JP3147615B2 - 高周波用非可逆回路素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば０．５〜３ＧＨ
ｚ程度の高周波帯で用いられる非可逆回路素子に関し、
特にインピーダンス整合用容量が一体的に構成された高
周波用非可逆回路素子に関する。本発明の高周波用非可
逆回路素子は、例えば、集中定数型サーキュレーター、
またはアイソレーター等に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信等においては、高周波
回路の集積化が進行しており、該回路に用いられる非可
逆回路素子においても小型化、低コスト化及び信頼性の
向上が求められている。

【０００３】上記非可逆回路素子としては、例えば、絶
縁体層により電気的に互いに絶縁されており、かつ交差
するように配置された複数の中心電極を有し、中心電極
の交差部に高周波用磁性体を配置し、かつ永久磁石によ
り直流磁界が交差部に印加されるように構成されてお
り、さらにインピーダンス整合用容量が構成されている
非可逆回路素子、例えば、集中定数型サーキュレーター
やアイソレーター等がある。

【０００４】図４は、従来の高周波用非可逆回路素子の
組み立て工程の一例を説明するための斜視図である。高
周波用非可逆回路素子の組み立てに際しては、まず、円
板状の高周波用磁性体２３ａ上に、金属箔、例えばＣｕ
箔よりなる中心電極２４ａが配置される。

【０００５】中心電極２４ａは、高周波用磁性体２３ａ
の上面の中心を通り径方向に延び、さらに高周波用磁性
体２３ａの側面に至る形状とされている。次に、上記中
心電極２４ａ上に絶縁性材料よりなる絶縁膜２５ａが配
置され、その上に中心電極２４ａと交叉するように他の
中心電極２４ｂが配置される。さらに、上記中心電極２
４ｂ上に絶縁膜２５ｂ、中心電極２４ｃ、絶縁膜２５ｃ
と順に積層され、高周波用磁性体２３ｂが上部に積層さ
れる。

【０００６】また、上記のようにして組み立てられた高
周波用非可逆回路素子は、図５に分解斜視図で示すよう
に、永久磁石及び永久磁石を保持しているヨーク等と組
み合わされて、サーキュレーターやアイソレーターとし
て構成されていた。

【０００７】すなわち、矩形のアルミナ等の絶縁性材料
よりなる基板３１には、中央に上記高周波用非可逆回路
素子が収納される貫通孔３１ａが形成されている。基板
３１の上面には、容量取り出し用の電極３２，３２，３
２が導電膜を印刷することにより形成されている。

【０００８】他方、基板３１の下面には、上記容量取り
出し用の電極３２，３２と基板３１を介して表裏対向す
るようにアース電極が形成されている。また、このアー
ス電極に、下方に図示されているアース板３３がはんだ
付けにより接合され、基板３１とアース板３３とが一体
化されている。アース板３３は、金属板よりなり、中央
に貫通孔３３ａを有し、かつ該貫通孔３３ａに臨む部分
に立ち上がり片３３ｂ，３３ｂを有する。立ち上がり片
３３ｂ，３３ｂは、基板３１とアース板３３とを上記の
ように接合した状態で、基板３１の貫通孔３１ａを通り
上方に突出されている。

【０００９】組み立て後の要部を示す図６から明らかな
ように上記突出片３３ｂは、前述した高周波用非可逆回
路素子の中心電極２４ａ〜２４ｃの一端にはんだ付け等
により接続される。なお、図６では上述した絶縁膜２５
ａ〜２５ｃは省略してある。また、図６の参照番号３７
は、基板３１の下面に形成されたアース電極を示す。上
記容量取り出し用電極３２，３２と、基板３１と、基板
３１の裏面に形成されたアース電極３７とによりインピ
ーダンス整合用の容量が構成されている。

【００１０】他方、高周波用非可逆回路素子の中心電極
２４ａ〜２４ｃの他端は、例えば図６に１の中心電極２
４ｃのみを代表して示すように、基板３１の上面に形成
された容量取り出し用の電極３２に電気的に接続されて
いる。同様に、他の中心電極２４ａ，２４ｂの他端も、
他の容量取り出し用電極に電気的に接続されている。

【００１１】図５に戻り、上記基板３１とアース板３３
とを積層し、貫通孔３１ａ，３３ｂ内に高周波用非可逆
回路素子を組み込み、上下からヨーク３４，３５で挟持
することにより、高周波用非可逆回路装置が構成され
る。ヨーク３４の下面には、永久磁石３６が固定されて
いる。ヨーク３４，３５は金属材料よりなり、一対の対
向端縁が相手側に向かって折り曲げられており、該折り
曲げられた部分を利用して両者が半田等によりあるいは
機械的な係合により固定されるように構成されている。
従って、上記ヨーク３４，３５及び永久磁石３６によ
り、中心電極２４ａ〜２４ｃに直流磁界を印加するため
の磁気閉磁界回路が形成される。

【００１２】上記のように、従来の高周波用非可逆回路
素子では、図３に示した構造を組み立てる際に煩雑な手
作業が強いられていただけでなく、直流磁界を印加する
ための永久磁石やアース電極等の接続に際しても、はん
だ付けや煩雑な手作業が強いられていた。

【００１３】上記のように従来の高周波用非可逆回路素
子においては、複数の中心電極間を電気的に絶縁するた
めに、中心電極間に絶縁性樹脂フィルムや樹脂テープを
介在させたり、あるいは中心電極を印刷した絶縁性基板
を貼り合わせていた。また、上記絶縁性フィルム及び絶
縁性基板は、手作業により順次組み立てられているのが
常であった。さらに、高周波用非可逆回路素子では、イ
ンピーダンス整合のために容量を付加することが必要で
あることが多いが、このような整合回路用の容量は、別
途用意されたコンデンサを接続することにより、あるい
は前述のように絶縁性基板を用いてコンデンサを形成
し、高周波用非可逆回路素子と組み合わせることにより
行われていたが、このような付加容量を構成するための
作業も手作業により行われていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
用非可逆回路素子の小型化及び汎用化が進むに連れ、高
周波用非可逆回路素子の寸法はｍｍ程度となってきてい
る。従って、手作業による組み立てでは、このような小
さな素子を組み立てることが非常に困難になってきてお
り、中心電極と整合回路用容量の位置ずれ等に起因する
組み立て不良が増加し、信頼性が低下するという問題が
あった。

【００１５】上記のように、従来の高周波用非可逆回路
素子では、複数の中心電極及び高周波用磁性体を設けて
なる主要部分だけでなく、インピーダンス整合用の付加
容量を構成するためのコンデンサについても、煩雑な手
作業により組み立てなければならず、かつ部品点数が非
常に多く、従ってコストが非常に高くつくという問題が
あった。

【００１６】本発明の目的は、互いに電気的に絶縁され
た状態で交叉する中心電極部分及びインピーダンス整合
用の容量を一体に構成してなり、かつ煩雑な手作業を経
ることなく極めて容易に製造することができ、従って小
型化が容易であり、かつ信頼性に優れた高周波用非可逆
回路素子を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの絶縁体層と、前記絶縁体層を介して隔てられて互い
に電気的に絶縁されており、かつ互いに交差するように
配置された複数の中心電極と、前記中心電極の交差部に
配置された高周波用磁性体とを備え、前記交差部に永久
磁石により直流磁界が印加される高周波用非可逆回路素
子において、前記絶縁体層が、前記高周波用磁性体と同
一材料層により一体的に形成されており、かつ前記中心
電極の前記絶縁体層を介した重なりによりインピーダン
ス整合用容量が形成されていることを特徴とする、高周
波用非可逆回路素子である。

【００１８】

【作用及び発明の効果】本発明の高周波用非可逆回路素
子では、絶縁体層及び整合用容量取り出し部材が高周波
用磁性体と同一材料層により一体的に形成されている。
従って、中心電極及びインピーダンス整合用容量構成部
分を含む主要部分を、煩雑な手作業によらずして組み立
てることができる。しかも、複数の中心電極間の電気的
絶縁及び上記整合用容量の何れもが、上記同一材料層を
用いて構成されているため、部品点数を大幅に削減する
ことができる。

【００１９】また、上記整合用容量を取り出すための電
極が、交差部近傍の部分において、中心電極に連ねられ
て形成されているため、複数の中心電極間の線間容量を
利用して整合用容量を構成することができ、整合用容量
を取り出すための電極材料コストの削減を図ることがで
き、高周波用非可逆回路素子の小型化及び低コスト化を
進めることが可能となる。

【００２０】また、上記高周波用磁性体としては、フェ
ライト等が一般的てあるが、フェライトの誘電損失は比
較的小さいため、フェライトを用いることによりＱ値の
高い整合用容量を構成することができる。

【００２１】よって、本発明によれば、小型であり、信
頼性に優れ、かつ安価な高周波用非可逆回路素子を提供
することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の高周波用非可逆回路素子につ
いての実施例を図面を参照しつつ説明することにより、
本発明を明らかにする。なお、以下においては、実施例
の高周波用非可逆回路素子の製造方法を先に説明するこ
とにより、該高周波用非可逆回路素子の構造を明らかに
する。

【００２３】酸化イットリウム（Ｙ₂ Ｏ₃ ）及び酸化鉄
（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）を、重量比で４６対５４の割合で含む磁
性体混合粉末を８００〜１２００℃の温度で仮焼し、高
周波用磁性体に用いる仮焼粉末を作製する。

【００２４】上記仮焼粉末を粉砕し、ポリビニルアルコ
ール系バインダと共に有機溶剤中に分散し、磁性体スラ
リーを作製する。得られた磁性体スラリーを用い、ドク
ターブレード法により厚み数１０μｍの均一な厚みの磁
性体グリーンシートを成形し、さらに該磁性体グリーン
シートを平面形状が４０ｍｍ×２０ｍｍの矩形形状とな
るように打ち抜く。

【００２５】打ち抜かれた磁性体グリーンシートを複数
枚用意し、図１に示すように、一部のグリーンシートに
ついて一方主面に導電ペーストをスクリーン印刷するこ
とにより中心電極及び該中心電極に連ねられた容量取り
出し用電極等を形成する。

【００２６】すなわち、図１において、複数枚の磁性体
グリーンシート１〜７が用意されている。磁性体グリー
ンシート２の上面には、一方端縁２ａから他方端縁２ｂ
に至るように、複数の中心電極８ａ，８ｂが形成されて
いる。磁性体グリーンシート３，４の上面には、それぞ
れ、導電ペーストを印刷することにより、側縁３ａ，３
ｂ間及び側縁４ａ，４ｂ間に至るように、それぞれ、中
心電極９ａ，９ｂ及び１０ａ，１０ｂが形成されてい
る。

【００２７】さらに、上記中心電極８ａ〜１０ｂのそれ
ぞれにおいて、２か所に、導電ペーストの幅の広がった
部分を形成することにより、整合回路用容量を取り出す
ための電極１１ａ，１１ｂ〜１６ａ，１６ｂが形成され
ている。

【００２８】上記中心電極８ａ，８ｂ〜１０ａ，１０ｂ
は、それぞれ、図２に平面図で示すように延ばされてお
り、従って、後述のようにして磁性体グリーンシート１
〜７が積層された積層体内において、磁性体グリーンシ
ート２，３によって隔てられているものの、中心部分で
交差するように配置されている。

【００２９】また、整合回路用容量を取り出すための電
極１１ａ〜１６ｂは、図１及び図２から明らかなよう
に、これらのうち２つの電極がそれぞれ磁性体グリーン
シートを介して重なり合う位置に配置されている。例え
ば、電極１１ａは、積層後に下方の電極１３ａと磁性体
グリーンシート２を介して重なり合うように配置されて
おり、同様に電極１２ａ及び電極１５ａが磁性体グリー
ンシート２，３を介して重なり合う位置に配置されてい
る。

【００３０】すなわち、これらの容量取り出し用の電極
１１ａ〜１６ｂは、一対の重なり合っている容量取り出
し用電極間で１枚または２枚の磁性体グリーンシートに
基づく容量を取り出すように構成されている。従って、
本実施例では、複数の中心電極８ａ，８ｂ〜１０ａ，１
０ｂ間を電気的に絶縁し、かつ中心電極交差部分に高周
波用磁性体を配置する機能を有する磁性体グリーンシー
ト２，３が、さらに、インピーダンス整合回路用の容量
を構成する材料としても機能することになる。言い換え
れば、上記磁性体グリーンシート２，３は、後述のよう
に磁性体グリーンシート１〜７を積層して得られた積層
体を焼成して得られた焼結体中において、本発明の絶縁
材層、高周波用磁性体層及びインピーダンス整合回路用
容量を取り出すための材料層の３つの機能を有する材料
層として機能する。

【００３１】次に、図１に示すように、磁性体グリーン
シート６の上面に導電ペーストを全面にスクリーン印刷
することによりアース電極１７を形成する。なお、磁性
体グリーンシート１，５，７には上記のような電極は形
成しない。

【００３２】次に、図１に示した磁性体グリーンシート
１〜７を図示の向きのまま積層し、得られた積層体を厚
み方向に加圧して磁性体グリーンシート１〜７同士を圧
着する。そして、積層体を１４５０〜１５５０℃で焼成
することにより、すなわち、磁性体グリーンシート１〜
７を上述した電極材料とともに一体焼成することによ
り、焼結体を得る。

【００３３】しかる後、図３に略図的に示すように、得
られた焼結体１８において、例えば、焼結体側面１８
ａ，１８ｂに露出されている中心電極８ａ，８ｂ〜１０
ａ，１０ｂの一方端とアース電極１７とを電気的に接続
するように外部電極を形成し、さらに中心電極８ａ〜１
０ｂの他方端に入出力端子用外部電極を形成する。外部
電極は、Ｃｕ、Ａｇ−ＰｄまたはＡｇ等の金属粉末を含
む導電ペーストを焼結体端面に塗布し、９００〜１１０
０℃程度の温度で焼き付けることにより形成することが
できる。もっとも、外部電極の形成は、蒸着、スパッタ
リングもしくはメッキ等の他の導電膜形成方法によって
行ってもよい。

【００３４】上記のようにして、本実施例の高周波用非
可逆回路素子を得ることができる。上記高周波用非可逆
回路素子の上下、すなわち焼結体１８の上下に永久磁石
を配置して中心電極８ａ〜１０ａが交差している部分に
直流磁界を印加するように、金属製ヨークにより上記永
久磁石を挟持することにより、磁気閉磁回路を形成する
ことができ、サーキュレーターやアイソレーターとして
用いる非可逆回路装置を構成することができる。

【００３５】上記のように、本実施例の高周波用非可逆
回路素子では、磁性体グリーンシート２，３が焼成され
て構成されている材料層により、中心電極８ａ，８ｂ〜
１０ａ，１０ｂ間の電気的絶縁、中心電極交差部分への
高周波用磁性体層の配置及びインピーダンス整合用容量
を構成するための材料層の形成の全てが果たされること
になる。よって、従来の高周波用非可逆回路素子に比べ
て、主要部分を構成するのに必要な部品点数を大幅に低
減することができる。

【００３６】しかも、上記のようにセラミック積層・一
体焼成技術を用いて焼結体１８が作製されるため、組み
立て工程を簡略化することができ、煩雑な手作業による
組み立て工程を省略することができる。よって、低コス
トかつ信頼性に優れた高周波用非可逆回路素子を提供す
ることができ、高周波用非可逆回路素子の小型化の進展
にも対応することができる。

【００３７】さらに、インピーダンス整合回路用の容量
の調整も、本実施例では容易に行うことができる。すな
わち、上記電極１１ａ〜１６ｂは、中心電極８ａ〜１０
ｂに一体に構成されているため、言い換えれば、中心電
極の線間容量により取り出されることになるが、この場
合、中心電極８ａ〜１０ｂの形成位置、磁性体グリーン
シート２，３の厚み、あるいは電極１１ａ〜１６ｂの面
積等を適宜変更することにより、上記線間容量を容易に
調整することができる。従って、インピーダンス整合用
容量を、容易にかつ広範囲に調整することができる。

【００３８】また、上記実施例では、焼結体１８は、磁
性体グリーンシートを、中心電極を間に介在させて積層
してなる積層体を焼結して得ていたが、磁性体含有ペー
ストを合成樹脂フィルム等からなる基材上に印刷し、乾
燥後に導電ペーストを印刷し乾燥させる、一連の工程を
繰り返すことにより、基材上に上記積層体を構成し、該
積層体を焼結することによって得てもよい。

【００３９】さらに、磁性体グリーンシートの作製につ
いては、ドクターブレード法を用いる必要は必ずしもな
く、押し出し成形等の他の成形方法を用いてもよい。ま
た、図示の実施例では、各磁性体グリーンシート上に複
数本の中心電極を形成したが、各磁性体グリーンシート
上に一本の中心電極のみを形成したものであってもよ
い。中心電極８ａ〜１０ｂの印刷についてもスクリーン
印刷に限らず、例えば、グラビア印刷等によって行って
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の高周波用非可逆回路素子を
得るのに用いられる磁性体グリーンシート及びその上に
形成される電極形状を説明するための分解斜視図。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した磁性体グリー
ンシートのうち上面に中心電極が印刷されている磁性体
グリーンシート上の電極形状を説明するための各平面
図。

【図３】実施例の高周波用非可逆回路素子を説明するた
めの略図的斜視図。

【図４】従来の高周波用非可逆回路素子を組み立てる工
程を説明するための斜視図。

【図５】従来の高周波用非可逆回路素子を組み立てる工
程を説明するための分解斜視図。

【図６】従来の高周波用非可逆回路素子の主要部を示す
断面図。

【符号の説明】 ８ａ〜１０ｂ…中心電極 １１ａ〜１６ｂ…整合用容量を取り出すための電極 １〜７…磁性体グリーンシート １８…焼結体

フロントページの続き (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 平７−15214（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−304404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−65916（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−291515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/383 H01P 1/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの絶縁体層と、前記絶縁
   体層を介して隔てられて互いに電気的に絶縁されてお
   り、かつ互いに交差するように配置された複数の中心電
   極と、前記中心電極の交差部に配置された高周波用磁性
   体とを備え、前記交差部に永久磁石により直流磁界が印
   加される高周波用非可逆回路素子において、 前記絶縁体層が、前記高周波用磁性体と同一の材料層に
   より一体的に形成されており、かつ前記中心電極の前記
   絶縁体層を介した重なりによりインピーダンス整合用容
   量が形成されていることを特徴とする、高周波用非可逆
   回路素子。