JPH10284907A

JPH10284907A - 非可逆回路素子

Info

Publication number: JPH10284907A
Application number: JP9220197A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hasegawa; 長谷川　　隆; Hiroshi Tokuji; 博徳寺
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】積層基板の形成の容易な、ひいては量産性に
優れた非可逆回路素子を提供する【解決手段】互いに電気的絶縁状態で交差するように
第１、第２の中心導体を絶縁体基板に配置し、前記第
１、第２の中心導体の、一端にそれぞれ第１、第２の入
出力端子を接続するとともに、他端にアースを接続して
なる積層基板と、前記第１、第２の入出力端子間に接続
された抵抗と、前記積層基板に直流磁界を印加する磁気
閉回路を構成するための永久磁石およびヨークとを有す
る非可逆回路素子において、前記積層基板の実装面に前
記ヨークが延在しており、かつ、前記抵抗にチップ抵抗
を用い、該チップ抵抗の両端子を前記第１、第２の入出
力端子として用いた

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非可逆回路素子に関
し、例えばアイソレータなどに用いられるマイクロ波帯
用の非可逆回路素子の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にアイソレータやサーキュレータ
は、信号を伝送方向にのみ通過させ、逆方向への伝送を
阻止する機能を有しており、例えば携帯電話や自動車電
話等の移動体通信機器の送信回路部に採用されている。
これらの用途に供するアイソレータやサーキュレータに
対して、近年ますます高性能化が要求されている。

【０００３】図７に、従来より用いられている２ポート
タイプのアイソレータ５１の分解斜視図を示す。アイソ
レータ５１は、積層基板５３と、積層基板５３に直流磁
界を印加する永久磁石５４と、前記積層基板５３、永久
磁石５４を覆うように被せられた下ヨーク５２、上ヨー
ク５５とから構成されている。下ヨーク５２と上ヨーク
５５は軟鉄等の磁性体金属からなり、半田付け等によっ
て互いに接合され、永久磁石５４とともに磁気閉回路を
構成し、積層基板５３に直流磁界を印加している。な
お、図７における下ヨーク５２の上面側がアイソレータ
５１の実装面となる。

【０００４】次に、図８に、アイソレータ５１の積層基
板５３の分解斜視図を示す。積層基板５３は、入出力電
極６１ａ・６１ｂ、整合容量６２ａ・６２ｂ、中心導体
６３・６４、終端抵抗６５、アース電極６６の各部分か
らなり、各部分はフェライトからなる絶縁体板に銀、銅
等の電極が配設されて形成されている。なお、中心導体
６３と６４とは電気的に絶縁されており、互いに略９０
度の角度で交差するように積層配置されている。

【０００５】この積層基板５３は、厚膜印刷等の手法に
よってその表面に電極が形成されたフェライトグリーン
シートを積層・圧着し、その後、焼成することによって
形成される。この時、入出力電極６１ａ・６１ｂの形成
されている層のグリーンシートのみ、図８に示すよう
に、複数枚の他のグリーンシートと大きさの異なる短冊
状のグリーンシートを、直下のグリーンシートの両端部
に配設して積層することになる。これは、積層基板５３
に下ヨーク５２を嵌合させるための凹部を設ける必要が
あるからである。つまり、下ヨーク５２が積層基板５３
の実装面にまで延在しており、下ヨーク５２の厚み分だ
け、積層基板５３と実装基板との間に隙間が生じること
になるので、この隙間を生じせしめないようにするため
に、積層基板５３に凹部を設けているのである。

【０００６】以上のような形状にフェライトグリーンシ
ートを積層・圧着した後に、グリーンシートの積層体を
焼成し、積層基板５３を得る。

【０００７】なお参考として、図９にアイソレータ５１
の等価回路を、図１０にアイソレータ５１の実装基板へ
の実装状態を図示しておく。

【０００８】以下、アイソレータ５１の機能について説
明する。

【０００９】まず、実装基板と接している入力電極６１
ａに送られてきた高周波信号は、整合容量６２ａで整合
が取られ、中心導体６３へと送られる。中心導体６３へ
送られた信号は、直流磁界の印加された高周波フェライ
トの性質で中心導体６４へと伝搬し、整合容量６２ｂを
介して、同じく実装基板と接している出力電極６１ｂか
ら外部回路へ出力される。外部回路に出力された高周波
信号の一部は、外部回路における不整合点においてその
一部が反射され、出力電極６１ｂから積層基板５３へと
流れ込む。ここで、積層基板５３へ逆流した信号は、終
端抵抗６５に流れ込み、熱として消費される。アイソレ
ータ５１は以上のような非可逆特性を有する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のアイソレータ５１は、以下のような問題点を有し
ていた。

【００１１】まず、積層基板５３の形成が非常に困難で
あった。

【００１２】具体的には、入出力電極６１ａ・６１ｂの
形成されている層のグリーンシートだけ、他のグリーン
シートとその大きさが異なるため、その形成のために異
なる金型を必要としていた。また、積層基板５３を構成
する各グリーンシートを積層・圧着するに際して、しば
しば該層のグリーンシートのみ、積層基板５３の上部か
ら加えられる圧力によって、所望する位置からずれて圧
着されていた。このため、圧着工程において強い圧力を
加えることができず、このことが、焼成工程における各
グリーンシートのめくれやはがれ、と言った問題を引き
起こしていた。

【００１３】また、終端抵抗６５に関しても問題が生じ
ていた。

【００１４】終端抵抗６５は、フェライト基板上に厚膜
印刷等の手法によって形成された印刷抵抗であるが、一
般に印刷抵抗はその抵抗値の精度が低く、印刷後にトリ
ミング等による抵抗値の微調整を必要としていた。そし
て、トリミングを加える必要から、図８に示すように、
終端抵抗６５の形成されたフェライト基板を、積層基板
５３の最外層に配置する必要があった。さらに、終端抵
抗６５の形成されたフェライト基板だけ他のフェライト
基板と反対の面に電極を位置させる必要があるので、電
極の形成工程あるいはグリーンシートの積層工程におい
て、異なる処理を要していた。加えて、終端抵抗６５の
抵抗値の微調整を完了させた後にも、経時的な抵抗値の
変化を抑制するために、終端抵抗６５を樹脂等でオーバ
ーコーティングする必要があった。

【００１５】従って、本発明の目的は、上述の技術的問
題点を解消するためになされたものであって、積層基板
の形成の容易な、ひいては量産性に優れた非可逆回路素
子を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の非可逆回路素子において
は、複数の中心導体が絶縁体板に配置され、前記各中心
導体の一端に入出力端子が接続されてなる積層基板と、
前記積層基板に直流磁界を印加する磁気閉回路を構成す
るための永久磁石およびヨークとを有する非可逆回路素
子であって、前記積層基板の実装面に前記ヨークが延在
しており、かつ、複数の電極が形成されたスペーサを前
記実装面に配置し、該スペーサに形成された電極を前記
各中心導体の前記一端に接続することにより、該スペー
サに形成された電極をそれぞれ前記入出力端子として用
いた。

【００１７】また、本発明の請求項２記載の非可逆回路
素子においては、互いに電気的絶縁状態で交差するよう
に第１、第２の中心導体を絶縁体板に配置し、前記第
１、第２の中心導体の、一端にそれぞれ第１、第２の入
出力端子を接続するとともに、他端にアースを接続して
なる積層基板と、前記第１、第２の入出力端子間に接続
された抵抗と、前記積層基板に直流磁界を印加する磁気
閉回路を構成するための永久磁石およびヨークとを有す
る非可逆回路素子において、前記積層基板の実装面に前
記ヨークが延在しており、かつ、前記抵抗にチップ抵抗
を用い、該チップ抵抗の両端子を前記第１、第２の入出
力端子として用いた。

【００１８】さらに、本発明の請求項３記載の非可逆回
路素子においては、請求項２で用いるチップ抵抗の厚み
をヨークの厚みとほぼ同一とした。そして、本発明の請
求項４記載の非可逆回路素子においては、請求項１から
請求項３に記載した非可逆回路素子の絶縁体板にフェラ
イト基板を用いた。

【００１９】これにより、積層基板を形成するに際し
て、ヨークを嵌合させるための凹部を設ける手間を省く
ことができる。これは、積層基板とは別体のスペーサや
チップ抵抗を用いることによって、ヨークの厚みによっ
て生じる積層基板と実装基板との隙間を埋めて、実装基
板に形成された伝送線路と、積層基板との電気的導通を
得られるようにしたからである。

【００２０】また、積層基板と実装基板との隙間をチッ
プ抵抗によって埋めた場合、終端抵抗を積層基板中の印
刷抵抗によって形成する必要がなくなる。そしてチップ
抵抗は、その抵抗値の精度や安定性が高いのでトリミン
グやオーバーコーティングを別途施す必要はなく、従来
要していた工程を削減することができる。

【００２１】さらに、絶縁体板にフェライト基板を用い
ると、中心導体に印加される磁界の垂直透磁率を上げる
ことができるので、アイソレータの特性向上に資する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して詳細に説明する。

【００２３】図１〜図３は、本発明の１つの実施例の非
可逆回路素子を示している。

【００２４】図１は、２ポートタイプのアイソレータ１
を示す分解斜視図である。アイソレータ１は、積層基板
３と、積層基板３に直流磁界を印加する永久磁石４と、
積層基板３、永久磁石４を覆うように被せられた下ヨー
ク２、上ヨーク５と、積層基板３の実装面に配置される
チップ抵抗６と、から構成されている。下ヨーク２、上
ヨーク５は共に軟鉄等の磁性体金属からなり、半田付け
等によって互いに接合され、永久磁石４とともに磁気閉
回路を構成し、積層基板３に直流磁界を印加している。
なお、図１における下ヨーク２の上面側が、アイソレー
タ１の実装面となる。

【００２５】次に、図２に、アイソレータ１の積層基板
３の分解斜視図を示す。積層基板３は、入出力電極１１
ａ・１１ｂ、整合容量１２ａ・１２ｂ、中心導体１３・
１４、アース電極１６の各部分からなり、各部分はフェ
ライトからなる絶縁体板に銀、銅等の電極が配設されて
形成されている。なお、中心導体１３と１４とは電気的
に絶縁されており、互いに略９０度の角度で交差するよ
うに積層配置されている。また、アース電極１６は、下
ヨーク２を介して実装基板上に形成されたアース電極と
電気的に接続されている。

【００２６】この積層基板３は、厚膜印刷等の手法によ
ってその表面に電極が形成されたフェライトグリーンシ
ートを積層・圧着し、その後、焼成することによって形
成される。グリーンシートの積層・圧着に際しては、従
来例のアイソレータとは異なり、全て大きさの等しいグ
リーンシートを積層・圧着すればよい。また、積層基板
３から印刷抵抗の層は省かれている。

【００２７】以上のような形状にフェライトグリーンシ
ートを積層・圧着した後に、グリーンシートの積層体を
焼成し、積層基板３を得る。

【００２８】積層基板３の実装面には、図１に示すよう
に、チップ抵抗６が配置されている。より正確には、積
層基板３に形成されている入出力電極１１ａ・１１ｂ
に、チップ抵抗６のそれぞれの入出力電極６ａ・６ｂが
接続され、チップ抵抗６のそれぞれの入出力電極６ａ・
６ｂがアイソレータ１の外部信号の入出力端子として機
能するような位置に、チップ抵抗６が配置される。チッ
プ抵抗６は、半田付け等の手法によって積層基板３に固
定することが望ましい。その際、完成品のアイソレータ
１を基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度で
溶融する高温半田によって、チップ抵抗６を固定してお
くことが望ましい。チップ抵抗６の厚みは、積層基板３
の実装面に延在している下ヨーク２の厚みとほぼ同等の
厚みであることが望ましい。こうすることにより、アイ
ソレータ１を実装基板に実装した際の安定性を高めるこ
とができるからである。ここで、アイソレータ１の実装
基板への実装状態を、図３に示しておく。

【００２９】ところで、チップ抵抗６は、必ずしも積層
基板３の実装面に配置される必要はない。例えば、図４
に示すように、積層基板３の側面にチップ抵抗６を配置
しても構わない。但しこの場合においても、積層基板３
に形成されている入出力電極１１ａ・１１ｂに、チップ
抵抗６のそれぞれの入出力電極６ａ・６ｂが接続され、
チップ抵抗６のそれぞれの入出力電極６ａ・６ｂが、ア
イソレータ１の外部信号の入出力端子として機能するよ
うな位置にチップ抵抗６を配置するように配慮する必要
がある。

【００３０】以上のような構成を採用することにより、
アイソレータ１は次のような作用を得られる。まず、積
層基板３の形成に際して、下ヨーク２を嵌合させるため
の凹部を設ける必要がなくなった。これは、たとえ下ヨ
ーク２の介在によって、実装基板と積層基板３との間に
隙間が生じても、積層基板３とは別体のチップ抵抗６を
積層基板３上の上記所定の位置に配置することによっ
て、実装基板上に形成された伝送線路と積層基板３との
電気的導通を得られるからである。また、積層基板３中
に印刷抵抗を形成する必要もなくなった。これは、チッ
プ抵抗６が、従来の印刷抵抗の機能を果たしているから
である。なお、以上のような構成の違いにかかわらず、
アイソレータ１の等価回路自体は、従来例のアイソレー
タ５１の等価回路と同一の回路を構成する。

【００３１】以下、アイソレータ１の機能について説明
する。

【００３２】まず、実装基板に形成された伝送線路から
送られてきた高周波信号は、実装基板と接しているチッ
プ抵抗６の一方の電極６ａを介して、積層基板３の入力
電極１１ａに入力される。入力電極１１ａに送られてき
た高周波信号は、整合容量１２ａでインピーダンスの整
合が取られ、中心導体１３へと送られる。中心導体１３
へ送られた信号は、直流磁界の印加された高周波フェラ
イトの性質で中心導体１４へと伝搬し、整合容量１２
ｂ、出力電極１１ｂを経て、チップ抵抗６の他方の出力
電極６ｂを介して外部回路へ出力される。外部回路に出
力された高周波信号は、外部回路における不整合点にお
いてその一部が反射される。反射された信号は伝送線路
を逆流し、チップ抵抗６へ到達すると、チップ抵抗６で
熱として消費される。アイソレータ１は以上のような非
可逆特性を有する。

【００３３】ところで、本発明の非可逆回路素子は上記
実施例に限定されるものではない。例えば、非可逆回路
素子の使用される周波数帯によっては、整合容量を必要
としない場合もある。そのようなケースにおいては、図
５に示すように、整合容量を除いた積層基板を用いてア
イソレータ１を構成してもよい。

【００３４】また、２ポートタイプのアイソレータのみ
ならず、図６に示すように、３ポートタイプの非可逆回
路素子２１にも本発明を適用しうる。３ポートタイプの
非可逆回路素子２１の場合、その回路構成上、必ずしも
を実装基板と積層基板２３との隙間を埋めるスペーサと
して、チップ抵抗を用いる必要はない。実装基板に形成
された伝送線路と積層基板２３とを電気的に導通させう
るものであれば、例えば導体の形成された樹脂片等を用
いても構わない。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非可逆回路素子によれば、以下のような優れた効果を
得られる。

【００３６】まず、積層基板の形成が非常に容易に、か
つ効率的に行えるようになる。

【００３７】なぜなら、積層基板を形成するに際して、
下ヨークを嵌合させるための凹部を設ける必要がなくな
ったからである。すなわち、積層基板と別体のチップ抵
抗等を用いることによって、実装基板上の伝送線路と積
層基板との電気的導通を得る構成としたことにより、外
部信号の入出力端子を積層基板に一体化して形成する必
要がなくなったのである。これによって、積層基板の形
成に際して、全て大きさの等しいフェライトグリーンシ
ートを用いればよく、その形成には同一の金型を用いれ
ば足る。そして、積層するグリーンシートの大きさが等
しいことにより、圧着時のグリーンシート同士のずれが
生じにくくなる。このため、より強い圧力でグリーンシ
ート同士を圧着することが可能となり、グリーンシート
の積層体の焼成工程における、めくれやはがれと言った
問題を大幅に抑制することができる。

【００３８】また、２ポートタイプのアイソレータにお
いては、終端抵抗にチップ抵抗を用いたことにより、印
刷抵抗を用いていた際に生じていた問題点を解消するこ
とができる。

【００３９】すなわち、チップ抵抗は、従来の印刷抵抗
に比べて抵抗値の精度や安定性が高いので、抵抗値の微
調整のためのトリミングや、抵抗値変化防止のためのオ
ーバーコーティング等の処理を施す必要がない。また、
積層基板から印刷抵抗の層がなくなったことにより、積
層基板の全ての層について同一方向の面に電極を位置さ
せればよいので、電極の形成工程あるいはグリーンシー
トの積層工程において全て同一の処理とすることができ
る。

【００４０】以上のように、本発明の非可逆回路素子に
よれば、積層基板の形成の容易で、かつ量産性に優れた
非可逆回路素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の非可逆回路素子を示す分解
斜視図である。

【図２】実施例の非可逆回路素子の、積層基板を示す
分解斜視図である。

【図３】（ａ）実施例の非可逆回路素子の、実装基板へ
の実装状態を示す斜視図である。（ｂ）図３（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。

【図４】（ａ）変形例の非可逆回路素子の、実装基板へ
の実装状態を示す斜視図である。（ｂ）図４（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。

【図５】また異なる変形例の非可逆回路素子の、積層
基板を示す分解斜視図である。

【図６】さらに異なる変形例の非可逆回路素子を示す
分解斜視図である。

【図７】従来例の非可逆回路素子を示す分解斜視図で
ある。

【図８】従来例の非可逆回路素子の、積層基板を示す
分解斜視図である。

【図９】従来例の非可逆回路素子の、等価回路を示す
図である。

【図１０】（ａ）従来例の非可逆回路素子の、実装基板
への実装状態を示す斜視図である。（ｂ）図１０（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。

【符号の説明】

１・・・アイソレータ２・２２・・・下ヨーク３・２３・・・積層基板４・２４・・・永久磁石５・２５・・・上ヨーク６・・・チップ抵抗６ａ・６ｂ・・・入出力電極１１ａ・１１ｂ・・・入出力電極１２ａ・１２ｂ・・・整合容量１３・１４・・・中心導体１６・・・アース電極２１・・・非可逆回路素子２６・２７・・・スペーサ５１・・・アイソレータ５２・・・下ヨーク５３・・・積層基板５４・・・永久磁石５５・・・上ヨーク６１ａ・６１ｂ・・・入出力電極６２ａ・６２ｂ・・・整合容量６３・６４・・・中心導体６５・・・終端抵抗６６・・・アース電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の中心導体が絶縁体板に配置され、
前記各中心導体の一端に入出力端子が接続されてなる積
層基板と、前記積層基板に直流磁界を印加する磁気閉回路を構成す
るための永久磁石およびヨークとを有する非可逆回路素
子であって、前記積層基板の実装面に前記ヨークが延在しており、かつ、複数の電極が形成されたスペーサを前記実装面に
配置し、該スペーサに形成された電極を前記各中心導体
の前記一端に接続することにより、該スペーサに形成さ
れた電極をそれぞれ前記入出力端子として用いたことを
特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】互いに電気的絶縁状態で交差するように
第１、第２の中心導体を絶縁体板に配置し、前記第１、
第２の中心導体の、一端にそれぞれ第１、第２の入出力
端子を接続するとともに、他端にアースを接続してなる
積層基板と、前記第１、第２の入出力端子間に接続された抵抗と、前記積層基板に直流磁界を印加する磁気閉回路を構成す
るための永久磁石およびヨークとを有する非可逆回路素
子において、前記積層基板の実装面に前記ヨークが延在しており、かつ、前記抵抗にチップ抵抗を用い、該チップ抵抗の両
端子を前記第１、第２の入出力端子として用いたことを
特徴とする非可逆回路素子。
【請求項３】前記チップ抵抗の厚みが前記ヨークの厚
みとほぼ同一であることを特徴とする請求項２記載の非
可逆回路素子。
【請求項４】前記絶縁体板がフェライト基板であるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の非可逆回
路素子。