JPH1117408A - 表面実装型アイソレータ - Google Patents

表面実装型アイソレータ

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JPH1117408A
JPH1117408A JP9170332A JP17033297A JPH1117408A JP H1117408 A JPH1117408 A JP H1117408A JP 9170332 A JP9170332 A JP 9170332A JP 17033297 A JP17033297 A JP 17033297A JP H1117408 A JPH1117408 A JP H1117408A
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JP
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isolator
ferrite
magnetic field
surface mount
mount type
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JP9170332A
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Kuniharu Takahashi
邦治 高橋
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NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/32Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/38Circulators
    • H01P1/383Junction circulators, e.g. Y-circulators
    • H01P1/387Strip line circulators

Landscapes

  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のMIC型アイソレータを気密構造のパッ
ケージ内に組み込む場合、マグネットの大きさやマグネ
ットを固定するための接着剤が問題となるために、半導
体と同一のパッケージ内に実装することが困難であっ
た。 【解決手段】マグネットを必要としない六方晶型フェラ
イト1を円柱状に焼成し、セラミック基板5に埋め込
む。セラミック基板5の一方の面に全面接地導体層7
を、もう一方の面は、アイソレータの分岐線路2,3、
接合面4および50Ω終端抵抗6をパターンで形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波・ミリ
波帯で使用されるアイソレータに関し、特に、表面実装
型アイソレータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりマイクロ波帯のアイソレータと
しては、MIC(マイクロ波集積回路)技術を用いたM
ICアイソレータが広く知られている。
【0003】例えば、実開昭60−25207号公報に
は、MICアイソレータの構造を示す図が示されてい
る。
【0004】すなわち、図5は、上記公報に示されたM
ICアイソレータを表わした図である。図5の(a),
(b),(c)は、それぞれMICアイソレータの正面
図、側面図、裏面図である。
【0005】本図において、51は永久磁石(マグネッ
ト)、52は導体パターンを片面に有するフェリ磁性体
基板、53はフェリ磁性体基板52の他面に装着されて
この基板を支持固定しかつ接地導体となる非磁性接地導
体板、54は50Ωチップ抵抗、55は分岐線路56を
接続する接合面部である。
【0006】また、他の従来技術として、図5に示し
た、フェリ磁性体基板を用いずにアルミナセラミック基
板を用いてフェライト円板をアルミナセラミック基板に
埋込む実装方法も知られている。この実装方法は、例え
ば、特開昭61−288486号公報に詳細が記載され
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般にMICでは、使
用する半導体チップの特性を保持するために、外気を遮
断した気密構造のパッケージ内に半導体チップを実装し
て、高周波回路の集積化をはかっている。しかし、MI
Cアイソレータは前述したようにマグネットを必要とす
るため、MICアイソレータを気密構造のパッケージ内
に組み込む場合、マグネットの大きさやマグネットを固
定するための接着剤から発生するガスが問題となり、半
導体チップ用MICと同一のパッケージ内に実装するこ
とが困難であった。
【0008】このため、高周波回路を構成するためには
MICアイソレータのパッケージと一般のMICパッケ
ージとを別個に用いる必要があった。従って、装置の小
型、軽量化の点で問題となっていた。
【0009】また、図6はMICアイソレータを用いた
周波数変換器の等価回路を示した図である。本図におい
て、RF入力信号60は、MICアイソレータ50に入
力した後、MIC半導体を用いたMIC増幅器64に入
力し、増幅される。MIC増幅器64の出力は、局発信
号61を入力したMICミキサ66によって周波数変換
されたIF信号62として出力される。
【0010】ここで、MICアイソレータ50は、MI
Cアイソレータ用のパッケージに実装される。一方、M
IC増幅器64とMICミキサ66とは、MICパッケ
ージ65に実装される。
【0011】このため、上述したように実装面積の増大
を生ずるという問題のみならず、両パッケージ間の信号
接続が必要なため、高周波インピーダンス特性の劣化を
生ずるという問題も有していた。
【0012】以上述べたように本発明の目的は、気密パ
ッケージ内で他の半導体チップと同じ実装形態を採るこ
とができ、マグネットを必要としない表面実装型アイソ
レータを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の表面実装型アイ
ソレータは、外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を有
するフェライトを用いてアイソレータを形成し、前記ア
イソレータを半導体チップと共にMIC(マイクロ波集
積回路)又はMCM(マイクロ波回路モジュール)内に
表面実装形式で実装することを特徴とする。
【0014】また、本発明の表面実装型アイソレータ
は、外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を有するフェ
ライトと、前記フェライトを円形状に成形して埋め込ま
れたセラミック基板と、前記セラミック基板の一の基板
面に設けられた全面接地導体と、前記セラミック基板の
他の基板面に2個の入出力端から延長された分岐線路
と、前記分岐線路を接続する接合部と、前記接合部に接
続する終端抵抗とを有することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の表面実装型
アイソレータの基本構造を図1を用いて説明する。
【0016】図1(a),(b)は、それぞれ本発明の
表面実装型アイソレータ10の正面図、断面図を示した
図である。
【0017】本図において、1はフェライト自体が内部
磁界を有し、六方晶型結晶構造のフェライト、2,3は
アイソレータの分岐線路、4は接合面、5はセラミック
基板、6は50Ω終端抵抗、7は全面接地導体層を表わ
している。
【0018】ここで、上記六方晶型結晶構造のフェライ
ト1は、フェライト自体が内部磁界を有する特性がある
ため、従来必要であった外部磁界すなわち、外付けマグ
ネットが不要とすることができる。
【0019】上記特性を有するフェライトの材料として
は、種々の材料が知られているが、その中でもマグネト
プランバイト型フェライトが一般に使用されている。
【0020】上記マグネトプランバイト型フェライトと
は、異方性磁界の大きいマグネトプランバイトを材料と
するフェライトである。
【0021】マグネトプランバイトとは、六方晶型のや
や複雑な結晶構造を持つ天然鉱石をいう。そして、MF
e12O19の化学式で表される化合物は、上記結晶構造が
同じであることからマグネトプランバイト型フェライト
と呼ばれている。MがBaまたはSrのフェライトは異
方性磁界が大きく、永久磁石材料として広く知られてい
る。
【0022】このようなマグネトプランバイト型フェラ
イトにおいて、Srフェライトを用いることにより外部
磁石を使用せずただ磁化するのみで、100GHz帯の
共鳴形アイソレータが得られることが知られている。
【0023】このマグネトプランバイト型フェライトに
関しては、「マイクロ波フェライトその応用技術」p3
6,37,橋本忠士著,総合電子出版社,1997.
5.10出版に記載されている。
【0024】本発明は、以上説明した六方晶型結晶構造
のフェライトの内部磁界を有する特性を利用し、外部磁
界として必要としていた外付けマグネットを不要とする
ことができる。このため、アイソレータは、一般の表面
実装部品と同様に取り扱うことができるため、MICだ
けでなくMCM(マイクロ波回路モジュール)内にチッ
プ搭載することができる。
【0025】図1を用いて、表面実装型アイソレータ1
0を具体的に説明する。
【0026】図1において、六方晶型結晶構造のフェラ
イト1を円柱状に焼成し、セラミック基板5に埋め込
む。セラミック基板1の一方の面に全面接地導体層7を
形成し、他方の面には表面実装型アイソレータ10の入
出力端から延長された分岐線路2,3、分岐線路2,3
を接続する接合面4及び接合面4に接続して終端する5
0Ω終端抵抗6をパターンで形成している。
【0027】図2は図1で説明した表面実装型アイソレ
ータ10を半導体チップと共に気密構造のMIC20の
内部に実装したMICパッケージの断面図を示した図で
ある。
【0028】本図において、表面実装型アイソレータ1
0は、図1で示したと同様にマグネットを不要とする六
方晶型結晶構造のフェライトをセラミック基板に埋め込
まれた構造をしている。
【0029】金属製のMICヘッダー22上には、表面
実装型アイソレータ10と共に、半導体チップ21、接
続基板24が取り付けられている。このMICヘッダー
と表面実装型アイソレータ10、半導体チップ21、接
続基板21との接続は、ロー付け若しくはバンプ接続な
どの手法が用いることができる。
【0030】また、表面実装型アイソレータ10の入出
力パターンと半導体チップ21との信号接続は、ボンデ
ィングワイヤ25を用いて接続される。なお、ボンディ
ングワイヤを金リボン等を用いることもできる。
【0031】さらに、MIC20の入出力信号はガラス
端子23で外部とインターフェースされる。このガラス
端子23は、MIC内部の接続基板24とボンディング
ワイヤ25にて接続される。
【0032】このMIC20全体は、半導体チップ21
の外気による表面劣化防止のために、金属キャップ21
により気密性が維持されている。
【0033】図3は図2に示したMIC20の等価回路
を示した図である。本図は、前述した図6のMICアイ
ソレータを用いた周波数変換器についての等価回路であ
り、表面実装型アイソレータとMICアイソレータとの
相違点を示している。すなわち、表面実装型アイソレー
タ10は、他の半導体チップで構成されるミキサ66、
増幅器64と共に同一のMIC20のパッケージ内に実
装される。
【0034】このため、表面実装型アイソレータ10と
増幅器64との信号接続は、直接短いボンディングワイ
ヤで接続されることができるため、高周波特性を劣化す
ることがない効果を有している。
【0035】なお、表面実装型アイソレータ10に用い
られる六方晶型結晶構造のフェライトは、ミリ波等の超
高周波帯にて内部磁界特性を有する。そのため、RF入
力信号60の周波数は前記フェライトが内部磁界特性を
有する周波数よりも高いことが必要である。
【0036】次に、本発明の他の実施の形態を以下に示
す。
【0037】図4は本発明の表面実装型アイソレータを
MCM(マイクロ波回路モジュール)に適用した場合の
外観図を示した図である。
【0038】ここでMCM40は、多層誘電体基板のM
CM基板41の上層面の一部を切削し、その内部に表面
実装型アイソレータ10と共に、半導体チップ21を実
装している。表面実装型アイソレータ10と半導体チッ
プ21間の接続は、リボン43を用いて接続される。
【0039】そして、上記表面実装型アイソレータ10
を実装する切削部44全体の気密性を維持するため切削
部44の上部にはMCMキャップ42を取り付けられ
る。
【0040】また、本発明の実施の形態では高周波回路
用アイソレータについて説明したが、高周波回路用サー
キュレータについても同様に適用できるのは勿論のこと
である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面実装
型アイソレータは、マグネットが不要なため、半導体チ
ップ等と全く同様の表面実装手段が採用できるため、高
集積化、小型化が可能となる。
【0042】また、MICやMCMにおいて半導体チッ
プと一体化できるため、高周波インピーダンスマッチン
グが容易に行えると共に、高周波特性の改善を図ること
ができる効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明のチップ型アイソレータ10の正
面図である。 (b)本発明のチップ型アイソレータ10の断面図であ
る。
【図2】図1のチップ型アイソレータ10を用いたMI
Cの断面図である。
【図3】図1のチップ型アイソレータ10を用いた周波
数変換器の等価回路である。
【図4】本発明のMCM40の斜視図である。
【図5】(a)従来のMICアイソレータ50の正面図
である。 (b)従来のMICアイソレータ50の断面図である。 (c)従来のMICアイソレータ50の裏面図である。
【図6】従来のMICアイソレータ50を用いた周波数
変換器の等価回路である。
【符号の説明】
1 六方晶型結晶構造のハードフェライト 2,3 入出力分岐線路 4 分岐線路接合面 5 セラミック基板 6 薄膜終端抵抗 7 接地導体層 10 表面実装型アイソレータ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を
    有するフェライトを用いてアイソレータを形成し、前記
    アイソレータを半導体チップと共にMIC(マイクロ波
    集積回路)又はMCM(マイクロ波回路モジュール)内
    に表面実装形式で実装することを特徴とする表面実装型
    アイソレータ。
  2. 【請求項2】 外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を
    有するフェライトと、前記フェライトを円形状に成形し
    て埋め込まれたセラミック基板と、前記セラミック基板
    の一の基板面に設けられた全面接地導体と、前記セラミ
    ック基板の他の基板面に2個の入出力端から延長された
    分岐線路と、前記分岐線路を接続する接合部と、前記接
    合部に接続する終端抵抗とを有することを特徴とする表
    面実装型アイソレータ。
  3. 【請求項3】 前記表面実装型アイソレータは、半導体
    チップと共にMIC(マイクロ波集積回路)又はMCM
    (マイクロ波回路モジュール)内に表面実装形式で実装
    されることを特徴とする請求項2記載の表面実装型アイ
    ソレータ。
  4. 【請求項4】 外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を
    有するフェライトを用いてサーキュレータを形成し、前
    記サーキュレータを半導体チップと共にMIC(マイク
    ロ波集積回路)又はMCM(マイクロ波回路モジュー
    ル)内に表面実装形式で実装することを特徴とする表面
    実装型サーキュレータ。
  5. 【請求項5】 外部磁界を必要とせず、自ら内部磁界を
    有するフェライトと、前記フェライトを円形状に成形し
    て埋め込まれたセラミック基板と、前記セラミック基板
    の一の基板面に設けられた全面接地導体と、前記セラミ
    ック基板の他の基板面に2個の入出力端から延長された
    分岐線路と、前記分岐線路を接続する接合部とを有する
    ことを特徴とする表面実装型サーキュレータ。
  6. 【請求項6】 前記フェライトは、六方晶型フェライト
    であることを特徴とする請求項1,2,4,5記載の表
    面実装型アイソレータ。
  7. 【請求項7】 前記フェライトは、六方晶型フェライト
    でマグネトブランバイト型を用いることを特徴とする請
    求項1,2,4,5記載の表面実装型アイソレータ。
  8. 【請求項8】 前記表面実装型アイソレータは、マイク
    ロ波帯若しくはミリ波帯で用いられることを特徴とする
    請求項1,2,4,5記載の表面実装型アイソレータ。
JP9170332A 1997-06-26 1997-06-26 表面実装型アイソレータ Pending JPH1117408A (ja)

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