WO2018092431A1 - 非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置 - Google Patents

非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置 Download PDF

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聖吾 日野
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices

Definitions

  • the present invention relates to a nonreciprocal circuit element, a front-end circuit including the nonreciprocal circuit element, and a communication device.
  • Non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators have a characteristic of allowing signals to pass only in a predetermined specific direction and not substantially passing in the reverse direction.
  • an irreversible circuit element a configuration using the irreversibility of ferrite is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the nonreciprocal circuit element described in Patent Document 1 includes a ferrite including a ferrite element and a central conductor, a pair of magnets provided outside the side surface of the ferrite, and a first provided below the ferrite and the pair of magnets.
  • One yoke and a second yoke provided above the ferrite and the pair of magnets are provided.
  • the insertion loss is reduced by providing a plurality of through holes in the second yoke and making the magnetic flux reaching the ferrite uniform.
  • the magnetic circuit structure is asymmetrical, the magnetic flux is not uniform, and the insertion loss of the nonreciprocal circuit element is degraded. To do.
  • an object of the present invention is to reduce insertion loss of non-reciprocal circuit elements and the like.
  • a non-reciprocal circuit device includes a first yoke, a second yoke facing the first yoke, a ferrite element, and a central conductor.
  • the ferrite disposed between the two yokes, the permanent magnet provided between the first yoke and the second yoke and outside the side surface of the ferrite, and the first yoke and the ferrite are electrically connected.
  • a connecting conductor that is provided between the first yoke and the ferrite.
  • the ferrite can be separated from the first yoke, and the ferrite can be provided at a position where the directions of the magnetic flux are aligned as much as possible.
  • the difference of the magnetic flux density in a ferrite can be made small, and the insertion loss of a nonreciprocal circuit element can be reduced.
  • the ferrite has one main surface facing the second yoke and the other main surface facing the first yoke, and the connection conductor is a terminal electrode formed on the other main surface of the ferrite. You may protrude toward the said 1st yoke side from the other main surface.
  • the ferrite can be separated from the first yoke, and the ferrite can be provided at a position where the directions of the magnetic flux are aligned as much as possible.
  • the difference of the magnetic flux density in a ferrite can be made small, and the insertion loss of a nonreciprocal circuit element can be reduced.
  • connection conductor may be connected to the first yoke via solder.
  • connection conductor and the first yoke can be improved, and the deterioration of the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element can be suppressed.
  • the ferrite is provided at a position away from the first yoke by a predetermined distance, and the predetermined distance may be 0.05 mm or more.
  • the ferrite can be provided at a position where the ferrite is separated from the first yoke by a predetermined distance and the directions of the magnetic flux are aligned.
  • the difference of the magnetic flux density in a ferrite can be made small, and the insertion loss of a nonreciprocal circuit element can be reduced.
  • the predetermined distance may be 1/2 or less of the interval between the first yoke and the second yoke.
  • the ferrite may have a through via that penetrates the ferrite element in the thickness direction and is connected to the central conductor, and the through via may be connected to the connecting conductor.
  • the dimension of the ferrite in the direction perpendicular to the thickness direction can be reduced, the distance between the ferrite and the permanent magnet can be reduced, and the nonreciprocal circuit element can be reduced in size.
  • connection conductor may include at least one metal of Pt, Ag, Cu, Au, Ni, Pd, and Sn, or an alloy of at least two of the above metals.
  • connection conductor can be reduced, and the deterioration of the electrical characteristics of the nonreciprocal circuit element can be suppressed.
  • a solder resist may be provided in a region between the first yoke and the ferrite and different from the region where the connection conductor is provided.
  • the ferrite can be supported by the solder resist, and the position of the ferrite can be stabilized.
  • the permanent magnet is annular and may be provided around the ferrite.
  • the difference in magnetic flux density between the outer peripheral portion and the central portion of the ferrite can be reduced, and the insertion loss of the nonreciprocal circuit element can be reduced.
  • the ferrite may have three central conductors
  • the first yoke may have three input / output terminals connected to the three central conductors.
  • a front end circuit includes the non-reciprocal circuit device, a transmission-side circuit connected to one of three input / output terminals, and three One of the input / output terminals, the receiving side circuit connected to an input / output terminal different from the input / output terminal connected to the transmission side circuit, and one of the three input / output terminals, And an antenna terminal connected to a different input / output terminal from each input / output terminal connected to the transmission side circuit and the reception side circuit.
  • a communication device includes a signal processing circuit that processes a high-frequency signal and the front end circuit.
  • communication quality can be improved by providing the nonreciprocal circuit element with reduced insertion loss.
  • the present invention can reduce insertion loss of non-reciprocal circuit elements and the like.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a non-reciprocal circuit device of Comparative Example 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the non-reciprocal circuit device of Comparative Example 2.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit of the nonreciprocal circuit device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the non-reciprocal circuit device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the non-reciprocal circuit device according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram showing a cut surface when the non-reciprocal circuit device shown in FIG. 3 is cut along a VA-VA line.
  • FIG. 5B is a diagram showing magnetic flux in the non-reciprocal circuit device of FIG. 5A.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams showing the magnetic flux density distribution of ferrite.
  • FIG. 6A shows a case where the distance between the first yoke and the ferrite is 0.05 mm
  • FIG. It is a figure which shows the case of 02 mm.
  • FIG. 7 is a diagram showing non-uniformity of the magnetic flux density of ferrite and insertion loss of the nonreciprocal circuit element.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a cut surface of the non-reciprocal circuit device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a functional block diagram illustrating the communication apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of ferrite in another embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a non-reciprocal circuit device 501 of Comparative Example 1.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a non-reciprocal circuit device 501 of Comparative Example 1.
  • the non-reciprocal circuit element 501 of Comparative Example 1 includes a ferrite 540 including a ferrite element 541 and a central conductor 542, a pair of magnets 530 located outside the side surface of the ferrite 540, and a ferrite 540 and a pair of magnets 530 below.
  • a first yoke 510 provided and a second yoke 520 provided above the ferrite 540 and the pair of magnets 530 are provided.
  • the magnet 530 has an N pole on the upper side and an S pole on the lower side.
  • Ferrite 540 is electrically connected to first yoke 510 using solder 551. In the non-reciprocal circuit element 501, the ferrite 540 is in contact with the first yoke 510.
  • the magnetic flux B in the non-reciprocal circuit element 501 is generated so as to pass through the magnet 530, the second yoke 520, the ferrite 540, and the first yoke 510 and return to the magnet 530.
  • the direction of the magnetic flux B passing through the outer peripheral portion (both ends in the X direction) of the ferrite 540 changes so that the magnetic resistance is reduced in the vicinity of the boundary between the ferrite 540 and the first yoke 510.
  • the direction of the magnetic flux B changes from the thickness direction (Z direction) of the ferrite 540 to the direction along the main surface of the first yoke 510 (X direction) before the first yoke 510.
  • the magnetic flux density in the Z direction of the ferrite 540 is smaller in the outer peripheral portion than in the central portion, and the magnetic flux density distribution in the XY plane of the ferrite 540 becomes nonuniform. As a result, there is a problem that the insertion loss increases in the non-reciprocal circuit device 501 of Comparative Example 1.
  • the magnetic flux density distribution in the vicinity of the second yoke 520 is improved, but in the vicinity of the boundary between the ferrite 540 and the first yoke 510.
  • the magnetic flux density distribution cannot be made uniform, and the same problem as described above may occur.
  • FIG. 1B is a cutaway view showing the non-reciprocal circuit element 601 of Comparative Example 2.
  • the magnet 630 is disposed above the ferrite 640.
  • the non-reciprocal circuit element 601 of Comparative Example 2 includes a ferrite 640 including a ferrite element 641 and a central conductor 642, a support substrate 610 that supports the ferrite 640, a magnet 630 disposed on the upper side of the ferrite 640, and a magnet 630. And a cylindrical case 620 provided so as to support the surface and cover the ferrite 640.
  • the magnet 630 has an N pole on the lower side and an S pole on the upper side.
  • Ferrite 640 is electrically connected to support substrate 610 using solder 651.
  • the magnetic flux B generated in the non-reciprocal circuit element 601 is generated from the magnet 630 so as to pass through the ferrite 640.
  • the magnetic flux B passing through the outer peripheral portion (both ends in the X direction) of the ferrite 640 is generated along the magnetic field lines of the magnet 630. Therefore, the magnetic flux density in the Z direction of the ferrite 640 is smaller in the outer peripheral portion than in the central portion, and the magnetic flux density distribution in the XY plane of the ferrite 640 becomes nonuniform.
  • the inventor arranges the magnet 530 outside the side surface of the ferrite 540 so that the magnetic flux density of the outer peripheral portion of the ferrite 540 does not become small, and the position where the direction of the magnetic flux B changes.
  • the idea is that the ferrite 540 may be disposed away from the first yoke 510 so that the ferrite 540 does not exist in the first yoke 510.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Moreover, in each figure, the same code
  • the Z direction in each figure means the thickness direction of the ferrite or the direction in which the first yoke and the second yoke face each other.
  • Non-reciprocal circuit elements shown in the following embodiments are surface-mount elements, and are mounted on, for example, mobile phone base stations.
  • the nonreciprocal circuit element passes a transmission signal from the transmission side circuit to the antenna and passes a reception signal received by the antenna to the reception circuit. That is, the non-reciprocal circuit element has a characteristic that allows a signal to pass only in a predetermined specific direction and does not substantially pass the reverse direction.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit of the non-reciprocal circuit device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the non-reciprocal circuit device 1.
  • the nonreciprocal circuit device 1 is a lumped constant type three-port circulator having the equivalent circuit shown in FIG. That is, the first center conductor 121 (L1), the second center conductor 122 (L2), and the third center conductor 123 (L3) are attached to the rectangular microwave ferrite element 41 to which the DC magnetic field B is applied by the permanent magnet 30.
  • Each of the first central conductors 121 is arranged in an insulated state so as to intersect at a predetermined angle.
  • One end of the first central conductor 121 is the first port P101.
  • One end of the second central conductor 122 is the second port P102.
  • Port P103 is set.
  • each of the central conductors 121, 122, 123 is connected to GND (ground).
  • Capacitance elements C1, C2, and C3 are connected in parallel to the central conductors 121, 122, and 123, respectively.
  • a capacitive element Cs1 is connected between the first port P101 and the transmission terminal TX
  • a capacitive element Cs2 is connected between the second port P102 and the reception terminal RX
  • the third port P103 and the antenna terminal are connected.
  • a capacitive element Cs3 is connected to the ANT.
  • the capacitive elements C1, C2, and C3 are for adjusting the resonance frequency
  • the capacitive elements Cs1, Cs2, and Cs3 are for matching impedances.
  • the non-reciprocal circuit device 1 having the above equivalent circuit includes, as shown in FIG. 3, a ferrite 40 (magnetic) having a ferrite element 41 and a central conductor 42 (corresponding to the central conductors 121, 122, and 123).
  • the rotor ), the substantially permanent magnet 30 surrounding the side surface of the ferrite 40, the first yoke 10 disposed on the mounting surface side of the ferrite 40, and the second yoke 20 disposed on the top surface side. It is configured.
  • the capacitive elements C1, C2, C3, Cs1, Cs2, and Cs3 are chip components, and may be disposed on a substrate (PCB or LTCC) on which the nonreciprocal circuit device 1 of FIG. It may be formed inside.
  • one end (port P101) of the first center conductor 121 is used as the external connection electrode 141, the other end is used as the external connection electrode 142, and one end (port P102) of the second center conductor 122 is used.
  • the nonreciprocal circuit device 1 When the nonreciprocal circuit device 1 is incorporated in a transmission / reception circuit unit (front end circuit) such as a mobile phone, the first port P101 (electrode 141) is connected to the transmission side (TX) and the second port P102 (electrode 143) is connected to the receiving side (RX), and the third port P103 (electrode 145) is connected to the antenna side (ANT).
  • TX transmission side
  • RX receiving side
  • ANT antenna side
  • the operation of the nonreciprocal circuit element 1 (3-port circulator) in the front-end circuit is as follows. That is, the high frequency signal input from the first port P101 (transmission circuit) is output from the third port P103 (ANT), and the high frequency signal input from the third port P103 (ANT) is the second port P102 (reception circuit). ). The high frequency signal of the second port P102 is not attenuated by the front end circuit and transmitted to the first port P101.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the nonreciprocal circuit device 1.
  • FIG. 5A is a diagram showing a cut surface when the non-reciprocal circuit device 1 shown in FIG. 3 is cut along a VA-VA line. In FIG. 5A, only the cut surface is shown as a cross section, and the description of the components located on the back side of the paper surface (X direction minus side) is omitted.
  • the non-reciprocal circuit element 1 includes a first yoke 10, a second yoke 20 facing the first yoke 10, a permanent magnet 30 and a ferrite 40 disposed between the first yoke 10 and the second yoke 20, A connection conductor 50 provided between the first yoke 10 and the ferrite 40 is provided.
  • the first yoke 10 is a flat terminal yoke, and includes three input / output terminals 11 and a ground terminal 12 that is disposed close to the input / output terminals 11 with a space therebetween.
  • the input / output terminal 11 is a part for inputting and outputting a high-frequency signal
  • the ground terminal 12 is a part grounded to a reference potential.
  • An insulating part 13 is provided between the input / output terminal 11 and the ground terminal 12.
  • iron (Fe) is used as a material of the input / output terminal 11 and the ground terminal 12.
  • silver plating may be applied to the exposed surfaces of the input / output terminal 11 and the ground terminal 12.
  • an epoxy resin is used as a material of the insulating part 13, for example.
  • the second yoke 20 has a flat flat plate portion 21 and a convex portion 22 that protrudes toward the first yoke 10 at the center of the flat plate portion 21.
  • the second yoke 20 may have only the flat plate portion 21 without having the convex portion 22.
  • the second yoke 20, together with the first yoke 10, applies a magnetic shunt action to the magnetic field formed by the permanent magnet 30.
  • iron is used as the material of the second yoke 20.
  • silver plating may be applied to the surface of the second yoke 20.
  • the permanent magnet 30 has an annular shape, and one end face that is the outer edge of one magnetic pole (N pole) is joined to the second yoke 20 via an adhesive, and the other end face that is the outer edge of the other magnetic pole (S pole) is It is joined to the first yoke 10 via an adhesive.
  • the N pole and the S pole may be reversed.
  • the thickness of the permanent magnet 30 is 0.65 mm
  • the distance i2 between the first yoke 10 and the second yoke 20 is about 0.65 mm.
  • the interval i2 is a distance between the flat plate portion 21 of the second yoke 20 and the first yoke 10.
  • the permanent magnet 30 has an opening 35 that penetrates the permanent magnet 30 in the thickness direction.
  • a ferrite 40 is accommodated in the opening 35.
  • the surface of the ferrite 40 on which the central conductor 42 is formed is the one main surface 40a
  • the surface opposite to the one main surface 40a is the other main surface 40b
  • the one main surface 40a and the other main surface 40b are combined.
  • the permanent magnet 30 is disposed around the side surface 40 c of the ferrite 40. That is, the permanent magnet 30 is disposed outside the side surface 40c of the ferrite 40 as shown in FIG. 5A.
  • Ferrite 40 is applied with a DC magnetic field from permanent magnet 30.
  • the ferrite 40 has a flat ferrite element 41, three central conductors 42 provided on the ferrite element 41, and six through vias 43.
  • the thickness of the ferrite element 41 is 0.15 mm, for example, and is thinner than the permanent magnet 30.
  • the ferrite element 41 is a member having magnetism.
  • the ferrite element 41 may be formed of a material mainly composed of zinc, nickel, copper, manganese, cobalt, magnesium, lithium, for example.
  • the ferrite element 41 may be formed of a material containing iron oxide as a main component and containing at least one of zinc, nickel, and copper.
  • the central conductor 42 is provided on the upper surface (the surface facing the second yoke 20) of the ferrite element 41.
  • An insulator layer (not shown) is provided between the central conductors 42, and the central conductors 42 are arranged so as to intersect each other at a predetermined angle.
  • Each of the center conductors 42 is a so-called internal conductor (also referred to as a center electrode) of the nonreciprocal circuit element 1 and can be formed on the ferrite element 41 as a thin film conductor, a thick film conductor, or a conductor foil.
  • the through via 43 is provided on the side surface 40c of the ferrite 40 so as to penetrate the ferrite element 41 in the thickness direction.
  • the six through vias 43 are connected to one end and the other end of each of the three central conductors 42 in a one-to-one correspondence.
  • a material of the central conductor 42 and the through via 43 for example, a metal or alloy mainly containing silver is used.
  • connection conductors 50 are provided on the other main surface 40 b of the ferrite 40.
  • the connection conductor 50 is a member that electrically connects the first yoke 10 and the ferrite 40, and is also a spacer that supports the ferrite 40 at a position away from the first yoke 10.
  • the connection conductor 50 By disposing the connection conductor 50 between the first yoke 10 and the ferrite 40, the ferrite 40 is provided at a position away from the first yoke 10 by a predetermined distance i1.
  • the predetermined distance i1 is a distance between the one main surface 10a of the first yoke 10 and the other main surface 40 of the ferrite 40, and is 0.05 mm or more and 0.325 mm or less in the present embodiment.
  • the upper limit of the predetermined distance i1 is preferably set to be equal to or less than 1 ⁇ 2 of the interval i2 between the first yoke 10 and the second yoke 20 so that the ferrite 40 does not approach the second yoke 20 too much. .
  • connection conductors 50 has a short column shape, and the length in the axial direction (Z direction) is, for example, 0.04 mm or more and 0.315 mm or less.
  • the connection conductor 50 protrudes from the other main surface 40b of the ferrite 40 toward the first yoke 10 side.
  • One end surfaces of the six connection conductors 50 are in contact with and connected to the six through vias 43 in a one-to-one correspondence.
  • the other end surfaces of the six connection conductors 50 are connected to the corresponding three ground terminals 12 and the three input / output terminals 11 via solder 51, respectively.
  • connection conductor 50 is, for example, a terminal electrode formed on the ferrite 40, and is made of at least one metal of Pt, Ag, Cu, Au, Ni, Pd, Sn, or an alloy of at least two of the metals. Including.
  • the connection conductor 50 may be formed by a printing method, a thin film formation method, or a photolithography method, or may be formed by joining a metal plate (metal foil) to the other main surface 40 b of the ferrite 40.
  • FIG. 5B is a diagram showing the magnetic flux B in the nonreciprocal circuit device 1.
  • the magnetic flux B is generated so as to pass through the permanent magnet 30, the second yoke 20, the ferrite 40 and the first yoke 10 and return to the permanent magnet 30.
  • the direction of the magnetic flux B passing through the outer periphery of the ferrite 40 changes so that the magnetic resistance is reduced in the vicinity of the boundary between the ferrite 40 and the first yoke 10.
  • the direction of the magnetic flux B changes from the thickness direction (Z direction) of the ferrite 40 to the direction (X direction) along the one main surface 10a of the first yoke 10 before the first yoke 10.
  • a connection conductor 50 is provided between the first yoke 10 and the ferrite 40.
  • the ferrite 40 is separated from the first yoke 10 by a predetermined distance i1. Therefore, the ferrite 40 can be located in the first region A1 in which the directions of the magnetic flux are aligned, and the difference in the magnetic flux density in the Z direction between the outer peripheral portion and the central portion of the ferrite 40 can be reduced. As a result, the insertion loss of the nonreciprocal circuit element 1 can be reduced.
  • the nonreciprocal circuit element 1 is less likely to change in magnetic flux density when the ferrite 40 is present in the first region A1.
  • the magnitude of the magnetic flux density changes as the distance between the magnet 530 and the ferrite 540 changes, but the non-reciprocal circuit element 1 of the present embodiment.
  • the other yoke for example, the second yoke 20
  • the nonreciprocal circuit element 1 can suppress variations in electrical characteristics caused by variations in the height position of the ferrite 40 as compared with the comparative example 2.
  • the magnetic flux density below refers to the magnetic flux density in the thickness direction of the ferrite 40.
  • FIG. 6 is a diagram showing the magnetic flux density distribution of the ferrite 40 by magnetic field analysis.
  • FIG. 6A shows a case where the distance i1 between the first yoke 10 and the ferrite 40 is 0.05 mm
  • FIG. It is a figure which shows the case where distance i1 with a ferrite 40 is 0.02 mm.
  • Each of (a) and (b) is a magnetic flux density distribution of a cross section (XY plane) at the center in the thickness direction of the ferrite 40.
  • the dimensions of the ferrite 40 were 2 mm in length, 2 mm in width, and 0.15 mm in thickness.
  • the dimensions of the permanent magnet 30 were such that the outer shape was 4 mm long, 4 mm wide, and 0.65 mm thick, and the opening 35 was 2.5 mm long and 2.5 mm wide.
  • the strength of the permanent magnet 30 was 500 mT.
  • the thickness of the first yoke 10 was 0.15 mm, and the thickness of the flat plate portion 21 of the second yoke 20 was 0.15 mm.
  • the difference in magnetic flux density between the central portion and the outer peripheral portion of the ferrite 40 is large, and the difference between the maximum value and the minimum value is 159 mT.
  • the difference in magnetic flux density between the central portion and the outer peripheral portion of the ferrite 40 is small, and the difference between the maximum value and the minimum value is 59 mT.
  • the difference in magnetic flux density between the central portion and the outer peripheral portion is smaller than when the distance i1 is 0.02 mm.
  • FIG. 7 is a diagram showing the non-uniformity of the magnetic flux density of the ferrite 40 and the insertion loss of the nonreciprocal circuit element 1.
  • the non-uniformity of the magnetic flux density is a value obtained from the following formula based on the magnetic flux density distribution of the ferrite 40 shown in FIG.
  • Magnetic flux density non-uniformity (%) (Maximum magnetic flux density-Minimum value) / Average magnetic flux density
  • the non-uniformity of the magnetic flux density when the distance i1 is 0.05 mm is 18%
  • the non-uniformity of the magnetic flux density when the distance i1 is 0.02 mm is 47%.
  • FIG. 7 is a graph showing the non-uniformity of the magnetic flux density when the distance i1 between the first yoke 10 and the ferrite 40 is changed at a pitch of 0.01 mm.
  • the thin curve in FIG. 7 is a graph showing the insertion loss of the nonreciprocal circuit device 1 when the distance i1 is similarly changed.
  • the distance i1 when the distance i1 is less than 0.05 mm, the non-uniformity of the magnetic flux density is large and the insertion loss is also large.
  • the distance i1 is 0.05 mm or more and 0.12 mm or less, the non-uniformity of the magnetic flux density is small and the insertion loss is reduced.
  • the nonreciprocal circuit device 1 shown in the present embodiment includes the first yoke 10, the second yoke 20 facing the first yoke 10, the ferrite element 41, and the central conductor 42.
  • the permanent magnet 30 provided between the ferrite 40 disposed between the two yokes 20, the first yoke 10 and the second yoke 20 and outside the side surface 40 c of the ferrite 40, and the first yoke 10.
  • a connecting conductor 50 that electrically connects the ferrite 40 to each other.
  • the connection conductor 50 is provided between the first yoke 10 and the ferrite 40.
  • the ferrite 40 can be separated from the first yoke 10, and the position where the direction of the magnetic flux is aligned as much as possible (with the first yoke 10 and The ferrite 40 can be provided in a direction in which the second yoke 20 faces the position where the direction of the magnetic flux does not change.
  • the difference of the magnetic flux density in the outer peripheral part and the center part of the ferrite 40 can be made small, and the insertion loss of the nonreciprocal circuit element 1 can be reduced.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a cut surface of the non-reciprocal circuit device 1A according to the modification of the first embodiment.
  • connection conductor 50A is formed of a solder material.
  • the non-reciprocal circuit device 1A includes a first yoke 10, a second yoke 20 facing the first yoke 10, a permanent magnet 30 and a ferrite 40 disposed between the first yoke 10 and the second yoke 20, A connection conductor 50A provided between the first yoke 10 and the ferrite 40 is provided.
  • An insulating layer made of a solder resist 52 is provided in a region between the first yoke 10 and the ferrite 40 and different from the region where the connection conductor 50A is provided.
  • the ferrite 40 is supported by the solder resist 52.
  • the ferrite 40 has a flat ferrite element 41, three central conductors 42 provided in the ferrite element 41, six through vias 43, and six terminal electrodes 45.
  • the six through vias 43 are provided on the side surface 40c of the ferrite 40, and are connected to one end and the other end of each of the three central conductors 42 in a one-to-one correspondence.
  • the six terminal electrodes 45 are connected to each of the six through vias 43 in a one-to-one correspondence.
  • the terminal electrode 45 is formed to be embedded inside the other main surface 40 b of the ferrite 40.
  • the modified connection conductor 50A is formed of solder that electrically connects the first yoke 10 and the ferrite 40.
  • the connection conductor 50 ⁇ / b> A and the solder resist 52 between the first yoke 10 and the ferrite 40 the ferrite 40 is provided at a position away from the first yoke 10.
  • One of the six connection conductors 50A is connected to the six terminal electrodes 45 in a one-to-one correspondence, and the other of the six connection conductors 50A is connected to the corresponding three ground terminals 12 and three input / output terminals 11, respectively. Is done.
  • the non-reciprocal circuit device 1A of the present modified example provides the connecting conductor 50A and the solder resist 52 between the first yoke 10 and the ferrite 40, thereby separating the ferrite 40 from the first yoke 10 so that the direction of the magnetic flux is as much as possible.
  • the ferrite 40 is provided at the position where the Thereby, the difference of the magnetic flux density in the outer peripheral part and center part of the ferrite 40 can be made small, and the insertion loss of 1 A of nonreciprocal circuit elements can be reduced.
  • the present invention can be realized not only as the above-described non-reciprocal circuit element, but also as a front-end circuit and a communication device including such a non-reciprocal circuit element. Therefore, hereinafter, a communication apparatus including the above-described non-reciprocal circuit element (that is, a communication apparatus incorporating a front-end circuit including the non-reciprocal circuit element) will be described.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the communication device 3 including the nonreciprocal circuit element 1 described in the first embodiment.
  • the communication device 3 is a base station of a mobile phone, for example, including a front-end circuit 2 having a nonreciprocal circuit element 1, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 200, and an antenna element 300. . Note that the communication device 3 may not include the antenna element 300.
  • the front end circuit 2 is provided at the front end of the communication device 3 and propagates a transmission signal or a reception signal between the RFIC 200 and the antenna element 300.
  • the front end circuit 2 further includes a transmission side circuit such as a PA (Power Amplifier) 202, variable filters 206a and 206b, and a BPF (Band Pass Filter). ) 203a and 203b and a receiving circuit such as LNA (Low Noise Amplifier) 204.
  • the front end circuit 2 is provided with a transmission terminal Ptx to which a transmission signal is input, an antenna terminal Pant to which the transmission signal is output and a reception signal is input, and a reception terminal Prx that outputs the reception signal.
  • the front end circuit 2 may not include the variable filters 206a and 206b, and may include a matching circuit other than the above or a transmission or reception filter.
  • the non-reciprocal circuit device 1 has a first port Port1, a second port Port2, and a third port Port3 corresponding to the three input / output terminals 11.
  • the first port Port1 is connected to the transmission side circuit (PA202 here) via the variable filter 206a and the BPF 203a
  • the second port Port2 is connected to the reception circuit (here LNA204) via the variable filter 206b and the BPF 203b.
  • the third port Port 3 is connected to the antenna terminal Pant via the tuner 205.
  • the first port Port1 is connected to the transmission terminal Ptx via the PA 202
  • the second port Port2 is connected to the reception terminal Prx via the LNA 204.
  • PA 202 is, for example, a power amplification module that amplifies a transmission signal (high-frequency transmission signal) input from the transmission terminal (TX in the drawing) of the RFIC 200 to the transmission terminal Ptx of the front end circuit 2.
  • the BPF 203a passes the transmission signal output from the nonreciprocal circuit element 1 after filtering it in a predetermined use frequency band. Further, the BPF 203b passes the received signal input from the antenna terminal Pant after filtering in the use frequency band.
  • the LNA 204 is, for example, a low noise amplification module that amplifies the reception signal (high frequency reception signal) output from the nonreciprocal circuit element 1.
  • Such a front-end circuit 2 amplifies and filters the transmission signal input to the transmission terminal Ptx and outputs it from the antenna terminal Pant, and filters and amplifies the reception signal input to the antenna terminal Pant from the reception terminal Prx. Output.
  • the transmission signal passes through the Tx path of the nonreciprocal circuit element 1, and the reception signal passes through the Rx path of the nonreciprocal circuit element 1.
  • the RFIC 200 is a circuit that is connected to the transmission terminal Ptx and the reception terminal Prx of the front-end circuit 2 and processes the transmission signal or the reception signal. For example, the RFIC 200 up-converts a transmission signal input from a baseband signal processing circuit (not shown) and outputs it from a transmission terminal (TX in the figure), and inputs from the front end circuit 2 to a reception terminal (RX in the figure). The received signal is down-converted and output to the baseband signal processing circuit (BBIC) 201.
  • BBIC baseband signal processing circuit
  • the antenna element 300 is connected to the antenna terminal Pant of the front end circuit 2, and transmits a transmission signal and receives a reception signal.
  • the shape or the like of the antenna element 300 is not particularly limited, and may be appropriately designed according to the use frequency band of the communication device 3.
  • the communication quality can be improved by providing the nonreciprocal circuit element 1 with reduced insertion loss.
  • the pair of side surfaces 31 facing each other is configured by using the annular permanent magnets 30.
  • the present invention is not limited to this, and the two permanent magnets facing each other are arranged to face each other.
  • a pair of side surfaces may be configured.
  • a gap is formed in a region between the first yoke 10 and the ferrite 40 and different from the region in which the connection conductor 50 is provided.
  • a resist may be provided.
  • a spacer may be provided between the first yoke 10 and the permanent magnet 30 or between the permanent magnet 30 and the second yoke 20.
  • the central conductor 42 provided in the ferrite 40 may be a lumped constant type or a distributed constant type.
  • the nonreciprocal circuit device may be a two-port isolator having an input port and an output port.
  • the ferrite 40 of the nonreciprocal circuit device may have the structure shown in FIG. Specifically, the ferrite 40 is formed by laminating insulator layers 111, 112, 113, 114 mainly composed of glass, various conductors, and various electrodes on the top surface side and the mounting surface side of the rectangular microwave ferrite 40.
  • the ferrite 40 is also provided with a plurality of through-hole conductors and a plurality of electrodes for connecting various conductors provided on the top surface side and the mounting surface side in a coil shape.
  • the conductors 121a, 121b, and 121c forming the first central conductor 121 (L1) are formed on the insulator layer 112, and the conductors 121d and 121e are formed between the insulator layer 113 and the ferrite element 41.
  • An end portion of the conductor 121a is an external lead portion 141a
  • an end portion of the conductor 121c is an external lead portion 142a.
  • the other end of the conductor 121a is connected to one end of the conductor 121d through the conductor 121f
  • the other end of the conductor 121d is connected to one end of the conductor 121b through the conductor 121g.
  • the other end of the conductor 121b is connected to one end of a conductor 121e through a conductor 121h, and the other end of the conductor 121e is connected to one end of a conductor 121c through a conductor 121i.
  • the conductors 122a, 122b, and 122c forming the second central conductor 122 (L2) are formed between the insulator layer 111 and the ferrite element 41, and the conductors 122d and 122e are formed on the lower surface of the insulator layer 114.
  • An end portion of the conductor 122a is an external lead portion 143a
  • an end portion of the conductor 122c is an external lead portion 144a.
  • the other end of the conductor 122a is connected to one end of the conductor 122d through the conductor 122f, and the other end of the conductor 122d is connected to one end of the conductor 122b through the conductor 122g.
  • the other end of the conductor 122b is connected to one end of the conductor 122e through the conductor 122h
  • the other end of the conductor 122e is connected to one end of the conductor 122c through the conductor 122i.
  • the conductors 123a, 123b and 123c forming the third central conductor 123 (L3) are formed between the insulator layers 111 and 112, and the conductors 123d and 123e are formed between the insulator layers 113 and 114.
  • the end portion of the conductor 123a is an external lead portion 146a, and the end portion of the conductor 123c is an external lead portion 145a.
  • the other end of the conductor 123a is connected to one end of the conductor 123d through the conductor 123f, and the other end of the conductor 123d is connected to one end of the conductor 123b through the conductor 123g.
  • the other end of the conductor 123b is connected to one end of a conductor 123e through a conductor 123h, and the other end of the conductor 123e is connected to one end of a conductor 123c through a conductor 123i.
  • the external connection electrode 141 is formed by an external lead portion 141a that is an end portion of the conductor 121a and an electrode connected to the external lead portion 141a.
  • the external connection electrode 142 is formed by an external lead portion 142a that is an end portion of the conductor 121c and an electrode connected thereto.
  • the external connection electrode 143 is formed by an external lead portion 143a which is an end portion of the conductor 122a and an electrode connected thereto.
  • the external connection electrode 144 is formed by an external lead portion 144a that is an end portion of the conductor 122c and an electrode connected to the external lead portion 144a.
  • the external connection electrode 145 is formed by an external lead portion 145a that is an end portion of the conductor 123c and an electrode connected to the external lead portion 145a.
  • the external connection electrode 146 is formed by an external lead portion 146a that is an end portion of the conductor 123a and an electrode connected thereto.
  • the central conductors 121, 122, and 123 can be formed as a thin film conductor such as Ag or Cu, a thick film conductor, or a conductive foil, and it is preferable to use a photosensitive metal paste.
  • the insulator layers 111 to 114 are preferably made of a material having high insulation resistance such as photosensitive glass or polyimide.
  • the conductor layer and the insulating layer can be formed by photolithography, etching, printing, or the like.
  • the external connection electrodes 141 to 146 and the through-hole conductor are preferably coated with a conductive electrode material (paste) mainly composed of Ag and Cu and baked to form a Ni plating layer on the surface, Further, a plating layer of Au, Sn, Ag, Cu or the like is formed. It is not limited to plating, but may be a sputtering process or the like.
  • the capacitor elements C1, C2, C3, etc. use chip parts.
  • the ferrite 40 is disposed in a substantially frame-shaped permanent magnet 30, the first yoke 10 is disposed on the mounting surface side, and the second yoke 20 is disposed on the top surface side, thereby forming a nonreciprocal circuit element. Is done.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phone base stations as non-reciprocal circuit elements arranged in the front end of the communication device.

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  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

非可逆回路素子（１）は、第１ヨーク（１０）と、第１ヨーク（１０）に対向する第２ヨーク（２０）と、フェライト素子（４１）および中心導体（４２）を含み、第１ヨーク（１０）と第２ヨーク（２０）との間に配置されたフェライト（４０）と、第１ヨーク（１０）と第２ヨーク（２０）との間であって、フェライト（４０）の側面（４０ｃ）の外側に設けられた永久磁石（３０）と、第１ヨーク（１０）とフェライト（４０）とを電気的に接続する接続導体（５０）とを備えている。接続導体（５０）は、第１ヨーク（１０）とフェライト（４０）との間に設けられている。

Description

非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置
　本発明は、非可逆回路素子、この非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路および通信装置に関する。
　アイソレータやサーキュレータ等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通過させ、逆方向には実質的に通過させない特性を有している。このような非可逆回路素子として、フェライトの非可逆性を利用した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された非可逆回路素子は、フェライト素子および中心導体を含むフェライトと、フェライトの側面の外側に設けられた一対の磁石と、フェライトおよび一対の磁石の下側に設けられた第１ヨークと、フェライトおよび一対の磁石の上側に設けられた第２ヨークとを備えている。この非可逆回路素子では、第２ヨークに複数の貫通孔を設けてフェライトに到達する磁束を均一化させることで、挿入損失を低減している。
特開２００１－１１９２１１号公報
　例えば、フェライトの上部に磁石を配置し、フェライトの下部にヨークを配置する構造の非可逆回路素子の場合、磁気回路構造が非対称となり磁束の均一性が悪く、非可逆回路素子の挿入損失が劣化する。
　また、特許文献１に記載されている非可逆回路素子では、フェライトの上下面がヨークで挟まれており磁気回路構造が対称であるので、基本的にはフェライトを通過する磁束の均一性が優れ、低挿入損失の非可逆回路素子が得られる。しかしながら、フェライトの下部を通過する磁束の向きが揃わず、磁束が均一にならない場合があり、非可逆回路素子の挿入損失を低減しきれないという問題がある。
　そこで、本発明は、非可逆回路素子等の挿入損失を低減することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る非可逆回路素子は、第１ヨークと、第１ヨークに対向する第２ヨークと、フェライト素子および中心導体を含み、第１ヨークと第２ヨークとの間に配置されたフェライトと、第１ヨークと第２ヨークとの間であって、フェライトの側面の外側に設けられた永久磁石と、第１ヨークとフェライトとを電気的に接続する接続導体と、を備え、接続導体は、第１ヨークとフェライトとの間に設けられている。
　このように、接続導体を第１ヨークとフェライトとの間に設けることで、フェライトを第１ヨークから離すことができ、できるだけ磁束の向きが揃った位置にフェライトを設けることができる。これにより、フェライト内における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子の挿入損失を低減することができる。
　また、フェライトは、第２ヨークに対向する一方主面と、第１ヨークに対向する他方主面とを有し、接続導体は、フェライトの他方主面に形成された端子電極であり、フェライトの他方主面から前記第１ヨーク側に向かって突出していてもよい。
　このように、接続導体をフェライトから第１ヨーク側に向かって突出させることで、フェライトを第１ヨークから離し、できるだけ磁束の向きが揃った位置にフェライトを設けることができる。これにより、フェライト内における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子の挿入損失を低減することができる。
　また、接続導体は、はんだを介して第１ヨークに接続されていてもよい。
　これによれば、接続導体と第１ヨークとの電気的および機械的な接続性を向上することができ、非可逆回路素子の電気特性の低下を抑制することができる。
　また、フェライトは、第１ヨークから所定距離、離れた位置に設けられており、所定距離は、０．０５ｍｍ以上であってもよい。
　これによれば、フェライトを第１ヨークから所定距離離し、磁束の向きが揃った位置にフェライトを設けることができる。これにより、フェライト内における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子の挿入損失を低減することができる。
　また、所定距離は、第１ヨークと第２ヨークとの間隔の１／２以下であってもよい。
　これによれば、フェライトが第２ヨークに近づき過ぎて、磁束の向きが揃った位置から外れることを抑制することができる。これにより、フェライト内における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子の挿入損失を低減することができる。
　また、フェライトは、フェライト素子を厚み方向に貫通して中心導体に接続する貫通ビアを有し、貫通ビアは、接続導体に接続されていてもよい。
　これによれば、厚み方向に垂直な方向のフェライトの寸法を小さくすることができ、また、フェライトと永久磁石との距離を縮めることができ、非可逆回路素子を小型化することができる。
　また、接続導体は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎのうちの少なくとも１つの金属、または、上記金属のうちの少なくとも２以上の合金を含んでいてもよい。
　これによれば、接続導体の電気抵抗を小さくすることができ、非可逆回路素子の電気特性の低下を抑制することができる。
　また、第１ヨークとフェライトとの間であって、接続導体が設けられた領域と異なる領域に、ソルダーレジストが設けられていてもよい。
　これによれば、フェライトをソルダーレジストで支持することができ、フェライトの位置を安定化することができる。
　また、永久磁石は、環状であり、フェライトの周囲に設けられていてもよい。
　これによれば、フェライトの外周部と中央部との磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子の挿入損失を低減することができる。
　また、フェライトは、３つの中心導体を有し、第１ヨークは、３つの中心導体に接続する３つの入出力端子を有していてもよい。
　これによれば、フェライト素子の磁束密度が大きい３ポート型の非可逆回路素子を提供することができる。
　また、本発明は上述した非可逆回路素子として実現できるだけでなく、非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路としても実現できる。つまり、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るフロントエンド回路は、上記非可逆回路素子と、３つの入出力端子のうちの１つに接続される送信側回路と、３つの入出力端子のうちの１つであって、送信側回路に接続された入出力端子と異なる入出力端子に接続される受信側回路と、３つの入出力端子のうちの１つであって、送信側回路および受信側回路に接続されたそれぞれの入出力端子と異なる入出力端子に接続されるアンテナ端子と、を備える。
　このようなフロントエンド回路によれば、フェライト素子の磁束密度が大きい非可逆回路素子を備えることにより、所望の通過特性を実現することが可能となる。
　また、さらには、本発明は上述したフロントエンド回路としてだけでなく、フロントエンド回路を備える通信装置としても実現できる。つまり、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る通信装置は、高周波信号を処理する信号処理回路と、上記フロントエンド回路と、を備える。
　このような通信装置によれば、挿入損失が低減された非可逆回路素子を備えることにより、通信品質の向上を図ることができる。
　本発明は、非可逆回路素子等の挿入損失を低減することができる。
図１Ａは、比較例１の非可逆回路素子を示す断面図である。 図１Ｂは、比較例２の非可逆回路素子を示す断面図である。 図２は、実施の形態１に係る非可逆回路素子の等価回路である。 図３は、実施の形態１に係る非可逆回路素子の斜視図である。 図４は、実施の形態１に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。 図５Ａは、図３に示す非可逆回路素子をＶＡ－ＶＡ線で切断した場合の切断面を示す図である。 図５Ｂは、図５Ａの非可逆回路素子内の磁束を示す図である。 図６は、フェライトの磁束密度分布を示す図であって、（ａ）は第１ヨークとフェライトとの距離が０．０５ｍｍの場合、（ｂ）は第１ヨークとフェライトとの距離が０．０２ｍｍの場合を示す図である。 図７は、フェライトの磁束密度の不均一性、および、非可逆回路素子の挿入損失を示す図である。 図８は、実施の形態１の変形例に係る非可逆回路素子の切断面を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る通信装置を示す機能ブロック図である。 図１０は、他の実施の形態におけるフェライトの分解斜視図である。
　（本発明の基礎となった知見）
　本発明者は、「背景技術」の欄に記載した非可逆回路素子に関して、以下の問題が生じることを見出した。以下、「背景技術」に関連する非可逆回路素子の一例として、比較例１の非可逆回路素子を、他の一例として、比較例２の非可逆回路素子を説明する。
　図１Ａは、比較例１の非可逆回路素子５０１を示す断面図である。
　比較例１の非可逆回路素子５０１は、フェライト素子５４１および中心導体５４２を含むフェライト５４０と、フェライト５４０の側面の外側に位置する一対の磁石５３０と、フェライト５４０および一対の磁石５３０の下側に設けられた第１ヨーク５１０と、フェライト５４０および一対の磁石５３０の上側に設けられた第２ヨーク５２０とを備えている。磁石５３０は上側がＮ極であり、下側がＳ極である。フェライト５４０は、はんだ５５１を用いて第１ヨーク５１０に電気的に接続されている。この非可逆回路素子５０１では、フェライト５４０が第１ヨーク５１０に接する構造となっている。
　非可逆回路素子５０１内の磁束Ｂは、磁石５３０、第２ヨーク５２０、フェライト５４０および第１ヨーク５１０を通過して磁石５３０に戻るように発生する。ここで、フェライト５４０の外周部（Ｘ方向の両端部）を通過する磁束Ｂは、フェライト５４０と第１ヨーク５１０との境界付近において、磁気抵抗が小さくなるようにその向きが変化する。具体的には、磁束Ｂの向きが、第１ヨーク５１０の手前にて、フェライト５４０の厚み方向（Ｚ方向）から第１ヨーク５１０の主面に沿う方向（Ｘ方向）に変化する。そのため、フェライト５４０のＺ方向の磁束密度は、中央部よりも外周部が小さくなり、フェライト５４０のＸＹ平面における磁束密度分布が不均一となる。これにより、比較例１の非可逆回路素子５０１にて挿入損失が大きくなるという問題がある。
　なお、「背景技術」に示すように第２ヨーク５２０に貫通孔を設けた場合は、第２ヨーク５２０付近における磁束密度分布は改善されるが、フェライト５４０と第１ヨーク５１０との境界付近における磁束密度分布を均一にすることはできず、上記と同様の問題が起こり得る。
　図１Ｂは、比較例２の非可逆回路素子６０１を示す切断図である。比較例２の非可逆回路素子６０１は、磁石６３０がフェライト６４０の上側に配置されている。
　比較例２の非可逆回路素子６０１は、フェライト素子６４１および中心導体６４２を含むフェライト６４０と、フェライト６４０を支持する支持基板６１０と、フェライト６４０の上側に配置された磁石６３０と、磁石６３０を天面から支持し、フェライト６４０を覆うように設けられた筒状のケース６２０とを備えている。磁石６３０は、下側がＮ極であり、上側がＳ極である。フェライト６４０は、はんだ６５１を用いて支持基板６１０に電気的に接続されている。
　非可逆回路素子６０１に発生する磁束Ｂは、磁石６３０からフェライト６４０を通過するように発生する。ここで、フェライト６４０の外周部（Ｘ方向の両端部）を通過する磁束Ｂは、磁石６３０の磁力線に沿って発生する。そのため、フェライト６４０のＺ方向の磁束密度は、中央部よりも外周部が小さくなり、フェライト６４０のＸＹ平面における磁束密度分布が不均一となる。このように、フェライト６４０の上側に磁石６３０が配置されている比較例２の非可逆回路素子６０１では、磁束密度分布が不均一となりやすく、挿入損失が大きくなるという問題がある。
　このような問題を解決するため、本発明者は、フェライト５４０の外周部の磁束密度が小さくならないように、磁石５３０をフェライト５４０の側面の外側に配置するとともに、磁束Ｂの向きが変化する位置にフェライト５４０が存在しないように、フェライト５４０を第１ヨーク５１０から離して配置すればよいという着想に至った。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る非可逆回路素子等の構造について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。各図におけるＺ方向は、フェライトの厚み方向、または、第１ヨークと第２ヨークとが対向する方向を意味する。
　（実施の形態１）
　以下の実施の形態で示す非可逆回路素子は、表面実装型の素子であり、例えば、携帯電話の基地局に搭載される。非可逆回路素子は、送信側回路からの送信信号をアンテナへと通過させ、アンテナで受信された受信信号を受信回路へと通過させる。つまり、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通過させ、逆方向には実質的に通過させない特性を有している。
　［１－１．非可逆回路素子の基本構成］
　まず、図２および図３を参照して、非可逆回路素子１の基本構成を説明する。
　図２は、実施の形態１に係る非可逆回路素子１の等価回路である。図３は、非可逆回路素子１の斜視図である。
　非可逆回路素子１は、図２に示す等価回路を有する集中定数型の３ポート型サーキュレータである。即ち、永久磁石３０により直流磁界Ｂが印加される、矩形状のマイクロ波フェライト素子４１に第１中心導体１２１（Ｌ１）、第２中心導体１２２（Ｌ２）及び第３中心導体１２３（Ｌ３）をそれぞれ絶縁状態で所定の角度で交差させて配置し、第１中心導体１２１の一端を第１ポートＰ１０１、第２中心導体１２２の一端を第２ポートＰ１０２、第３中心導体１２３の一端を第３ポートＰ１０３としている。
　さらに、各中心導体１２１、１２２、１２３のそれぞれの他端はＧＮＤ（グランド）に接続されている。各中心導体１２１、１２２、１２３に対して並列に容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ接続されている。第１ポートＰ１０１と送信用端子ＴＸとの間には容量素子Ｃｓ１が接続され、第２ポートＰ１０２と受信用端子ＲＸとの間には容量素子Ｃｓ２が接続され、第３ポートＰ１０３とアンテナ用端子ＡＮＴとの間には容量素子Ｃｓ３が接続されている。容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は共振周波数を調整するためのものであり、容量素子Ｃｓ１、Ｃｓ２、Ｃｓ３はインピーダンスを整合させるためのものである。
　以上の等価回路からなる非可逆回路素子１は、具体的には、図３に示すように、フェライト素子４１および中心導体４２（各中心導体１２１、１２２および１２３に相当）を有するフェライト４０（磁気回転子）と、フェライト４０の側面を囲う略枠形状の永久磁石３０と、フェライト４０の実装面側に配置された第１ヨーク１０と、天面側に配置された第２ヨーク２０と、で構成されている。容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃｓ１、Ｃｓ２、Ｃｓ３は、チップ部品であり、図３の非可逆回路素子１が実装される基板（ＰＣＢやＬＴＣＣ）上に配置されていてもよいし、当該基板内に形成されていてもよい。
　ここで、図２に示すように、第１中心導体１２１の一端（ポートＰ１０１）を外部接続用電極１４１、他端を外部接続用電極１４２とし、第２中心導体１２２の一端（ポートＰ１０２）を外部接続用電極１４３、他端を外部接続用電極１４４とし、第３中心導体１２３の一端（ポートＰ１０３）を外部接続用電極１４５、他端を外部接続用電極１４６とする。また、この非可逆回路素子１が携帯電話などの送受信回路部（フロントエンド回路）に組み込まれる場合、第１ポートＰ１０１（電極１４１）は送信側（ＴＸ）に接続され、第２ポートＰ１０２（電極１４３）は受信側（ＲＸ）に接続され、第３ポートＰ１０３（電極１４５）はアンテナ側（ＡＮＴ）に接続される。
　フロントエンド回路における非可逆回路素子１（３ポート型サーキュレータ）の動作は以下のとおりである。即ち、第１ポートＰ１０１（送信回路）から入力された高周波信号は、第３ポートＰ１０３（ＡＮＴ）から出力され、第３ポートＰ１０３（ＡＮＴ）から入力された高周波信号は第２ポートＰ１０２（受信回路）に入力される。第２ポートＰ１０２の高周波信号はフロントエンド回路で減衰されて第１ポートＰ１０１に伝達されることはない。
　［１－２．非可逆回路素子の構成］
　次に、図４および図５Ａを参照して、非可逆回路素子１の構成を説明する。
　図４は、非可逆回路素子１の分解斜視図である。図５Ａは、図３に示す非可逆回路素子１をＶＡ－ＶＡ線で切断した場合の切断面を示す図である。なお、図５Ａでは、切断面のみを断面として示し、紙面奥側（Ｘ方向マイナス側）に位置する構成要素の記載を省略している。
　非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０と、第１ヨーク１０に対向する第２ヨーク２０と、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に配置された永久磁石３０およびフェライト４０と、第１ヨーク１０とフェライト４０との間に設けられた接続導体５０とを備えている。
　第１ヨーク１０は、平板状の端子ヨークであり、３つの入出力端子１１と、入出力端子１１のそれぞれから間隔をあけて近接配置されているグランド端子１２とを有している。入出力端子１１は高周波信号が入出力される部分であり、グランド端子１２は基準電位に接地される部分である。入出力端子１１とグランド端子１２との間には、絶縁部１３が設けられている。入出力端子１１およびグランド端子１２の材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）が用いられる。電気特性を向上させるため、入出力端子１１およびグランド端子１２の露出面に例えば銀めっきが施されていてもよい。絶縁部１３の材料としては、例えば、エポキシ系の樹脂が用いられる。
　第２ヨーク２０は、平坦な平板部２１と、平板部２１の中央において第１ヨーク１０側に突出する凸部２２とを有している。ただし、第２ヨーク２０は、凸部２２を有せずに、平板部２１のみであってもよい。第２ヨーク２０は、第１ヨーク１０とともに、永久磁石３０によって形成される磁界に整磁作用を施す。第２ヨーク２０の材料としては、例えば、鉄が用いられる。第２ヨーク２０の表面に例えば銀めっきが施されていてもよい。
　永久磁石３０は、環状であり、一方の磁極（Ｎ極）の外縁である一方端面が接着剤を介して第２ヨーク２０に接合され、他方の磁極（Ｓ極）の外縁である他方端面が接着剤を介して第１ヨーク１０に接合されている。なお、Ｎ極とＳ極とは逆であってもよい。例えば、永久磁石３０の厚みは０．６５ｍｍであり、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間隔ｉ２は約０．６５ｍｍである。なお、間隔ｉ２は、第２ヨーク２０の平板部２１と第１ヨーク１０との間の距離である。
　永久磁石３０は、永久磁石３０を厚み方向に貫く開口部３５を有している。開口部３５には、フェライト４０が収容されている。ここで、フェライト４０において中心導体４２が形成されている面を一方主面４０ａとし、一方主面４０ａと反対の面を他方主面４０ｂとし、これら一方主面４０ａおよび他方主面４０ｂをあわせて上下主面（磁場形成時にフェライト４０に磁束が入る面）とした場合、永久磁石３０はフェライト４０の側面４０ｃの周囲に配置されていることになる。すなわち、永久磁石３０は、図５Ａに示すように、フェライト４０の側面４０ｃの外側に配置されている。
　フェライト４０は、永久磁石３０から直流磁界を印加される。フェライト４０は、平板状のフェライト素子４１と、フェライト素子４１に設けられた３つの中心導体４２と、６つの貫通ビア４３と有している。
　フェライト素子４１の厚みは、例えば、０．１５ｍｍであり、永久磁石３０よりも厚さが薄い。フェライト素子４１は、磁性を有する部材である。フェライト素子４１は、例えば、亜鉛、ニッケル、銅、マンガン、コバルト、マグネシウム、リチウムを主成分とした材料により形成されてもよい。また、フェライト素子４１は、酸化鉄を主成分とした、亜鉛、ニッケルおよび銅のうち少なくとも１つ以上を含む材料により形成されてもよい。
　中心導体４２は、フェライト素子４１の上面（第２ヨーク２０に対向する面）側に設けられている。中心導体４２のそれぞれの間には絶縁体層（不図示）が設けられ、中心導体４２は、それぞれが所定の角度で交差するように配置されている。中心導体４２のそれぞれは、非可逆回路素子１のいわゆる内部導体（中心電極とも称される）であり、フェライト素子４１上に薄膜導体、厚膜導体、または、導体箔として形成することができる。
　貫通ビア４３は、フェライト素子４１を厚み方向に貫通するように、フェライト４０の側面４０ｃに設けられている。６つの貫通ビア４３は、３つの中心導体４２それぞれの一端および他端に１対１対応で接続されている。これら中心導体４２および貫通ビア４３の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属または合金が用いられる。
　フェライト４０の他方主面４０ｂには、６つの接続導体５０が設けられている。接続導体５０は、第１ヨーク１０とフェライト４０とを電気的に接続する部材であり、また、フェライト４０を第１ヨーク１０から離した位置で支持するスペーサでもある。第１ヨーク１０とフェライト４０との間に接続導体５０を配置することで、フェライト４０は、第１ヨーク１０から所定距離ｉ１、離れた位置に設けられる。所定距離ｉ１は、第１ヨーク１０の一方主面１０ａとフェライト４０の他方主面４０との間の距離であり、本実施の形態では０．０５ｍｍ以上０．３２５ｍｍ以下である。なお、所定距離ｉ１の上限は、フェライト４０が第２ヨーク２０に近づき過ぎないように、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間隔ｉ２の１／２以下となるように設定するのが望ましい。
　接続導体５０のそれぞれは、短柱状であり、軸方向（Ｚ方向）の長さは、例えば０．０４ｍｍ以上０．３１５ｍｍ以下である。接続導体５０は、フェライト４０の他方主面４０ｂから第１ヨーク１０側に突出している。６つの接続導体５０の一方端面は、６つの貫通ビア４３に１対１対応で当接し、接続されている。６つの接続導体５０の他方端面は、はんだ５１を介して、対応する３ヶ所のグランド端子１２および３つの入出力端子１１にそれぞれ接続されている。
　接続導体５０は、例えば、フェライト４０に形成された端子電極であり、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎの少なくとも１つの金属、または、前記金属のうちの少なくとも２以上の合金を含む。接続導体５０は、印刷法、薄膜形成法またはフォトリソグラフィ法で形成してもよいし、金属板（金属箔）をフェライト４０の他方主面４０ｂに接合することで形成してもよい。
　次に、図５Ｂを参照しつつ、非可逆回路素子１内に発生する磁束Ｂについて説明する。図５Ｂは、非可逆回路素子１内の磁束Ｂを示す図である。
　磁束Ｂは、永久磁石３０、第２ヨーク２０、フェライト４０および第１ヨーク１０を通過して永久磁石３０に戻るように発生する。ここで、フェライト４０の外周部（例えば図５ＢのＸ方向の両端部）を通過する磁束Ｂは、フェライト４０と第１ヨーク１０との境界付近において、磁気抵抗が小さくなるようにその向きが変化する。具体的には、磁束Ｂの向きが、第１ヨーク１０の手前にて、フェライト４０の厚み方向（Ｚ方向）から第１ヨーク１０の一方主面１０ａに沿う方向（Ｘ方向）に変化する。このように、非可逆回路素子１では、磁束Ｂの向きがＺ方向に揃っている第１領域Ａ１と、磁束Ｂの向きが変化して一部がＺ方向と異なる向きとなっている第２領域Ａ２とを有している。
　本実施の形態の非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０とフェライト４０との間に接続導体５０を設けている。これにより、フェライト４０を第１ヨーク１０から所定距離ｉ１、離している。そのため、磁束の向きが揃った第１領域Ａ１にフェライト４０を位置することができ、フェライト４０の外周部と中央部におけるＺ方向の磁束密度の差を小さくすることができる。その結果、非可逆回路素子１の挿入損失を低減することができる。
　また、非可逆回路素子１は、フェライト４０が第１領域Ａ１に存在している場合において、磁束密度の大きさが変化しにくい。例えば、比較例２（図１Ｂ参照）の非可逆回路素子５０１では、磁石５３０とフェライト５４０との距離が変化するにしたがって磁束密度の大きさも変化するが、本実施の形態の非可逆回路素子１では、フェライト４０が一方のヨーク（例えば第１ヨーク１０）から離れると逆に他方のヨーク（例えば第２ヨーク２０）に近づき、磁束密度の大きさが変化しにくい構造となっている。そのため、非可逆回路素子１は、比較例２に比べて、フェライト４０の高さ位置のばらつきに起因する、電気特性のばらつきを抑制することができる。
　次に、図６および図７を参照しつつ、所定距離ｉ１を変えた場合の磁束密度について説明する。なお、以下における磁束密度は、フェライト４０の厚み方向の磁束密度を指す。
　図６は、磁場解析によるフェライト４０の磁束密度分布を示す図であって、（ａ）は第１ヨーク１０とフェライト４０との距離ｉ１が０．０５ｍｍの場合、（ｂ）は第１ヨーク１０とフェライト４０との距離ｉ１が０．０２ｍｍの場合を示す図である。（ａ）および（ｂ）のそれぞれは、フェライト４０の厚み方向の中央における横断面（ＸＹ平面）の磁束密度分布である。
　なお、フェライト４０の寸法は、縦２ｍｍ、横２ｍｍ、厚み０．１５ｍｍとした。永久磁石３０の寸法は、外形を縦４ｍｍ、横４ｍｍ、厚み０．６５ｍｍとし、開口部３５を縦２．５ｍｍ、横２．５ｍｍとした。永久磁石３０の強さは５００ｍＴとした。第１ヨーク１０の厚みは０．１５ｍｍとし、第２ヨーク２０の平板部２１の厚みは０．１５ｍｍとした。
　例えば図６の（ｂ）では、フェライト４０の中央部と外周部との磁束密度の差が大きく、最大値と最小値との差が１５９ｍＴである。それに対し図６の（ａ）では、フェライト４０の中央部と外周部との磁束密度の差が小さく、最大値と最小値との差が５９ｍＴである。図６に示すように、距離ｉ１が０．０５ｍｍである場合は、距離ｉ１が０．０２ｍｍである場合に比べて、中央部と外周部との磁束密度の差が小さくなる。
　図７は、フェライト４０の磁束密度の不均一性、および、非可逆回路素子１の挿入損失を示す図である。磁束密度の不均一性とは、図６に示すフェライト４０の磁束密度分布をもとに、以下の式から求めた値である。
　磁束密度の不均一性（％）＝（磁束密度の最大値－最小値）／磁束密度の平均値
　例えば、距離ｉ１が０．０５ｍｍの場合の磁束密度の不均一性は１８％であり、距離ｉ１が０．０２ｍｍの場合の磁束密度の不均一性は４７％である。
　図７の太い曲線は、第１ヨーク１０とフェライト４０との距離ｉ１を０．０１ｍｍピッチで変化させた場合の、磁束密度の不均一性を示すグラフである。図７の細い曲線は、距離ｉ１を同様に変化させた場合の、非可逆回路素子１の挿入損失を示すグラフである。図７に示すように、距離ｉ１が０．０５ｍｍ未満では、磁束密度の不均一性が大きく、挿入損失も大きくなっている。それに対し、距離ｉ１が０．０５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下では、磁束密度の不均一性が小さく、挿入損失が低減されている。
　［１－３．効果等］
　以上、本実施の形態に示す非可逆回路素子１は、第１ヨーク１０と、第１ヨーク１０に対向する第２ヨーク２０と、フェライト素子４１および中心導体４２を含み、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に配置されたフェライト４０と、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間であって、フェライト４０の側面４０ｃの外側に設けられた永久磁石３０と、第１ヨーク１０とフェライト４０とを電気的に接続する接続導体５０とを備えている。接続導体５０は、第１ヨーク１０とフェライト４０との間に設けられている。
　このように、接続導体５０を第１ヨーク１０とフェライト４０との間に設けることで、フェライト４０を第１ヨーク１０から離すことができ、できるだけ磁束の向きが揃った位置（第１ヨーク１０と第２ヨーク２０とが対向する方向であって、磁束の向きが変化しない位置）にフェライト４０を設けることができる。これにより、フェライト４０の外周部と中央部における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子１の挿入損失を低減することができる。
　［１－４．変形例］
　図８は、実施の形態１の変形例に係る非可逆回路素子１Ａの切断面を示す図である。
　変形例の非可逆回路素子１Ａは、接続導体５０Ａが、はんだ材料で形成されている。
　非可逆回路素子１Ａは、第１ヨーク１０と、第１ヨーク１０に対向する第２ヨーク２０と、第１ヨーク１０と第２ヨーク２０との間に配置された永久磁石３０およびフェライト４０と、第１ヨーク１０とフェライト４０との間に設けられた接続導体５０Ａとを備えている。
　第１ヨーク１０とフェライト４０との間であって、接続導体５０Ａが設けられた領域と異なる領域には、ソルダーレジスト５２からなる絶縁層が設けられている。フェライト４０はこのソルダーレジスト５２によって支持されている。
　フェライト４０は、平板状のフェライト素子４１と、フェライト素子４１に設けられた３つの中心導体４２と、６つの貫通ビア４３と、６つの端子電極４５とを有している。
　６つの貫通ビア４３は、フェライト４０の側面４０ｃに設けられ、３つの中心導体４２それぞれの一端および他端に１対１対応で接続されている。６つの端子電極４５は、６つの貫通ビア４３のそれぞれに１対１対応で接続されている。端子電極４５は、フェライト４０の他方主面４０ｂの内側に埋め込まれて形成されている。
　変形例の接続導体５０Ａは、第１ヨーク１０とフェライト４０とを電気的に接続する、はんだによって形成される。第１ヨーク１０とフェライト４０との間に、接続導体５０Ａおよびソルダーレジスト５２が設けられることで、フェライト４０は、第１ヨーク１０から離れた位置に設けられる。６つの接続導体５０Ａの一方は、６つの端子電極４５に１対１対応で接続され、６つの接続導体５０Ａの他方は、対応する３ヶ所のグランド端子１２および３つの入出力端子１１にそれぞれ接続される。
　以上、本変形例の非可逆回路素子１Ａは、接続導体５０Ａおよびソルダーレジスト５２を第１ヨーク１０とフェライト４０との間に設けることで、フェライト４０を第１ヨーク１０から離し、できるだけ磁束の向きが揃った位置にフェライト４０を設けている。これにより、フェライト４０の外周部と中央部における磁束密度の差を小さくすることができ、非可逆回路素子１Ａの挿入損失を低減することができる。
　（実施の形態２）
　本発明は上述した非可逆回路素子として実現できるだけでなく、このような非可逆回路素子を備えるフロントエンド回路および通信装置としても実現できる。そこで、以下、上述した非可逆回路素子を備える通信装置（すなわち、非可逆回路素子を含むフロントエンド回路を内蔵する通信装置）について、説明する。
　図９は、実施の形態１で説明した非可逆回路素子１を備える通信装置３の機能ブロック図である。
　図９に示すように、通信装置３は、非可逆回路素子１を有するフロントエンド回路２と、ＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）２００と、アンテナ素子３００とを備える、例えば携帯電話の基地局である。なお、通信装置３は、アンテナ素子３００を備えなくてもかまわない。
　フロントエンド回路２は、通信装置３のフロントエンドに設けられ、ＲＦＩＣ２００とアンテナ素子３００との間で送信信号または受信信号を伝搬する。具体的には、フロントエンド回路２は、非可逆回路素子１に加えて、さらに、ＰＡ（パワーアンプ：Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２０２等の送信側回路と、可変フィルタ２０６ａおよび２０６ｂと、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）２０３ａおよび２０３ｂと、ＬＮＡ（Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２０４等の受信回路とを有する。また、フロントエンド回路２には、送信信号が入力される送信端子Ｐｔｘ、送信信号を出力して受信信号が入力されるアンテナ端子Ｐａｎｔ、および、受信信号を出力する受信端子Ｐｒｘが設けられている。なお、フロントエンド回路２は、可変フィルタ２０６ａ、２０６ｂを備えなくてかまわないし、上記以外の整合回路あるいは送信用または受信用フィルタ等を備えてもかまわない。
　非可逆回路素子１は、３つの入出力端子１１に対応する第１ポートＰｏｒｔ１、第２ポートＰｏｒｔ２および第３ポートＰｏｒｔ３を有している。第１ポートＰｏｒｔ１は、可変フィルタ２０６ａ、およびＢＰＦ２０３ａを介して送信側回路（ここではＰＡ２０２）に接続され、第２ポートＰｏｒｔ２は可変フィルタ２０６ｂおよびＢＰＦ２０３ｂを介して受信回路（ここではＬＮＡ２０４）に接続され、第３ポートＰｏｒｔ３はチューナ２０５を介してアンテナ端子Ｐａｎｔに接続されている。なお、第１ポートＰｏｒｔ１はＰＡ２０２を介して送信端子Ｐｔｘに接続され、第２ポートＰｏｒｔ２はＬＮＡ２０４を介して受信端子Ｐｒｘに接続されている。
　ＰＡ２０２は、ＲＦＩＣ２００の送信端子（図中のＴＸ）からフロントエンド回路２の送信端子Ｐｔｘに入力された送信信号（高周波送信信号）を増幅する、例えば電力増幅モジュールである。
　ＢＰＦ２０３ａは、非可逆回路素子１から出力された送信信号を所定の使用周波数帯域でフィルタリングして通過させる。また、ＢＰＦ２０３ｂは、アンテナ端子Ｐａｎｔから入力された受信信号を当該使用周波数帯域でフィルタリングして通過させる。
　ＬＮＡ２０４は、非可逆回路素子１から出力された受信信号（高周波受信信号）を増幅する、例えば低雑音増幅モジュールである。
　このようなフロントエンド回路２は、送信端子Ｐｔｘに入力された送信信号を増幅かつフィルタリングしてアンテナ端子Ｐａｎｔから出力し、アンテナ端子Ｐａｎｔに入力された受信信号をフィルタリングかつ増幅して受信端子Ｐｒｘから出力する。このとき、送信信号は非可逆回路素子１のＴｘパスを経由し、受信信号は非可逆回路素子１のＲｘパスを経由する。
　ＲＦＩＣ２００は、フロントエンド回路２の送信端子Ｐｔｘおよび受信端子Ｐｒｘに接続され、送信信号または受信信号を信号処理する回路である。例えば、ＲＦＩＣ２００は、ベースバンド信号処理回路（不図示）から入力された送信信号をアップコンバートして送信端子（図中ＴＸ）から出力し、フロントエンド回路２から受信端子（図中ＲＸ）に入力された受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２０１に出力する。
　アンテナ素子３００は、フロントエンド回路２のアンテナ端子Ｐａｎｔに接続され、送信信号を送信し、受信信号を受信する。アンテナ素子３００の形状等については特に限定されず、通信装置３の使用周波数帯域に応じて適宜設計されていればよい。
　以上説明した通信装置３によれば、挿入損失が低減された非可逆回路素子１を備えることにより、通信品質の向上を図ることができる。
　（その他の実施の形態）
　以上、本発明の実施の形態に係る非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置について、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本発明の非可逆回路素子、フロントエンド回路および通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の非可逆回路素子を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　例えば、実施の形態１では、環状の永久磁石３０を用いることで互いに向き合う一対の側面３１を構成しているが、それに限られず、２つの直方体状の永久磁石を対向配置することで、互いに向き合う一対の側面を構成してもよい。
　例えば、実施の形態１では、第１ヨーク１０とフェライト４０との間であって、接続導体５０が設けられた領域と異なる領域に空隙を形成しているが、当該空隙に絶縁性を有するソルダーレジストを設けてもよい。
　例えば、第１ヨーク１０と永久磁石３０との間、または、永久磁石３０と第２ヨーク２０との間にスペーサが設けられていてもよい。
　例えば、フェライト４０に設けられる中心導体４２は、集中定数型であってもよいし、分布定数型であってもよい。
　例えば、上記説明では、非可逆回路素子として３ポート型の非可逆回路素子を例に説明したが、非可逆回路素子は４ポート以上の複数のポートを有してもかまわない。また、非可逆回路素子は、入力ポートおよび出力ポートを有する２ポートのアイソレータであってもよい。
　例えば、その他の実施の形態に係る非可逆回路素子のフェライト４０は、図１０に示す構造を有していてもよい。具体的には、フェライト４０は、矩形状のマイクロ波フェライト４０の天面側及び実装面側にガラスを主成分とする絶縁体層１１１、１１２、１１３、１１４や各種導体、各種電極を積層したもので、フェライト４０にも天面側及び実装面側に設けた各種導体をコイル状に接続するための複数のスルーホール用導体や複数の電極が形成されている。
　詳しくは、第１中心導体１２１（Ｌ１）を形成する導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは絶縁体層１１２上に形成され、導体１２１ｄ、１２１ｅは絶縁体層１１３とフェライト素子４１の間に形成されている。導体１２１ａの端部は外部引出し部１４１ａとされ、導体１２１ｃの端部は外部引出し部１４２ａとされている。導体１２１ａの他端は導体１２１ｆを介して導体１２１ｄの一端に接続され、該導体１２１ｄの他端は導体１２１ｇを介して導体１２１ｂの一端に接続されている。該導体１２１ｂの他端は導体１２１ｈを介して導体１２１ｅの一端に接続され、該導体１２１ｅの他端は導体１２１ｉを介して導体１２１ｃの一端に接続されている。
　第２中心導体１２２（Ｌ２）を形成する導体１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは絶縁体層１１１とフェライト素子４１の間に形成され、導体１２２ｄ、１２２ｅは絶縁体層１１４の下面に形成されている。導体１２２ａの端部は外部引出し部１４３ａとされ、導体１２２ｃの端部は外部引出し部１４４ａとされている。導体１２２ａの他端は導体１２２ｆを介して導体１２２ｄの一端に接続され、該導体１２２ｄの他端は導体１２２ｇを介して導体１２２ｂの一端に接続されている。該導体１２２ｂの他端は導体１２２ｈを介して導体１２２ｅの一端に接続され、該導体１２２ｅの他端は導体１２２ｉを介して導体１２２ｃの一端に接続されている。
　第３中心導体１２３（Ｌ３）を形成する導体１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃは絶縁体層１１１、１１２の間に形成され、導体１２３ｄ、１２３ｅは絶縁体層１１３、１１４の間に形成されている。導体１２３ａの端部は外部引出し部１４６ａとされ、導体１２３ｃの端部は外部引出し部１４５ａとされている。導体１２３ａの他端は導体１２３ｆを介して導体１２３ｄの一端に接続され、該導体１２３ｄの他端は導体１２３ｇを介して導体１２３ｂの一端に接続されている。該導体１２３ｂの他端は導体１２３ｈを介して導体１２３ｅの一端に接続され、該導体１２３ｅの他端は導体１２３ｉを介して導体１２３ｃの一端に接続されている。
　外部接続用電極１４１は、導体１２１ａの端部である外部引出し部１４１ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４２は、導体１２１ｃの端部である外部引出し部１４２ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４３は、導体１２２ａの端部である外部引出し部１４３ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４４は、導体１２２ｃの端部である外部引出し部１４４ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４５は、導体１２３ｃの端部である外部引出し部１４５ａと、それに接続されている電極によって形成されている。外部接続用電極１４６は、導体１２３ａの端部である外部引出し部１４６ａと、それに接続されている電極によって形成されている。
　中心導体１２１、１２２、１２３は、Ａｇ、Ｃｕなどの薄膜導体、厚膜導体又は導体箔として形成することができ、感光性の金属ペーストを使用することが好ましい。絶縁体層１１１～１１４は、感光性ガラス、ポリイミドなど絶縁抵抗の高い材料を使用することが好ましい。導体層や絶縁層は、フォトリソグラフィやエッチング、印刷などで形成できる。外部接続用電極１４１～１４６やスルーホール用導体は、好ましくは、Ａｇ、Ｃｕを主成分とする導電性の電極材料（ペースト）を塗布して焼き付け、その表面にＮｉのめっき層を形成し、さらに、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕなどのめっき層を形成する。めっきに限定するものではなく、スパッタ処理などであってもよい。一方、容量素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３などはチップ部品を使用する。
　上記フェライト４０が、略枠形状の永久磁石３０内に配置され、実装面側に第１ヨーク１０が配置されるとともに天面側に第２ヨーク２０が配置されることで非可逆回路素子が形成される。
　本発明は、通信装置のフロンドエンド部に配置される非可逆回路素子として、携帯電話の基地局等の通信装置に広く利用できる。
　１、１Ａ　非可逆回路素子
　２　　　　フロントエンド回路
　３　　　　通信装置
　１０　　　第１ヨーク
　１０ａ　　一方主面
　１１　　　入出力端子
　１２　　　グランド端子
　１３　　　絶縁部
　２０　　　第２ヨーク
　２１　　　平板部
　２２　　　凸部
　３０　　　永久磁石
　３５　　　開口部
　４０　　　フェライト
　４０ａ　　一方主面
　４０ｂ　　他方主面
　４０ｃ　　側面
　４１　　　フェライト素子
　４２　　　中心導体
　４３　　　貫通ビア
　４５　　　端子電極
　５０、５０Ａ　接続導体
　５１　　　はんだ
　５２　　　ソルダーレジスト
　２００　　ＲＦＩＣ
　２０１　　ＢＢＩＣ
　２０２　　ＰＡ
　２０３ａ　Ｔｘフィルタ回路（ＢＰＦ）
　２０３ｂ　Ｒｘフィルタ回路（ＢＰＦ）
　２０４　　ＬＮＡ
　２０５　　チューナ
　２０６ａ、２０６ｂ　可変フィルタ
　３００　　アンテナ素子
　Ａ１　　　第１領域
　Ａ２　　　第２領域
　Ｂ　　　　磁束
　ｉ１　　　所定距離（第１ヨークとフェライトとの間隔）
　ｉ２　　　第１ヨークと第２ヨークとの間隔
　Ｐａｎｔ　アンテナ端子
　Ｐｏｒｔ１　第１ポート
　Ｐｏｒｔ２　第２ポート
　Ｐｏｒｔ３　第３ポート
　Ｐｒｘ　　受信端子
　Ｐｔｘ　　送信端子

Claims (12)

  1. 　第１ヨークと、
    　前記第１ヨークに対向する第２ヨークと、
    　フェライト素子および中心導体を含み、前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間に配置されたフェライトと、
    　前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間であって、前記フェライトの側面の外側に設けられた永久磁石と、
    　前記第１ヨークと前記フェライトとを電気的に接続する接続導体と、
    　を備え、
    　前記接続導体は、前記第１ヨークと前記フェライトとの間に設けられている、
    　非可逆回路素子。
  2. 　前記フェライトは、前記第２ヨークに対向する一方主面と、前記第１ヨークに対向する他方主面とを有し、
    　前記接続導体は、前記フェライトの前記他方主面に形成された端子電極であり、前記フェライトの前記他方主面から前記第１ヨーク側に向かって突出している、
    　請求項１に記載の非可逆回路素子。
  3. 　前記接続導体は、はんだを介して前記第１ヨークに接続されている、
    　請求項１または２に記載の非可逆回路素子。
  4. 　前記フェライトは、前記第１ヨークから所定距離、離れた位置に設けられており、
    　前記所定距離は、０．０５ｍｍ以上である、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  5. 　前記所定距離は、前記第１ヨークと前記第２ヨークとの間隔の１／２以下である、
    　請求項４に記載の非可逆回路素子。
  6. 　前記フェライトは、前記フェライト素子を厚み方向に貫通して前記中心導体に接続する貫通ビアを有し、
    　前記貫通ビアは、前記接続導体に接続されている、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  7. 　前記接続導体は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎのうちの少なくとも１つの金属、または、前記金属のうちの少なくとも２以上の合金を含む、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  8. 　前記第１ヨークと前記フェライトとの間であって、前記接続導体が設けられた領域と異なる領域に、ソルダーレジストが設けられている、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  9. 　前記永久磁石は、環状であり、前記フェライトの周囲に設けられている、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  10. 　前記フェライトは、３つの前記中心導体を有し、
    　前記第１ヨークは、３つの前記中心導体に接続する３つの入出力端子を有する、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の非可逆回路素子。
  11. 　請求項１０に記載の非可逆回路素子と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つに接続される送信側回路と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つであって、前記送信側回路に接続された入出力端子と異なる入出力端子に接続される受信側回路と、
    　前記３つの入出力端子のうちの１つであって、前記送信側回路および前記受信側回路に接続されたそれぞれの入出力端子と異なる入出力端子に接続されるアンテナ端子と、
    　を備えるフロントエンド回路。
  12. 　高周波信号を処理する信号処理回路と、
    　請求項１１に記載のフロントエンド回路と、
    　を備える通信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09270608A (ja) * 1996-04-03 1997-10-14 Murata Mfg Co Ltd 送信受信装置
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