WO2006011383A1

WO2006011383A1 - 非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置

Info

Publication number: WO2006011383A1
Application number: PCT/JP2005/013163
Authority: WO
Inventors: Takashi Kawanami; Hiroshi Murata; Osamu Onishi; Kenta Motoki
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2006-02-02

Abstract

　フェライト（３２）の主面（３２ａ），（３２ｂ）に第１及び第２中心電極（３５），（３６）を導体膜にて形成した中心電極組立体（３１）を一対の磁石（４１），（４１）にて挟み込んだフェライト・磁石組立体（３０）を回路基板（２０）上に縦置き実装した非可逆回路素子。フェライト（３２）は直方体形状をなし、その主面（３２ａ），（３２ｂ）よりも広い主面（４１ａ）を有する磁石（４１），（４１）にて直流磁界が印加される。フェライト（３２）の下側面（３２ｄ）と磁石（４１）の下側面（４１ｄ）との間には、寸法差（α）が存在し、フェライト（３２）の下側面（３２ｄ）と回路基板（２０）の表面との間には接続用電極（３５ｂ）などと接合材（２３）と端子電極（２５ｄ）などが介在している。また、磁石（４１）の下側面（４１ｄ）と回路基板（２０）の表面との間には接着剤（２４）が介在している。

Description

非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、非可逆回路素子、特に、マイクロ波帯で使用されるアイソレータゃサーキユレータなどの非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、アイソレータやサーキユレータなどの非可逆回路素子は、予め定められた特定方向にのみ信号を伝送し、逆方向には伝送しない特性を有している。この特性を利用して、例えば、アイソレータは、自動車電話、携帯電話などの移動体通信機器の送信回路部に使用されて!、る。

[0003] 従来、非可逆回路素子として、特許文献 1には、二つの永久磁石の間に、電極膜にて中心電極を形成したフェライトを挟み込んでフェライト'磁石組立体を形成し、この組立体を整合用回路素子を内蔵した回路基板上に垂直方向に縦置き配置したものが開示されている。

[0004] しかし、この非可逆回路素子では、フェライトと永久磁石の回路基板との対向面は面一であるが、磁石の対向面は回路基板上には直接載置されてはおらず、フェライト •磁石組立体を回路基板上に安定した状態で実装できな、と、う問題点を有して、た。

[0005] また、特許文献 2には、中心電極を配置したフェライト基板と磁石基板とヨークとを接着剤で貼り合わせて一体化した後、これを切断して個々の非可逆回路素子を得ることが開示されている。

[0006] しかし、この製造方法では、マザ一基板力個々の非可逆回路素子に切り出した後に、フェライトの複数の側面に接続用電極を形成しており、これでは製造コストが上昇すると、う問題点を有して、た。

特許文献 1：特開 2002— 261513号公報

特許文献 2：特開 2001— 16005号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0007] そこで、本発明の目的は、永久磁石とフライトとを一体的に安定性よく回路基板上に実装することができ、しかも、小型で特性の良好な非可逆回路素子及び通信装置を提供することにある。

[0008] また、本発明の他の目的は、生産効率がよぐ製造コストの安価な非可逆回路素子の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 前記目的を達成するため、本発明に係る非可逆回路素子は、

永久磁石と、該永久磁石により直流磁界が印加されるフライトと、該フライトに配置された複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子において、

前記フライトは、その主面に複数の前記中心電極が互いに絶縁されて交差した状態で導体膜によって形成され、前記主面と直交する一側面に前記中心電極に接続された接続用電極が形成されており、

前記フライト及び前記永久磁石はともに直方体形状をなし、フライトの主面は永久磁石の主面よりも小さぐ

前記永久磁石は略同形状の一対のものが前記フライトの対向する主面にそれぞれ接着されてフェライトと一体化され、

互いに接着されて、る前記フェライトと一対の永久磁石はそれぞれの主面と直交する一側面にて前記回路基板上に載置されており、

前記フェライトの一側面と前記永久磁石の一側面とは所定の寸法差を有し、フェライトの一側面と前記回路基板の表面との間には前記接続用電極と該接続用電極に接合された接合材と回路基板上に形成された端子電極とが介在していること、を特徴とする。

[0010] 本発明に係る非可逆回路素子においては、フェライトの一側面及び永久磁石の一側面との間に所定の寸法差を有し、フライトの一側面と回路基板の表面との間には、接続用電極、接合材、端子電極が介在し、永久磁石の一側面の少なくとも一部は接着剤を介してあるいは介することなく回路基板の表面に直接あるいは回路基板上の端子電極に載置されるため、フェライトと永久磁石との一体物（フェライト'磁石組立体)を傾くことなく精度よぐかつ、確実に安定した状態で回路基板上に実装することができる。略同形状の一対の永久磁石を対面させて中心電極を形成したフェライトを挟み込み、かつ、フェライトの主面は永久磁石の主面よりも小さいため、永久磁石は平行度の良好な直流磁束を発生して均一な磁界がフライトに印加され、非可逆回路素子の挿入損失などの電気特性が向上する。

[0011] また、互いに接着されているフェライトと一対の永久磁石はそれぞれの主面と直交する一側面にて回路基板上に載置されているため、即ち、フライトと永久磁石は回路基板上にその主面が垂直方向となるように縦置き配置されているため、大きな磁界を得るために永久磁石を厚くしても該厚みに拘わらず背が高くなることはなぐ非可逆回路素子の小型化、低背化が達成される。

[0012] また、直方体形状のフェライトを用いることによって、回路基板との接合面が平面状となり、この面に接続用電極が形成されているため、該接続用電極と回路基板上に形成された端子電極との接続が確実かつ容易になる。また、接続用電極は一つの面に形成するだけでよぐ製造工程が簡略化される。

[0013] 本発明に係る非可逆回路素子において、中心電極は、一端が第 1入出力ポートに電気的に接続され、他端が第 2入出力ポートに電気的に接続された第 1中心電極と、該第 1中心電極と電気的絶縁状態で交差して一端が第 2入出力ポートに電気的に接続され、他端が接地用第 3ポートに電気的に接続された第 2中心電極とから構成されていることが好ましい。これにて、小型の集中定数型アイソレータを得ることができる。回路基板には整合用素子が内蔵されていてもよぐこれにて非可逆回路素子をより小型化できる。

[0014] また、フェライトと永久磁石は熱硬化型エポキシ系接着剤にて接着されていることが好ましい。熱硬化型の接着剤は耐熱性が良好であり、フェライト'磁石組立体を回路基板上にはんだ付け実装する際の熱や非可逆回路素子を通信機器のプリント基板上にはんだ付け実装する際の熱でフェライトと永久磁石とに接着不良が生じて互いの位置がずれたり、外れたりすることを防止することができる。また、この種の接着剤は誘電体であり、フェライトや中心電極に直接接触する部分に用いても、電気特性が劣化することはない。

[0015] 熱硬化型エポキシ系接着シートを用いれば、接着の作業性が良好であり、また、接着剤の塗布では、厚みの均一性、他の箇所への漏れ防止などを細かく管理することが不可欠である力シートを用いればそのような管理は不必要である。

[0016] フェライトと永久磁石の接着に紫外線熱併用硬化型エポキシ系接着剤を用いてもよい。紫外線の照射でフライトを所定の位置に仮固定した後、熱硬化させて本固定させれば、フェライトと永久磁石との位置精度が向上する。一般に、熱硬化型の接着剤は昇温による熱硬化過程でー且粘度が下がることが多ぐその際フェライトの位置がずれるおそれがある。紫外線硬化型接着剤で仮固定しておけばこのような位置ずれを防止できる。

[0017] 一方、永久磁石はフェライトマグネットであることが好ましい。フェライトマグネットは誘電体であり、内部に電磁界が分布できる。そのため、フェライトや中心電極に近接位置しても、高周波磁束、高周波電気力線がマグネット内部を自由に通過できる。その結果、中心電極のインダクタンスが減少することはなぐ Q値は高く保たれ、アイソレーシヨンは低損失で、広帯域な動作が可能となる。

[0018] また、フェライトはその一側面に形成された接続用電極が回路基板上に形成された端子電極とはんだなどの接合材を介して接合され、永久磁石はその一側面が回路基板上に接着剤にて接合されていることが好ましい。フェライト'磁石組立体と回路基板との接合にフェライト及び永久磁石をそれぞれを独立して接合することにより、接合が確実なものとなる。はんだ付けだけであると、非可逆回路素子を通信機器の基板上にリフローはんだで実装する際などにこの部分でのはんだが溶融してフェライト'磁石組立体の位置ずれが生じ、故障や特性劣化の原因となる。接着剤が併用されていれば、このような故障や特性劣化を未然に防止することができる。また、永久磁石とフエライトとの接着が外れた場合でも、永久磁石は回路基板上に接着されているため、所定の電気定数が保たれ、信頼性の高、非可逆回路素子を得ることができる。

[0019] 本発明に係る非可逆回路素子の製造方法は、永久磁石と、該永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、該フェライトに配置された複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子の製造方法にぉヽて前記フェライトの主面に複数の前記中心電極を導体膜によって互いに絶縁された状態で交差して形成するとともに、前記主面と直交する側面に接続用電極を形成して中心電極組立体を製作する工程と、

一対のマザ一磁石基板の間に接着剤層を介して前記中心電極組立体をマトリクス状に挟み込み、マザ一基板を形成する工程と、

前記マザ一基板を所定の寸法に切り分け、一対の永久磁石で一単位の中心電極組立体を挟着したフェライト ·磁石組立体を得る工程と、

を備えたことを特徴とする。

[0020] 本発明に係る製造方法にお!ヽては、一対のマザ一磁石基板の間に接着剤層を介して中心電極組立体をマトリクス状に挟み込み、マザ一基板を形成し、その後、マザ一基板を所定の寸法に切り分け、一対の永久磁石で一単位の中心電極組立体を挟着したフェライト'磁石組立体を得るため、いわゆる多数個取りの工程を採用することにより、フェライト'磁石組立体を高精度に生産効率よく製作することができ、コストダゥンを図ることができる。また、フェライト'磁石組立体が高精度であるため、結果的に非可逆回路素子の電気特性が向上する。

[0021] 特に、広い面積のマザ一磁石基板を使用するため、個々の永久磁石とフェライトを接着する場合と比較して磁石の傾きがなくなり、永久磁石とフェライトとの平行度が高まる。これにて、フェライトに印加されるバイアス磁界の平行性、均一性が保証され、挿入損失などの電気特性が劣化することがなくなる。

[0022] また、本発明に係る通信装置は前記非可逆回路素子を備えたものであり、好ましい電気特性が得られ、装置の小型化、低背化が達成される。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明に係る非可逆回路素子（2ポート型アイソレータ)の一実施例を示す分解斜視図である。

[図 2]前記 2ポート型アイソレータの中心電極組立体を示す斜視図である。

[図 3]前記中心電極組立体の変形例を示す斜視図である。

[図 4]前記 2ポート型アイソレータの回路基板内の回路構成を示すブロック図である。 [図 5]前記 2ポート型アイソレータの第 1回路例を示す等価回路図である。

[図 6]前記 2ポート型アイソレータの第 2回路例を示す等価回路図である。

[図 7]前記第 2回路例の説明図である。

[図 8]前記 2ポート型アイソレータのフェライト'磁石組立体の構成を模式的に示す立面図である。

[図 9]前記フェライト'磁石組立体の他の例を模式的に示す立面図である。

[図 10]本発明に係る製造方法の一実施例を示す斜視図である。

[図 11]前記製造方法を工程順に示す説明図である。

[図 12]フェライト'磁石組立体の他の実装例を模式的に示す立面図である。

[図 13]本発明に係る通信装置の一実施例を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明に係る非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置の実施例について添付図面を参照して説明する。

[0025] 本発明に係る非可逆回路素子の一実施例である 2ポート型アイソレータ 1の分解斜視図を図 1に示す。この 2ポート型アイソレータ 1は、集中定数型アイソレータであり、概略、金属製ヨーク 10と、回路基板 20と、フェライト 32を含む中心電極組立体 31と、フェライト 32に直流磁界を印加するための永久磁石 41, 41とで形成されている。

[0026] ヨーク 10は軟鉄などの強磁性体材料力もなり、銀めつきが施され、回路基板 20上で中心電極組立体 31と永久磁石 41, 41を囲む枠体形状とされている。

[0027] フェライト 32と永久磁石 41, 41の上面には誘電体 (例えば、榭脂、セラミック)からなるキャップ 15が接着される。このキャップ 15は金属板であってもよい。金属板としては銅や黄銅及びこれらに銀めつきを施したものなどが適している。上面又は両面に電極板を配した誘電体をキャップ 15としてもよい。金属製のキャップ 15は、はんだ付けや導電性接着剤、溶接などでヨーク 10に接続されることが好ましい。

[0028] 中心電極組立体 31は、図 2に示すように、マイクロ波フェライト 32の主面 32a, 32b に互いに電気的に絶縁された第 1中心電極 35及び第 2中心電極 36を形成したものである。ここで、フェライト 32は互いに平行な第 1主面 32a及び第 2主面 32bを有する直方体形状をなし、第 1主面 32a及び第 2主面 32bはその短辺寸法と長辺寸法との比（以下、形状比と称する）が 1 : 1. 5〜5であり、かつ、回路基板 20上に第 1主面 32 a及び第 2主面 32bが略垂直方向に配置されている。本明細書では、主面 32a, 32b の長辺と接する面を側面 32c, 32dと称する。

[0029] また、永久磁石 41, 41はフェライト 32の主面 32a, 32bに対して磁界を該主面 32a , 32bに略垂直方向に印加するように主面 32a, 32bに接着され、フェライト'磁石組立体 30を形成している。なお、このフェライト'磁石組立体 30の構成及び製作工程は以下に詳述する。

[0030] 図 2に示すように、第 1中心電極 35はフェライト 32の第 1主面 32aにおいて右下から立ち上がって左上に長辺に対して比較的小さな角度で傾斜して形成され、左上方に立ち上がり、側面 32c上の接続用電極 35aを介して第 2主面 32bに回り込み、第 2主面 32bにおいて第 1主面 32aと透視状態で重なるように形成され、側面 32dに形成された接続用電極 35bに接続されている。

[0031] 第 2中心電極 36は、まず、 0. 5ターン目 36aが第 1主面 32aにおいて下辺略中央部から左上に長辺に対して比較的大きな角度で傾斜して第 1中心電極 35と交差した状態で形成され、側面 32c上の接続用電極 36bを介して第 2主面 32bに回り込み、この 1ターン目 36cが第 2主面 32bにおいて左方に比較的大きな角度で傾斜して第 1 中心電極 35と交差した状態で形成されている。 1ターン目 36cの下端部は側面 32d の接続用電極 36dを介して第 1主面 32aに回り込み、この 1. 5ターン目 36eが第 1主面 32aにおいて 0. 5ターン目 36aと平行に第 1中心電極 35と交差した状態で形成され、側面 32c上の接続用電極 36fを介して第 2主面 32bに回り込んでいる。この 2ターン目 36gも第 2主面 32bにおいて 1ターン目 36cと平行に第 1中心電極 35と交差した状態で形成され、側面 32dの接続用電極 36hに接続されて、る。

[0032] 即ち、第 2中心電極 36はフェライト 32に螺旋状に 2ターン卷回されていることになる。ここで、ターン数とは、中心電極 36が第 1又は第 2主面 32a, 32bをそれぞれ 1回横断した状態を 0. 5ターンとして計算している。そして、中心電極 35, 36の交差角は必要に応じて設定され、入力インピーダンスや挿入損失が調整されることになる。

[0033] また、前記第 1及び第 2中心電極 35, 36の形状は種々に変更することができる。図 3にその変形例を示す。この変形例では、第 1及び第 2中心電極 35, 36はそれぞれ主面 32a, 32b上で 2本に分岐して形成されている。

[0034] 回路基板 20は、複数枚の誘電体シート上に所定の電極を形成して積層し、焼結した積層型基板であり、その内部には、図 4に示すように、整合用コンデンサ CI, C2, Csl, Cs2, Cpl, Cp2、終端抵抗 Rが内蔵されている。また、上面には端子電極 25 a〜25fが、下面には外部接続用端子電極 26, 27, 28がそれぞれ形成されている。

[0035] これらの整合用回路素子と前記第 1及び第 2中心電極 35, 36との接続関係を図 4 及び図 5、図 6、図 7の等価回路を参照して説明する。なお、図 5に示す等価回路は本発明に係る非可逆回路素子（2ポート型アイソレータ 1)における基本的な第 1回路例を示し、図 6及び図 7に示す等価回路は第 2回路例を示す。図 4には図 6に示す第 2回路例の構成が示されて、る。

[0036] 即ち、回路基板 20の下面に形成された外部接続用端子電極 26が入力ポート P1として機能し、この電極 26は整合用コンデンサ Cs 1を介して整合用コンデンサ C 1と終端抵抗 Rとの接続点 21aに接続されている。また、この接続点 21aは回路基板 20の上面に形成された端子電極 25aを介して第 1中心電極 35の一端に接続されている。

[0037] 第 1中心電極 35の他端はフェライト 32の側面 32dに形成された接続用電極 35c及び回路基板 20の上面に形成された端子電極 25bを介して終端抵抗 R及びコンデンサ CI, C2に接続されている。

[0038] 一方、回路基板 20の下面に形成された外部接続用端子電極 27が出力ポート P2として機能し、この電極 27は整合用コンデンサ Cs2を介してコンデンサ C2, C1の接続点 21bに接続されている。

[0039] 第 2中心電極 36の一端接続用電極 36i (フェライト 32の側面 32dに形成されている )は回路基板 20の上面に形成された端子電極 25cを介して前記接続点 21bに接続されている。第 2中心電極 36の他端接続用電極 36hは回路基板 20の上面に形成された端子電極 25dを介して回路基板 20の下面に形成された外部接続用端子電極 2 8と接続されてヽる。この外部接続用端子電極 28は接地ポート P3として機能するものである。また、この外部接続用端子電極 28は、回路基板 20の上面に形成された端子電極 25e, 25fを介して前記ヨーク 10にも接続されている。

[0040] また、入力ポート P1とコンデンサ Cslの接続点には接地されたインピーダンス調整用のコンデンサ Cplが接続されている。同様に、出力ポート P2とコンデンサ Cs2との接続点にも接地されたインピーダンス調整用のコンデンサ Cp2が接続されている。

[0041] 回路基板 20とヨーク 10とは端子電極 25e, 25fを介してはんだ付けされて一体ィ匕され、フェライト'磁石組立体 30はフェライト 32の側面 32dの各種接続用電極 35b, 35 c, 36d, 36h, 36iが回路基板 20上の端子電極 25a〜25dとはんだ付けされて一体ィ匕されるとともに、永久磁石 41, 41の下側面 41d, 41dが回路基板 20上に接着剤 2 4にて一体化される（図 8参照)。なお、図 8は図 1の矢印 A— A部分で断面としたものである。

[0042] 以上の構成からなる 2ポート型アイソレータ 1において、フェライト 32は互いに平行な第 1主面 32a及び第 2主面 32bを有する直方体形状をなし、第 2中心電極 36はフエライト 32に 2ターン卷回されているため、好ましい挿入損失を広帯域に渡って得ることができる。これは、フェライト 32に第 1及び第 2中心電極 35, 36を卷回することにより、中心電極 35, 36の交差箇所が増加して中心電極 35, 36間の結合係数が大きくなることで、挿入損失が減少し、通過周波数の広帯域ィ匕が図られたことを意味する

[0043] また、同形状の一対の永久磁石 41, 41を対面させて第 1及び第 2中心電極 35, 3 6を形成したフェライト 32を挟み込み、かつ、フェライト 32の主面 32a, 32bは永久磁石 41の主面 41aよりも小さいため（図 8参照）、永久磁石 41は平行度の良好な直流磁束を発生して均一な磁界がフェライト 32に印加され、アイソレータ 1の挿入損失などの電気特性が向上する。

[0044] また、フェライト 32は回路基板 20上に主面 32a, 32bが略垂直方向に配置され、かつ、永久磁石 41, 41はフェライト 32の主面 32a, 32bに対して磁界を略垂直方向に印加するように回路基板 20上に配置されているため、換言すれば、フェライト 32と永久磁石 41 , 41は回路基板 20上に垂直方向に縦置き配置されているため、大きな磁界を得るために永久磁石 41, 41を厚くしても該厚みに拘わらず背が高くなることはなぐ小型化、低背化が達成される。

[0045] さらに、第 2回路例（図 6参照）に示したように、第 1中心電極 35とコンデンサ C1との接続点 21aと入力ポート P1との間、及び、中心電極 35, 36の接続点 21bと出力ポート P2との間にいま一つの整合用コンデンサ Csl, Cs2を挿入したため、中心電極 35 , 36のインダクタンスを大きく設定して広帯域での電気特性を向上させた際でもアイソレータに接続される機器とのインピーダンス (50 Ω )を合わせることが可能である。なお、この効果は整合用コンデンサ Csl又は Cs2のいずれか一方を挿入するだけでち達成することがでさる。

[0046] なお、第 2中心電極 36とコンデンサ C2との接続点と接地ポート P3との間に整合用インダクタを挿入すれば、 2倍波又は 3倍波など所望の高周波を抑制することができる。また、入力ポート P1と接地との間、出力ポート P2と接地との間に、インダクタとコンデンサとからなる LC直列回路を挿入してもよい。このような LC直列回路を設けることによっても、 2倍波又は 3倍波など所望の高周波を抑制することができる。

[0047] ここで、フェライト'磁石組立体 30について説明する。図 8に示すように、フェライト 3 2の主面 32a, 32b上には、導体膜からなる第 1中心電極 35、絶縁体膜 37、導体膜力もなる第 2中心電極 36、絶縁体膜 38が成膜されている。また、フェライト 32の上側面 32c及び下側面 32dには各種接続用電極が導体厚膜によって形成されている。

[0048] 中心電極 35, 36は、フェライト 32の主面 32a, 32bに銀、銅、金やその合金からなる電極膜材料、金や銀などの導体粉とエポキシ榭脂などカゝらなる導体複合材料 (ぺ一スト又は接着剤)などの電極膜材料にて、印刷や転写により薄膜として形成されている。あるいは、これらの電極膜材料と感光物質とを混合してフォトリソグラフ、エッチングなどの加工技術を用いて、所定の形状に形成してもよ、。

[0049] 絶縁体膜 37, 38は、ガラス粉を焼結したもの、エポキシ榭脂などの有機物質膜、ガラス布とエポキシ榭脂などの有機物質膜を組み合わせたものなどを、印刷や転写により形成されている。あるいは、これらの材料と感光物質とを混合してフォトリソグラフ、エッチングなどの加工技術を用いて、所定の形状に形成してもよい。絶縁体膜 37, 3

8は必要に応じて主面 32a, 32bの全面に塗布してもよい。

[0050] 中心電極 35, 36の導体膜と絶縁体膜 37, 38は必要に応じて、それぞれ 1層以上設け、場合によっては絶縁体膜 37, 38に形成した孔 (ビアホール)を経由して異なる層の導体膜どうしを接続してもよい。

[0051] 各種接続用電極は、銀、銅、金やその合金カゝらなる電極膜材料、金や銀などの導体粉とエポキシ榭脂などカゝらなる導体複合材料 (ペースト又は接着剤)などの電極膜材料にて、印刷や転写により厚膜として形成されている。あるいは、これらの電極膜材料と感光物質とを混合してフォトリソグラフ、エッチングなどの加工技術を用いて、所定の形状に形成してもよ、。

[0052] フェライト 32の主面 32a, 32bには永久磁石 41, 41が接着剤層 42を介して接着される。この接着剤層 42としては、熱硬化性の 1液性又は 2液性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化性又は紫外線熱併用硬化性エポキシ系あるいはアクリル系の接着剤などが適している。接着剤層 42としては、エポキシ系接着剤を予め一定の厚さのシート状に加工し、これ力 Sタック性を持つような熱硬化性のエポキシ系接着シートを用いてもよい。また、両面粘着シートを用いてもよい。

[0053] なお、接着剤層 42は必ずしも全面が均一な厚さである必要はなぐドット模様に塗布されていてもよい。

[0054] フェライ卜 32の下側面 32dに形成した各種接続用電極 35b, 35c, 36d, 36h, 36i は、図 8に示すように、回路基板 20の上面に形成した端子電極 25a〜25dに接合材 23 (例えば、はんだ）によって接合される。また、永久磁石 41の下側面 41dは接着剤 24にて回路基板 20上に接合される。接着剤 24としては、熱硬化性の 1液性又は 2液性のエポキシ系接着剤が適して、る。

[0055] フェライト'磁石組立体 30としては、図 9に示すように、中心電極組立体 31の両面に対して接着剤層 42aを介してフェライト 43を貼着し、さらに、接着剤層 42bを介して永久磁石 41を貼着してもよい。これにて、中心電極 35, 36間の結合を高めることができる。

[0056] このアイソレータ 1においては、直方体形状のフェライト 32を用いることによって、回路基板 20との接合面が平面状となり、この下側面 32dに各種接続用電極が形成されているため、該接続用電極と回路基板 20上に形成された端子電極 25a〜25dとの接続が確実かつ容易になる。また、各種接続用電極は一つの面に形成するだけでよく、製造工程が簡略化される。

[0057] また、フェライト 32はその下側面 32dに形成された各種接続用電極が回路基板 20 上に形成された端子電極 25a〜25dとはんだ付けされ、永久磁石 41, 41はその下側面 41dが回路基板 20の表面に直接あるいは端子電極を介して接着剤 24にて接着されているため、即ち、フェライト'磁石組立体 30と回路基板 20との接合にはんだ付けと接着とを併用することにより、接合が確実なものとなる。

[0058] はんだ付けだけであると、アイソレータ 1を通信機器の基板上にリフローはんだで実装する際などにこの部分でのはんだが溶融してフライト'磁石組立体 30の位置ずれが生じ、故障や特性劣化の原因となる。熱硬化性の接着剤 24が併用されていれば、このような故障や特性劣化を未然に防止することができる。また、永久磁石 41とフェライト 32との接着が外れた場合でも、永久磁石 41は回路基板 20上に接着されているため、所定の電気定数が保たれ、信頼性の高い非可逆回路素子を得ることができる。

[0059] フェライト 32の下側面 32dに形成した各種接続用電極を回路基板 20の上面に形成した端子電極 25a〜25dとの接合には前述したはんだ付け以外に、厚膜電極材料で焼結接合する方法、はんだや金などのバンプを超音波などを用いて温度上昇させて融着させる方法、あるいは、金や銀などの導体粉とエポキシ榭脂など力なる導電複合材料 (ペースト又は接着剤)を硬化させて接合する方法などを採用することができる。

[0060] ここで、前記フェライト'磁石組立体 30において、フェライト 32の下側面 32dと永久磁石 41の下側面 41dとの間には寸法差 αが設けられている（図 8参照)。この寸法差 aの存在によって、各種接続用電極の厚みと該接続用電極に接合されたはんだなどの接合材 23の厚みと回路基板 20上に形成された端子電極 25a〜25dの厚みと、永久磁石 41の接着剤 24の厚みとが回路基板 20の表面で面一になる。これにて、フエライト'磁石組立体 30を傾くことなく精度よぐかつ、確実に安定した状態で回路基板 20上に実装することが可能になる。

[0061] また、中心電極 35, 36を形成したフェライト 32が永久磁石 41の所定箇所に接着にて精度よく固定されて、るため、磁気損失のほとんどな、安定したアイソレータを製作することができる。特に、永久磁石 41とフェライト 32との接着に前述したように接着シートを用いた場合は、接着層の厚みの安定性により、フェライト 32と永久磁石 41との位置関係を好ましい平行度で一体ィ匕することができる。 [0062] 一対の永久磁石 41, 41の対向面どうしの距離も、接着剤層 42の厚みとフェライト 3 2の厚みによって決まり、磁気回路を目的どおりの定数でかつ安定的に（ばらつきが少なく）形成することができる。その結果、アイソレータの安定的な大量生産が可能であり、安価に付く。

[0063] また、中心電極組立体 31と一対の永久磁石 41, 41が接着剤層 42で一体化されていることで、機械的に安定となり、振動や衝撃で変形'破損しない堅牢なアイソレータとなる。このようなアイソレータは携帯型の通信機器に最適である。

[0064] さらに、中心電極 35, 36はフェライト 32の主面 32a, 32bに導体膜にて形成しているため、形状的に高精度に安定して形成され、均一な電気特性を有するアイソレータを量産することができる。これに加えて、絶縁体膜 37, 38もガラス粉を焼結した膜などとすることで、金属板力もなる中心電極を用いた場合と比べて、フェライト 32の主面 32a, 32bを平坦度の良好な形状とすることができる。その結果、フェライト 32と一対の永久磁石 41, 41それぞれの位置関係を平行度よく一体ィ匕できる。

[0065] また、フェライト 32の上側面 32c及び下側面 32dに各種接続用電極が設けられ、フエライト 32の主面 32a, 32b上の電極膜は各種接続用電極に接続されており、下側面 32dに形成された各種接続用電極が回路基板 20の上面に形成された端子電極 2 5a〜25dと対向して接合される。その結果、フェライト 32に配置されている中心電極 35, 36をはんだ付けなどの方法で容易にかつ信頼性よく回路基板 20内の整合用回路素子や入出力外部接続用端子電極 26, 27, 28に接続することができる。

[0066] このような接続において、中心電極 35, 36のうちフェライト 32の主面 32a, 32b上の導体膜部分ははんだ付けされることはないので、はんだ喰われのおそれがない。そこで、この導体膜部分に用いる材料としてはガラスフリット含有量の極めて少ない（10 %以下)銀粉などを用いることができる。このような材料は電気伝導性が純銀に近いので、極めて入力損失の少な!/、アイソレータを得ることができる。

[0067] フェライト 32と永久磁石 41, 41の接着に、熱硬化性の 1液性又は 2液性のエポキシ系接着剤を用いると、作業性がよぐ低価格であるだけでなぐ熱硬化性の接着剤は耐熱性が良好であるため、フェライト ·磁石組立体 30を回路基板 20上にはんだ付け実装する際の熱やアイソレータを通信機器のプリント基板上にはんだ付け実装する際の熱でフェライト 32と永久磁石 41とに接着不良が生じて互、の位置がずれたり、外れたりすることを防止することができる。仮に、フェライト'磁石組立体 30を製作した時点での硬化が完全でなくても、その後に、フェライト'磁石組立体 30を回路基板 20 にはんだ付け実装 (例えば、リフローはんだ付け)する際の熱で本来の強度まで硬化が進むことになる。

[0068] さらに、この種の接着剤は誘電体であり、フェライト 32や中心電極 35, 36に直接接触する部分に用いても、電気特性が劣化することはない。

[0069] 一方、紫外線硬化性及び熱硬化性の混合エポキシ系接着剤を用いると、紫外線の照射でフライト 32を所定の位置に仮固定した後、熱硬化させて本固定させれば、フエライト 32と永久磁石 41, 41との位置精度が向上する。一般に、熱硬化性の接着剤は昇温による熱硬化過程でー且粘度が下がることが多ぐその際フェライト 32の位置がずれるおそれがある。紫外線硬化性接着剤で仮固定しておけばこのような位置ずれを防止できる。

[0070] エポキシ系接着剤を予め一定厚さのシート状に加工し、これ力 Sタック性 (仮固定性、粘着性)を持つような熱硬化性のエポキシ系シートであると、接着の作業性が良好なうえ、接着層の厚みの均一性と安定性を保つことができる。また、接着剤が流れ動いて、端子電極を部分的に覆ってしまう不具合を未然に防止できる。

[0071] 一般に、厚膜電極は、銀などの金属微小粉をガラスフリットと共に焼き固めたものであり、銀などの固体電極と比較した場合、導電率としては固体金属に近い値が得られても、電極膜の表面積が増えているため、耐環境性的にはやや不利である。即ち、硫化、酸ィ匕などの化学変化を起こして導電性が劣化したり、水分などを一因としてマィグレーシヨンが発生しやすくなる。また、絶縁体層として用いるガラス材も著しい高温、高湿に曝されると、絶縁性が劣化するおそれがある。

[0072] 本実施例では、フェライト 32の主面 32a, 32bに形成される導体膜や絶縁体層を接着剤層 42を介して永久磁石 41, 41が覆っている。永久磁石 41がフェライトマグネットであれば、気体又は液体を通さないため、結果としてフェライト 32の主面 32a, 32b に形成された導体膜や絶縁体層は外部環境から保護されることになる。

[0073] また、フェライトマグネットは誘電体であり、アイソレータ 1の主たる適用範囲である 0 . 3〜3GHz付近のマイクロ波帯 'UHF帯では磁性的には比誘電率 1前後の常磁性体である。それゆえ、フェライトマグネットをマイクロ波フェライト 32の近傍に配置しても、その位置における高周波電磁界の分布には特に悪影響を与えない。換言すれば、内部に電磁界が分布でき、フェライト 32や中心電極 35, 36に近接配置しても、高周波磁束、高周波電気力線がマグネット内部を自由に通過できる。その結果、中心電極 35, 36のインダクタンスが減少することはなぐ Q値は高く保たれ、アイソレーションは低損失で、広帯域な動作が可能となる。

[0074] フェライト 32の下側面 32dの各種接続用電極を回路基板 20上の端子電極 25a〜2 5dに接合する材料'手段としてははんだ付けが最も容易であり、接合部の電気導電性が良好で、信頼性が高い。フェライト'磁石組立体 30の内部に予め熱硬化性の接着剤層 42を用いている場合は、はんだのリフローで接着剤層 42の硬化 (キュア）を完全〖こさせることができる。

[0075] また、前記接合を厚膜電極材料を用いて焼結接続する場合は、フェライト 32と永久磁石 41との間もガラスなどで固着させる必要がある。この場合には、通信機器のプリント基板にはんだ付けする際の熱で外れるようなおそれがな、と、う利点がある。あるいは、この接合をはんだや金などのバンプを超音波などを用いて温度上昇させて融着させる方法を採用すると、はんだ付けの場合よりも、より微細な接続部を高精度に接合することができる。さらに、金や銀などの導体粉とエポキシ榭脂など力なる導電複合材料 (ペースト又は接着剤)を硬化させて接合する方法を採用すると、はんだ付けの場合よりも、温度ストレスの少な!/ヽ接合を行うことができる。

[0076] 本実施例において、回路基板 20は多層誘電体基板である。これにて、内部にコンデンサやインダクタなどの回路網を内蔵することができ、アイソレータの小型化、薄型化が達成でき、回路素子間の接続が基板内で行われるために信頼性の向上が期待できる。勿論、回路基板 20は必ずしも多層である必要はなぐ単層であってもよぐ整合用コンデンサなどをチップタイプとして外付けしてもよい。

[0077] また、回路基板 20の下面には、通信機器のプリント基板に本アイソレータ 1を実装するための外部接続用端子電極 26, 27, 28が設けられている。これにて、電気接合箇所が減少するため、低損失で高信頼性を得ることができる。カロえて、別の端子部品を設ける必要がなぐ回路基板 20の下面位置が端子面になるので低背化でき、低価格化も可能となる。

[0078] ところで、前述したように、永久磁石 41の下側面 41dと回路基板 20との接合に熱硬化性のエポキシ系接着剤を用いると、該接着剤の硬化工程とフェライト 32の下側面 3 2dの各種接続用電極と端子電極 25a〜25dとのはんだ付け工程を共用できる。昇温の経時過程を適切に設定することで、工程の調整を行うことができる。即ち、ゆっくり予熱すれば接着剤 24を硬化させてはんだ溶融の前に固定位置を決めてしまうようにすることができる。一方、昇温を速めることで、はんだが溶融する時点では接着剤 24 が硬化前 (昇温で粘度が低下する）であるようにすることができ、はんだが溶融して体積や厚みが減少したときにはんだ付け対象物が沈み込むことができ、電気抵抗が大きくなる原因であるはんだ厚さを最小として電気抵抗を低減せしめ、挿入損失などの電気特性を改善したり、はんだ付け部の強度を強くすることができる。

[0079] 一方、フェライト'磁石組立体 30の上面には誘電体力もなるキャップ 15が接着されることは前述した。これにて、上部から異物が侵入してアイソレータの特性に悪影響を与えたり、電気特性が劣化したりする不具合を未然に防止することができる。キャップ 15が鉄などの強磁性体であると、磁気回路に影響を与え、磁束を引きつけるので、直流バイアス磁界の分布の均一性が悪くなり、挿入損失などの電気特性が劣化するおそれがある。キャップ 15が銅や黄銅及びこれらに銀めつきを施したものであれば、誘電体からなる場合と比較して、高周波磁束を分布できる領域がやや減少するが、電気特性には大きな影響を与えることがない。また、誘電体の上面や下面の一部などに電極板を配してキャップ 15とすれば、高周波シールドの点で効果があり、高周波磁界分布範囲も広く確保できるので、電気特性を低入力損失、広帯域動作とさせやすい。金属製のキャップ 15は、はんだ付けや接着剤、溶接などの方法でヨーク 10に接続することで、高周波シールドの効果が高まり、不要輻射の防止、本アイソレータを用いる通信機器の動作の安定性などに効果がある。

[0080] また、ヨーク 10に関して説明すると、軟鉄鋼ではなぐ榭脂製であってもよい。即ち、本実施例の如ぐフェライト 32の両面に永久磁石 41, 41を配置することにより、金属製ヨーク 10で囲わなくても必要な磁力を得ることができる。従来のように、フェライト 32 の主面 32a, 32bを回路基板 20の表面と平行に配置する平置き構造では、アイソレータの高さに制約があることから、磁力が足りる程度に磁石を厚くすることや、フェライト 32の主面 32a, 32b (この場合は上下面になる）に永久磁石 41を配置する構成は採用できな力つたのである。

[0081] 次に、前記フェライト'磁石組立体 30の製作方法について説明する。フェライト'磁石組立体 30を製作するにあたっては、まず、前記中心電極組立体 31を製作し、図 1 0に示すように、ほぼ全面に接着シート 42を設けた (接着剤層であってもよ!、）広ヽ面積のマザ一磁石基板 411, 412の間に、多数 (最小 2列 X 2行)の中心電極組立体 3 1をマトリクス状に挟み込み、マザ一基板 413 (図 11参照）を製作する。その後、マザ一基板 413を所定の寸法に切り分け、一対の永久磁石 41, 41で一単位の中心電極組立体 31を挟着したフェライト ·磁石組立体 30を得る。

[0082] 図 11にその工程を示す。まず、工程 1では、マザ一磁石基板 411にセパレータ 41 5を付けた接着シート 42を当て、工程 2では、接着シート 42をマザ一磁石基板 411 上に固定する。このとき、接着シート 42とマザ一磁石基板 411との間に空気が入らな V、ようにすることが必要となる。スキージゃローラなどで接着シート 42をマザ一磁石基板 411に密着させることが好ましい。また、この密着時に、接着シート 42及び Z又はマザ一磁石基板 411を60〜150で程度まで昇温してぉくと、接着シート 42の粘着性が増し、マザ一磁石基板 411への密着性が高まる。但し、温度と加熱時間を接着シート 42の熱硬化が進行しないように適切に管理する必要がある。

[0083] 次に、工程 3で、セパレータ 415を剥離し、接着シート 42のみをマザ一磁石基板 41 1上に残す。さら〖こ、工程 4では、接着シート 42付きのマザ一磁石基板 411上に中心電極組立体 31をマトリクス状に貼り付ける。中心電極組立体 31は個々に貼り付けてもよいが、中心電極組立体 31を予め別の粘着テープや台紙などにマトリクス状に貼り付けておき、一挙にマザ一磁石基板 411の接着シート 42上に貼り付けてもよい。

[0084] 次に、工程 5で、いま一つのマザ一磁石基板 412に接着シート 42を貼り付け、工程 6では、このマザ一磁石基板 412を接着シート 42を介して前記マザ一磁石基板 411 上の中心電極組立体 31上に貼り付ける。その後、工程 7では、マザ一磁石基板 411 , 412の上下力も圧力をカ卩えて加熱し、接着シート 42を硬化させてマザ一基板 413 を得る。

[0085] 次に、工程 8では、前記マザ一基板 413をダイシングテープ 416上に貼り付ける。

加熱により粘着性を失う発泡テープや粘着テープ、溶剤による洗浄で剥がれるテープ、昇温で軟ィ匕したワックスを用いてカット用土台板に仮に貼り付ける方法を採用してもよい。この種のテープや土台板は、ダイサ一のダイシングテーブル上にマザ一基板 413をチヤッキング（固定)するためのものである。

[0086] 次に、工程 9で、ダイサ一によりマザ一基板 413をカットすることにより、一単位のフエライト'磁石組立体 30が得られる。

[0087] 以上の工程を経ることにより、サイズが同じ永久磁石 41, 41で直方体形状のフェライト 32を含む中心電極組立体 31を挟着したフェライト ·磁石組立体 30を高精度に生産効率よく製作することができ、コストダウンの効果も大きい。このようなフェライト'磁石組立体 30の作用効果は前述した。

[0088] 特に、広い面積のマザ一磁石基板 411, 412を使用するため、個々の永久磁石 41 とフェライト 32を接着する場合と比較して磁石 41の傾きがなくなり、永久磁石 41とフエライト 32との平行度が高まる。これにて、フェライト 32に印加されるバイアス磁界の平行性、均一性が保証され、挿入損失などの電気特性が劣化することがなくなる。そして、フェライト 32の位置ずれのおそれもないため、個体差がなくなるだけでなぐ経時'経年変化の少なヽ信頼性の高、アイソレータを得ることができる。

[0089] (フェライト'磁石組立体の他の実装例、図 12参照）

前記フェライト'磁石組立体 30は図 12に示すように回路基板 20上に実装してもよい。即ち、フェライト 32の両主面 32a, 32b側に接着剤層 42を介して固定した永久磁石 41の他方の主面 41bとヨーク 10の内壁面とを接着剤層 43を介して固着する。そして、フェライト 32の下側面 32dに形成した接続用電極 35bなどと回路基板 20上の端子電極 25a〜25dとを接合材（はんだ） 23にて接合する。同時に、ヨーク 10の下側面を回路基板 20上の端子電極 25e, 25fとを導電性接着剤 44 (はんだなどでもよい）にて接合する。

[0090] この場合、一対の永久磁石 41, 41の下側面 41dは回路基板 20上には接合されることはないが、磁石 41, 41の少なくともいずれかの下側面 41dの一部が回路基板 20 の表面に密着する力、端子電極 25a〜25dの少なくともいずれか一つと密着していることが必要である。図 12においては、左側の永久磁石 41の下側面 41dが部分的に端子電極 25a〜25dのいずれかと密着し、右側の永久磁石 41の下側面 41dは回路基板 20の表面力も浮、て、る状態を示して、る。

[0091] (通信装置、図 13参照）

次に、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。

[0092] 図 13は携帯電話 220の RF部分の電気回路ブロック図である。図 13において、 22 2はアンテナ素子、 223はデュプレクサ、 231は送信側アイソレータ、 232は送信側増幅器、 233は送信側段間用帯域通過フィルタ、 234は送信側ミキサ、 235は受信側増幅器、 236は受信側段間用帯域通過フィルタ、 237は受信側ミキサ、 238は電圧制御発振器 (VCO)、 239はローカル用帯域通過フィルタである。

[0093] ここに、送信側アイソレータ 231として、前記 2ポート型アイソレータ 1を使用することができる。アイソレータ 1を実装することにより、好ましい電気特性が得られ、携帯電話の小型化、低背化に寄与する。

[0094] (他の実施例）

なお、本発明に係る非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置は前記実施例に限定するものではなぐその要旨の範囲内で種々に変更することができる。

[0095] 例えば、永久磁石 41, 41の N極と S極を反転させれば、入力ポート P1と出力ポート P2が入れ替わる。また、前記実施例では、整合用回路素子の全てを回路基板に内蔵したものを示した力チップタイプのインダクタやコンデンサを回路基板に外付けしてもよい。

[0096] また、フェライトは直方体形状のものを示した力角部をバレル研磨などで研磨したものであってもよい。

産業上の利用可能性

[0097] 以上のように、本発明は、マイクロ波帯で使用されるアイソレータやサーキユレータなどの非可逆回路素子及び通信装置に有用であり、特に、組立て性の向上や小型化の点で優れている。

Claims

請求の範囲

[1] 永久磁石と、該永久磁石により直流磁界が印加されるフライトと、該フライトに配置された複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子において、

互いに接着されて 1、る前記フェライトと一対の永久磁石はそれぞれの主面と直交する一側面にて前記回路基板上に載置されており、

前記フェライトの一側面と前記永久磁石の一側面とは所定の寸法差を有し、フェライトの一側面と前記回路基板の表面との間には前記接続用電極と該接続用電極に接合された接合材と回路基板上に形成された端子電極とが介在していること、を特徴とする非可逆回路素子。

[2] 前記永久磁石の一側面と前記回路基板の表面との間には接着剤が介在していることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の非可逆回路素子。

[3] 前記中心電極は、一端が第 1入出力ポートに電気的に接続され、他端が第 2入出力ポートに電気的に接続された第 1中心電極と、該第 1中心電極と電気的絶縁状態で交差して一端が第 2入出力ポートに電気的に接続され、他端が接地用第 3ポートに電気的に接続された第 2中心電極とから構成されていることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の非可逆回路素子。

[4] 前記回路基板には整合用回路素子が内蔵されていることを特徴とする請求の範囲第 1項な!/、し第 3項の、ずれかに記載の非可逆回路素子。

[5] 前記フェライトと前記永久磁石は熱硬化型エポキシ系接着剤にて接着されて！ヽることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれかに記載の非可逆回路素子

[6] 前記フェライトと前記永久磁石は熱硬化型エポキシ系接着シートにて接着されてヽることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれかに記載の非可逆回路素子。

[7] 前記フェライトと前記永久磁石は紫外線熱併用硬化型エポキシ系接着剤にて接着されて、ることを特徴とする請求の範囲第 1項な、し第 4項の、ずれかに記載の非可逆回路素子。

[8] 前記永久磁石はフェライトマグネットであることを特徴とする請求の範囲第 1項なヽし第 7項の、ずれかに記載の非可逆回路素子。

[9] 永久磁石と、該永久磁石により直流磁界が印加されるフライトと、該フライトに配置された複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子の製造方法にぉ、て、

前記フェライトの主面に複数の前記中心電極を導体膜によって互いに絶縁された状態で交差して形成するとともに、前記主面と直交する側面に接続用電極を形成して中心電極組立体を製作する工程と、

を備えたことを特徴とする非可逆回路素子の製造方法。

[10] 請求の範囲第 1項〜第 8項に記載の非可逆回路素子を備えたことを特徴とする通信装置。