JP2002335105A - 中心導体組立体およびこれを用いた非可逆回路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い接続構造となした中心導体組立
体とこれを用いた非可逆回路素を提供することを目的と
する。 【解決手段】 一端を共通端とし他端を高周波信号の入
出力端とする複数の中心導体を磁性体に積層配置すると
ともに、相対向する第１および第２の主面とこれら主面
間を連結する側面を備えた矩形状の中心導体組立体であ
って、前記第２の主面には広がりを有する導体層で形成
されたアース電極と、導体層で形成された入出力外部電
極を有し、前記アース電極はスルーホールを介して前記
複数の中心導体の共通端と接続し、前記入出力外部電極
はスルーホールを介して接続しており、前記中心導体組
立体の側面には段差部を備え、当該段差部から第２の主
面にわたる側面において前記スルーホールを露出させた
ことを特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話などのマイク
ロ波通信機器などに使用されるサーキュレータ、アイソ
レータなどの非可逆回路素子に用いられる中心導体組立
体と、これを用いた非可逆回路素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】非可逆回路素子は、ガーネット等のフェ
ライトに複数の中心導体を交差させて設け、直流磁界を
磁石によってフェライトに加え、フェライト内に磁気共
鳴回転磁界を生じさせて、ある中心導体に入力された信
号を減衰させること無く特定方向の中心導体へ伝送する
回路素子である。例えば、アイソレータは、３つの中心
導体を交差させ、内一つを無反射終端とすることによ
り、他の２つの中心導体間で、特定方向の信号はほとん
ど減衰させずに通過させるが、逆方向の信号は大きく減
衰させるような特性を持たせた非可逆回路素子である。
この様な非可逆回路素子は、移動体通信機や携帯電話機
等に使用され、送信部及び受信部内での反射波の除去、
インピーダンス整合、増幅器・発振器等の安定動作など
のために必要不可欠な回路素子となっている。

【０００３】従来の非可逆回路素子の中心導体として
は、薄い銅板から成るア−ス電極から３方向に放射状に
延びたストリップラインで円盤状フェライト（磁性体）
を包み、これらのストリップラインを互いに絶縁を保ち
中央１２０度で交差するようにして織り込んで設けてい
る。このようにして組み立てられたフェライトは透孔を
有する誘電体基板内に装着され、中心導体のアース電極
側はアース板に、入出力電極は誘電体基板上面の外部電
極にそれぞれ半田付け等して接続されている。さらにフ
ェライトの中心導体の上には直流磁界を与えるための永
久磁石とヨークを兼ねた金属製ケースを配置し、さらに
下側の金属製ケースとの間で磁気回路を構成して非可逆
回路素子としている。

【０００４】移動体通信の分野では、このような非可逆
回路素子においても小型高性能化の要求は高まるばかり
で、今やコンマ数ｍｍ単位での低背化が求められてい
る。しかしながら、上記のような中心導体とフェライト
を織り込む構造の中心導体組立体では小型・低背化には
限界がある。また、中心導体に対するフェライトの位置
合わせが困難で微妙なズレがその特性に大きな影響を与
えるといった問題があった。そこで、フェライトを複数
のフェライトグリーンシートを積層した焼結積層体とな
し、積層体内部に中心導体を印刷形成した中心導体組立
体が種々提案されている（例えば特開平７−２１２１０
７号公報）。また、同様に誘電体基板についても複数の
セラミックグリーンシートに整合用コンデンサを電極パ
ターンで印刷形成しながら積層し、一体焼結することが
提案されている（例えば特開平９−５５６０７号公
報）。

【０００５】図６は特開平７−２１２１０７号公報で開
示された一例を示すものである。非可逆回路素子９は、
フェライト積層体（中心導体組立体）９０と、フェライ
ト積層体９０を収容する基台９１と、誘電体フィルム９
２と、遮蔽板９３と、永久磁石９４ａ，９４ｂと、上部
ヨーク９５ａと、下部ヨーク９５ｂとから構成されてい
る。ここでフェライト積層体９０は、円板状のグリーン
シートの上面に互いに絶縁され、かつ等角度で交差する
中心導体を導電ペーストを印刷し、この上に他の同形状
のグリーンシートを積層密着して中心導体を挟み込み、
その後、積層したグリーンシートの側面及び上下面にそ
れぞれ電極となる導電体ペーストを印刷して焼成を行な
うことで一体燒結型のフェライト積層体９０としてい
る。

【０００６】基台９１には、その中央にフェライト積層
体９０を収容する円形凹部９６を有している。円形凹部
９６の内面にはフェライト積層体９０を収容したとき
に、入出力電極９０ｂ及び９０ｃと接触導通する内部電
極９１ｂ及び９１ｃと、アース電極９０ｄに接触導通す
る側面アース電極９１ｄと、下部アース電極に接触導通
し下部アース電極と同一形状のアース面電極９７とが形
成されている（他のアース電極についても同様）。電極
９１ｂは、円形凹部９６の内周面から基台９１の上面に
かけて形成されており、スルーホール９８を介して基台
９１の下部に設けられた入出力端子９９に接続されてい
る。電極９１ｃについても電極９１ｂと同様である。

【０００７】次に、フェライト積層体９０を基台９１の
円形凹部９６に挿入すると、入出力電極９０ｂ及び９０
ｃは、それぞれ内面電極９１ｂ及び９１ｃに接触導通
し、スルーホールを介して入出力端子に電気的に接続さ
れる。フェライト積層体９０の上面には、誘電体フィル
ム９２が搭載され遮蔽板９３が冠着される。これによ
り、コンデンサ電極９０ｇ，９０ｈ，及び９０ｉ、誘電
体フィルム９２、及び遮蔽板９３は静電容量を構成す
る。遮蔽板９３を冠着するとその接続部９３ｄはアース
電極９０ｄに接触導通すると共に側面アース電極９１ｄ
に接触導通する（以下９３ｅ、９３ｆについても同
様）。次に、永久磁石９４ａは遮蔽板９３の上面に搭載
され、永久磁石９４ｂは基台９１の下部に配置される。
これら永久磁石９４ａ及び９４ｂは、上部ヨーク９５ａ
及び９５ｂによって固定されている。また、上部ヨーク
９５ａ及び下部ヨーク９５ｂは、互いに接続部を接続す
ることにより閉磁路を構成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、繰り返すようで
あるがこの分野では小型であると共に性能的にも高い信
頼性が要求される。例えば外部からのノイズによる誤作
動が少なく、かつ過酷な振動や衝撃などにも耐え得る構
造であることが必要である。ここで中心導体組立体と容
量素子基板との接続構造に着目してみると、特開平９−
５５６０７号公報で開示されたものは、中心導体を交互
に織り込み各中心導体の電極端を容量素子基板上面に形
成した電極パターンに半田付けして接続している。これ
は従来の接続構造であって低背化に問題がある。そこで
低背化を進めるために外面電極と内面電極を対向させ側
面同士を接続する構造が考えられる。上述の特開平７−
２１２１０７号公報によるものはその例であるが、本例
では遮蔽板を側面電極に嵌着することで接触導通させた
だけの構造であった。従って、振動や衝撃に対する信頼
性に極めて乏しいと言う問題がある。また、特開平１０
−１７８３０４号公報にも外側面電極と内側面電極の接
続が見られるが、この側面電極同士の接続に関し如何様
にしたかの具体的な開示はない。このように従来、側面
電極同士の接続構造について電気的また機械的に信頼性
の高い具体的な接続構造の提案はなかった。

【０００９】以上のことより本発明は、アイソレータや
サーキュレータを構成する中心導体組立体と容量素子基
板の電極間接続する場合、その位置合わせが容易で、電
極部が電気的にも機械的にも確実かつ強固に接続できる
信頼性の高い接続構造となした中心導体組立体とこれを
用いた非可逆回路素を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは中心導体
組立体を積層体で形成することによって、電極パターン
の形成と共にスルーホールも容易かつ正確に形成可能で
ある点に着目し、前記中心導体組立体の裏面に導体でア
ース電極、入出力電極を形成するとともに、前記アース
電極、入出力電極と接続するスルーホールを中心導体組
立体の外表面露出させ外部電極として利用することによ
り上記問題を解決できると考え本発明に想到したもので
ある。第1の発明は、一端を共通端とし他端を高周波信
号の入出力端とする複数の中心導体を磁性体に積層配置
するとともに、相対向する第１および第２の主面とこれ
ら主面間を連結する側面を備えた矩形状の中心導体組立
体であって、前記第２の主面には広がりを有する導体層
で形成されたアース電極と、導体層で形成された入出力
外部電極を有し、前記アース電極はスルーホールを介し
て前記複数の中心導体の共通端と接続し、前記入出力外
部電極はスルーホールを介して接続しており、前記中心
導体組立体の側面には段差部を備え、当該段差部から第
２の主面にわたる側面において前記スルーホールを露出
させた中心導体組立体である。そして第２の発明は、請
求項１の中心導体組立体を用いた非可逆回路素子であっ
て、磁性体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記中心
導体組立体と、前記中心導体に接続される複数の負荷容
量を備え、該負荷容量は複数の誘電体層と導体層とでコ
ンデンサ積層体に積層形成され、前記コンデンサ積層体
は前記中心導体組立体が収容される透孔を有し、前記透
孔の側面には前記負荷容量と接続する外部電極を備え、
該外部電極と前記中心導体組立体のアース電極及び入出
力外部電極をはんだ接続する非可逆回路素子である。本
発明において、前記中心導体組立体は、前記積層体の透
孔の内側面と前記中心導体組立体の段差凸部とで位置決
めされる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の中心導体組立体と
これを用いた非可逆回路素子の実施例について図面を参
照して説明する。図１は、この発明の一実施例による中
心導体組立体の外観を示す斜視図である。図２は中心導
体組立体の一実施例を示す分解斜視図であり、図３は中
心導体組立体を複数備える積層体を裏面から見た下面斜
視図である。この中心導体組立体４は、中心導体１０
ａ，１０ｂ，１０ｃを複数の磁性体層とともに積層配置
している。この中心導体組立体４のたとえば４つの側面
には、スルーホールＴ１〜Ｔ１０が露出し、前記中心導
体１０ａ，１０ｂ，１０ｃはそれぞれ中心導体組立体４
の裏面に形成されたアース電極２０や入出力電極２１
ａ，２１ｂと前記スルーホールにより電気的に接続され
ている。

【００１２】次に、中心導体組立体４の詳細を製造方法
と共に説明する。この中心導体組立体４はガーネット等
の磁性体のグリーンシートをドクターブレード法にて作
成し、このグリーンシートに所定パターンの中心導体１
０ａ，１０ｂ，１０ｃをそれぞれＡｇやＣｕ等の導電性
のペ−ストを印刷して形成する。図２にその構造を斜視
図で示すように、グリーンシート２、３、４にはそれぞ
れ中心導体１０ａ、１０ｂ、１０ｃを互いに絶縁を保っ
て等角度で交差するように設け、グリーンシート１には
その裏面にアース電極２０と入出力電極２１ａ、２１ｂ
を形成している。グリーンシート１の縁部には中心導体
１０ａの一端と前記入出力電極２１ｂを接続するφ０．
２〜φ０．４のスルーホールＴ７，Ｔ８と、中心導体１
０ａの一端とアース電極２０とを接続するスルーホール
Ｔ９，Ｔ１０と、中心導体１０ｂの一端と前記入出力電
極２１ｃを接続するスルーホールＴ５と、中心導体１０
ｂの一端とアース電極２０とを接続するスルーホールＴ
６、中心導体１０ｃの一端と前記入出力電極２１ａを接
続するスルーホールＴ１，Ｔ２と、中心導体１０ｃの一
端とアース電極２０とを接続するスルーホールＴ３，Ｔ
４を形成している。これらのスルーホールにはＡｇやＣ
ｕ等の導体が充填されている。

【００１３】グリーンシート１の上層に積層配置される
グリーンシート２の縁部には中心導体１０ａの一端と前
記入出力電極２１ｂを接続するスルーホールＴ７，Ｔ８
と、中心導体１０ａの一端とアース電極２０とを接続す
るスルーホールＴ９，Ｔ１０と、中心導体１０ｂの一端
と前記入出力電極２１ｃを接続するスルーホールＴ５
と、中心導体１０ｂの一端とアース電極２０とを接続す
るスルーホールＴ６、中心導体１０ｃの一端と前記入出
力電極２１ａを接続するスルーホールＴ１，Ｔ２と、中
心導体１０ｃの一端とアース電極２０とを接続するスル
ーホールＴ３，Ｔ４を形成している。

【００１４】そしてグリーンシート２の上層にグリーン
シート３が積層されるが、その縁部には中心導体１０ｂ
の一端と前記入出力電極２１ｃを接続するスルーホール
Ｔ５と、中心導体１０ｂの一端とアース電極２０とを接
続するスルーホールＴ６、中心導体１０ｃの一端と前記
入出力電極２１ａを接続するスルーホールＴ１，Ｔ２
と、中心導体１０ｃの一端とアース電極２０とを接続す
るスルーホールＴ３，Ｔ４を形成している。

【００１５】さらにグリーンシート３の上層にグリーン
シート４が積層されるが、その縁部には中心導体１０ｃ
の一端と前記入出力電極２１ａを接続するスルーホール
Ｔ１，Ｔ２と、中心導体１０ｃの一端とアース電極２０
とを接続するスルーホールＴ３，Ｔ４を形成している。
そして、この上に何も形成されていないグリーンシート
５を積層する。

【００１６】このようにして形成したグリーンシートを
重ねて熱圧着して積層体１００とした後、スルーホール
を２分割するような位置で所定の大きさ、形状となるよ
うに、切断線３００，３０１にそって、たとえばダイシ
ングソーによって溝４００を形成する。この溝４００の
形成によって、溝４００の内側面にスルーホールＴ１〜
Ｔ１０が露出する状態となる。好ましくは、溝４００の
底面とそれに対向する積層体の下面とに、それぞれ、ス
リット２００および２０１を設ける。スリット２００お
よび２０１は、いずれか一方を省略してもよい。そして
前記積層体１００は焼成され、その後、個片に分離され
る。また必要に応じてスルーホールの露出部、アース電
極、入出力電極にめっきが施される。以上の工程を経て
側面に段差を形成し、この段差部から第２の主面にわた
る側面においてスルーホールを露出させスルーホール電
極Ｔ１〜Ｔ１０とした中心導体組立体４が形成される。
上記の如く、アース電極２０は中心導体組立体４の裏面
に一体形成されているが、これにより、各中心導体とア
ース電極との距離が一定となるので、組立てによるイン
ピーダンスばらつきを少なく構成できる。また、アース
電極２０と後述する樹脂基板６とをはんだ付けできるの
でアース電位をより確実にとることが出来る。そして、
アース電極２０は中心導体組立体４とを強固にはんだ付
けすることが出来る。

【００１７】また、上記に示した実施例において、スル
ーホールは、その断面を円形としているが他の形状に変
更してもよく、レーザー加工等により横長のスルーホー
ルを形成してもよい。そして溝２００やスリット２０
０，２０１の形成は、積層体１００の焼成後に行なって
もよい。

【００１８】図４は、前記中心導体組立体４を用いて構
成した非可逆回路素子の一例を示す分解斜視図である。
この非可逆回路素子の基本構成としては、中心導体組立
体４、中央部の透孔の中に前記中心導体組立体４を組み
込むようになしたコンデンサ積層体５、このコンデンサ
積層体５に組み入れられるチップあるいは抵抗膜で形成
した抵抗体９０、中心導体組立体４に直流磁界を印加す
る永久磁石３、磁性ヨークを兼ねる金属製の上ケース１
と同じく下ケース２とからなっている。コンデンサ積層
体５と下ケース２との間に、実装基板との接続端子を備
え、中心導体組立体４とコンデンサ積層体５を接続する
ランド１６ａ〜１６ｃ，及び１８を備えた樹脂基板６を
配置している。また、コンデンサ積層体中央部の透孔と
中心導体組立体４はその嵌合と位置合わせが容易かつ正
確に行われるように、また加工の容易さから矩形形状と
している。

【００１９】前記コンデンサ積層体５も一体型の積層焼
結体からなり、その上面および積層体内部には整合用の
コンデンサを形成するための入力容量電極５ｃ、出力容
量電極５ａと終端抵抗９０が組まれるロード電極５ｂが
形成されている。そして透孔の内側面には入出力容量電
極５ａ、５ｃと繋がる側面電極３０ａ，３０ｅとロード
側に繋がる側面電極３０ｃと、アースに繋がる側面電極
３０ｂ，３０ｄ，３０ｆが形成されている。また、コン
デンサ積層体５の裏面には樹脂基板６に対して電気的に
接続するための入出力端子、アース端子（図示せず）が
それぞれ設けられている。

【００２０】上記中心導体組立体４及びコンデンサ積層
体５はそれぞれ別個に製造し、中心導体組立体４をコン
デンサ積層体５の透孔内に嵌合装着させた後、中心導体
組立体４の外側面に形成したスルーホール電極Ｔ１〜Ｔ
１０をコンデンサ積層体５の透孔内側面に形成した側面
電極３０ａ〜３０ｆに、それぞれ電気的に接続すること
によって非可逆回路素子が構成される。このように中心
導体組立体４の外側面に形成したスルーホール電極とコ
ンデンサ積層体５の内側面に形成した側面電極を接続す
ることによって、周囲空間を有効に利用して非可逆回路
素子の高さ方向および横方向の小型化を達成することが
出来る。

【００２１】図５は中心導体組立体４とコンデンサ積層
体５との電気的接続部分を拡大した断面図である。中心
導体組立体４に段差を設けているために、中心導体組立
体４とのはんだ接続部分においてコンデンサ積層体５の
透孔内側面との間に空間が形成され、中心導体組立体４
とコンデンサ積層体５とを極めて近傍に配置しても、は
んだが前記空間内にとどまることとなり、信頼性良くは
んだ接続でき、そして前記はんだが前記永久磁石３と対
向する中心導体組立体４やコンデンサ積層体５の主面に
回り込むことがなく、コンデンサ電極との短絡が生じる
ことがない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によればアイソレ
ータやサーキュレータを構成する中心導体組立体と容量
素子基板の電極間接続する場合、その位置合わせが容易
で、電極部が電気的にも機械的にも確実かつ強固に接続
できる信頼性の高い接続構造となした中心導体組立体と
これを用いた非可逆回路素を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による中心導体組立体の斜視
図である。

【図２】本発明の一実施例による中心導体組立体の分解
斜視図である。

【図３】本発明の一実施例による中心導体組立体の裏面
斜視図である。

【図４】本発明の一実施例による非可逆回路素子の分解
斜視図である。

【図５】本発明の一実施例による非可逆回路素子の中心
導体組立体とコンデンサ積層体のはんだ接続部の部分断
面図である。

【図６】従来の非可逆回路素子の分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 上ケース ２ 下ケース ３ 永久磁石 ４ 中心導体組立体 ５ コンデンサ積層体 ６ 樹脂基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端を共通端とし他端を高周波信号の入
   出力端とする複数の中心導体を磁性体に積層配置すると
   ともに、相対向する第１および第２の主面とこれら主面
   間を連結する側面を備えた矩形状の中心導体組立体であ
   って、前記第２の主面には広がりを有する導体層で形成
   されたアース電極と、導体層で形成された入出力外部電
   極を有し、前記アース電極はスルーホールを介して前記
   複数の中心導体の共通端と接続し、前記入出力外部電極
   はスルーホールを介して接続しており、前記中心導体組
   立体の側面には段差部を備え、当該段差部から第２の主
   面にわたる側面において前記スルーホールを露出させた
   ことを特徴とする中心導体組立体。
2. 【請求項２】 請求項１の中心導体組立体を用いた非可
   逆回路素子であって、磁性体に直流磁界を印加する永久
   磁石と、前記中心導体組立体と、前記中心導体に接続さ
   れる複数の負荷容量を備え、該負荷容量は複数の誘電体
   層と導体層とでコンデンサ積層体に積層形成され、前記
   コンデンサ積層体は前記中心導体組立体が収容される透
   孔を有し、前記透孔の側面には前記負荷容量と接続する
   外部電極を備え、該外部電極と前記中心導体組立体のア
   ース電極及び入出力外部電極をはんだ接続することを特
   徴とする非可逆回路素子。
3. 【請求項３】 前記中心導体組立体は、前記積層体の透
   孔の内側面と前記中心導体組立体の段差凸部とで位置決
   めされることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路
   素子。