JP2007259264A - 非可逆回路素子及び通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】損失低減、機械的強度、磁気回路特性及び耐リフロー性の改善に有効で、しかも、部品点数及び組立工数が少なく、コストダウンに有効な構造を有する非可逆回路素子を提供すること。
【解決手段】端子基板１は、一面に複数の端子電極膜１１〜１３を有しており、磁性板２は、端子基板１の記一面上に搭載されている。磁気回転子２は、磁性板２の上に搭載され、中心電極膜３２のリード電極膜３２１〜３２３が導電性接合材により端子電極膜１１〜１３に接続されている。マグネット４は、磁気回転子３と向き合う関係で配置されている。中心電極膜３２の表面と、端子電極膜１１〜１３の表面とは、高さがほぼ一致している。
【選択図】図１

Description

本発明は、非可逆回路素子、及び、これを用いた通信機器に関する。

近年、移動体通信では、周波数が、２ＧＨｚから５ＧＨｚへと高周波化されており、一般には、マグネットや、磁気回転子などの形状が小型化されるともに、その組立構造も簡単化できる。しかし、簡単化できるといっても、おのずから限度があるのであって、機械的強度に優れた構造であること、磁気回路特性を犠牲にしない構造であること、耐リフロー性に優れていること、他の周波数バリエーションが可能であること、などの要求は、当然に満たさなければならない。

この種の非可逆回路素子について、特に、５ＧＨｚ以上の高い周波数領域で使用することを前提としたものではないが、例えば、特許文献１に記載されたものを挙げることができる。特許文献１に記載された非可逆回路素子は、中心電極膜を挟んで下フェライト板、上フェライト板を向き合わせるとともに、それらを挟んで下導体板、上導体板を向き合わせ、上導体板の上面に上下のフェライト板に定方向に磁界を加える磁石を配置した構造になっている。

この構造によれば、 シンプルな構成で組み立て性がよく、回路基板上に直接に置く表面実装が行えて、低背化、小型化が容易でありコスト面に有利性があるとされている。

しかし、特許文献１の構成では、部品点数が多くなること、組立工数が多くなること、接地電極面と端子面の平坦度をとることが困難であること、フェライト基板のコストアップを招くことなどが予測でき、上述した問題点を充分に解決しているとは言えない。
特開２００５−８００８７号公報

本発明の課題は、磁気回転子の中心電極面と、端子電極面との位置合わせ及び接続を、容易、かつ、確実に実行できる非可逆回路素子及び通信機器を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、機械的強度に優れ、磁気回路特性を犠牲にせず、耐リフロー性に優れた非可逆回路素子及び通信機器を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、部品点数及び組立工数が少なく、コストダウンに有効な構造を有する非可逆回路素子及び通信機器を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、まず、端子基板と、磁性板と、磁気回転子と、マグネットとを含む。前記端子基板は、一面に複数の端子電極膜を有し、他面に接地電極膜を有している。前記磁性板は、前記端子基板の前記一面上に搭載されている。前記磁気回転子は、フェライト基板と、その一面に付着された中心電極膜とを有し、前記磁性板の上に搭載され、前記中心電極膜の端部が導電性接合材により前記端子電極膜に接続されている。前記マグネットは、前記磁気回転子と向き合う関係で配置されている。

上述した本発明に係る非可逆回路素子において、磁性板が端子基板の一面上に搭載されており、磁気回転子が磁性板の上に搭載され、マグネットが磁気回転子と向き合う関係で配置されている。従って、マグネットから磁気回転子に対して印加された直流磁場は、磁気回転子を通過した後、直ぐに拡がるのではなく、磁性板に吸い込まれる。このため、磁気回転子を通過する直流磁場の直進性が確保され、非可逆回路特性が向上する。

しかも、部品点数は、基本的には、端子基板、磁性板、磁気回転子及びマグネットの４点であり、部品点数が最小化されると共に、組立工数も少なくて済む。

上述したような少ない部品点数であっても、端子基板と磁気回転子との間に、機械的強度の高い磁性板が介在するので、充分な機械的強度を確保することができる。このため、端子基板の板厚を薄くして、低背化を図ることができる。

また、磁気回転子は、磁性板の上に搭載され、中心電極膜の端部が導電性接合材により端子基板に形成された端子電極膜に接続されるから、磁性板によって補強された端子基板の上で、端子基板に形成された端子電極膜に中心電極を接続することができる。このため、中心電極と端子電極膜とを確実に接続することができる。

更に、特徴的な構造として、中心電極膜の表面と、端子電極膜の表面とは、高さがほぼ一致している。この構造によれば、中心電極膜と端子電極膜とを、実質的に同一の平面上において接続することが可能になるので、磁気回転子の中心電極膜と端子電極との間に生ずべき接続路を最小化するとともに、接続の信頼性を向上させ、耐リフロー性を向上させることができる。しかも、出力容量や、周波数の変化によって、磁気回転子の形状が変わった場合も、主として、端子基板の厚みの変更などにより追従し、全体としての厚みを増大させることなく、周波数バリエーションに対応することができる。

好ましくは、端子基板は、磁性板が重ねられる一面に、磁性板を搭載する搭載部と、端子電極膜を形成する端子形成部とを含み、搭載部の表面は、端子形成部の表面よりも低い位置にある。この場合の搭載部の表面と端子形成部の表面との間の高低差は、両者間をはんだなどの接合材料によって接続する場合、実質的に同一の平面とみなしえる微小な値に設定する。これにより、耐リフロー性に優れた非可逆回路素子を得ることができる。

端子形成部は、表面が一つの平面を構成するようにしておき、搭載部は端子形成部から落ち込む凹状に形成することができる。この場合には、磁性板、及び、凹状搭載部の深さによっては磁気回転子も、凹状搭載部の内部に位置決めできるから、組立が容易になるとともに、低背化が達成できる。

また、端子基板は、少なくとも、搭載部内に導電膜を有しており、導電膜は端子基板の他面（下面）に設けられた接地電極膜に電気的に接続されていてもよい。この場合には、磁性板が、接地電位となる導電膜に接触し、接地電位となるので、特性上好ましい結果が得られる。

更に具体的な別の態様として、磁気回転子とマグネットとの間に、誘電体基体が配置されてもよい。この構成によると、磁気回転子より磁界が、マグネットの配置されている側に漏洩する電磁界を抑制し、特性を向上させることができる。誘電体基体としては、誘電体樹脂基板、誘電体樹脂シートまたは誘電体樹脂フィルム等があり、代表例として、例えばテフロン（登録商標）シートを挙げることができる。そのほか、誘電体セラミック基板
を用いることもできる。別の態様として、搭載部の表面が一つの平面として構成されていて、端子形成部が搭載部の表面から立ち上がる凸状であってもよい。

次に、本発明に係る通信機器は、例えば、基地局等として用いられるものであって、送信部などの必要な箇所に上述した非可逆回路素子を用いる点に特徴がある。

以上述べたように、本発明によれば次のような効果を得ることができる。
（ａ）磁気回転子の中心電極面と、端子電極面との位置合わせ及び接続を、容易、かつ、確実に実行できる非可逆回路素子を提供することができる。
（ｂ）機械的強度に優れ、磁気回路特性を犠牲にせず、耐リフロー性に優れた非可逆回路素子を提供することができる。
（ｃ）部品点数及び組立工数が少なく、コストダウンに有効な構造を有する非可逆回路素子を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す斜視図、図２は図１の２−２線に沿って切断した端面図、図３は図１及び図２に示した非可逆回路素子を底面側からみた図である。図１乃至図３を参照すると、本発明に係る非可逆回路素子は、まず、端子基板１と、磁性板２と、磁気回転子３と、マグネット４とを含む。図示の実施例では、磁気回転子とマグネットとの間に、薄い誘電体基体５が配置されている。

端子基板１は、一面に複数（実施例では３つ）の端子電極膜１１〜１３を有し、他面に接地電極膜１４を有している。端子基板１は、この種の非可逆回路素子において用いられている樹脂材料であれば、特に問題なく使用することができる。また、その外形形状は任意であり、図示の四角形状のほか、他の多角形状、更には円形状であってもよい。

図示の端子電極膜１１〜１３は３つであり、それぞれは、異なる側面を通って、接地電極膜１４のある他面側に導かれ、他面側において、接地電極膜１４からギャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３によって隔てられた接続部１１１、１２１、１３１を構成する。これにより面実装が可能な端子構造が得られる。図示はされていないが、端子電極膜１１〜１３の１つに、電極膜の一部を切り取り、この間に抵抗を接続した後、接地電極膜１４を接続して、アイソレータとして使用できる。

図示の端子基板１は、磁性板２が重ねられる一面に、磁性板２を搭載する搭載部１５と、端子電極膜１１〜１３を形成する端子形成部１６とを含んでいる。端子形成部１６は、表面が一つの平面を構成しており、搭載部１５は端子形成部１６から落ち込む凹状になっている。更に、図示の端子基板１は、少なくとも、凹状の搭載部１５内に導電膜１８を有しており、導電膜は端子基板１の他面（下面）に設けられた接地電極膜１４に、スルーホール１７などを介して、電気的に接続されている。

磁性板２は、端子基板１の前記一面上に搭載されている。実施例では、磁性板２は、凹状の搭載部１５の内部に落とし込まれている。磁性板２は、磁性基板は、Ｆｅを主成分とする金属材料、フェライト磁性材料、磁性粉と合成樹脂とを混合した複合磁性材料などによって構成することができる。要すれば、磁性を有するものであればよく、またその外形形状も任意でよい。

磁気回転子３は、フェライト基板３１と、その一面に付着された中心電極膜３２とを有し、磁性板２の上に搭載されている。中心電極膜３２のリード電極膜３２１〜３２３は、接続用の導電性リボン２３をはんだ付けすることにより、端子電極膜１１〜１３に接続されている。磁性板２は、上述したように、端子基板１に設けられた凹状の搭載部１５の内部に配置されているので、搭載部１５の深さによっては、磁気回転子３の全体又は一部も搭載部１５の内部に配置されることになる。

フェライト基板３１は、この種の非可逆回路素子において汎用されているイットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料が好適である。フェライト基板３１は、図示の円形状のほか、角形状など、他の外形形状をとることもできる。

中心電極膜３２、及び、そのリード電極膜３２１〜３２３は、フェライト基板３１の一面上に、印刷、スパッタ又は蒸着などのプロセスを実行することによって形成することができる。

マグネット４は、磁気回転子３と向き合う関係で配置されている。実施例では、マグネット４は、誘電体基体５を介して、磁気回転子３の中心電極膜３２と向き合うように配置される。マグネット４は、一個だけである。このマグネット４の外形形状は任意である。なお、端子基板１、磁性板２、磁気回転子３、誘電体基体５及びマグネット４は、接着剤などを用いて、一体化されている。

上述した本発明に係る非可逆回路素子において、磁性板２が端子基板１の一面上に搭載されており、磁気回転子３が磁性板２の上に搭載され、マグネット４が磁気回転子３と向き合う関係で配置されているから、マグネット４から磁気回転子３に対して印加された直流磁場は、磁気回転子３を通過した後、直ぐに拡がるのではなく、磁性板２に吸い込まれる。このため、磁気回転子３を通過する直流磁場の直進性が確保され、非可逆回路特性が向上する。

しかも、部品点数は、基本的には、端子基板１、磁性板２、磁気回転子３及びマグネット４の４点であり、誘電体基体５を考えても５点である。したがって、部品点数が最小化されると共に、組立工数も少なくて済む。

上述したような少ない部品点数であっても、端子基板１と磁気回転子３との間に、機械的強度の大きい磁性板２が介在するので、充分な機械的強度を確保することができる。このため、端子基板１の板厚を薄くして、低背化を図るとともに、端子電極膜１１〜１３も磁気回転子の一部として使用できるので、小型化される。

また、磁気回転子３は磁性板２の上に搭載され、中心電極膜３２のリード電極膜３２１〜３２３がはんだ付け２３により端子基板１に形成された端子電極膜１１〜１３に接続されるから、磁性板２によって補強された端子基板１の上で、端子電極膜１１〜１３に中心電極３２のリード電極膜３２１〜３２３を接続することができる。

更に、特徴的な構造として、中心電極膜３２の表面と、端子電極膜１１〜１３の表面がほぼ一致している。この構造によれば、中心電極膜３２と端子電極膜１１〜１３とを、実質的に同一の平面上において接続することが可能になるので、磁気回転子３の中心電極膜３２のリード電極膜３２１〜３２３と端子電極膜１１〜１３との間に生ずべき線路長を短縮でき、また、接続の信頼性を向上させ、耐リフロー性を改善することができる。しかも、出力容量や、周波数の変化によって、磁気回転子の形状が変わった場合も、主として、端子基板１の厚みの変更などにより追従し、全体としての厚みを増大させることなく、周波数バリエーションに対応することができる。

次に、実施例の効果について、まず、端子形成部１６は、表面が一つの平面を構成しており、搭載部１５は端子形成部１６から落ち込む凹状となっている。この構造によれば、磁性板２の厚み、及び、凹状の搭載部１５の深さによっては、磁気回転子３までも搭載部１５の内部に位置決めできるから、組立が容易になるとともに、低背化が達成できる。しかも、出力容量や、周波数の変化によって、磁気回転子３の形状が変わった場合も、主として、端子基板１の厚みの変更、及び、凹状の搭載部１５の深さ変更などにより追従し、全体としての厚みを増大させることなく、周波数バリエーションに対応することができる。

また、端子基板１は、少なくとも、搭載部１５の内面に導電膜１８を有しており、導電膜１８は端子基板１の他面（下面）に設けられた接地電極膜１４に電気的に接続されているから、磁性板２が接地電位となる導電膜１８に接触して接地電位となるので、特性上好ましい結果が得られる。

更に、磁気回転子３とマグネット４との間に、誘電体基体５が配置されているから、中心電極膜３２の作る電磁界が、マグネット４の配置されている側に漏洩する現象を抑制し、特性を向上させることができる。

搭載部１５の表面と端子形成部１６の表面との間の高低差は、両者間をはんだ付け２３などによって接続する場合、その流動性から見て、実質的に同一の平面とみなしえる微小な値に設定する。次にその変形例について説明する。

図４は本発明に係る非可逆回路素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図１〜図３に現れた構成部分に相当する部分については同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、前記搭載部１５の表面が、端子形成部１６の表面よりも、少し低い位置にあることである。このような構造であれば、低背化を図り得ることは勿論のこと、中心電極膜３２のリード電極膜と、端子電極膜１１〜１３とを、接続用の導電性リボン２３のはんだ付けにより、確実に接続することができる。

図５は本発明に係る非可逆回路素子の別の実施例を示す断面図である。図において、図１〜図３に現れた構成部分に相当する部分については同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、前記搭載部１５の表面が、端子形成部１６の表面よりも、少し高い（例えば０.５ｍｍ〜１.５ｍｍ程度）位置にあることである。このような構造であっても、中心電極膜３２のリード電極膜と端子電極膜１１〜１３とを、接続用の導電性リボン２３のはんだ付けにより、確実に接続することができる。導電性接合材としては、はんだ、導電性接着剤などがあげられる。また導電性部材をボンディング等で接合することも可能である。

図６は本発明に係る非可逆回路素子の別の実施例を示す分解斜視図である。図において、図１〜図３に現れた構成部分に相当する部分については同一の参照符号を付してある。この実施例の特徴は、搭載部１５の表面が一つの平面として構成されていて、端子形成部１６１〜１６３が搭載部１５の表面から立ち上がる凸状である点にある。端子電極膜１１〜１３は、端子形成部１６１〜１６３の上面及び側面に連続して形成されている。このような構造であっても、先に述べた各実施例と同等の作用効果を得ることができる。

図７は本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信機器のブロック図である。この通信機器は、例えば、移動通信システムにおける基地局に備えられるものであって、受信部６と、送信部７とを含み、両者は、送受信用アンテナ８に接続されている。受信部６は、受信用増幅回路６２と、受信された信号を処理する受信回路６１とを含んでいる。送信部７は、音声信号、映像信号などを生成する送信回路７１と、電力増幅回路７２とを含んでいる。上述した通信機器において、アンテナ８から受信部６及び送信部７に到る回路や、電力増幅回路７２の出力段に、本発明に係る非可逆回路素子７３、７４が用いられる。非可逆回路素子７３はサーキュレータとして機能し、非可逆回路素子７４は終端抵抗器Ｒ０を有するアイソレータとして機能する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す斜視図である。 図１の２−２線に沿って切断した端面図である。 図１及び図２に示した非可逆回路素子を底面側からみた図である。 本発明に係る非可逆回路素子の別の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る非可逆回路素子の更に別の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る非可逆回路素子の別の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信機器のブロック図である。

符号の説明

１ 端子基板
２ 磁性板
３ 磁気回転子
４ マグネット

Claims (7)

1. 端子基板と、磁性板と、磁気回転子と、マグネットとを含む非可逆回路素子であって、
   前記端子基板は、一面に複数の端子電極膜を有しており、
   前記磁性板は、前記端子基板の前記一面上に搭載されており、
   前記磁気回転子は、フェライト基板と、その一面に付着された中心電極膜とを有し、前記磁性板の上に搭載され、前記中心電極膜の端部が導電性接合材により前記端子電極膜に接続されており、
   前記マグネットは、前記磁気回転子と向き合う関係で配置されており、
   前記中心電極膜の表面と、前記端子電極膜の表面とは、高さがほぼ一致している、
   非可逆回路素子。
2. 請求項１に記載された非可逆回路素子であって、前記端子基板は、前記一面に、前記磁性板を搭載する搭載部と、前記端子電極膜を形成する端子形成部とを含み、前記搭載部の表面が、前記端子形成部の表面よりも低い位置にある、非可逆回路素子。
3. 請求項２に記載された非可逆回路素子であって、前記端子形成部は、表面が一つの平面を構成しており、前記搭載部は前記端子形成部から落ち込む凹状である、非可逆回路素子。
4. 請求項２に記載された非可逆回路素子であって、前記搭載部は表面が一つの平面として構成されており、前記端子形成部は、前記搭載部の表面から立ち上がる凸状である、非可逆回路素子。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された非可逆回路素子であって、
   前記端子基板は、少なくとも、前記搭載部内に導電膜を有しており、
   前記導電膜は、前記端子基板の他面に設けられた接地電極膜に電気的に接続されている、非可逆回路素子。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された非可逆回路素子であって、前記磁気回転子と前記マグネットとの間に、誘電体基体が配置されている、非可逆回路素子。
7. 送信回路部と、非可逆回路素子とを含む通信機器であって、
   前記非可逆回路素子は、請求項１乃至６の何れかに記載されたものであり、前記送信回路部に備えられている、
   通信機器。
   

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