JP3182826B2 - 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、マイクロ波帯の高周波
部品として採用される非可逆回路素子、例えばアイソレ
ータ，サーキュレータに関し、特に中心導体のインダク
タンスとＱを十分に確保しながらフェライトを小径化し
て部品を小型化，軽量化できるとともに、上記中心導体
の組立て作業を簡略化して生産性を向上できるようにし
た構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集中定数型のアイソレータ，サ
ーキュレータは、信号の伝送方向にはほとんど減衰がな
く、かつ逆方向には減衰が大きくなるような機能を有し
ており、例えば携帯電話，自動車電話等の移動通信機器
の送信回路部に採用されている。このようなアイソレー
タ，サーキュレータは、従来、図１３(a) に示すよう
に、金属からなる複数の中心導体１を絶縁シートを介在
させた電気的絶縁状態に、かつ例えば 120°に交差させ
て配置し、この交差部分に一対のフェライト２，２を当
接させるとともに、該各フェライト２の外表面にアース
板３を配置し、該フェライト２に永久磁石により直流磁
界を印加するよう構成されている。また、図１３(b) に
示すように、中心導体１の交差部分に１枚のフェライト
２を当接させた構造のものもある。ところで、上記従来
の構造のものは、各中心導体１を交互に交差させなが
ら、各中心導体１の間に絶縁シートを挟み込むという手
間のかかる作業となることから、生産性が低いという問
題がある。このような手間のかかる作業を改善するもの
として、従来、図１０ないし図１２に示すような構造の
ものがある。図１０に示すものは、フェライト４の上面
に中心導体５と絶縁膜６とを交互に形成し、上記フェラ
イト４の下面にアース板７を当接した構造のものであ
る。また、図１１に示すものは、絶縁基板８の上面に中
心導体５と絶縁膜６とを交互に形成し、該基板８を一対
のフェライト９，９で挟持するとともに、該各フェライ
ト９にアース板１０を当接した構造のものである。さら
に、図１２(a) に示すものは、中心導体１１を第１，第
２導体部１１ａ，１１ｂに分割形成し、絶縁基板１２の
上面に第１導体部１１ａを配置するとともに、これの上
面に絶縁シート１３を介在させて第２導体部１１ｂを配
置し、第１，第２導体部１１ａ，１１ｂの先端部同士を
上記絶縁シート１３に形成された接続孔を介して接続し
た構造のものである（特公昭62-11802号公報参照) 。さ
らにまた、図１２(b) に示すものは、絶縁基板１４の一
主面に中心導体１５の一部１５ａをパターン形成し、他
主面に中心導体１５の残りの部分１５ｂをパターン形成
し、両者１５ａ，１５ｂを絶縁基板１４に形成されたス
ルーホール電極１６により接続した構造のものである
（特公昭48-33344号公報参照) 。上記各構造のものによ
れば、各中心導体を印刷，蒸着等により形成したので、
上述の各中心導体を交互に交差させながら絶縁シートを
挟み込むようにした構造に比べて生産性を向上できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アイソ
レータ，サーキュレータにおいては、例えば携帯電話に
採用する場合、その用途からして、部品の小型化，軽量
化が要請されている。このような要請に応えるために
は、例えば上記フェライトの直径をできるだけ小さくす
ることが有効である。しかしながら、上記従来の各構造
のものでは、フェライトを小径化すると中心導体の持つ
インダクタンスを必要値だけ確保することが困難とな
り、その結果電気的特性を悪化させるという問題があ
る。即ち、インダクタンス値は中心導体の長さで決まる
が、この長さはフェライトの直径値で決定される。従っ
てフェライト径を小さくするほど中心導体の有効長さが
短くなり、インダクタンス値が小さくなる。ここで、イ
ンダクタンス値を確保するには中心導体の電極幅を狭く
することが考えられるが、このようにすると中心導体の
Ｑが低下し、図９に示すように、Ｑが低下するとアイソ
レータ，サーキュレータの挿入損失が増加するという問
題が生じる。

【０００４】そこで本件発明者らは、図７及び図８に示
すように、フェライトを小径化しても中心導体のインダ
クタンス値を確保できる非可逆回路素子を考案した。こ
れは、中心導体２０を略コ字状に折り曲げ形成し、該各
中心導体２０をフェライト２１の両主面２１ａ，２１ｂ
に直径方向に当接するよう装着するとともに、各中心導
体２０を絶縁シート２２を介在して120 度ごとに交差さ
せて構成されている。この構造によれば、中心導体２０
をフェライト２１の両主面２１ａ，２１ｂに巻回したの
で、該中心導体２０の有効長さを長くできる分だけフェ
ライトを小径化でき、それだけ部品の小型化，軽量化に
対応できる。ところが、上記構造では、各中心導体２０
を交差させながらフェライト２１に装着し、かつ各中心
導体２０同士の間に絶縁シート２２を挟み込むという煩
雑な組み立て作業となることから生産性が低く、この点
での改善が要請される。

【０００５】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
で、電気的特性を悪化することなくフェライトを小径化
して小型化，軽量化できるとともに、中心導体の組立て
作業を簡略化して生産性を向上できる非可逆回路素子を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電気
的絶縁状態に、かつ所定角度間隔をあけて交差するよう
に配置された複数の中心導体の上記交差部分にフェライ
トを当接させるとともに直流磁界を印加するよう構成さ
れた非可逆回路素子において、上記各中心導体を、上記
フェライトの第１，第２主面に該フェライトを挟んで対
向するように被覆形成された複数の本体電極膜と、上記
フェライトの側面に被覆形成され、上記各本体電極膜の
一端部同士を接続する接続電極膜とで構成し、上記第１
主面側の本体電極膜の他端部を入出力端子に接続すると
ともに、第２主面側の本体電極膜の他端部をアースに接
続したことを特徴としている。また、請求項２の発明
は、上記中心導体を印刷，エッチング，又はメッキによ
り形成したことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明に係る非可逆回路素子によれば、フェラ
イトの第１，第２主面に、例えば印刷，エッチング，メ
ッキ等により本体電極膜を被覆形成し、該両主面の本体
電極膜の一端部同士を上記フェライトの側面に被覆形成
された接続電極膜で接続することにより中心導体を構成
したので、従来のフェライトの片面にのみ中心導体を形
成した構造に比べて中心導体の有効長さを長くすること
ができ、従って中心導体のインダクタンス値を十分に確
保しながらフェライトを小型化でき、ひいては部品の小
型化，軽量化に対応できる。また、中心導体の組み立て
にあたっては、上記本体電極膜及び接続電極膜をフェラ
イトに直接被覆形成することとなるので、上述の一体形
成した中心導体をフェライトに巻き付けながら絶縁シー
トを挿入するという手間のかかる組立て作業を不要にで
き、生産性を向上できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図１ないし図３は本発明の一実施例による非可逆回
路素子を説明するための図である。本実施例では、集中
定数型のアイソレータに適用した場合を例にとって説明
する。図において、３０は本実施例構造が適用されたア
イソレータである。このアイソレータ３０は、磁性体金
属からなる下部ヨーク３１の底面３１ａ上にアース板３
２を配設し、該アース板３２の上部にフェライト組立体
３４を配設し、上記下部ヨーク３１に磁性体金属からな
る上部ヨーク３５を装着して磁気閉回路を構成するとと
もに、上記上部ヨーク３５の下面に永久磁石３６を接着
し、該永久磁石３６により上記フェライト組立体３４に
直流磁界を印加するように構成されている。

【０００９】上記アース板３２にはアース端子３２ａ，
３２ａが一体形成されており、該各アース端子３２ａは
上記上部ヨーク３５の開口３５ａから外方に突出されて
いる。また上記アース板３２の上面には鉤状に形成され
た３つのアース部材３７が所定の角度間隔毎に立設され
ており、該各アース部材３７は上記フェライト組立体３
４をアース板３２との間に隙間を設けて支持している。

【００１０】また、上記フェライト組立体３４の上面に
は一対の入，出力端子３８の一端部３８ａが配設されて
おり、該各入，出力端子３８の他端部３８ｂは上記上部
ヨーク３５の開口３５ａから外方に突出されている。さ
らに、上記各入，出力端子３８の中央部３８ｃとアース
板３２との間には直方体状の整合回路用チップコンデン
サ４０，４０が配設されており、該各コンデンサ４０の
電極４０ａは上記入，出力端子３８，アース板３２に接
続されている。また、上記フェライト組立体３４の上面
には終端抵抗用端子４１の一端部４１ａが配設されてお
り、他端部４１ｂは上記上部ヨーク３５の内側に位置し
ている。上記抵抗用端子４１の中央部４１ｃとアース板
３２との間にはチップコンデンサ４０が配設されてお
り、該コンデンサ４０の電極４０ａは上記抵抗用端子４
１，アース板３２に接続されている。さらにまた、上記
抵抗用端子４１の他端部４１ｂとアース板３２との間に
は直方体状の終端抵抗４２が配設されており、該抵抗４
２の電極４２ａは抵抗用端子４１，アース板３２に接続
されている。

【００１１】そして、上記フェライト組立体３４は、円
板状のフェライト４３の上面（第１主面）４３ａ，及び
下面（第２主面）４３ｂに該フェライト４３を挟んで対
向する３本の帯状中心導体を被覆形成して構成されてい
る。この各中心導体は絶縁膜４６を介して互いに120 度
の角度をなして交差状に形成された本体電極膜４４と、
該電極膜４４の一端部同士を接続する接続電極膜４５と
で構成されている。上記本体電極膜４４の交差部はフェ
ライト４３の中心部に位置している。また上記接続電極
膜４５は互いに対向する上面，及び下面の各本体電極膜
４４の一端部４４ａ，４４ａ同士を接続しており、また
この接続電極膜４５は上記フェライト４３の周側面に被
覆形成されている。また上記各本体電極膜４４の他端部
４４ｂ，４４ｂはフェライト４３の外縁部に位置してい
る。また、上記フェライト４３の下面の各本体電極膜４
４の他端部４４ｂには上記各アース部材３７が接続され
ている。さらに上記フェライト４３の上面の各本体電極
膜４４の他端部４４ｂには上記各入，出力端子３８の一
端部３８ａ，及び終端抵抗用端子４１の一端部４１ａが
接続されている。

【００１２】ここで、上記フェライト組立体３４の一製
造方法を図１について説明する。まず、フェライト４３
の周側面４３ｃに、120 度の間隔をあけて電極をスクリ
ーン印刷して３つの接続電極膜４５を形成する（図１
(a) 参照）。次に、上記フェライト４３の上面４３ａ,
下面４３ｂの直径方向に、該フェライト４３を挟んで対
向するよう電極をスクリーン印刷して帯状の本体電極膜
４４を形成するとともに、該両面の電極膜４４の一端部
４４ａを上記１つの接続電極膜４５に接続し、他端部４
４ｂをフェライト４３の外周縁に位置させる（図１(b)
参照）。次いで、上記フェライト４３の両面４３ａ，４
３ｂの本体電極膜４４の上面に絶縁部材をスクリーン印
刷して絶縁膜４６を形成し、さらにこの絶縁膜４６の上
面に上記本体電極膜４４と交差させて２本目の本体電極
膜４４を印刷するとともに、該両面の本体電極膜４４の
一端部４４ａを他の接続電極膜４５に接続する（図１
(c) 参照）。さらに上記フェライト４３の両面４３ａ，
４３ｂの２本目の本体電極膜４４の上面に絶縁膜４６を
形成し、この絶縁膜４６の上面に３本目の本体電極膜４
４を形成するとともに、該両面の本体電極膜４４の一端
部４４ａを残りの接続電極膜４５に接続する。これによ
りフェライト４３の両面４３ａ，４３ｂに電気的絶縁状
態で交差する３本の本体電極膜４４が形成され、かつ各
本体電極膜４４の一端部４４ａ同士が接続電極膜４５で
接続されたフェライト組立体３４が製造される（図１
(d) 参照）。

【００１３】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例のアイソレータ３０によれば、フェライト
４３の両面４３ａ，４３ｂに３本の本体電極膜４４を絶
縁膜４６を介して交差状に印刷し、該各本体電極膜４４
の一端部４４ａ同士を上記フェライト４３の周側面４３
ｃに形成された接続電極膜４５で接続したので、フェラ
イト４３に当接する中心導体の有効長さを長くすること
ができ、それだけ中心導体のインダクタンス値を劣化さ
せることなくフェライトを小径化でき、部品を小型化，
軽量化できる。また、上記各中心導体をフェライト４３
に直接印刷形成してフェライト組立体３４を構成したの
で、上述したような絶縁シートを介在させながら中心導
体を装着するという煩雑な組立て作業を不要にでき、生
産性を向上でき、部品の低価格化が可能になる。さら
に、自動機により上記フェライト組立体３４をアース板
３２上に配置するとともに、チップコンデンサ４０，
入，出力端子３８等の各部品素子を順次配置でき、自動
化による大量生産を可能にできる。これにより機械的，
電気的特性のばらつきの少ない、高性能で安価なアイソ
レータを提供できる。

【００１４】なお、上記実施例では、スクリーン印刷に
より中心導体，絶縁膜４６を形成した場合を例にとって
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例
えばフォトエッチング法，無電解メッキ法等により形成
してもよい。また上記実施例では、アイソレータに適用
したが、本発明は勿論サーキュレータにも適用できる。

【００１５】さらに、上記実施例ではフェライト４３の
両面４３ａ，４３ｂに帯状の中心導体を１回巻した場合
を例にとって説明したが、本発明の中心導体の形状等は
これに限られるものではない。図４ないし図６は上記実
施例の中心導体の他の例を説明するための図である。図
中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。まず、
図４(a) に示す構造のものは、中心導体を２回巻した例
であり、これはフェライト４３の上，下面４３ａ，４３
ｂに２本の本体電極膜５０，５０を平行に形成し、上，
下面の各本体電極膜５０，５０の一端部５０ａ同士を垂
直の接続電極膜５１，５１で接続するとともに、他端部
５０ｂ同士を斜めの接続電極膜５２ではすかいに接続し
て構成されている。また、図４(b) に示すものは、中心
導体を1.5 回巻した例であり、これはフェライト４３の
上面４３ａに２本の本体電極膜５３を形成するととも
に、下面４３ｂに１本の本体電極膜５３を形成し、上，
下面の本体電極膜５３の一端部５３ａ同士を垂直の接続
電極膜で接続するとともに、他端部５３ｂ同士を斜めの
接続電極膜５２を介して接続して構成されている。上記
各構造によれば、中心導体をさらに長くでき、フェライ
トをより小径化できる。

【００１６】図５に示す構造のものは、平行な２本線の
本体電極膜５４により中心導体を構成し、これにより網
状の交差部を形成した例である。

【００１７】また、図６(a) に示す構造のものは、フェ
ライト４３の両面４３ａ，４３ｂに本体電極膜５５の一
部５５ａを形成し、これの上面に絶縁膜５６を形成する
とともに、該フェライト４３の両面の絶縁膜５６の上面
に本体電極膜５５の残りの部分５５ｂを形成し、両者５
５ａ，５５ｂの内端部同士を上記絶縁膜５６に形成され
たスルーホール電極５７を介して接続して構成した例で
ある。さらに、図６(b) に示すものは、平行な２本線の
本体電極膜５０により中心導体を構成し、上記と同様に
フェライト４３の両面に上記本体電極膜５８の一部５８
ａを形成するとともに、残りの部分５８ｂを絶縁膜５６
を介して形成し、両者５８ａ，５８ｂの内端部同士をス
ルーホール電極５７で接続した例である。上記各構造に
よれば、本体電極膜５５，５８及び絶縁膜５６の印刷回
数を削減でき、製造コストを低減できる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明に係る非可逆回路素
子によれば、フェライトの両主面に印刷，エッチング，
メッキ等により本体電極膜を被覆形成するとともに、該
両面の本体電極膜の一端部同士を上記フェライトの側面
に被覆形成した接続電極膜で接続して中心導体を構成し
たので、中心導体の有効長さを長くできる分だけインダ
クタンス値を増大しながらフェライトを小型化でき、部
品を小型化，軽量化できる効果があるとともに、中心導
体の組立て作業を簡素化して生産性を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるフェライトの両面に中
心導体を形成する手順を説明するための工程図である。

【図２】上記実施例のアイソレータの分解斜視図であ
る。

【図３】上記実施例のアイソレータの断面図である。

【図４】上記実施例のフェライト組立体の他の例を示す
斜視図である。

【図５】上記実施例のフェライト組立体の他の例を示す
斜視図である。

【図６】上記実施例のフェライト組立体の他の例を示す
斜視図である。

【図７】本発明の成立過程を説明するためのフェライト
と中心導体との組立体を示す斜視図である。

【図８】本発明の成立過程を説明するための概略構成図
である。

【図９】中心導体のＱ値と挿入損失との関係を示す特性
図である。

【図１０】従来のフェライトと中心導体との組立構造を
示す分解斜視図である。

【図１１】従来のフェライト組立体を示す分解斜視図で
ある。

【図１２】従来の中心導体の構造を示す斜視図である。

【図１３】従来のフェライト組立体を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

３０ アイソレータ（非可逆回路素子） ４３ フェライト ４３ａ，４３ｂ 上，下面（第１，第２主面） ４４，５０，５３，５４，５５，５８ 中心導体の本体
電極膜 ４５，５１，５２ 接続電極膜 ４６，５６ 絶縁膜

フロントページの続き (72)発明者 岡村 圭司 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 川浪 崇 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 傳 章則 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 実開 昭63−72904（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/383 H01P 1/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的絶縁状態に、かつ所定角度間隔を
   あけて交差するように配置された複数の中心導体の上記
   交差部分にフェライトを当接させるとともに直流磁界を
   印加するよう構成された非可逆回路素子において、上記
   各中心導体を、上記フェライトの第１，第２主面に該フ
   ェライトを挟んで対向するように被覆形成された複数の
   本体電極膜と、上記フェライトの側面に被覆形成され、
   上記各本体電極膜の一端部同士を接続する接続電極膜と
   で構成し、上記第１主面側の本体電極膜の他端部を入出
   力端子に接続するとともに、第２主面側の本体電極膜の
   他端部をアースに接続したことを特徴とする非可逆回路
   素子。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記中心導体が、印
   刷，エッチング，又はメッキにより形成されていること
   を特徴とする非可逆回路素子。