉的含有量：75质量％、乙基纤维素：25质量％)，形成电极图案，同时，在通孔中也填充相同的导电浆。之后，层积并烧结印刷电路基板，形成层积基板50。

使用上述层积基板50，制作图8～图14示出的频率824～915MHz用的3.2mm×3.2mm×1.6mm的实施例1的非可逆电路元件。以下示出用于该非可逆电路元件的部件的尺寸。表1示出该非可逆电路元件的电路常数等。

微波铁氧体10：1.9mm×1.9mm×0.35mm的石榴石。

永久磁铁40：2.8mm×2.5mm×0.4mm的矩形状La-Co铁氧体永久磁铁。

中心导体20：通过蚀刻形成的图11示出的L字状，由厚度30μm的铜板构成，实施了厚度1～4μm的半光泽Ag电镀。

[表1]

元件	实施例1
		阻抗调整部件Cz	1pF的芯片电容器
第一电容元件Ci	Ci1：1pF的芯片电容器Ci2：26pF的内置电容器
		第二电容元件Cfa	9pF
第二电容元件Cfb	6.5pF
		第三电感元件Lg	2.5nH
第一中心导体	线宽：各0.18mm线间隔：各0.18mm
		第二中心导体	线宽：各0.2mm线间隔：各0.2mm
电阻R	75Ω

另外，形成具有图27示出的等效电路、具备节点连接的电容元件Cz作为阻抗调整部件90的比较例1的非可逆电路元件。该非可逆电路元件不具有实施例1的电极图案512、513，使用在电介质板S1上形成一个电极图案的层积基板。仅由芯片电容器形成第一电容元件C1(相当于Ci)，不设置第二电容元件Cfa、第三电感元件Lg。其他结构与实施例1相同。表2示出该非可逆电路元件的电路常数等。

[表2]

元件	比较例1
		阻抗调整部件Cz	1pF的芯片电容器
电容元件C1	27pF的芯片电容器
		电容元件C2	6.5pF
第一中心导体	线宽：各0.18mm线间隔：各0.18mm
		第二中心导体	线宽：各0.2mm

	线间隔：各0.2mm
		电阻R	75Ω

对于实施例1及比较例1的非可逆电路元件，通过网络分析仪测定频带外衰减特性、输入侧反射损耗、输出侧反射损耗、插入损耗及绝缘特性。

图15表示频带外衰减特性，图16表示插入损耗特性，图17表示绝缘特性，图18表示第一输入输出端口P1的VSWR(Voltage Standing WaveRatio：电压驻波比)的频率特性，图19表示第二输入输出端口P2的VSWR的频率特性。表3表示上述特性的测定值。实施例1的非可逆电路元件就VSWR(P1侧)及绝缘特性而言与比较例1相同，但就插入损耗及VSWR(P2侧)而言明显提高。

[表3]

如图15所示，在实施例1的非可逆电路元件中，在1.5GHz附近显现衰减极(图中以三角示出)。设第二电容元件Cfa为4～18pF，设其他电路常数与表1示出的相同，评价频带外衰减特性时，伴随电容的增加，衰减极以大约50MHz/pF移动至低频率侧，绝缘特性提高。插入损耗及其峰值频率未发生实质地变化。另外，一旦第二电容元件Cfa超过18pF，则衰减极接近通过频带，峰值频率中的插入损耗特性恶化。另外，通过设第二电容元件Cfa为5pF，将衰减极产生的频率设为约1.72GHz(通过频率的约2倍)，从而可有选择地衰减高次谐波。

第二实施方式

图20表示基于本发明的第二实施方式的非可逆电路元件1的外观，图21及图22表示其内部构造。由于本实施方式的等效电路与第一实施方式相同，所以省略说明。并且，还省略与第一实施方式相同部分的说明。因此，如果不特别通知，第一实施方式的说明可适用于本实施方式。

非可逆电路元件1具备：铁氧化磁性体的微波铁氧体20；具有在其上在电绝缘状态下交叉地配置的第一中心导体21及第二中心导体22的中心导体组合体30；形成与第一中心导体21及第二中心导体22构成谐振电路的第一电容元件Ci、第二电容元件Cfa、及第三电容元件Cfb的层积基板60；构成磁路的上侧轭70及下侧轭80；和向微波铁氧体20施加直流磁场的永久磁铁40。

中心导体组合体30例如是在矩形状微波铁氧体20的表面上经绝缘层(绝缘性基板)KB交叉地配置第一中心导体21及第二中心导体22。第一及第二中心导体21、22也可由挠性配线板FK构成。图24(a)表示挠性配线板FK的上面，图24(b)表示其里面，图25表示其截面。由经绝缘性基板KB、相互以大致90°角度交叉的带状导体图案(薄板状金属箔)构成第一中心导体21及第二中心导体22。第一中心导体21通过端部21a、21b连接3条并联的线部211、212、213，第二中心导体22由具有两端部22a、22b的1条线部构成。因此，第一中心导体21的电感比第二中心导体22的电感小。各中心导体21、22的端部21a、21b、22a、22b从绝缘性基板KB的端部延长出。

形成带状导体图案的薄板状金属箔为铜箔、铝箔、银箔等，但其中，铜箔最好。由于铜箔的弯曲性好、且低电阻率，所以作为2端口绝缘体时的损耗小。

最好是带状导体图案的厚度为10～50μm。若带状导体图案比10μm薄，则在挠性配线板FK弯曲时担心断裂。另外，若超过50μm，则在挠性配线板FK变厚的同时，弯曲性也降低。带状导体图案的宽度及间隔因电感的目标值不同而不同，但最好分别为100～300μm。最好带状导体图案的间隔全部相同，但也可部分变化。

最好是绝缘性基板KB为树脂薄膜等可挠性绝缘部件。最好树脂薄膜由聚酰亚胺、聚醚亚胺、聚酰胺亚胺等聚酰亚胺类、尼龙等聚酰胺类、聚对苯二甲酸乙二醇等聚酯类等组成。其中，从耐热性及介电损耗的观点出发，最好是聚酰胺类及聚酰亚胺类。

绝缘性基板KB的厚度未特别限定，但最好为10～50μm。若绝缘性基板KB比10μm薄，则绝缘性基板KB的耐弯曲性不充分。并且，若绝缘性基板KB比50μm厚，则第一及第二中心导体21、22的结合降低，挠性配线板过厚。

可通过光蚀刻法高精度地形成挠性配线板FK。具体地，在形成于绝缘性基板KB两面的金属箔上涂覆感光性抗蚀剂后进行布图曝光，去除用于形成第一及第二中心导体21、22的部分以外的抗蚀剂膜，利用化学蚀刻去除金属箔，从而形成带状异导体图案。在去除了残留的抗蚀剂膜后，利用激光或化学蚀刻(聚酰亚胺蚀刻)去除绝缘性基板KB的无用部分，以使第一及第二中心导体21、22的端部21a、21b、22a、22b从绝缘性基板KB的边缘延伸出。之后，根据需要，为了提高防锈、锡焊接性、电特性等，向带状导体图案实施变色防止处理或Ni、Au、Ag等电镀。

第一及第二中心导体21、22的交叉角的误差成为2端口绝缘体的输入输出阻抗的误差的原因，但由于由挠性配线板FK构成的第一及第二中心导体21、22的加工精度高，所以没有交叉角的误差。

最好是挠性配线板FK在微波铁氧体20侧具有粘着剂层SK。可通过粘着剂层SK将挠性配线板FK粘贴于微波铁氧体20。粘着剂层SK也可是热固化树脂或热可塑性树脂之一。粘着剂层SK例如可使粘着剂层SK向下，将具有粘着剂层SK的敷层薄膜(カバ一レイフイルム)重合于挠性配线板FK的里面(图24(b)所示)，将没有粘着剂层的敷层薄膜重合于上面(图24(a)所示)，通过在约100～180℃温度及约1～5MPa压力下施压约1小时，能够一体地形成在挠性配线板FK中。粘着剂层SK形成于第一中心导体21的全面、绝缘性基板KB的里面中未被第一中心导体21覆盖的部分、及第二中心导体22端部的全面上。在将挠性配线板FK粘贴于铁氧体板5时去掉敷层。另外，也可在微波铁氧体20上涂覆粘着剂后，通过粘贴挠性配线板，构成中心导体组合体30。

用于2.5mm见方的非可逆电路元件的挠性配线板FK形成为例如被纳入平面视图2mm×2mm范围的大小。这样，由于每次一块地形成如此小的挠性配线板FK是不实用的，所以最好是在连接于框架的状态下形成多个挠性配线板。为了使中心导体端部延伸而去掉绝缘性基板KB的周围部，所以在带状导体图案的端部进行与框架的连接。因此，首先，形成经框架连接的多个挠性配线板FK，通过将带状导体图案从框架切离，从而成为各个挠性配线板FK。

图23表示由9层电介质板S1～S9组成的层积基板60。在电介质板S1～S9上印刷导电浆后，形成电极图案。在电介质板S1上配设作为部件安装用的地(land)功能的电极图案60a、60b、61a、61b、62a、62b、63a、63b。在电介质板S2上形成电极图案550(GND1)和电极图案551。在电介质板S3上形成电极图案552，在电介质板S4形成电极图案553，在电介质板S5上形成电极图案554，在电介质板S6上形成电极图案555，在电介质板S7上形成电极图案556，在电介质板S8上形成电极图案557(GND2)，在电介质板S9上形成电极图案558(GND3)。

将电介质板S1～S9上的电极图案通过填充导电浆的通孔(图中以黑点表示)电连接。结果，电极图案552、553、554、555、556构成第一电容元件Ci，电极图案551、552构成第二电容元件Cfa，电极图案GND1、552及电极图案556、557构成第三电容元件Cfb。

与上侧轭70一样由强磁性材料构成的下侧轭80，具有大致I字状的端部80a、80b和为配置中心导体组合体30而具有比较大的面积的中央部80c。将下侧轭80纳入上侧轭70的内侧，形成包围永久磁铁40及中心导体组合体30的磁路。

最好是在上侧轭70及下侧轭80中形成由Ag、Cu、Au、Al或其合金构成的高导电性电镀。高导电性电镀的厚度及电阻率与上述相同即可。利用该结构，可抑制电磁噪音侵入轭内，从而减低损耗。

图21表示去除了上侧轭70及永久磁铁40的非可逆电路元件。在层积基板60的主面显现设置于电介质板S1的多个电极图案。在电极图案60a、60b之间配置下侧轭80，下侧轭80的端部80a、80b分别与层积基板60的电极图案60a、60b锡焊接。在电极图案62a、63a之间锡焊接安装芯片电阻R，在电极图案62b、63b之间锡焊接安装构成第三电感元件的芯片电感器Lg。

在下侧轭80的中心部80c上配置中心导体组合体30，第一中心导体21的端部21a与电极图案61b锡焊接，端部21b与电极图案62a锡焊接。第二中心导体22的端部22a与电极图案61a锡焊接，端部22b与电极图案62b锡焊接。层积基板60被粘接永久磁铁40的上侧轭70覆盖后，将上侧轭70的侧壁下端锡焊接至电极图案60a、60b。

在里面，输入端子IN(P1)及输出端子OUT(P2)夹持接地端子GND地配设层积基板60。各端子IN(P1)、OUT(P2)通过电极图案被形成作为LGA(Land Grid Array)，经通孔与层积基板60内的电极图案、中心导体、安装部件等连接。

实施例2

制作图20～图24示出的频带830～840MHz用的2.5mm×2.0mm×1.2mm的超小型非可逆电路元件。下面示出在该非可逆电路元件中使用的部件尺寸。

微波铁氧体20：1.0mm×1.0mm×0.15mm的石榴石。

永久磁铁：2.0mm×1.5mm×0.25mm的矩形状La-Co铁氧体磁铁。

中心导体：通过蚀刻形成于厚度20μm的耐热性绝缘聚酰亚胺板的两面的厚度15μm的电镀铜层，形成第一及第二铜制中心导体21、22，在各中心导体21、22的表面施加厚度1～4μm的半光泽Ag电镀。

层积基板60：2.5mm×2.0mm×0.3mm(第一电容元件Ci的电容为32pF、第二电容元件的电容为22pF)。

芯片部件：0603尺寸下为60Ω的电阻、及0603尺寸下为1.2nH的芯片电感器。

对于该非可逆电路元件，在由网络分析仪测定频带外衰减特性、插入损耗及绝缘特性时知道，VSWR(P1侧)及绝缘特性与现有的相同，但提高了插入损耗及VSWR(P2侧)，具有良好的高频特性。

Claims

1.一种非可逆电路元件，其特征在于，具有：

配置于第一输入输出端口P1和第二输入输出端口P2之间的第一电感元件L1；与所述第一电感元件L1并联连接，构成第一谐振电路的第一电容元件Ci；与所述第一并联谐振电路并联连接的电阻元件R；

配置于所述第一谐振电路的第二输入输出端口P2和第三电感元件Lg之间的第二电感元件L2；与所述第二电感元件L2并联连接，构成第二谐振电路的第二电容元件Cfa；

和配置于所述第一谐振电路的第二输入输出端口P2和地之间的第三电容元件Cfb，

所述第三电感元件Lg配置在所述第二谐振电路与地之间，

所述第一电感元件L1以及所述第二电感元件L2由配置于铁氧化磁性体(10)的第一中心导体(21)及第二中心导体(22)构成。

2.根据权利要求1所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述第一电感元件L1的电感比所述第二电感元件L2的小。

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：

所述第一谐振电路的第一输入输出端口P1侧具备阻抗调整部件。

4.根据权利要求3所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述阻抗调整部件由电感元件及/或电容元件构成。

5.根据权利要求4所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述阻抗调整部件是低通滤波器或高通滤波器。

6.根据权利要求1所述的非可逆电路元件，其特征在于：

第一电容元件Ci、第二电容元件Cfa、及第三电容元件Cfb的至少一个由并联连接的多个电容器构成。

7.根据权利要求3所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述第三电感元件Lg由层积基板内的电极图案、安装于层积基板的芯片电感器、或空芯线圈构成。

8.根据权利要求7所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述第一或第二电容元件Ci、Cfa的至少一部分由所述层积基板内的电极图案、芯片电容器、或单板电容器构成。

9.根据权利要求7所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述第三电容元件Cfb由所述层积基板内的电极图案、芯片电容器、或单板电容器构成。

10.根据权利要求7所述的非可逆电路元件，其特征在于：

所述阻抗调整部件用的电感元件及/或电容元件由所述层积基板内的电极图案、或搭载于所述层积基板的部件构成。