JP4962730B2 - 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、上側ケースと、下側ケースとを含み、これらのケース内に各機能部品を収納するようになっている。下側ケースは、導電性を有する磁性金属材料と、電気絶縁性樹脂材料とを含み、上部が開口した四角形の箱形に形成される。下側ケースは、略四角形状の磁性金属板の相対向する２辺をプレス等により折り曲げて、底板から立ち上がった立ち上がり辺を有する断面コ字状に形成し、これを電気絶縁性樹脂材料とともに樹脂モールド成形技術等を用いて一体成形することにより構成する。そして、下側ケースの断面コ字状の立ち上がり辺を、接地用端子として用いるようになっている。

別の従来品として、特許文献２は、フェライト組立体を、実装用基板の実装面に対して垂直に配置し、そのフェライト組立体を挟む両側の位置に、フェライトの主面に垂直な方向に静磁界を印加する磁石を配置し、実装用基板の実装面に対して、フェライト組立体の上側からヨークを被せる構造を開示している。

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特許文献１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。

また、下側ケースが、断面コ字状になっているため、実装機（マウンタ）を用いた自動化を行うことが困難であり、必然的に非可逆回路素子のコストアップを招く。

特許文献２に開示された技術によれば、特許文献１に記載された発明の有する問題点のうち、実装時に発生する問題点はある程度解消することはできるが、ベースとなっている実装用基板と、ヨークとの接合は、ヨークの板厚程度にならざるを得ず、充分な接合強度を確保することができない。この問題を回避する手段として、ヨーク内部に絶縁樹脂を充填するなどの面倒な組立工程が必要になる。
特開２００５−３１１７９４ 特開２００２−１９８７０７

本発明の課題は、補強用樹脂充填など、特別の補強構造を有することなく、充分な機械的強度を確保し得る非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することである。

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、磁気回転子と、マグネットと、ヨーク部材とを含む。前記磁気回転子は、前記支持基板の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。前記ヨーク部材は、前記磁気回転子及びマグネットを内包し、前記支持基板に結合され、少なくとも一部が接地用端子を構成する。

上述したように、本発明に係る非可逆回路素子において、ヨーク部材は、磁気回転子及びマグネットを内包し、支持基板に結合されているから、マグネットに対する磁路を構成しつつ、全体を拘束する組立構造を実現することができる。

しかも、ヨーク部材は、支持基板に結合され、少なくとも一部が接地用端子を構成するから、回路基板への実装に当たって、接地用端子を、回路基板上の接地導体に対してはんだ付けなどの手段によって固定して接地をとると共に、非可逆回路素子全体を回路基板へ固定する固定端子としても兼用することができる。このため、補強用樹脂充填など、特別の補強構造を有することなく、充分な機械的強度を確保して、回路基板上に実装することができる。

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、補強用樹脂充填など、特別の補強構造を有することなく、充分な機械的強度を確保し得る非可逆回路素子、及び、それを用いた通信装置を提供することができる。

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は支持基板と配線基板との組立関係を拡大して示す斜視図、図３は、支持基板及び配線基板と、磁気回転子との組立関係を拡大して示す斜視図、図４は、支持基板及び配線基板と、回路部品との組立関係を拡大して示す斜視図、図５は、支持基板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、支持基板及び配線基板に対して、フェライト基板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、支持基板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を通して、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、支持基板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、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。

支持基板４は、平板状の導電性磁性基板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。導電性磁性基板４０は、具体的には、Ｆｅなどを主成分とし、ヨーク部材７と共に、マグネット６に対する磁路を構成するヨークとして用いられる。

支持基板４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、導電性磁性基板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、導電性磁性基板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板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、支持基板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の一端側において突出する第１突出部４０３の表面に形成されている。第１突出部４０３の幅方向の両側には、第１段部４０１及び第２段部４０２が設けられている。

第５露出パターン４５は、長さ方向Ｙの他端側において突出する第２突出部４０６の表面に形成されている。第２突出部４０６の幅方向Ｘの両側には、第３段部４０４及び第４段部４０５が形成されている。

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、支持基板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、互いに重なり合うパターンであり、誘電体フィルム５０を誘電体層とする第４キャパシタＣ４（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。更に、配線基板５の裏面側には、第６表導体パターン５６と対向する第４裏導体パターン５６２が形成されている。

配線基板５の裏導体パターンは、支持基板４の露出パターンと一致している。即ち、配線基板５が支持基板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。

支持基板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が取り付けられる。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、支持基板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、導電性磁性基板４０の面内に形成された第１凹部乃至第４凹部（４７、４８）、（５７、５８）の内部に埋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。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、導電性磁性基板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の接合強度を得る。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、導電性磁性基板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、フェライト基板２と、中心導体組立体１１とを含んでいる。フェライト基板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、フェライト基板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、フェライト基板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、フェライト基板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は接地用端子を構成する。

第４表端子２４及び第５表端子２５は、フェライト基板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、フェライト基板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。

フェライト基板２は、支持基板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、フェライト基板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、互いに所定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板２の一面と向き合う関係で、フェライト基板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、フェライト基板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がフェライト基板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がフェライト基板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がフェライト基板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、フェライト基板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がフェライト基板２に設けられた第６表端子２６に面接触して重なる。

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、支持基板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通りである。

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、一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、支持基板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、ヨーク部材７を支持基板４に結合する。

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は、幅方向Ｘの両端部に、それぞれ、突状の第１接地用端子７１１及び第２接地用端子７１２を備えている。第１接地用端子７１１及び第２接地用端子７１２は、支持基板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４０２にはめ込まれる。第１接地用端子７１１及び第２接地用端子７１２の間に生じる凹部７１３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に電気的に導通した状態で接合される。

第２側面板７２は、幅方向Ｘの両端部に突状の第３接地用端子７２１及び第４接地用端子７２２（図示しない）を備えている。第３接地用端子７２１及び第４接地用端子７２２は、支持基板４の幅方向Ｘの両端部に設けられた第３段部４０４及び第４段部４０５にはめ込まれる。第３接地用端子７２１及び第４接地用端子７２２の間に生じる凹部７２３の端面は、支持基板４に設けられた第５露出パターン４５に電気的に導通した状態で、接合される。第１乃至第４接地用端子７１１、７１２、７２１、７２２の個数及び形状などは任意であり、図示に限定するものではない。

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、フェライト基板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、接地用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、支持基板４の表面に対面して重ねられているから、配線基板５及び支持基板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、支持基板４を構成する平板状導電性磁性基板４０の厚みの和で与えられる薄い厚みになる。支持基板４は、平板状導電性磁性基板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、支持基板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、支持基板４を構成する平板状導電性磁性基板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、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、支持基板４に結合されているから、ヨーク部材７及び支持基板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。

図１０は、図１〜９に示した非可逆回路素子を、回路基板上に実装した状態を示す図である。図１０を参照すると、ヨーク部材７は、第１側面板７１に設けられた凹部７１３の両側にある第１接地用端子７１１及び第２接地用端子７１２が、回路基板９１上の接地導体９２に対してはんだ付け９４などの手段によって固定されている。第１入出力端子３１（及び第２入出力端子３２）は、同じく回路基板９１上の導体パターン９３にはんだ付け９４などの手段によって接続されている。第２側面板７２に設けられた凹部７２３の両側にある第３接地用端子７２１及び第４接地用端子７２２も同様にはんだ付け処理される。

図１０に図示するように、本発明に係る非可逆回路素子は、回路基板９１への実装に当たって、第１乃至第４接地用端子（７１１、７１２、７２１、７２２）を、回路基板９１上の接地導体９２に対してはんだ付け９４などの手段によって固定して接地をとると共に、非可逆回路素子全体を回路基板９１へ固定する固定端子としても兼用することができる。このため、補強用樹脂充填など、特別の補強構造を有することなく、充分な機械的強度を確保して、非可逆回路素子を回路基板９１上に実装することができる。

図１１は回路基板への実装時の接続構造の違いによる引き剥がし強度のデータを示す図である。図１１のサンプルＳ１は、図１０において、第３接地用端子７１３及び第１突出部４０３を回路基板９１にはんだ付けした場合の引き剥がし強度、サンプルＳ２は、サンプルＳ１のはんだ付け構造において、ヨーク部材７によって囲まれた内部に補強用樹脂を充填した場合の引き剥がし強度、サンプルＳ３は第３接地用端子７１３及び４０３を回路基板９１に溶接した場合の引き剥がし強度を示している。本発明とあるのは、本発明に係る非可逆回路素子を、図１０に示したように、第１乃至第４接地用端子（７１１、７１２、７２１、７２２）ではんだ付け９４した場合の引き剥がし強度を示している。

図１１に図示するように、本発明に係る非可逆回路素子によれば、サンプルＳ１〜Ｓ３の何れよりも大きい約３７（Ｎ）の引き剥がし強度を確保することができる。

また、磁気回転子１において、フェライト基板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。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に示した実施例では、配線基板５の一形態として、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が、互いに対向し、第４キャパシタＣ４を構成している。もっとも、第４キャパシタC４の第１裏導体パターン５１２は、支持基板４によって構成してもよい。

上述した構成によれば、第４キャパシタＣ４の容量値を調整することによって、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、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１２は、図１〜図９に示した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１２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１３〜図１６を参照し、更に具体的に説明する。

まず、図１３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１３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１３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１４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１４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１５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１５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１６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１６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、接地用端子の側のキャパシタ電極に接続されている。

図１７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１７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１８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１８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。

図１〜図８に示した実施の形態では、支持基板４は、平板状の導電性磁性基板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とを有していて、その上に配線基板５を重ね、更に、配線基板５の上に磁気回転子１と、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）を配置した構造となっているが、支持基板４及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）に関しては、様々な形態をとることができる。その一例を、図１９、図２０に示す。

まず、図１９の実施の形態では、支持基板４は、磁性基板４１０と、配線基板４２０とを含んでいる。配線基板４２０は、誘電体フィルム４２１の表面又は裏面に導体パターン４２２が形成され、磁性基板４１０の上に重ねられている。配線基板４２０は磁性基板４１０からは独立するフィルム状とすることが好ましい。磁気回転子１及び回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）は、とともに、配線基板４２０の表面に配置され、導体パターン４２２にはんだ付けなどの手段によって接続されている。

次に、図２０の実施の形態では、支持基板４は、低温同時焼成セラミック基板（ＬＴＣＣ）４３０によって構成されており、その内部又は外部に設けた電極４３１、４３２によって、回路部品（Ｃ１〜Ｃ３）、（Ｒ１、Ｒ２）を構成してある。図示は省略してあるが、更に、ヨーク部材７と共にヨークとなる磁性基板を、支持基板４に付設してもよい。

図１９及び図２０に図示された非可逆回路素子の何れの場合も、ヨーク部材７は、回路基板への実装時にはんだ付けされる第１乃至第４接地用端子（７１１、７１２、７２１、７２２）を有しており、従って、図１〜図８に示した実施の形態と同様に、回路基板へのはんだ付け実装に当たり、補強用樹脂充填など、特別の補強構造を有することなく、充分な機械的強度を確保し得る。

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２１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は、ヨーク部材の一部を接地用端子として用いることにあり、この構成を満たす限り、これまで提案され、これから提案されることのある非可逆回路素子の全てに、本発明の技術的範囲が及ぶ。

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。 支持基板及び配線基板と、磁気回転子との組立関係を拡大して示す斜視図である。 支持基板及び配線基板と、回路部品との組立関係を拡大して示す斜視図である。 支持基板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。 支持基板及び配線基板に対して、フェライト基板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。 支持基板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。 図１〜９に示した非可逆回路素子を、回路基板上に実装した状態を示す図である。 回路基板への実装時の接続構造の違いによる引き剥がし強度のデータを示す図である。 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の別の実施形態における一部拡大図である。 本発明に係る非可逆回路素子の更に別の実施形態における一部拡大図である。 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 フェライト基板
３１ 第１入出力端子
３２ 第２入出力端子
４ 支持基板
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
７１１、７１２ 第１及び第２接地用端子
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 (8)

1. 平板状の支持基板と、磁気回転子と、マグネットと、ヨーク部材とを含む非可逆回路素子であって、
   前記磁気回転子は、前記支持基板の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、
   前記ヨーク部材は、前記磁気回転子及びマグネットを内包し、前記支持基板に結合され、少なくとも一部が接地用端子を構成しており、
   前記ヨーク部材は、天面板と、前記天面板の相対する両辺に備えられた第１側面板及び第２側面板とからなり、
   前記第１側面板及び前記第２側面板は、端部に、それぞれ、突状の第１接地用端子及び第２接地用端子を備え、
   前記第１接地用端子及び前記第２接地用端子は、前記支持基板に設けられた第１段部及び第２段部にはめ込まれている、
   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、更に、配線基板を含み、前記配線基板は、表面に導体パターンが形成され、裏面が前記支持基板の表面に対面して重ねられている、
   非可逆回路素子。
3. 請求項２に記載された非可逆回路素子であって、前記第１接地用端子及び前記第２接地用端子の間に生じる凹部の端面は、前記配線基板に設けられた導体パターンに電気的に導通した状態で接合されている、非可逆回路素子。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載された非可逆回路素子であって、
   回路部品を含み、前記回路部品は、前記磁気回転子とともに、前記配線基板の表面に配置されている、
   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の表面及び裏面に形成された導体パターンの少なくとも一対は、互いに対向し、キャパシタを構成しており、
   前記磁気回転子は、フェライト基板と、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、前記フェライト基板の一面上で、互いに交差して配置され、前記フェライト基板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。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された非可逆回路素子であって、前記支持基板は、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、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、前記支持基板は、低温同時焼成セラミック基板を含み、前記低温同時焼成セラミック基板は、回路要素を構成する、非可逆回路素子。
8. 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７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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