JP4962729B2 - 非可逆回路素子及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、非可逆回路素子及び通信装置に関するものである。

この種の非可逆回路素子は、例えば、マイクロ波帯で用いられる無線機器、具体的には携帯電話機のような移動体無線機に組み込まれ、送信システムから出力された送信信号をアンテナに供給するとともに、上記アンテナによって受信された受信信号を受信システムに導く回路構成において、送信信号が受信システムに影響を与えたり、或いは、受信信号が送信システムに影響を与えたりすることがないよう、両システムを機能的に分離するために用いられる。

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、ヨーク及びアース部材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るようになっている。磁性金属容器は、上面を開口させた箱状であって、その内部に各種機能部品を積み重ねてゆく。機能部品の主なものは、フェライト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。これらの回路部品は、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、露出パターンを有しており、この露出パターンは、上面を開口させた箱状の磁性金属容器の底面に、はんだ付けによって固定される。

ところで、非可逆回路素子の組み込まれる携帯電話機は、本来の通話機能のみならず、インターネット通信機能、ＴＶ受像機能、ＴＶ電話機能、撮像機能、更には、動画撮影機能を有するべく、多機能化が進展中であり、それにつれて、通信部分に割り当てられる占有面積や体積が制限され、必然的に、通信部分に用いられる電子部品の小型化、薄型化の要請が大きくなっている。非可逆回路素子も、通信部分に用いられる電子部品の一種であり、当然に小型化及び薄型化が要求される。

しかし、磁性金属容器の内部に各種機能部品を内蔵する構造の従来の非可逆回路素子は、全体形状が大きく、かつ、厚くなる。このため、従来の構造では、上述した小型化及び薄型化の要請に適応できなくなっている。

しかも、上面を開口させた箱状の磁性金属容器の内部に各種機能部品を、垂直方向に順次に積み重ねてゆく構造とならざるを得ない。このため、各機能部品の接合箇所が複雑になるばかりでなく、接合箇所の接合不良による回路的オープン不良や、機能部品間短絡によるショート不良などが発生しやすい。

また、箱状の磁性金属容器の内部に、各種機能部品を、垂直方向に順次に積み重ねてゆく構造であるので、上述したオープン不良やショート不良を、視覚的に視認することができない。

更に、積み重ねてゆく組立工程、又は、組立後の荷重によって、機械的強度の弱い機能部品又はその付属部分に亀裂が入ったり、破損したりすることもある。
特許第３５０９７６２号明細書

本発明の課題は、小型、かつ、薄型の非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、各機能部品の接合構造を簡素化し、接合箇所の接合不良による回路的オープン不良や、機能部品間短絡によるショート不良などの発生しにくい非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、オープン不良やショート不良を、視覚的に視認しえる非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、組立工程、又は、組立後の荷重によって、機械的強度の弱い機能部品又はその付属部分に亀裂が入ったり、破損したりすることのない非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することである。

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、第１ヨーク部材と、配線基板と、磁気回転子と、回路部品と、マグネットと、第２ヨーク部材とを含む。前記配線基板は、前記第１ヨーク部材の表面に配置されており、前記磁気回転子及び前記回路部品は、前記配線基板の同一表面上に配置されている。前記マグネットは、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものである。前記第２ヨーク部材は、前記配線基板、前記磁気回転子、前記回路部品及びマグネットを内包し、前記第１ヨーク部材に結合されている。

前記第１ヨーク部材は、平板状導電性磁性基体の外面に、絶縁膜によって覆われた絶縁パターンと、前記絶縁膜によって覆われていない露出パターンとを有している。

前記配線基板は、誘電体フィルムの表面及び裏面に導体パターンが形成され、裏面が前記第１ヨーク部材の表面に対面して重ねられており、前記磁気回転子及び前記回路部品は、前記配線基板の前記表面上に配置され、前記導体パターンに接続されている。

前記マグネットは、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものであり、前記第２ヨーク部材は、前記配線基板、前記磁気回転子、前記回路部品及びマグネットを内包し、前記第１ヨーク部材に結合されている。

上述したように、配線基板は、第１ヨーク部材の表面に重ねられているから、配線基板及び第１ヨーク部材の組立体は、配線基板を構成する誘電体フィルムの厚みと、第１ヨーク部材を構成する平板状導電性磁性基体の厚みの和で与えられる薄い厚みになる。

また、配線基板の同一表面上に、磁気回転子及び回路部品を配置する構造であるから、磁気回転子及び回路部品は、互いに積み重ねられることなく、フィルム状の薄い配線基板の同一平面上に存在することになる。この構造の下では、配線基板、磁気回転子及び回路部品の組立体の厚みは、配線基板を構成する誘電体フィルムの厚さと、磁気回転子又は回路部品の厚さの和になるから、薄型の非可逆回路素子が実現される。

また、配線基板の同一表面上に、磁気回転子及び回路部品を配置する構造であるから、オープン不良やショート不良を、組立の途中又は組立後に、視覚的に容易に視認しえる。

更に、第２ヨーク部材は、配線基板、磁気回転子、回路部品及びマグネットを内包し、第１ヨーク部材に結合されているから、第２ヨーク部材及び第１ヨーク部材により、マグネットに対する磁路を構成し、磁気効率を高めると共に、全体を拘束する組立構造を実現することができる。

磁気回転子において、好ましくは、中心導体の相互間に、回路部品としてのキャパシタを接続する。中心導体の相互間にキャパシタを接続する構成によれば、中心導体の有するインダクタンス成分と共振回路を構成するキャパシタの容量値を大幅に低下させることができる。中心導体と接地との間にキャパシタを接続する従来の一般的構成との対比では、キャパシタの容量値を、約１/３まで低下させることができる。このため、キャパシタの小型化、薄型化を図り、延いては、非可逆回路素子の小型化、薄型化に資することができることになる。

更に、配線基板の同一表面上に、磁気回転子及び回路部品を配置する構造であるから、磁気回転子及び回路部品などを、容器内部において垂直方向に積み重ねる従来品と異なって、磁気回転子及び回路部品に荷重を印加する必要がない。このため、組立工程、又は、組立後の荷重によって、磁気回転子及び回路部品に亀裂が入ったり、破損したりすることもない。

磁気回転子に備えられた複数の中心導体のそれぞれは、一端を共通導体膜により共通に接続し、配線基板を利用して、共通導体膜と接地との間にキャパシタを生じさせる。上述した配線基板及び磁気回転子の構造によれば、上記キャパシタの容量値を調整することによって、減衰量、挿入損失、動作周波数、１０ｄＢアイソレーション比帯域及び要求される動作磁場などを、容易、かつ、確実に調整することができる。しかも、上記キャパシタの容量値を調整することによって、帯域外の減衰、例えば、２倍波、３倍波などの高調波を減衰させることができる。

更に、通常は、少なくとも２つ備えられる入出力端子について、その形状をＴ状とし、第１ヨーク部材に設けられた凹部に緩くはめ込むとともに、配線基板の表面に掛け止め、その表面に設けられた導体パターンに接合する。この構造によれば、第１ヨーク部材及び配線基板の組立体に対する入出力端子の接合強度を増大させることができる。

本発明は、更に、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。

上述したように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
ことができる。
（ａ）小型、かつ、薄型の非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することができる。
（ｂ）各機能部品の接合構造を簡素化し、接合不良による回路的オープン不良や、機能部品間短絡によるショート不良などの発生しにくい非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することができる。
（ｃ）オープン不良やショート不良を、視覚的に視認しえる非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することができる。
（ｄ）組立工程、又は、組立後の荷重によって、機械的強度の弱い機能部品又はその付属部分に亀裂が入ったり、破損したりすることのない非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することができる。

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。

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分解斜視図、図２は第１ヨーク部材と配線基板との組立関係を拡大して示す斜視図、図３は、第１ヨーク部材及び配線基板と、磁気回転子との組立関係を拡大して示す斜視図、図４は、第１ヨーク部材及び配線基板と、回路部品との組立関係を拡大して示す斜視図、図５は、第１ヨーク部材及び配線基板に対して回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図、図６は、第１ヨーク部材及び配線基板に対して、フェライト基体及び回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図、図７は、第１ヨーク部材及び配線基板に対して、磁気回転子及び回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図、図８は、本発明に係る非可逆回路素子の完成状態を拡大して示す斜視図、図９は、図１〜図８に示した非可逆回路素子の電気的等価回路図である。図１〜図９をとおして、同一構成部分については、同一の参照符号を付してある。以下、基本的には、図１を参照し、各部の詳細については、随時、図２〜図９を併せ参照しながら説明する。

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、アイソレータを例示している。図示された非可逆回路素子は、第１ヨーク部材４と、配線基板５と、磁気回転子１と、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）と、マグネット６と、第２ヨーク部材７とを含む。回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、第１乃至第３キャパシタＣ１〜Ｃ３と、第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２から構成されている。

第１ヨーク部材４は、平板状の導電性磁性基体４０の外面に、絶縁膜４００によって覆われた絶縁パターンと、絶縁膜４００によって覆われていない第１乃至第５露出パターン４１〜４５とを有している。導電性磁性基体４０は、具体的には、Ｆｅなどを主成分とし、その表面にＡｇなどの導電性に優れた導電材料を、例えばめっきによって形成し、更に、その周辺など、適当な位置に、第１凹部４７及び第２凹部４８を有している。第１及び第２凹部４７、４８は、周辺を切り欠いたものであってもよいし、貫通孔、又は、非貫通孔として、導電性磁性基体４０の面内に形成されたものであってもよい。その個数、大きさ、形成位置などは任意でよい。図示実施例において、第１及び第２凹部４７、４８は、導電性磁性基体４０の周辺の相対向する位置に設けられている。

絶縁膜４００は、電着膜でなり、第１乃至第５露出パターン４１〜４５を除く他、第１及び第２凹部４７、４８の内壁面を含む導電性磁性基体４０の全面を覆っている。電着膜形成手段の代表例は、静電塗装である。第１乃至第５露出パターン４１〜４５の数、大きさ、形状等は、搭載される機能部品の数、大きさ、形状などにしたがうもので、図示に限定されない。

図示実施例において、第１露出パターン４１は、第１ヨーク部材４の表面における中央部領域に形成されており、第２及び第３露出パターン４２、４３は、第１露出パターン４１の幅方向Ｘの両側に形成されている。第４露出パターン４４は、長さ方向Ｙの一端側において、第１段部４０１をもって突出する第１突出部４０２の表面に形成されている。第５露出パターン４５は、長さ方向Ｙの他端側において、第２段部４０３を持って突出する第２突出部４０４の表面に形成されている。第１段部４０１は、第１突出部４０２の幅方向Ｘの両側に形成されており、第２段部４０３は第２突出部４０４の幅方向Ｘの両側に形成されている。

配線基板５は、誘電体フィルム５０の表面及び裏面に導体パターンを形成したものである。図示実施例において、配線基板５の表面の中央部領域に第１表導体パターン５１が形成されており、その幅方向Ｘの両側に第２表導体パターン５２及び第３表導体パターン５３が形成されている。第２表導体パターン５２及び第３表導体パターン５３は、配線基板５の幅方向Ｘの中間部で、端部がギャップを隔てて互いに向き合っている。

配線基板５は、第１ヨーク部材４に設けられた第１及び第２凹部４７、４８と重なる第３及び第４凹部５７、５８を有している。第２表導体パターン５２は、第３凹部５７を囲むように配置されており、第３表導体パターン５３は、第４凹部５８を囲むように配置されている。

また、配線基板５の表面には、その長さ方向Ｙの一端側において、第１表導体パターン５１の両側に、第４表導体パターン５４及び第５表導体パターン５５が形成されている。第４表導体パターン５４及び第５表導体パターン５５は、第１表導体パターン５１からギャップを隔てて配置されている。

更に、配線基板５の表面には、その長さ方向Ｙの他端側において、第２表導体パターン５２及び第３表導体パターン５３に跨るように延びる第６表導体パターン５６が形成されている。第１乃至第６表導体パターン５１〜５６のそれぞれは、ギャップを隔てて互いに独立している。第１乃至第６表導体パターン５１〜５６の平面形状、大きさなどは、搭載される部品に応じて任意に選定される。

上述したパターン配置は、配線基板５の表面で見たものであるが、図２に図示するように、配線基板５の裏面側にも、表面側に対応するパターンが配置されている。図２を参照すると、配線基板５の裏面側には、第１表導体パターン５１と対向する第１裏導体パターン５１２が形成されている。第１表導体パターン５１及び第１裏導体パターン５１２は、互いに重なりあうパターンであり、誘電体フィルム５０を誘電体層とする第４キャパシタ（図９参照）を構成する。

配線基板５の裏面側には、第２表導体パターン５２及び第４表導体パターン５４に跨って両者と重なり合う第２裏導体パターン５４２と、第３表導体パターン５３及び第５表導体パターン５５に跨って両者と重なり合う第３裏導体パターン５５３が形成されている。

配線基板５の裏導体パターンは、第１ヨーク部材４の露出パターンと一致している。即ち、配線基板５が第１ヨーク部材４の一面に重ねられた（図２、図３参照）とき、第１裏導体パターン５１２が第１露出パターン４１に重なり、第２裏導体パターン５４２が第２露出パターン４２に重なり、第３裏導体パターン５５３が第３露出パターン４３に重なり、第４裏導体パターン５６２が第５露出パターン４５に重なる。

第１ヨーク部材４及び配線基板５には、第１入出力端子３１及び第２入出力端子３２が設けられている。第１及び第２入出力端子３１、３２は、略Ｔ状の導電性部材でなり、第１ヨーク部材４及び配線基板５の幅方向Ｘの両辺において、相対向する位置に設けられた第１凹部４７と第３凹部５７、及び、第２凹部４８と第４凹部４８の内部に、それぞれ、緩く埋め込まれている。第１乃至第４凹部（４７、５７）、（４８、５８）の内部に埋め込まれた状態では、第１入出力端子３１が第２表導体パターン５２に導通し、第２入出力端子３２が第３表導体パターン５３に導通する。

第１及び第２入出力端子３１、３２は、外部との接続に用いられるものであるが、導電性磁性基体４０の面内に形成された第１凹部乃至第４凹部（４７、４８）、（５７、５８）の内部に嵌め込まれているので、充分に大きな機械的強度を確保できる。しかも、実施例の場合、第１及び第２入出力端子３１、３２は、Ｔ状であって、第１ヨーク部材４及び配線基板５に設けられた第１凹部乃至第４凹部（４７、４８）、（５７、５８）に緩くはめ込まれるとともに、配線基板５の表面に掛け止められ、表面に設けられた導体パターン５２、５３に、例えばはんだ付けなどの手段によって接合されている。この構造によれば、第１ヨーク部材４及び配線基板５の組立体に対する第１及び第２入出力端子３１、３２の接合強度を一層増大させることができる。第１及び第２入出力端子３１、３２は、電鋳処理をしたものを用いる。電鋳処理によると、第１及び第２入出力端子３１、３２の表面を、強度の高い電極膜によって覆うことができる。

また、第１及び第２入出力端子３１、３２は、第１凹部乃至第４凹部（４７、４８）、（５７、５８）の内部に埋め込まれた状態で、第１及び第２凹部４７、４８の内壁面に付着された絶縁膜４００によって、導電性磁性基体４０から電気的に絶縁されているから、第１凹部乃至第４凹部（４７、４８）、（５７、５８）の内部への埋め込みと同時に、第１及び第２入出力端子３１、３２に対する電気絶縁処理が完了する。

磁気回転子１は、フェライト基体２と、中心導体組立体１１とを含んでいる。フェライト基体２は、円板状、角板状などの任意の形状に形成され得る。図１及び図２とともに、図３を参照すると、フェライト基体２は全体として四角形状であって、その表面に、第１乃至第６表端子２１〜２６を備える。第１乃至第６表端子２１〜２６は導体膜である。第１表端子２１及び第２表端子２２は、フェライト基体２の幅方向Ｘの両隅部において、その表面に配置され、両隅部の側面を通る第１側面導体２１１及び第２側面導体２２１により裏面側に導かれ、裏面側の両隅部に設けられた第１裏端子２１２及び第２裏端子２２２に接続されている。第３表端子２３は、フェライト基体２の表面の中央部に配置され、第１側面導体２１１及び第２側面導体２２１の間のほぼ中間位置を通る第３側面導体２３１によって裏面側に導かれ、裏面の中央部に設けられた第３裏端子２３２に接続されている。第３裏端子２３２は接地端子を構成する。

第４表端子２４及び第５表端子２５は、フェライト基体２の幅方向Ｘの両側において、その表面に配置され、幅方向Ｘの両側面を通る第４側面導体２４１及び第５側面導体２５１により裏面側に導かれ、裏面側の第３裏端子２３２に接続されている。

第６表端子２６は、フェライト基体２の表面側では、第１乃至第３表端子２１〜２３のある長さ方向Ｙの一端側とは反対側に位置する他端側において、幅方向Ｘに延びるように形成され、幅方向Ｘの両端側において、側面を通る第６側面導体２６１及び第７側面導体２６２により、裏面側に導かれ、裏面側に個別に配置された第６裏端子２６３及び第７裏端子２６４にそれぞれ接続されている。

フェライト基体２は、第１ヨーク部材４に重ねられた配線基板５の一面上に搭載される。搭載状態では、第１裏端子２１２が第２表導体パターン５２に面接触し、第２裏端子２２２が第３表導体パターン５３に面接触し、第３裏端子２３２が第１表導体パターン５１に面接触し、第６裏端子２６３が第４表導体パターン５４に面接触し、第７裏端子２６４が第５表導体パターン５５に面接触して重なる。

中心導体組立体１１は、絶縁基板１１１と、第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３（複数）とを含み、フェライト基体２に組み合わされている。第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３は、電気導電度及び高周波特性の良好な金属材料、例えばＣｕによって構成されるもので、Ｃｕ板の他、Ｃｕを主成分とする導体性ペーストの塗布焼付など、従来より知られた構造をとり得る。これらの第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３は、例えば、互いに１２０度の角度で交差するように、互いに絶縁して、絶縁基板１１１の一面（表面）上に取り付けられている。

絶縁基板１１１の他面（裏面）には、第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３の両端部（Ｐ１１、Ｐ１２）〜（Ｐ３１、Ｐ３２）と重なる位置に、第１裏端子乃至第６裏端子（Ｐ１３、Ｐ１４）〜（Ｐ３３、Ｐ３４）が設けられている。第１裏端Ｐ１３は、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１と接続されている。第２裏端Ｐ１４は、第１中心導体Ｌ１の他端Ｐ１２と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第１中心導体Ｌ１の他端Ｐ１２と接続されている。

第３裏端Ｐ２３は、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１と接続されている。第４裏端Ｐ２４は、第２中心導体Ｌ２の他端Ｐ２２と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第２中心導体Ｌ２の他端Ｐ２２と接続されている。

第５裏端Ｐ３３は、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１と接続されている。第６裏端Ｐ３４は、第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３２と対向する位置に設けられ、スルーホール導体などにより、第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３２と接続されている。

中心導体組立体１１は、図７に図示するように、裏面側がフェライト基体２の一面と向き合う関係で、フェライト基体２の一面上に配置される。この配置状態では、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１と導通する第１裏端Ｐ１３が、フェライト基体２に設けられた第１表端子２１に面接触して重なり、第１中心導体Ｌ１の他端Ｐ１２と導通する第２裏端Ｐ１４がフェライト基体２に位置に設けられた第５表端子２５に面接触して重なる。

また、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１と導通する第３裏端Ｐ２３がフェライト基体２に設けられた第２表端子２２に面接触して重なり、第２中心導体Ｌ２の他端Ｐ２２と導通する第４裏端Ｐ２４がフェライト基体２に設けられた第４表端子２４に面接触して重なる。

更に、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１と導通する第５裏端Ｐ３３が、フェライト基体２に設けられた第３表端子２３に面接触して重なり、第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３２と導通する第６裏端Ｐ３４がフェライト基体２に設けられた第６表端子２６に面接触して重なる。

以上、磁気回転子の具体的な構造を示したが、必ずしも、このような構造である必要はなく、従来より知られている構造を採用することもできる。例えば、共通導体から、第１中心導体〜第３中心導体を腕状に分岐させ、共通導体をフェライト基体２の底面に配置すると共に、第１中心導体〜第３中心導体を、フェライト基体２の側面を通って上面側に導くように折り曲げ、かつ、フェライト基体２の上面で互いに交差させるような周知の構造であってもよい。

回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、第１乃至第３キャパシタＣ１〜Ｃ３、第１抵抗器Ｒ１及び第２抵抗器Ｒ２を含んでいる。第１乃至第３キャパシタＣ１〜Ｃ３、第１抵抗器Ｒ１及び第２抵抗器Ｒ２は、何れも相対する両端に端子電極を有するチップ部品であって、第１ヨーク部材４に組み付けられた配線基板５の一面上に搭載される。その搭載の具体的構成について述べると次のとおりである。

まず、第１キャパシタＣ１は、両端子電極が第２表導体パターン５２及び第３表導体パターン５３にそれぞれ接続されている。図示実施例では、第２表導体パターン５２に第１入出力端子３１が接続され、第３表導体パターン５３に第２入出力端子３２が接続されている。したがって、第１キャパシタＣ１は、第１入出力端子３１と第２入出力端子３２との間に接続されることになる。

次に、第２キャパシタＣ２は、両端子電極が、第２表導体パターン５２及び第４表導体パターン５４にそれぞれ接続される。第３キャパシタＣ３は、両端子電極が、第１表導体パターン５１及び第５表導体パターン５５にそれぞれ接続される。

第１抵抗器Ｒ１は、両端子電極が、第４表導体パターン５４及び第１表導体パターン５１にそれぞれ接続されている。第２抵抗器Ｒ２は、両端子電極が、第５表導体パターン５５及び第１表導体パターン５１にそれぞれ接続されている。第１抵抗器Ｒ１及び第２抵抗器Ｒ２は、１つの抵抗器として実現することもできる。もっとも、配線基板５に対する磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）の搭載順序は、特に問わない。

上述のようにして、第１ヨーク部材４に組み付けられた配線基板５の一面上に、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）を実装した後、図８に図示するように、磁気回転子１の上にマグネット６を配置し、更に、配線基板５、磁気回転子１、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）及びマグネット６を内包するようにして、第２ヨーク部材７を第１ヨーク部材４に結合する。

第２ヨーク部材７は、天面板７３の相対する両辺に第１側面板７１及び第２側面板７２を備え、天面板７３から配線基板５、磁気回転子１、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）及びマグネット６に対して拘束力を加えるようになっている。第１側面板７１及び第２側面板７２は、幅方向Ｘの両端部に、それぞれ、第１突状端子７１１及び第２突状端子７２１を備えている。第１突状端子７１１及び第２突状端子７２１は、第１ヨーク部材４の幅方向Ｘの両端部に設けられた第１段部４０１及び第２段部４０３にはめ込まれ、接地端子として利用される。第１突状端子７１１及び第２突状端子７２１の間に生じる凹部の端面は、配線基板５に設けられた第６表導体パターン５６、及び、第１ヨーク部材４に設けられた第４露出パターン４４に電気的に導通する。

図示実施例において、配線基板５の第１表導体パターン５１と、第１裏導体パターン５１２との間で、誘電体フィルム５０を容量層とする第４キャパシタＣ４が生じている。第４キャパシタＣ４の第１キャパシタ電極を構成する第１表導体パターン５１は、第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３の他端が共通に接続され、共通電位の位置、即ち、共通ノードＰ０を構成する。一方、第４キャパシタＣ４の第２キャパシタ電極を構成する第１裏導体パターン５１２は、第１ヨーク部材４の第１露出パターン４１に面接触して重なる。したがって、共通ノードＰ０が、第４キャパシタＣ４によって、接地電位から浮かされた状態にある。

図９を参照すると、第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３は、一端が、共通電位にある共通ノードＰ０で結合され、フェライト基体２に組み合わされている。第１キャパシタＣ１は、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１と、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１との間に接続されている。図示実施例では、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１は、第１入出力端子３１に導かれ、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１は、第２入出力端子３２に導かれている。

第２キャパシタＣ２は、第１中心導体Ｌ１の一端Ｐ１１と、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１との間に接続されている。第３キャパシタＣ３は、第２中心導体Ｌ２の一端Ｐ２１と、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１との間に接続されている。

この実施例では、更に、第４キャパシタＣ４を備えており、第４キャパシタＣ４は、共通電位の位置、即ち、共通ノードＰ０と、接地端子との間に接続されている。したがって、共通ノードＰ０が、第４キャパシタＣ４によって、接地電位から浮かされた状態にある。

第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、第３中心導体Ｌ３の一端Ｐ３１と、第４キャパシタＣ４のキャパシタ電極の一つとの間に接続されている。

上述したように、配線基板５は、裏面が、第１ヨーク部材４の表面に対面して重ねられているから、配線基板５及び第１ヨーク部材４の組立体は、配線基板５を構成する誘電体フィルム５０の厚みと、第１ヨーク部材４を構成する平板状導電性磁性基体４０の厚みの和で与えられる薄い厚みになる。第１ヨーク部材４は、平板状導電性磁性基体４０の外面に、絶縁膜４００によって覆われた絶縁パターンと、絶縁膜４００によって覆われていない露出パターンとを有しているから、配線基板５の裏面の導体パターンを、第１ヨーク部材４における表面の露出パターンに面接触させ、又は、絶縁膜４００によって絶縁して、配線基板５の導体パターンと、第１ヨーク部材４を構成する平板状導電性磁性基体４０の露出パターンとの間に必要な接地回路を実現することができる。

また、配線基板５の表面上に、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）を配置する構造であるから、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、互いに積み重ねられることなく、フィルム状の薄い配線基板５の同一平面上に存在することになる。この構造の下では、配線基板５、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）の組立体の厚みは、配線基板５を構成する誘電体フィルム５０の厚さと、磁気回転子１又は回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）の厚さの和になるから、薄型の非可逆回路素子が実現される。

また、配線基板５の表面上に、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）を配置する構造であるから、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）が同一平面上に配置されることになり、組立の途中又は組立後にオープン不良やショート不良を、視覚的に容易に視認しえる。

しかも、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、配線基板５の表面に形成された導体パターンに接続されているから、当該導体パターンのパターン設計によって、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）の間に必要な電気回路を実現することができる。したがって、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）で構成される機能部品の接合構造を簡素化し、接合箇所の接合不良による回路的オープン不良や、機能部品間短絡によるショート不良などが発生しにくい構造の非可逆回路素子を実現することができる。

更に、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、配線基板５の表面に形成された導体パターンに接続されており、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）などを、容器内部において垂直方向に積み重ねる従来品と異なって、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）に荷重を印加する必要がないから、組立工程、又は、組立後の荷重によって、磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）に亀裂が入ったり、破損したりすることもない。

本発明に係る非可逆回路素子において、第２ヨーク部材７は、配線基板５、磁気回転子１、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）及びマグネット６を内包し、第１ヨーク部材４に結合されているから、第２ヨーク部材７及び第１ヨーク部材４により、マグネット６に対する磁路を構成し、磁気効率を高めると共に、全体を拘束する組立構造を実現することができる。

また、磁気回転子１において、フェライト基体２と組み合わされる第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３の一端が、共通ノードＰ０となる第３裏端子２３２でまとめられ共通電位にあり、第１中心導体Ｌ１の他端Ｐ１２と、第２中心導体Ｌ２の他端Ｐ２２との間に第１キャパシタＣ１が接続され、第１中心導体Ｌ１の他端Ｐ１２と第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３２との間に第２キャパシタＣ２が接続され、第２中心導体Ｌ２の他端Ｐ２２と、第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３２との間に第３キャパシタＣ３が接続されているから、第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３の有するインダクタンス成分と共振回路を構成する第１乃至第３キャパシタＣ１〜Ｃ３の容量値を大幅に低下させることができる。第１乃至第３中心導体Ｌ１〜Ｌ３と接地との間にキャパシタを接続する従来の一般的構成との対比では、キャパシタＣ１〜Ｃ３の容量値を、約１/３まで低下させることができる。このため、第１乃至第３キャパシタＣ１〜Ｃ３の小型化、薄型化を図り、延いては、非可逆回路素子の小型化、薄型化に資することができる。

更に、図１〜図９に示す実施例では、共通ノードＰ０となる第３裏端子２３２と、接地端子７１１、７２１の間に第４キャパシタＣ４が接続されており、第１及び第２抵抗器Ｒ１，Ｒ２が、第３中心導体Ｌ３の他端Ｐ３３と、第４キャパシタＣ４のキャパシタ電極の一つとの間に接続されている。実施例では、第４キャパシタＣ４は、誘電体フィルム５０の表面に形成された第１表導体パターン５１と第１裏導体パターン５１２とによって取得される。この構成によれば、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、帯域外の減衰、例えば、２倍波、３倍波などの高調波を減衰させることができる。

図１０は、図１〜図９に示した非可逆回路及び非可逆回路素子において、第４キャパシタＣ４の容量値を変えた場合の２倍波２Ｆ及び３倍波３Ｆの減衰特性を示す図である。減衰量（ｄＢ)は、図９の回路構成において、第１入出力端子３１から第２入出力端子３２に伝送される信号の減衰量を示している。図１０を参照すると、２倍波２Ｆの場合は、第４キャパシタＣ４の容量値が、４（ｐＦ）よりも小さい範囲で、減衰量が急激に増大する。３倍波３Ｆの場合は、第４キャパシタＣ４の容量値６（ｐＦ）〜３.５（ｐＦ）の範囲で、減衰量が急激に増大する。このデータに徴すれば、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、帯域外の減衰、例えば、２倍波２Ｆ、３倍波３Ｆなどの高調波を減衰させることができることは明らかである。

しかも、上記構成によれば、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、挿入損失、動作周波数、１０ｄＢアイソレーション比帯域及び要求される動作磁場などを、容易、かつ、確実に調整することができる。この点について、図１１〜図１４を参照し、更に具体的に説明する。

まず、図１１は、第４キャパシタＣ４の容量値と挿入損失（最小値）との関係を示す図である。図１１のグラフは、図９の回路において、他の回路定数値を変えずに第４キャパシタＣ４の容量値だけを変えた場合のデータを示している。図１１を参照すると、第４キャパシタＣ４が大きくなるにしたがって、挿入損失が増える。従って、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、挿入損失を、容易、かつ、確実に調整することができる。

次に、図１２は、第４キャパシタＣ４の容量値と動作周波数との関係を示す図である。図１２を参照すると、第４キャパシタＣ４が大きくなるにしたがって、動作周波数が高くなる。従って、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、動作周波数を、容易、かつ、確実に調整することができる。

図１３は、第４キャパシタＣ４の容量値と１０ｄＢアイソレーション比帯域との関係を示す図である。図１３を参照すると、第４キャパシタＣ４の容量値が大きくなるにしたがって、１０ｄＢアイソレーション比帯域が大きくなる。従って、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、１０ｄＢアイソレーション比帯域を、容易、かつ、確実に調整することができる。

図１４は、第４キャパシタＣ４の容量値と動作磁場との関係を示す図である。図１４を参照すると、第４キャパシタＣ４の容量値が小さくなるにしたがって、より小さな動作磁場で済むようになる。従って、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、要求される動作磁場を、容易、かつ、確実に調整することができる。

第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２と第４キャパシタＣ４との接続に関しては、２つのとり得る態様がある。図１〜図９は、そのうちの一つの態様を示し、第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、一端が第４キャパシタＣ４のキャパシタ電極の他方、即ち、接地端子の側のキャパシタ電極に接続されている。

図１５は、別の態様を示し、第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、一端が第４キャパシタＣ４のキャパシタ電極の一方、即ち、共通ノードＰ０に導かれているキャパシタ電極に接続されている。したがって、共通ノードＰ０のみならず、第１及び第２抵抗器Ｒ１、Ｒ２も、第４キャパシタＣ４によって、接地から浮かされた状態にある。図１５に示す電気的等価回路は、図１〜図９の構造に若干の変更を加えるだけで、容易に実現できる。

図１６は、本発明に係る非可逆回路及び非可逆回路素子の別の実施形態を示す電気回路図である。図において、図１〜図９に現れた構成部分と対応する構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明はこれを省略する。図１６の特徴は、第１キャパシタＣ１を省略したことである。即ち、本発明では、第２及び第３キャパシタＣ２、Ｃ３は必須であるが、第１キャパシタＣ１はなくてもよい。

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１７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８１と、送信回路８５と、受信回路８４と、非可逆回路素子８３とを含む。参照符号８２はデュプレクサである。送信回路８５及び受信回路８４は、アンテナ８１を共用して送受信を行う。

非可逆回路素子８３は、本発明に係るものであって、デュプレクサ８２から送信回路８５に到る回路内に組み込まれている。非可逆回路素子８３は受信回路８４に到る回路に組み込んでもよい。送信回路８５、受信回路８４、非可逆回路素子８３及びデュプレクサ８２の働きは周知であるので、特に説明は要しない。

ただ、非可逆回路素子８３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。

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。

本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図である。 第１のヨーク部材と配線基板との組立関係を拡大して示す斜視図である。 第１ヨーク部材及び配線基板と、磁気回転子との組立関係を拡大して示す斜視図である。 第１ヨーク部材及び配線基板と、回路部品との組立関係を拡大して示す斜視図である。 第１ヨーク部材及び配線基板に対して回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図、である。 第１ヨーク部材及び配線基板に対して、フェライト基体及び回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図である。 第１ヨーク部材及び配線基板に対して、磁気回転子及び回路部品を搭載した状態を拡大して示す斜視図である。 本発明に係る非可逆回路素子の完成状態を拡大して示す斜視図である。 図１〜図８に示した非可逆回路素子の電気的等価回路図である。 本発明に係る非可逆回路素子において、第４キャパシタの容量値を変えた場合の２倍波２Ｆ及び３倍波３Ｆの減衰特性を示す図である。 第４キャパシタの容量値と挿入損失（最小値）との関係を示す図である 第４キャパシタの容量値と動作周波数との関係を示す図である。 第４キャパシタの容量値と１０ｄＢアイソレーション比帯域との関係を示す図である。 第４キャパシタの容量値と動作磁場との関係を示す図である。 本発明に係る非可逆回路素子の別の実施例を示す電気回路図である。 本発明に係る非可逆回路素子の別の実施形態を示す電気回路図である。 本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信装置のブロック図である。

符号の説明

１ 磁気回転子
２ フェライト基体
３１ 第１入出力端子
３２ 第２入出力端子
４ 第１ヨーク部材
４００ 絶縁膜
４１〜４５ 第１乃至第５露出パターン
５ 配線基板
５１〜５６ 第１乃至第６表導体パターン
５１２ 第１裏導体パターン
５４２ 第２裏導体パターン
５５３ 第３裏導体パターン
５６２ 第４裏導体パターン
Ｃ１〜Ｃ４ 第１乃至第４キャパシタ
Ｌ１〜Ｌ３ 第１乃至第３中心導体

Claims (10)

1. 第１ヨーク部材と、配線基板と、磁気回転子と、回路部品と、マグネットと、第２ヨーク部材とを含む非可逆回路素子であって、
   前記配線基板は、前記第１ヨーク部材の表面に配置されており、
   前記磁気回転子及び前記回路部品は、前記配線基板の同一表面上に配置されており、
   前記マグネットは、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものであり、
   前記第２ヨーク部材は、前記配線基板、前記磁気回転子、前記回路部品及びマグネットを内包し、前記第１ヨーク部材に結合されており、更に、
   前記第１ヨーク部材は、平板状導電性磁性基体の外面に、絶縁膜によって覆われた絶縁パターンと、前記絶縁膜によって覆われていない露出パターンとを有しており、
   前記配線基板は、誘電体フィルムの表面及び裏面に導体パターンが形成され、裏面が前記第１ヨーク部材の表面に対面して重ねられており、
   前記磁気回転子及び前記回路部品は、前記誘電体フィルムの前記表面に形成された前記導体パターンに接続されている、
   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、
   前記磁気回転子は、フェライト基体と、中心導体組立体とを含んでおり、
   前記中心導体組立体は、複数本の中心導体を含み、前記中心導体のそれぞれは、前記フェライト基体の一面上で、互いに交差して配置されており、
   前記中心導体の相互間に、前記回路部品としてのキャパシタが接続されている、
   非可逆回路素子。
3. 請求項１又は２に記載された非可逆回路素子であって、前記誘電体フィルムの表面に形成された導体パターンの少なくともひとつは、キャパシタ電極の１つを構成する、非可逆回路素子。
4. 請求項３に記載された非可逆回路素子であって、
   前記中心導体組立体は、前記中心導体のそれぞれが、前記フェライト基体の他面側で一端が共通導体膜により共通に接続されており、
   前記共通導体膜は、前記キャパシタ電極を構成する前記導体パターンの一つに重なる、
   非可逆回路素子。
5. 請求項４に記載された非可逆回路素子であって、前記誘電体フィルムは、その裏面に、前記キャパシタ電極と対向し、他のキャパシタ電極を構成する導体パターンを有する、
   非可逆回路素子。
6. 請求項４に記載された非可逆回路素子であって、前記第１ヨーク部材は、前記露出パターンの一つが前記キャパシタ電極と対向する、非可逆回路素子。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載された非可逆回路素子であって、前記第１ヨーク部材の前記絶縁膜は、電着膜である、非可逆回路素子。
8. 第１ヨーク部材と、配線基板と、磁気回転子と、回路部品と、マグネットと、第２ヨーク部材とを含む非可逆回路素子であって、
   前記配線基板は、前記第１ヨーク部材の表面に配置されており、
   前記磁気回転子及び前記回路部品は、前記配線基板の同一表面上に配置されており、
   前記マグネットは、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものであり、
   前記第２ヨーク部材は、前記配線基板、前記磁気回転子、前記回路部品及びマグネットを内包し、前記第１ヨーク部材に結合されており、更に、
   少なくとも２つの入出力端子を含んでおり、前記入出力端子は、Ｔ状であって、前記第１ヨーク部材に設けられた凹部に緩くはめ込まれるとともに、前記配線基板の表面に掛け止められ、前記表面に設けられた導体パターンに接合されている、
   非可逆回路素子。
9. 請求項８に記載された非可逆回路素子であって、
   前記磁気回転子は、フェライト基体と、中心導体組立体とを含んでおり、
   前記中心導体組立体は、複数本の中心導体を含み、前記中心導体のそれぞれは、前記フェライト基体の一面上で、互いに交差して配置されており、
   前記中心導体の相互間に、前記回路部品としてのキャパシタが接続されている、
   非可逆回路素子。
10. アンテナと、送信回路と、受信回路と、非可逆回路素子とを含む通信装置であって、
    前記非可逆回路素子は、請求項１乃至９の何れかに記載されたものであり、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。

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