JP2008053847A - Non-reciprocal circuit element and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子、それを用いた通信装置に関するものである。 The present invention relates to non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators, and communication devices using the same.
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話等の移動体無線機器等に使用されている。従来、この種の非可逆回路素子は、特許文献1に開示されているように、ヨークとして機能する磁性金属容器内に、必要な機能部品を内蔵させてあった。機能部品の主なものは、軟磁性基体と中心導体等で構成された磁気回転子、永久磁石等の磁性部品及び整合用コンデンサさらには終端抵抗等の回路部品である。
Non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators are used in mobile wireless devices such as mobile phones. Conventionally, this type of nonreciprocal circuit device has a necessary functional component incorporated in a magnetic metal container functioning as a yoke, as disclosed in
軟磁性基体には、中心導体が組み付けられ、永久磁石から直流磁界が印加される。中心導体は、軟磁性基体の一面側に配置される複数本の中心導体を含み、中心導体の一端が回路部品の電極にはんだ付けされる。回路部品は、通常、中心導体の一端がはんだ付けされた電極とは反対側に、グランド電極を有しており、このグランド電極は、磁性金属容器の底面に、はんだ付けによって固定される。 A central conductor is assembled to the soft magnetic substrate, and a DC magnetic field is applied from a permanent magnet. The center conductor includes a plurality of center conductors arranged on one surface side of the soft magnetic substrate, and one end of the center conductor is soldered to the electrode of the circuit component. The circuit component usually has a ground electrode on the side opposite to the electrode to which one end of the center conductor is soldered, and this ground electrode is fixed to the bottom surface of the magnetic metal container by soldering.
更に、中心導体のそれぞれは、軟磁性基体の他面側に配置されるグランド電極から枝分かれしてあって、グランド電極は、磁性金属容器の底面に、はんだ付けによって固定される。 Further, each of the central conductors is branched from a ground electrode disposed on the other surface side of the soft magnetic substrate, and the ground electrode is fixed to the bottom surface of the magnetic metal container by soldering.
上述したように、磁性金属容器は、ヨークとしての機能のほかに、中心導体のグランド電極及び回路部品のグランド電極をはんだ付けするための導体としての機能をも満たさなければならない。そこで、従来、磁性金属容器は、絶縁樹脂に導電性磁性基板をモールドした複雑な構造としてあった。 As described above, the magnetic metal container must satisfy not only the function as a yoke but also the function as a conductor for soldering the ground electrode of the central conductor and the ground electrode of the circuit component. Therefore, conventionally, a magnetic metal container has a complicated structure in which a conductive magnetic substrate is molded in an insulating resin.
しかし、磁性金属容器の構造の複雑化は、コスト高を招くとともに、小型化及び薄型化の障害ともなる。しかも、回路部品のグランド電極、及び、中心導体のグランド電極を、深さのある磁性金属容器の底面ではんだ付けしなければならないために、はんだ付け作業がしにくいうえ、機能部品を挿入する途中で、位置ずれを生じ易い。このため、外部からは確認できない位置ずれ、はんだ付け不良などが発生し、特性のバラツキ、歩留まり低下などを招くという問題点があった。
本発明は、安定した特性のものを、高歩留まりで製造できる構造を持つ非可逆回路素子及びそれを用いた通信装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a non-reciprocal circuit element having a structure capable of manufacturing a stable characteristic with a high yield, and a communication device using the same.
本発明のもう一つの課題は、小型化、薄型化及びコストダウンを図るのに有効な非可逆回路素子及びそれを用いた通信装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a non-reciprocal circuit device effective for miniaturization, thickness reduction, and cost reduction, and a communication device using the same.
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、支持基板と、機能部品とを含む。前記支持基板は、平板状の磁性体でなり、前記機能部品は、前記支持基板の一面上に搭載されている。 In order to solve the above-described problem, the nonreciprocal circuit device according to the present invention includes a support substrate and a functional component. The support substrate is made of a flat magnetic material, and the functional component is mounted on one surface of the support substrate.
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子において、支持基板は、平板状であり、機能部品は支持基板の一面上に搭載されているから、いわゆる平面実装構造となり、従来の磁性金属容器を用いる場合と異なって、構造が簡単化され、コストが安価になる。 As described above, in the nonreciprocal circuit device according to the present invention, the support substrate has a flat plate shape, and the functional components are mounted on one surface of the support substrate. Unlike the case of using, the structure is simplified and the cost is reduced.
機能部品を、支持基板の一面上に搭載するので、機能部品の位置決めを高精度で実行できる。仮に搭載時に位置ずれを生じたとしても、それを確認し、修正できるから、安定した特性のものを、高歩留まりで製造できる。 Since the functional component is mounted on one surface of the support substrate, the functional component can be positioned with high accuracy. Even if a positional deviation occurs at the time of mounting, it can be confirmed and corrected, so that a product with stable characteristics can be manufactured with a high yield.
更に、機能部品を搭載する支持基板が、平板状であるから、従来の磁性金属容器と比較して、小型及び薄型になる。また、支持基板は、磁性板であるから、ヨークとしての機能を満たすことができる。 Furthermore, since the support substrate on which the functional components are mounted is flat, it is smaller and thinner than conventional magnetic metal containers. Moreover, since the support substrate is a magnetic plate, it can satisfy the function as a yoke.
支持基板は、好ましくは、少なくとも一面が絶縁膜によって覆われており、絶縁膜の面内に絶縁膜の存在しないグランド電極が設けられている。この構造によれば、支持基板のグランド電極を通して、回路部品のグランド電極、及び、中心導体のグランド電極等を、支持基板の一面上に、直接にはんだ付けできる。グランド電極以外の部分は、絶縁膜によって覆われるものとする。こうすることにより、支持基板に不必要に活電部が生じるのを回避することができる。 The support substrate is preferably covered with at least one surface by an insulating film, and a ground electrode having no insulating film is provided within the surface of the insulating film. According to this structure, the ground electrode of the circuit component, the ground electrode of the center conductor, and the like can be directly soldered on one surface of the support substrate through the ground electrode of the support substrate. Parts other than the ground electrode are covered with an insulating film. By carrying out like this, it can avoid that an active part arises unnecessarily in a support substrate.
本発明に係る非可逆回路素子において、機能部品は、一般的な構成でよい。即ち、機能部品は、磁気回転子と、永久磁石と、回路部品とを含むことができる。磁気回転子は、軟磁性基体に中心導体を配置したものであり、永久磁石は磁気回転子に直流磁界を印加する。回路部品は、コンデンサを含み、コンデンサは、磁気回転子の中心導体に接続される。 In the nonreciprocal circuit device according to the present invention, the functional component may have a general configuration. That is, the functional component can include a magnetic rotor, a permanent magnet, and a circuit component. The magnetic rotor has a central conductor disposed on a soft magnetic substrate, and the permanent magnet applies a DC magnetic field to the magnetic rotor. The circuit component includes a capacitor, which is connected to the central conductor of the magnetic rotor.
本発明に係る非可逆回路素子においても、従来と同様に、カバー部材を含む。カバー部材は、磁性体でなり、支持基板とともに、永久磁石の生じる磁界に対するヨークを構成する。 The nonreciprocal circuit device according to the present invention also includes a cover member as in the conventional case. The cover member is made of a magnetic material, and constitutes a yoke against the magnetic field generated by the permanent magnet together with the support substrate.
更に、本発明は、上述した非可逆回路素子を備えた通信装置、例えば携帯電話のような移動体無線機器等についても開示する。 Furthermore, the present invention also discloses a communication device including the above-described non-reciprocal circuit element, such as a mobile wireless device such as a mobile phone.
上述した本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
(a)各種機能部品の配置、はんだ付け作業の容易な非可逆回路素子及びそれを用いた通信装置を提供することができる。
(b)小型化、薄型化及びコストダウンを図るのに有効な非可逆回路素子及びそれを用いた通信装置を提供することができる。
According to the present invention described above, the following effects can be obtained.
(A) It is possible to provide a nonreciprocal circuit element that facilitates the arrangement of various functional components and soldering work, and a communication device using the nonreciprocal circuit element.
(B) It is possible to provide an irreversible circuit element effective for miniaturization, thinning, and cost reduction, and a communication device using the same.
本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。 Other features of the present invention and the operational effects thereof will be described in more detail by embodiments with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る非可逆回路素子の一実施例を示す分解斜視図、図2は内部構造配置を示す斜視図、図3は完成状態を示す斜視図である。図2、図3は、図1との対比において、見る方向が180度異なっている。図示された非可逆回路素子は、とり得る2つのタイプ、即ち、アイソレータ又はサーキュレータのうちのアイソレータを例示し、支持基板1と、機能部品2とを含む。
1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a non-reciprocal circuit device according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an internal structure arrangement, and FIG. 3 is a perspective view showing a completed state. 2 and 3 are different from FIG. 1 in the viewing direction by 180 degrees. The illustrated nonreciprocal circuit device illustrates two possible types, that is, an isolator of an isolator or a circulator, and includes a
支持基板1は、平板状の磁性体でなる。具体的には、磁性金属板、フェライト磁性板、又は、磁性粉と合成樹脂とを混合した複合磁性板などである。支持基板1が、磁性金属板などの導電性を有する磁性体でなる場合は、その表面の全面を、薄い絶縁膜、特に、電着膜によって覆い、必要な箇所に、絶縁膜のないグランド電極を形成し、これをグランド電極として利用する。支持基板1が絶縁性を有する場合は、グランド電極となる導体膜を、支持基板1の所定位置に形成する。実施例は、前者の構造をとった場合を示している。即ち、支持基板1として、Feなどを主成分とする磁性金属板を用い、その全表面に、電着によって絶縁膜を薄く被着させ、所要の箇所に、絶縁膜のないグランド電極110〜116を形成した構造となっている。グランド電極110〜116には、支持基板1を構成する磁性金属板の表面が露出している。
The
電着は、導電性のある水溶性塗料を入れたタンクに、被塗装物(導体)を浸漬し、この被塗装物を陰極とし、同じく水溶性塗料中に浸漬した電極を陽極として直流電流を通電することにより、塗料を被塗布物の表面に塗着させることによって実行される。この後、塗膜を硬化させる。水溶性塗料としては、例えば、ポリイミドの水溶液が知られている。この電着によれば、被塗装物の全表面に均一な膜厚の絶縁塗膜を形成することができること、塗料のロスが殆どないこと、自動化、省力化が容易に実現できること、防錆性、電気絶縁性に優れた塗膜を形成することができること、付きまわりが優れているので、塗り残しがないこと、塗膜のタレ、溶け落ちなどがなく、高品質の膜が形成できることなどの利点が得られる。これらの利点は、例えば、静電塗装、吹き付け塗装、または、粉体塗装などの他の塗装技術との比較において、電着塗装の優越する利点である。 Electrodeposition involves immersing an object (conductor) in a tank containing a conductive water-soluble paint, using this object as a cathode, and using the electrode immersed in the water-soluble paint as an anode as a direct current. This is carried out by applying a paint to the surface of the object to be coated by energization. Thereafter, the coating film is cured. As the water-soluble paint, for example, an aqueous solution of polyimide is known. According to this electrodeposition, it is possible to form an insulating coating film with a uniform film thickness on the entire surface of the object to be coated, there is almost no loss of paint, automation and labor saving can be easily realized, rust prevention It is possible to form a coating film with excellent electrical insulation, and because the throwing power is excellent, there is no unpainted film, no sagging of the coating film, no melt-off, etc., and a high-quality film can be formed. Benefits are gained. These advantages are the advantages of electrodeposition coating in comparison with other coating techniques such as electrostatic coating, spray coating or powder coating, for example.
更に、支持基板1には、入出力端子117、118が設けられている。実施例に示す入出力端子117、118は、支持基板1の相対する両辺に設けられた凹部内に、金属ボールを埋め込んだ構造となっている。金属ボールとしては、展延性が高く、電気抵抗の小さいもの、例えば、Cuボールなどが適している。そのほか、はんだボール、Auボールなども用いることができる。これらの金属ボールを埋め込んだ場合、支持基板1の凹部内の表面は、絶縁膜によって覆われているから、金属ボールによって構成された入出力端子117、118は、支持基板1を構成する磁性板からは、電気的に絶縁される。
Further, input /
次に、機能部品2は、磁気回転子21と、永久磁石23と、回路部品221〜224とを含む。このような機能部品の組み合わせは、この種の非可逆回路素子ではよく知られている。磁気回転子21は、軟磁性基体210に、第1〜第3の中心導体211〜213を配置したものである。軟磁性基体210は、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。一例であるが、軟磁性基体210は、1辺が数mmの四角形状で、厚さ0.2〜0.5mm程度の平板状に形成される。
Next, the
第1〜第3の中心導体211〜213は、例えば厚さ10〜50μm程度の銅箔を打ち抜いた導体板で構成されたもので、軟磁性基体210の一面上で互いに所定の角度で交差するように、適切な角度をもって組み合わされている。第1〜第3の中心導体211〜213の両端は、回路部品221〜224と接続される端子部201〜206となる。第1〜第3の中心導体211〜213は、交差部分において、互いに電気絶縁されている。電気絶縁は、絶縁塗料を塗布して形成した絶縁膜や、絶縁フィルムなどを重なり部分に介在させることによって実現することができる。また、第1〜第3の中心導体211〜213は、実施例では、互いに独立する平板状片となっているが、軟磁性基体210の他面側に配置された共通のグランド電極から枝分かれさせ、軟磁性基体210の側面に沿って立ち上げ、軟磁性基体210の一面上で、重なるように折り曲げられた一体物として構成してもよい。
The first to
永久磁石23は、磁気回転子21に直流磁界を印加する。永久磁石23は、フェライト磁石などを用いて、軟磁性基体210よりも少し大きい四角形状に形成されており、第1〜第3の中心導体211〜213に向き合うようにして、軟磁性基体210の一面側に配置されている。
The
回路部品は、コンデンサ211〜223及び抵抗器224を含み、これらは支持基板1の上に搭載され、はんだ付けされる。具体的には、コンデンサ221は、一面に、2つの端子電極241、242を有し、反対側の面に、互いに独立する端子電極243a、243bを有する。端子電極241には第1の中心導体211の端子部201がはんだ付けによって接続され、端子電極242には第2の中心導体212の端子部204が、はんだ付けによって接続される。又、端子電極243aは、支持基板1のグランド電極111にはんだ付けされ、端子電極234bは入出力端子117にはんだ付けされる。
The circuit components include
コンデンサ222は、一面に端子電極244を有し、反対側の他面に端子電極245を有する。端子電極244には、第3の中心導体213の端子部206がはんだ付けされ、反対側の端子電極245は支持基板1のグランド電極112にはんだ付けされる。
The
コンデンサ223は、一面に、2つの端子電極246、247を有し、反対側の面に、互いに独立する端子電極248a、248bを有する。端子電極246には第2の中心導体212の端子部203がはんだ付けによって接続され、端子電極247には第1の中心導体211の端子部202が、はんだ付けによって接続される。又、端子電極248aは、支持基板1のグランド電極114にはんだ付けされ、端子電極248bは入出力端子118にはんだ付けされる。
The
図4は、コンデンサ221、223の一例を示す一部拡大断面図である。図4は、直接には、コンデンサ221の構造及び取付構造を示し、コンデンサ223については、その対応する部分を括弧書きして示してある。もっとも、図4はコンデンサ221、223の例示にすぎず、これに限定されるものではない。
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing an example of the
図4を参照すると、コンデンサ221は、セラミック基体の内部に対となる複数の内部電極41、42を有しており、内部電極41、42の互いに反対側の端部が、スルーホール導体43、44に接続されている。スルーホール導体43は、一端が端子電極241に接続され、他端が端子電極243aに接続されている。端子電極243aは、はんだ付51により、支持基板1の導電性基体10に接続されている。また、端子電極243bは、はんだ付52により入出力端子117に接続されている。
Referring to FIG. 4, the
抵抗器224は、相対向する両端に端子電極249、250を有しており、コンデンサ222の側部に配置される。端子電極249には、第3の中心導体213の端子部206がはんだ付けされ、端子電極250は支持基板1のグランド電極113にはんだ付けされる。第3の中心導体213の端子部205は、支持基板1の一面上に接着などの手段によって固定された金属ブロック119にはんだ付けされる。金属ブロック119は、グランド電極110にはんだ付される。
The
更に、本発明に係る非可逆回路素子も、従来と同様に、カバー部材3を含む。カバー部材3は、Feなどを主成分とする磁性体でなり、支持基板1とともに、永久磁石23の生じる磁界のためのヨークを構成する。図示のカバー部材3は、相対向する両側辺に、天面31から連続して折り曲げられた側面板32、33を有している。側面板33の端縁は、支持基板1の側辺に設けられたグランド電極115、116を通して、支持基体1に結合される。
Furthermore, the nonreciprocal circuit device according to the present invention also includes the
図5は、図1〜図4に示したアイソレータの回路図である。図5に示されていない参照符号については、図1〜図4を参照されたい。図5において、第2の中心導体212は、端部204が入出力端子117に接続されており、端部204とグランドとの間にキャパシタンスC11が生じている。キャパシタンスC11は、コンデンサ221の端子電極(242、243b)と端子電極(242、243a)との間において、内部電極41、42によって取得され、端子電極243aによって支持基板1の導電性基体10に接地される。
FIG. 5 is a circuit diagram of the isolator shown in FIGS. For reference numerals not shown in FIG. 5, refer to FIGS. In FIG. 5, the
次に、第1の中心導体211は、端部202が入出力端子118に接続されており、端部202とグランドとの間にキャパシタンスC31が生じている。キャパシタンスC31は、コンデンサ223の端子電極(247、248b)と、端子電極(247、248a)との間において、内部電極41、42によって取得され、端子電極248aによって支持基板1の導電性基体10に接地される。
Next, the
更に、第3の中心導体213は、端部206がコンデンサ222の端子電極244と抵抗器224の端子電極249に接続されている。第3の中心導体213の端部206とグランドとの間にキャパシタンスC21が生じている。キャパシタンスC21は、コンデンサ222の端子電極244とその対向電極とで取得され、端子電極245によって外部に取り出される。また、キャパシタンスC21に対して並列に、抵抗器224による抵抗Rが接続されている。更に、第3の中心導体213の端部205は、金属ブロック119に接続されている。
Further, the
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子において、支持基板1は、平板状であり、機能部品2は支持基板1の一面上に搭載されているから、いわゆる平面実装構造となり、従来の磁性金属容器を用いる場合と異なって、構造が簡単化され、コストが安価になる。
As described above, in the non-reciprocal circuit device according to the present invention, the
しかも、機能部品2を、支持基板1の一面上に搭載するので、支持基板1の一面上における機能部品2の位置決めを高精度で実行できる。仮に搭載時に機能部品2に位置ずれを生じたとしても、それを確認し、修正できる。したがって、安定した特性のものを、高歩留まりで製造できる。
In addition, since the
また、機能部品2を搭載する支持基板1が、平板状であるから、従来の磁性金属容器と比較して、小型及び薄型になる。また、支持基板1は、磁性板であるから、ヨークとしての機能を満たすことができる。
Further, since the
更に、支持基板1の少なくとも一面が絶縁膜11によって覆われていて、絶縁膜の面内に絶縁膜の存在しないグランド電極110〜116が設けられている構造によれば、グランド電極110〜116を通して、回路部品221〜224の端子電極、及び、中心導体のグランド電極等を、支持基板1の一面上に、直接にはんだ付けできる。グランド電極110〜116以外の部分は、絶縁膜11によって覆われるものとする。こうすることにより、支持基板1に不必要に活電部が生じるのを回避することができる。
Furthermore, according to the structure in which at least one surface of the
本発明に係る非可逆回路素子は、通信装置の構成要素して用いられる。図6は本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信装置であり、携帯電話のような移動体無線機器の構成を示している。図示された通信装置は、アンテナ61と、送信回路65と、受信回路64と、非可逆回路素子63とを含む。参照符号62はデュプレクサである。送信回路65及び受信回路64は、アンテナ61を共用して送受信を行う。
The nonreciprocal circuit device according to the present invention is used as a component of a communication device. FIG. 6 shows a communication apparatus using the nonreciprocal circuit device according to the present invention, and shows the configuration of a mobile wireless device such as a mobile phone. The illustrated communication device includes an
非可逆回路素子63は、本発明に係るものであって、デュプレクサ62から送信回路65に到る回路内に組み込まれている。非可逆回路素子63は受信回路64に到る回路に組み込んでもよい。送信回路65、受信回路64、非可逆回路素子63及びデュプレクサ62の働きは周知であるので、特に説明は要しない。
The
ただ、非可逆回路素子63は、本発明に係る非可逆回路素子であるから、先に述べた作用効果が、通信装置の上でも得られることは明らかである。
However, since the
以上、好ましい実施の形態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、種々の改変態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described with reference to the preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is self-explanatory.
1 支持基板
2 機能部品
21 磁気回転子
210 軟磁性基体
211〜213 中心導体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記支持基板は、平板状の磁性体でなり、
前記機能部品は、前記支持基板の一面上に搭載されている、
非可逆回路素子。 A non-reciprocal circuit device including a support substrate and a functional component,
The support substrate is made of a flat plate-like magnetic body,
The functional component is mounted on one surface of the support substrate,
Non-reciprocal circuit element.
前記磁気回転子は、軟磁性基体に中心導体を配置したものであり、
前記永久磁石は、前記磁気回転子に直流磁界を印加し、
前記回路部品は、コンデンサを含み、前記コンデンサは、前記磁気回転子の前記中心導体に接続されている、非可逆回路素子。 The nonreciprocal circuit device according to claim 1, wherein the functional component includes a magnetic rotor, a permanent magnet, and a circuit component.
The magnetic rotor has a central conductor disposed on a soft magnetic substrate,
The permanent magnet applies a DC magnetic field to the magnetic rotor,
The circuit component includes a capacitor, and the capacitor is connected to the central conductor of the magnetic rotor.
前記非可逆回路素子は、請求項1乃至3の何れかに記載されたものであって、前記送信回路又は受信回路の少なくとも一方に組み合わされている、
通信装置。
A communication device including an antenna, a transmission circuit, a reception circuit, and a nonreciprocal circuit element,
The nonreciprocal circuit element is described in any one of claims 1 to 3, and is combined with at least one of the transmission circuit or the reception circuit.
Communication device.
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