JP2002237702A - 集中定数型アイソレータ - Google Patents

集中定数型アイソレータ

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JP2002237702A
JP2002237702A JP2001033442A JP2001033442A JP2002237702A JP 2002237702 A JP2002237702 A JP 2002237702A JP 2001033442 A JP2001033442 A JP 2001033442A JP 2001033442 A JP2001033442 A JP 2001033442A JP 2002237702 A JP2002237702 A JP 2002237702A
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JP2001033442A
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Hiroshi Kono
浩志 河野
Hiromi Tokunaga
裕美 徳永
Munenori Fujimura
宗範 藤村
Hitoshi Uchi
仁志 内
Shuichiro Yamaguchi
修一郎 山口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフロー半田付け時に接続不良、特性変化の
生じない信頼性の高い集中定数型アイソレータを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 上ケース1と下ケース9とを半田付け後
に嵌合部の一部或いは全体に接着剤を塗布し硬化させ固
定したことで、リフロー半田付け時に端子部4d、4
e、4fと端子ベース、端子部4d、4e、4fと整合
用コンデンサ8a、8b、8c、終端抵抗7それぞれの
距離が変化することがなく、接続不良の発生を防ぎ信頼
性の高いアイソレータを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は主にマイクロ波帯に
おいて使用される自動車電話、携帯電話などの移動体通
信機器に用いられる集中定数型アイソレータに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】集中定数型アイソレータは小型で構成で
きることから、移動体通信機器の端末機に早くから使用
されてきた。アイソレータは、移動体通信機器の送信段
においてパワーアンプとアンテナの間に配置され、パワ
ーアンプへの不要信号の逆流を防ぐ、パワーアンプの負
荷側のインピーダンスを安定させる等の目的で用いられ
ている。最近の移動体通信機器の急激な小型化により、
アイソレータ自体の小型化とバッテリー消費を抑制する
ための低損失化が強く要請されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】環境問題から近年鉛フ
リー化への取り組みが急速に進められている。そのため
実装基板への半田付けに用いる半田が共晶半田(融点1
83℃)から鉛フリー半田(代表例 融点220℃)へ
と変更されることに伴い、リフロー温度(現在ピーク温
度230℃〜250℃)が上昇、またはリフロー時間が
延長されることが予想される。
【0004】前記のように現在、各部材間アイソレータ
の接続は、共晶半田または高温半田を接続面に塗布し半
田付けすることにより行われている。リフロー温度上
昇、リフロー時間延長により、アイソレータ内部の各部
材の接続に使用している半田が融点を越え電気的接続不
良、部材の位置変動による特性変化の問題が生じる。
【0005】本発明は、前記従来の課題を解決するた
め、従来の集中定数型アイソレータに比べ、リフロー半
田付け時に接続不良、特性変化の生じない信頼性の高い
集中定数型アイソレータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁性を有する
基板と、基板の主面上に互いに絶縁されしかも所定の角
度を持って交差した第1,第2,第3のストリップライ
ンと、基板に磁界を印加する磁石と、第1,第2,第3
のストリップラインにそれぞれ接続された第1,第2,
第3のコンデンサと、第3のストリップラインに接続さ
れた終端抵抗と、入出力端子を備えた端子ベースと、ヨ
ークであり全部材を収納するためのケースとを備え、部
材の一部或いは全部を熱的変化の影響の少ない接着剤或
いは接着剤と半田で固定した。
【0007】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、磁性を有
する基板と、前記基板の主面上に互いに絶縁されしかも
所定の角度を持って交差した第1,第2,第3のストリ
ップラインと、前記基板に磁界を印加する磁石と、前記
第1,第2,第3のストリップラインにそれぞれ接続さ
れた第1,第2,第3のコンデンサと、前記第3のスト
リップラインに接続された終端抵抗と、前記第1,第2
のストリップラインに電気的接続される入出力端子を備
えた端子ベースと、前記各部材を収納するケースとを備
え、前記各部材間の接合において、少なくとも一部に熱
的変化の影響の少ない接着剤を用いたことを特徴とする
集中定数型アイソレータとしたものであり、図2に示す
ように上ケース1と下ケース9とを機械的嵌合部の一部
或いは全体に接着剤を塗布し硬化させ固定したことで、
リフロー半田付け時にストリップラインの端子部4d、
4e、4fと端子ベース3、前記端子部4d、4e、4
fと整合用コンデンサ8a、8b、8c、終端抵抗7そ
れぞれの距離が離れることがなく、接続不良の発生を防
ぎ信頼性の高いアイソレータを提供できる。また図3に
示す磁石2とフェライト板5の距離が変化することがな
く、アイソレータの挿入損失の増加を防ぎ、アイソレー
タの通過特性の安定化をはかることができるという作用
を有する。
【0008】請求項2記載の発明は、各部材間の接合に
おいて、少なくとも一部に熱的変化の影響の少ない接着
剤と半田を用いた請求項1記載の集中定数型アイソレー
タとしたものであり、図2に示すように上ケース1と下
ケース9とを半田付け後、嵌合部の一部或いは全体に接
着剤を塗布し硬化させ固定したことで、リフロー半田付
け時にストリップラインの端子部4d、4e、4fと端
子ベース3、前記端子部4d、4e、4fと整合用コン
デンサ8a、8b、8c、終端抵抗7それぞれの距離が
離れることがなく、接続不良の発生を防ぎ信頼性の高い
アイソレータを提供できる。また図3に示す磁石2とフ
ェライト板5の距離が変化することがなく、アイソレー
タの挿入損失の増加を防ぎ、アイソレータの通過特性の
安定化をはかることができるという作用を有する。
【0009】請求項3記載の発明は、ケースが複数に分
割され、各ケースが接着剤で固定されていることを特徴
とする請求項1記載の集中定数型アイソレータとしたも
のであり、ケースが複数に分割されても 熱的変化の影
響の少ない接着剤で固定する事でリフロー半田付け時に
ストリップラインの端子部4d、4e、4fと端子ベー
ス3、前記端子部4d、4e、4fと整合用コンデンサ
8a、8b、8c、終端抵抗7それぞれの距離が離れる
ことがなく、接続不良の発生を防ぎ信頼性の高いアイソ
レータを提供できる。
【0010】請求項4に記載の発明は、コンデンサ,終
端抵抗,ストリップライン等の電子部品の一部または全
部を接着剤によって固定することを特徴とする請求項1
記載の集中定数型アイソレータとしたものであり、図4
に示すように前記電子部品の一部または全部を接着剤に
よって固定することで、リフロー半田付け時に前記電子
部品が位置変動を起こすことによって発生する特性劣化
を防ぐことができる。またコンデンサ8a、8b、8c
の周囲またはその一部を誘電率の低い接着剤を使用する
ことにより異常な大電力が流れることによって起こるコ
ンデンサ破壊を防ぐことができ、アイソレータの耐大電
力性を増すことができるという作用を有する。
【0011】請求項5記載の発明は、接着剤を樹脂で構
成した請求項1記載の集中定数型アイソレータとするこ
とで、接着剤を設ける際に非常に簡単で生産性が向上す
るとともに、耐熱性が高いので、リフローなどで接合が
外れることはない。
【0012】請求項6記載の発明は、接着剤が、シリコ
ーン系接着剤、エポキシ系接着剤であることを特徴とす
る請求項5記載の集中定数型アイソレータとすること
で、樹脂でありながら高耐熱性をゆうし、安定した特性
を得ることができる。
【0013】請求項7記載の発明は、接着剤が、熱硬化
性もしくはUV硬化性であることを特徴とする請求項5
記載の集中定数型アイソレータとすることで、単に熱を
加えたり或いは紫外線を照射するだけで、容易に部材間
の固定ができるので生産性が向上する。
【0014】以下図1〜図4を用いて、集中定数型アイ
ソレータについて説明する。
【0015】まず、ストリップライン4a,4b,4c
でフェライト5を覆うように巻き付け、ストリップライ
ンの接地導体部分を下ケース9に当接させる。それぞれ
のストリップラインは絶縁シート6によって電気的に絶
縁されている。
【0016】整合用コンデンサ8a、8b、8cの電極
上にはストリップラインの端部に設けられた端子部4
d、4e、4fがそれぞれ接合され、うち端子部4fに
は終端抵抗7と、整合用コンデンサ8cの電極の双方が
接合される。
【0017】終端抵抗7が接続されないストリップライ
ン4a、4bの端子部4d、4eの上には入出力端子3
a、3bが接合される。この入出力端子3a、3bは端
子ベース3と一体成型されており、この端子ベース3
は、端子部4d、4e、4fと整合用コンデンサ8a、
8b、8cとの接合部分を押さえつけるように配置され
る。
【0018】フェライト板5に直流磁界を印加する磁石
2を上ケース1に固定し、端子ベース3を接合した下ケ
ース9に組み合わせて、集中定数型アイソレータが組み
立てられる。
【0019】以下、各構成について詳細に説明する。
【0020】まず、ストリップライン4a、4b、4c
について説明する。
【0021】図1,図4に示すように、ストリップライ
ン4a、4b、4cは、それぞれ、並列に設けられた一
対の導電体より構成されている。又、終端抵抗7から延
長されたストリップライン4cを構成する一対の導電体
とストリップライン4a、4bとの交差角度がいずれも
70度以上120度未満になるようにし、前記ストリッ
プライン4cそれぞれのストリップラインの中心線がス
トリップライン4c全体の中心線に対して平行でないよ
うに構成することで、アイソレータの帯域内通過特性が
向上する。具体的な構成としては、図4等に示されてい
るとおり、ストリップライン4cを構成する一対の導電
体の間隔を一定とはせずに、幅広部を設けるような構成
が上げられる。
【0022】また、端子部4d,4e,4fにスリット
を設けることによりにより、半田等の接合材の流れ込み
が良くなり接合強度が向上し、接合不良を低減させる効
果も得ることができる。本実施の形態ではスリット形状
を半円状の切り込みとしたが、他の形状で構成しても良
い。
【0023】ストリップライン4a,4b,4cは、
銅,金,銀等の金属材料を所定形状のシート状体に形成
することが好ましく、特に銅或いは銅合金或いは銅に所
定量の添加物を添加したものを用いることが、電気特
性,加工性,コストの各面で非常に有利になる。
【0024】また、本実施の形態では、3組のストリッ
プライン4a,4b,4cで構成したが、4組以上のス
トリップラインで構成しても良い。
【0025】更に、本実施の形態の図4では、ストリッ
プライン4a,4b,4cを図示していないが接地導体
部にて互いに一体に形成し、略Y字状としたが、ストリ
ップライン4a,4b,4cはそれぞれ別体で構成して
も良い。
【0026】また、本実施の形態の図4では、フェライ
ト板5にストリップライン4a,4b,4cを巻き付け
るとき、接地導体部から延長されたストリップライン4
a,4b,4cがフェライト板5の側面に沿って折り曲
げられ、さらに同一フェライト板5上で前記側面に対向
する側面に沿って折り曲げられていることが好ましい。
この構成によって、磁気充填率をできる限り高めること
ができ、小型化によるアイソレータの挿入損の増加を防
ぐことができる。
【0027】なお、ストリップライン4a,4b,4c
それぞれの間には、絶縁シート6が設けられており、電
気的に絶縁されている。
【0028】また、具体的には、ストリップライン4
a,4b,4cとしては、圧延銅箔(25μm〜60μ
m)を用いることが好ましく、25μm以下であると、
断線などが起こりやすくなり、生産性等が悪くなり、6
0μm以上であると、薄型に不向きとなる。また、前記
圧延銅箔に銀,金などの導電性金属材料を少なくとも一
種類で構成された薄膜を厚さ1μm〜5μmでメッキす
ることが好ましく、この様に構成することで、ストリッ
プラインの表面の導電性を向上させる事ができ、特性を
向上させることができる。
【0029】次に、フェライト板5について説明する。
【0030】フェライト板5は、円板状,方形板状,楕
円板状,多角形板状等の形を取ることができ、特性面等
から判断すると、円板状であることが好ましい。
【0031】また、フェライト板5はFe,Y,Alな
どを含んだ磁性材料であることが好ましい。
【0032】フェライト板5に、ストリップラインを巻
回する場合には、角部に所定の面取りを施すことが、ス
トリップラインの断線や、フェライト板5との擦れによ
る特性劣化等を抑える事ができる。
【0033】フェライト板5の大きさとしては、厚みと
して0.2mm〜0.8mm(好ましくは0.3mm〜
0.6mm)とすることが、特性面強度面から見て好ま
しく、整合用コンデンサ8a,8b,8cの厚みより厚
いことを特徴としている。例えば、フェライト板5を円
板状とすると、直径は1.6mm〜3.5mm(好まし
くは2.5mm〜2.9mm)とする事が、小型化や特
性面から見て好ましい。
【0034】また、フェライト板5の両主面には、研磨
加工などを施す事によって、所定の厚みに形成したり、
特性のばらつきを抑えることができる。
【0035】次に磁石2について説明する。
【0036】十分にフェライト板5に磁界を印加できる
程の磁力を有する事が好ましく、特に好ましい材料とし
てはSr系フェライトを用いることが好ましい。
【0037】更に、磁石2の大きさとしては、フェライ
ト板5より大きいことが好ましく、更に、磁石2の投影
面積内にフェライト板5が収納されることが好ましい。
特に好ましいのは、磁石2の中心とフェライト板5の中
心を一致させるように、配置する事が均一に磁界をフェ
ライト板5に印加できるので、最も特性面から見て好ま
しい。
【0038】磁石2の具体的な、形状としては、円板
状,方形板状,楕円板状,多角形板状等の形を取ること
ができ、特に、フェライト板5が円板状である場合に
は、方形板状とすることが、均一な磁界をフェライト板
5に加えることができ、しかも位置決めなどが行いやす
いので好ましい。
【0039】磁石2の厚さとしては、0.3mm〜1.
5mmとすることが、薄型化や磁界の強さから見て好ま
しい。なお、本実施の形態では、フェライト板5に磁界
を印加するために磁石を用いたが、電磁石などを用いて
も良い。電磁石を用いることで、所定の印加磁界を任意
に選択することができるので、特性の調整等を容易に行
うことができる。
【0040】次に、下ケース9、上ケース1について説
明する。
【0041】下ケース9は一般的に導電性の良い金属材
料で構成されており、特に好ましくは、銅,銀,鉄等を
含む導電性金属基板が好適に用いられ、更に、導電性金
属基板上に、銀,金等の導電性の良い金属材料をメッキ
などで1μm〜5μm形成することが電気特性や、他の
部品との接合性の面から見て好ましい。
【0042】また、下ケース9には、終端抵抗7のホッ
ト端子側電極の下に当たる部分、及び整合用コンデンサ
8a,8b,8cが下ケース9に近接する9a,9b部
分の内側に絶縁膜を形成する。この絶縁膜は粘着性のシ
ートあるいは非粘着性のシートあるいは印刷の少なくと
も1方法で構成することが好ましい。
【0043】下ケース9にはストリップライン4a,4
b,4cの接地導体部が少なくとも導電性接合材等によ
って接合されている。また、上ケース1も同じ様な材料
で構成され、上ケース1には少なくとも磁石2が接合材
によって接着されている。
【0044】次に、整合用コンデンサ8a,8b,8c
について説明する。
【0045】整合用コンデンサは、容量ばらつきと、ア
イソレータの小型化、特に薄型化という点から平行平板
型コンデンサを使用することが好ましい。
【0046】また、このときの電極としては、銅,銀,
ニッケルの内少なくとも一つから選ばれる電極材料で構
成される。
【0047】電極の形成方法としては、電極層のうち少
なくとも1層はメッキで構成されることが電極を薄く均
一に形成でき、アイソレータの組立における接合位置精
度が向上するので好ましい。
【0048】さらに、少なくとも一方の電極の最外層が
メッキで構成されていれば組立時にはんだを供給する必
要がなくなるので好ましい。
【0049】また、コンデンサの外形形状は、好ましく
は方形状することが実装の面や位置決めの点で有利にな
る。また、円形や楕円形状としてもよい。
【0050】次に、端子ベース3について説明する。
【0051】端子ベース3は、貫通孔を有しており、そ
の貫通孔にフェライト板5を挿入することで、フェライ
ト板5とストリップライン4a,4b,4cを囲うよう
な構造をしており、囲いの内側に、フェライト板5の側
面にあたる部分でストリップライン4a,4b,4cを
固定するための突起部3cが設けられている。この突起
部3cにより、ストリップライン4a,4b,4cの交
差角度を常に一定に保つことができ、さらにはフェライ
ト板5にストリップライン4a,4b,4cを巻き付け
る時に発生する交差角度のズレを、端子ベース3にはめ
合わせるだけで補正することができる。本実施の形態で
は突起部3cをストリップライン4a,4b,4cの近
くだけに設けたが、逆に、端子ベース3の囲い部分がフ
ェライト板5に接するような大きさで、ストリップライ
ン4a,4b,4cと重なる部分に凹部が設けられてい
ても同様の効果を得ることができる。
【0052】また、端子ベース3の特徴は、フェライト
板5を囲うように設け、ストリップライン4a,4b,
4cと整合用コンデンサ8a,8b,8cの接合部、終
端抵抗7の接合部を押さえることにより新たに各部を押
さえるための押さえ部材を必要とせず装置の小型化を行
うことができる。さらに端子ベース3に入出力端子3
a,3bをインサートしたことにより、より小型化がで
き、製造が容易になる。さらに端子ベース3側面に下ケ
ース9の端子部9bがはまる凹部3dを設けることによ
って組み込み位置がわかりやすくなり、また下ケース9
の実装面積を有効に利用することができる。
【0053】端子ベース3は樹脂(エポキシ樹脂,液晶
ポリマー等),セラミック等の非導電材料にインサート
成型などを利用して入出力端子3a,3bを設けた構成
となっている。入出力端子3a,3bは真鍮などの導電
性材料で構成され、この導電性材料の上に銀等の良導体
でメッキ処理を施すことが好ましい。
【0054】また、端子ベース3は、接合材などで他の
回路基板上に実装する際に、熱が加えられる可能性が高
いので、好ましくは耐熱性を有する材質で構成すること
が好ましい。具体的には250℃以上(好ましくは29
0℃以上)の耐熱性を有する事が好ましい。
【0055】又、本実施の形態では、樹脂などで構成さ
れた端子ベース3にインサート成型などで入出力端子3
a,3bを設けたが、入出力端子3a,3bを端子ベー
ス3に接着剤などで接着する構成としても良いし、端子
ベース3に係止部等を設け、その係止部を変形させて機
械的に入出力端子3a,3bを固定する方法でも良く、
この場合には更に接着剤などを用いて確実に固定しても
良い。更に、本実施の形態では、入出力端子3a,3b
を金属などの導電材で構成された板状体に曲げ加工など
を施したが、端子ベース3上にメッキやスパッタ法など
の薄膜形成技術にて、薄膜で入出力端子3a,3bを形
成しても良く、この場合に、入出力端子3a,3bは端
子ベース3の表面に形成したり、或いは、端子ベース3
の内部に入出力端子3a,3bを形成し、一部を端子ベ
ース3の表面に露出させる構成としても良い。
【0056】以下に本発明の実施の形態について、図1
〜図4を用いて説明する。アイソレータの構成部品は図
1に示すようになっている。図2、図4は本発明の実施
の形態によるアイソレータの構成例であり、電気的に接
続するためのはんだ等の接合剤の他に、接着剤等が使用
されている。図2に示されているように上ケース1と下
ケース9の接合部に半田以外に接着剤等を使うことによ
り、リフロー時の熱で半田が溶融し上ケースと下ケース
の位置が変動するということを防ぐことができる。この
ことは図3に示されているように、高温雰囲気中でも固
定されている上ケース1と下ケース9に挟み込まれ、各
電子部品を押える役割をもち入出力端子を備えた端子ベ
ース3が固定されることにより、各電子部品とストリッ
プラインの端子部4d、4e、4fとの接続部の距離が
離れることなく接続不良を防ぐことができる。また磁石
2とフェライト板5の距離が変動することなく、常に一
定の直流磁界をフェライト板5に印加することによりア
イソレータの特性の安定化をはかることができる。
【0057】図4にアイソレータの電子部品配置図が示
されている。終端抵抗7の端子部4f側を接着剤等で固
定することにより終端抵抗7と端子部4fとの接続不良
を防ぐことができる。フェライト版5の少なくとも1箇
所を接着剤等で固定することによりフェライト版5の位
置変動を抑え、磁石2から印加される直流磁界が常に一
定になるようにしたことで、アイソレータの特性の変化
を防ぐことができる。整合用コンデンサ8a、8b、8
cの周囲の一部或いは全体を接着剤等で固定することに
より、端子部4d、4e、4fとの接続不良を防ぐこと
ができる。また誘電率の低い接着剤等を用いることによ
り、異常な大電力が流れることによって起こるコンデン
サ破壊を防ぐことができ、アイソレータの耐大電力性を
増すことができ、信頼性の高い集中定数型アイソレータ
となる。
【0058】
【発明の効果】以上述べたことから明らかなように本発
明により、従来の小型化された集中定数型アイソレータ
に比べてリフロー半田付け時に接続不良、特性変化の生
じない信頼性の高い集中定数型アイソレータを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における集中定数型アイソ
レータの構成図
【図2】本発明の実施の形態における集中定数型アイソ
レータの上ケースと下ケースの接合状態を示す斜視図
【図3】本発明の実施の形態における集中定数型アイソ
レータの断面図
【図4】本発明の実施の形態における集中定数型アイソ
レータの電子部品配置図
【符号の説明】
1 上ケース 2 磁石 3 端子ベース 3a,3b 入出力端子 3c 突起部 3d 凹部 4a,4b,4c ストリップライン 4d,4e,4f 端子部 5 フェライト板 6 絶縁シート 7 終端抵抗 8a,8b,8c 整合用コンデンサ 9 下ケース 9a 下ケース側面部 9b 下ケース端子部(アース端子) 10 接着剤
フロントページの続き (72)発明者 藤村 宗範 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 内 仁志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山口 修一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5J013 EA01 FA07

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性を有する基板と、前記基板の主面上に
    互いに絶縁されしかも所定の角度を持って交差した第
    1,第2,第3のストリップラインと、前記基板に磁界
    を印加する磁石と、前記第1,第2,第3のストリップ
    ラインにそれぞれ接続された第1,第2,第3のコンデ
    ンサと、前記第3のストリップラインに接続された終端
    抵抗と、前記第1,第2のストリップラインに電気的接
    続される入出力端子を備えた端子ベースと、前記各部材
    を収納するケースとを備え、前記各部材間の接合におい
    て、少なくとも一部に熱的変化の影響の少ない接着剤を
    用いたことを特徴とする集中定数型アイソレータ。
  2. 【請求項2】各部材間の接合において、少なくとも一部
    に熱的変化の影響の少ない接着剤と半田を用いたことを
    特徴とする請求項1記載の集中定数型アイソレータ。
  3. 【請求項3】ケースが複数に分割され、各ケースが接着
    剤で固定されていることを特徴とする請求項1記載の集
    中定数型アイソレータ。
  4. 【請求項4】コンデンサ,終端抵抗,ストリップライン
    等の電子部品の一部または全部を接着剤によって固定す
    ることを特徴とする請求項1記載の集中定数型アイソレ
    ータ。
  5. 【請求項5】接着剤を樹脂で構成したことを特徴とする
    請求項1記載の集中定数型アイソレータ。
  6. 【請求項6】接着剤が、シリコーン系接着剤、エポキシ
    系接着剤であることを特徴とする請求項5記載の集中定
    数型アイソレータ。
  7. 【請求項7】接着剤が、熱硬化性もしくはUV硬化性であ
    ることを特徴とする請求項5記載の集中定数型アイソレ
    ータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007288701A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Hitachi Metals Ltd 非可逆回路素子

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