JP4636355B2 - 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
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【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7−212107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92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90c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入出力電極を形成するとともに、前記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。
本発明は、磁性体に直流磁界を印加する永久磁石と、中心導体と、前記中心導体に接続される複数の負荷容量を備えた非可逆回路素子に用いられる中心導体組立体であって、前記中心導体組立体は、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に形成され、前記第2の主面に、導体層で形成された入出力外部電極を有し、前記入出力外部電極はスルーホールを介して中心導体と接続しており、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て前記負荷容量と接続するスルーホール電極とした中心導体組立体である。
複数の負荷容量は、誘電体層と導体層とでコンデンサ積層体に積層形成するのが好ましい。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、透孔の側面には、負荷容量と接続する外部電極を備える様にして、中心導体組立体の入出力外部電極とはんだ接続するのが好ましい。
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10a,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21a,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10a,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。これらのスルーホールにはAgやCu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200,201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〜T10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 (4)
- 磁性体に直流磁界を印加する永久磁石と、中心導体と、前記中心導体に接続される複数の負荷容量を備えた非可逆回路素子に用いられる中心導体組立体であって、
前記中心導体組立体は、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に形成され、前記第2の主面に、導体層で形成された入出力外部電極を有し、前記入出力外部電極はスルーホールを介して中心導体と接続しており、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て前記負荷容量と接続するスルーホール電極としたことを特徴とする中心導体組立体。 - 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、前記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たことを特徴とする非可逆回路素子。
- 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入出力外部電極をはんだ接続することを特徴とする請求項2に記載の非可逆回路素子。
- 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3に記載の非可逆回路素子。
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- 2001-05-09 JP JP2001138525A patent/JP4636355B2/ja not_active Expired - Lifetime
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