(57)【要約】  【課題】  特性を劣化させることなく小型化することができるとともに、同寸法において特性を改善し、高性能化を図ることができる非可逆回路素子を提供する。  【解決手段】  本発明に係る非可逆回路素子は、ヨーク部１０と、永久磁石４０と、磁気回転子５０と、外部端子３５、３６とを含む。磁気回転子５０は、ヨーク部１０に対面して配置されている。永久磁石４０は、磁気回転子５０の上に重ねられて配置されている。外部端子３５、３６は、磁気回転子５０の中心導体に接続されるものであって、外部接続端３５０、３６０が、永久磁石４０の上側に出ている。【選択図】      図１
2006222520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部と、永久磁石と、磁気回転子と、外部端子とを含む非可逆回路素子であって、
前記磁気回転子は、前記ヨーク部に対面して配置されており、
前記永久磁石は、前記磁気回転子の上に重ねられて配置されており、
前記外部端子は、前記磁気回転子の中心導体に接続されるものであって、外部接続端が、前記永久磁石の上側に出ていること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
請求項１に記載された非可逆回路素子であって、前記ヨーク部は、上ヨーク部と、下ヨーク部とを含んでおり、
前記上ヨーク部、及び、前記下ヨーク部は、相互に結合されて磁気回路を構成しており、
前記磁気回転子は、前記下ヨーク部に対面して配置されており、
前記永久磁石は、前記上ヨーク部に対面して配置されていること
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項３】
請求項２に記載された非可逆回路素子であって、
前記上ヨーク部は、立ち下がり辺と、天板部とを有しており、
前記立ち下がり辺は、前記天板部の少なくとも相対向する２辺から立ち下がっており、
前記下ヨーク部は、立ち上がり辺と、底板部とを有しており、
前記立ち上がり辺は、前記底板部の少なくとも相対向する２辺から立ち上がっており、
前記上ヨーク部及び前記下ヨーク部は、前記立ち下がり辺及び前記立ち上がり辺が相互に結合されて磁気回路を構成していること
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項４】
請求項２又は３に記載された非可逆回路素子であって、
前記上ヨーク部は、前記天板部の隅部に切欠を有しており、
前記外部端子は、前記外部接続端が、前記切欠に露出して備えられていること
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項５】
請求項２乃至４に記載された非可逆回路素子であって、
前記下ヨーク部の最大幅寸法が、前記外部接続端を含む最終製品外形の幅寸法を規定する
ことを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載された非可逆回路素子であって、さらにケース部を含み、
前記ケース部は、収納部と、絶縁部分とを有し、前記ヨーク部の内部に配置されており、
前記収納部は、前記絶縁部分によって囲まれ、両面側で開口しており、
前記磁気回転子及び前記永久磁石は、前記収納部に収納されており、
前記外部端子は、前記絶縁部分に備えられていること
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項７】
請求項６に記載された非可逆回路素子であって、
前記ケース部、前記下ヨーク部、及び、前記外部端子は、一体的に形成されていること
を特徴とする非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話のような移動体無線機器等に用いられている。この種の非可逆回路素子は、特許文献１、２などで代表されるように、下側のヨークとして機能する磁性金属ケース内に、軟磁性基体と中心電極等で構成された磁気回転子や永久磁石等の磁性部品や、コンデンサ、抵抗器等の電気部品を収納して構成される。
【０００３】
軟磁性基体には中心電極が組み合わされ、永久磁石から直流磁界が印加される。中心電極は、複数本の中心導体を含み、一端が軟磁性基体の他面側に配置され、グランドとして機能する下ヨークにアースされる。軟磁性基体の一面には、中心導体が互いに所定の角度をもって交差するように絶縁して配置される。中心導体の先端は、コンデンサや抵抗器等の電気部品と接続されるとともに、磁気回転子側から下ヨーク部の外部に導出されて外部端子とされる。
【０００４】
一般に、この種の非可逆回路素子は、広帯域特性を確保するための構造的要件として、以下のような構成を備えることが広く知られている。
（１）まず、磁気回転子に用いられる軟磁性基体の幅寸法を、可能な限り大きくすること。
（２）磁気回転子に、均一な直流磁界を印加するため、永久磁石の幅寸法を、軟磁性基体の幅寸法より大きくすること。
（３）さらに、磁気回転子に隣接する下ヨークの幅寸法を、軟磁性基体の幅寸法より大きくし、軟磁性基体に印加される直流磁界を均一化すること。
【０００５】
一方、この種の非可逆回路素子は、その市場性から限りない小型化が要請されており、これに対処するため、非可逆回路素子を構成する磁気回転子や永久磁石が下ヨーク部内に高密度実装されるようになってきている。従って、この種の非可逆回路素子においては、全体寸法の小型化の要請に対応した規格範囲内で、下ヨーク部に収納される軟磁性基体、及び、永久磁石の幅寸法をより大きくすることにより、いかに広帯域化な特性を確保しうるかが重要な技術的課題となっている。
【０００６】
ところが、特許文献１及び２で開示されているように、外部端子が磁気回転子側に備えられているタイプのものは、小型化が進展するにつれて、十分な特性を維持することが困難になるということが分かった。その原因の一つは、次のように考えられる。即ち、外部端子が磁気回転子側に備えられている構成によると、非可逆回路素子の製品外形の幅寸法は、下ヨーク幅と、外部端子と下ヨーク部との間に備えられる絶縁部分の幅、及び、下ヨーク幅の両端に備えられる外部端子の幅とを含むこととなる。従って、市場の要請に対応して製品外形が小型化されると、相対的に下ヨーク幅も縮小されることとなり、下ヨーク部に収納されている軟磁性基体、及び、永久磁石の寸法が従来より小さくなるため、特性が劣化するというものである。
【特許文献１】特開平１１−２０５０１１号公報
【特許文献２】特許３３０７２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、特性を劣化させることなく小型化することができる非可逆回路素子を提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの課題は、同寸法において特性を改善し、高性能化を図ることができる非可逆回路素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、ヨーク部と、永久磁石と、磁気回転子と、外部端子とを含む。磁気回転子は、ヨーク部に対面して配置されている。永久磁石は、磁気回転子の上に重ねられて配置されている。外部端子は、磁気回転子の中心導体に接続されるものであって、外部接続端が、永久磁石の上側に出ている。
【００１０】
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子では、ヨーク部と、永久磁石と、磁気回転子と、外部端子とを含む。磁気回転子は、ヨーク部に対面して配置されている。永久磁石は、磁気回転子の上に重ねられて配置されている。この構成によると、永久磁石から磁気回転子に印加される直流磁界を、ヨーク部磁気回路を通じて良好に維持することができる。従って、本発明に係る非可逆回路素子は、特性の安定したアイソレータやサーキュレータとして用いることができる。
【００１１】
さらに、外部端子は、外部接続端が、永久磁石の上側に出ている。つまり、端的にいえば、外部端子における外部接続端の位置が、従来の磁気回転子側から、永久磁石側に移されているから、外部端子の周囲に絶縁部分を備える必要がなくなる。従って、絶縁部分を省略できる分だけ小型化できる。しかも、小型化は上記絶縁部分の省略によってもたらされるものであって、軟磁性基体の大きさ（平面積）、及び、永久磁石の大きさ（平面積）を縮小させる必要はない。従って、特性を劣化させることなく小型化することができる。
【００１２】
本発明に係る非可逆回路素子の好ましい態様において、上述したヨーク部は、上ヨーク部と、下ヨーク部とを含む。上ヨーク部、及び、下ヨーク部は、相互に結合されて磁気回路を構成している。磁気回転子は、下ヨーク部に対面して配置されている。永久磁石は、上ヨーク部に対面して配置されている。
【００１３】
さらに、外部端子と上ヨーク部との配置構造の好ましい態様として、上ヨーク部は、切欠を有することができる。外部端子は、外部接続端が、切欠から露出して備えられている。この構成によると上ヨーク部の面積は、切欠によって縮小されるが、上ヨーク部には永久磁石が対面しているだけであるから、仮に、切欠によって直流磁界に乱れが生じたとしても、下ヨーク部の側に位置する軟磁性基体に与える影響は少ない。軟磁性基体には、切欠の存在にもかかわらず、均一な直流磁界が印加されるから、特性劣化は起こりにくい。
【００１４】
上ヨーク部に切欠を設けることが可能である構成によると、切欠に外部端子を配置することが可能となり、外部端子は、永久磁石の上側であって、上ヨーク部に配置することが可能となるから、外部端子と下ヨーク部との間に絶縁部分を備える必要がなくなる。従って、絶縁部分を省略できる分だけ小型化できる。しかも小型化は上記絶縁部分の省略によってもたらされるものであって、軟磁性基体の大きさ（平面積）、及び、永久磁石の大きさ（平面積）を縮小させる必要はない。従って、特性を劣化させることなく小型化することができる。
【００１５】
また、本発明に係る非可逆回路素子が、従来品と同寸法で構成された場合には、特性の改善を行うことができる。
【００１６】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）特性を劣化させることなく小型化し得る非可逆回路素子を提供することができる。
（２）同寸法において特性を改善し、高性能化を図ることができる非可逆回路素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る非可逆回路素子の分解斜視図、図２は図１に示した非可逆回路素子の組み立て状態を示す平面図、図３は図２に示した非可逆回路素子の右側面図、図４は図２に示した非可逆回路素子において、上ヨーク部１１及び永久磁石４０を取り除いて示す平面図、図５は図２の５−５線に沿った断面図、図６は図２の６−６線に沿った断面図、図７は図２の７−７線に沿った断面図、図８は図１〜図７に示した非可逆回路素子の等価回路図である。
【００１９】
図１乃至図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る非可逆回路素子は、ヨーク部１０と、ケース部３０と、第１及び第２の外部端子３５、３６と、永久磁石４０と、磁気回転子５０とを含んで構成される。
【００２０】
ヨーク部１０は、上ヨーク部１１と、下ヨーク部１３とを含む。上ヨーク部１１は、磁性金属材料でなり、立ち下がり辺１１３、１１４と、天板部１１５とを有する。立ち下がり辺１１３、１１４は、天板部１１５の少なくとも相対向する２辺から、矢印Ｔで示す高さ方向に立ち下がっている。 好ましくは、上ヨーク部１１は、略四角形状の磁性金属板の相対向する２辺をプレス等により折り曲げ成形されて、天板部１１５の相対向する２辺から、高さ方向Ｔに対向する方向に立ち下った立ち下がり辺１１３、１１４を有する。
【００２１】
また、上ヨーク部１１は、天板部１１５の隅部に切欠１１６を有する。切欠１１６は、後述する第１及び第２の外部端子３５、３６との組み合わせにおいて、第１及び第２の外部端子３５、３６の外部接続端３５０、３６０を露出するとともに、外部接続端３５０、３６０の周囲に絶縁空間を確保するために用いられる。
【００２２】
一方、下ヨーク部１３は、磁性金属材料でなり、立ち上がり辺１３３、１３４と、底板部１３５とを有する。立ち上がり辺１３３、１３４は、底板部１３５の少なくとも相対向する２辺から、高さ方向Ｔに立ち上がっている。好ましくは、下ヨーク部１３は、略四角形状の磁性金属板の相対向する２辺をプレス等により折り曲げ成形されて、底板部１３５の相対向する２辺から、高さ方向Ｔに立ち上った立ち上がり辺１３３、１３４を有する。底板部１３５の内部底面は、グランドに用いることができる。
【００２３】
さらに、下ヨーク部１３は、立ち上がり辺１３３、１３４の上端縁の隅部に切欠１３６を有する。切欠１３６は、上ヨーク部１１の切欠１１６と組み合わされて、第１及び第２の外部端子３５、３６の外部接続端３５０、３６０を露出するとともに、外部接続端３５０、３６０の周囲に絶縁空間を確保するために用いられる。
【００２４】
ヨーク部１０は、上ヨーク部１１の立ち下がり辺１１３、１１４が、下ヨーク部１３の立ち上がり辺１３３、１３４と相互に結合されて磁気回路を構成するとともに、以下で説明するケース部３０を収納する。
【００２５】
ケース部３０は、絶縁部分３１と、収納部３２と、アース部３３とを有している。絶縁部分３１は、エンジニアリングプラスチック等の電気絶縁性樹脂材料でなり、上部が開口した四角形の枠状に形成されている。
【００２６】
収納部３２は、枠状に形成された絶縁部分３１によって囲まれ、矢印Ｔで示す高さ方向の両面側で開口し、絶縁部分３１を貫通して備えられている。
【００２７】
アース部３３は、導電性を有する磁性金属材料でなり、枠状に形成された絶縁部分３１の底面に備えられている。アース部３３は、好ましくは、枠状に成形されており、アース部３３の枠形状は、絶縁部分３１の枠形状より内径が大きく形成されている。従って、絶縁部分３１の底面において、アース部３３と絶縁部分３１との間にはギャップが形成される。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る非可逆回路素子において、ケース部３０は、第１及び第２の外部端子３５、３６を含む。第１及び第２の外部端子３５、３６は、以下で述べる磁気回転子５０の第１〜第３の中心導体５２１〜５２３に接続されるものであって、ケース部３０の絶縁部分３１に備えられており、外部接続端３５０、３６０が、上ヨーク部１１の側に配置されている。
【００２９】
磁気回転子５０は、軟磁性基体５１と、中心電極５２と、粘着性の絶縁シート５３とを含み、下ヨーク部１３に対面して配置され、収納部３２に収納されている。
【００３０】
軟磁性基体５１は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料が好適である。軟磁性基体５１は、１辺が２ｍｍ程度の四角形状で、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度の平板状に形成される。
【００３１】
中心電極５２は、グランド部５２０（図６参照）と、第１〜第３の中心導体５２１〜５２３とを含み、例えば、厚さ３０μｍ程度の銅板を打ち抜いた導体板で構成される。グランド部５２０は、軟磁性基体５１の板面と同様の１辺が２ｍｍ程度の略四角形状であって、軟磁性基体５１の下面に配置される。
【００３２】
第１〜第３の中心導体５２１〜５２３は、軟磁性基体５１の上面上で互いに所定の角度、たとえば１２０度の角度で交差するように、グランド部５２０の縁辺から引き出されている。引き出された第１〜第３の中心導体５２１〜５２３は、軟磁性基体５１の上面側に絶縁シート５３を介して順次折り曲げられ、互いに絶縁されて所定の角度で交差する。最上部の第３の中心導体５２３上にも、絶縁シート５３が重ねられる。第１〜第３の中心導体５２１〜５２３の先端は、軟磁性基体５１の上面の側端から突出して形成され、コンデンサＣ１、Ｃ２、抵抗器Ｒ１、Ｒ２及び絶縁体Ｚ１、Ｚ２等に対する接続用端子部となる。
【００３３】
永久磁石４０は、磁気回転子５０の上に重ねられるとともに、上ヨーク部１１に対面して配置され、収納部３２に収納されている。永久磁石４０は、収納部３２に収容できる平板状に形成され、磁気回転子５０に重ねて配置されて磁気回転子５０に直流磁界を印加する。
【００３４】
収納部３２の内部において、永久磁石４０及び磁気回転子５０の周りに生じる空間には、コンデンサＣ１、Ｃ２及び抵抗器Ｒ１、Ｒ２が配置されている。図示実施例では、コンデンサＣ１、Ｃ２及び抵抗器Ｒ１、Ｒ２の下側には、絶縁体Ｚ１、Ｚ２と、浮かしシール６０が配置されている。
【００３５】
上述したように、本発明に係る非可逆回路素子では、上ヨーク部１１と、下ヨーク部１３とが相互に結合されて磁気回路を構成している。ケース部３０は、収納部３２と、絶縁部分３１とを有しており、ヨーク部１０の内部に配置されている。収納部３２は、絶縁部分３１によって囲まれ、両面側で開口している。磁気回転子５０は、下ヨーク部１３に対面して配置され、収納部３２に収納されている。永久磁石４０は、磁気回転子５０の上に重ねられるとともに、上ヨーク部１１に対面して配置され、収納部３２に収納されている。第１及び第２の外部端子３５、３６は、磁気回転子５０の第１〜第３の中心導体５２１〜５２３に接続されるものであって、ケース部３０に備えられている。この構成によると、上ヨーク部１１と、下ヨーク部１３との結合により構成されるヨーク部１０の磁気回路を通じて良好に維持し、永久磁石４０から磁気回転子５０に印加される直流磁界を安定化できる。従って、本発明に係る非可逆回路素子は、動作安定性に優れたアイソレータやサーキュレータ等として用いることができる。
【００３６】
図９は本発明に係る非可逆回路素子を、アイソレータに用いた場合の使用状態を示す図である。図示するように、本発明に係る非可逆回路素子１は、永久磁石４０の対面する上ヨーク部１１の天板部１１５を、回路基板７に対面させて、第１及び第２の外部端子３５、３６の外部接続端３５０、３６０を、導体パターンにはんだ付けして用いられる。つまり、従来の非可逆回路素子とは、天地逆転した取り付け構造となる。
【００３７】
ここで、本発明に係る非可逆回路素子において、第１及び第２の外部端子３５、３６は、永久磁石４０の上側であって、上ヨーク部１１の側に配置されているから、第１及び第２の外部端子３５、３６と下ヨーク部１３との間に絶縁部分を備える必要がなくなる。従って、絶縁部分を省略できる分だけ小型化できる。しかも、小型化は上記絶縁部分の省略によってもたらされるものであって、軟磁性基体５１の大きさ（平面積）、及び、永久磁石４０の大きさ（平面積）を縮小させる必要はない。従って、特性を劣化させることなく小型化することができる。
【００３８】
図１〜図７に示した実施例では、第１及び第２の外部端子３５、３６と上ヨーク部１１との配置構造の好ましい態様として、上ヨーク部１１は、天板部１１５の隅部に切欠１１６を有する。第１及び第２の外部端子３５、３６は、外部接続端３５０、３６０が、切欠１１６から露出して備えられている。この構成によると、上ヨーク部１１の面積は、切欠１１６によって縮小されるが、上ヨーク部１１には永久磁石４０が対面しているだけであるから、仮に、切欠１１６によって直流磁界に乱れが生じたとしても、下ヨーク部１３の側に位置する軟磁性基体５１に与える影響は少ない。軟磁性基体５１には、切欠１１６の存在にもかかわらず、均一な直流磁界が印加されるから、特性劣化は起こりにくい。
【００３９】
また、本発明に係る非可逆回路素子が、従来品と同寸法で構成された場合には、特性の改善を行うことができる。
【００４０】
なお、上ヨーク部１１、下ヨーク部１３、アース部３３、及び、第１及び第２の外部端子３５、３６等の金属部材は予め一体成形することができる。さらにケース部３０は、上述した金属部材とともに絶縁部分３１を樹脂モールド成形技術等を用いて一体成形することもできる。
【００４１】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る非可逆回路素子の分解斜視図である。
【図２】図１に示した非可逆回路素子の組み立て状態を示す平面図である。
【図３】図２に示した非可逆回路素子の右側面図である。
【図４】図２に示した非可逆回路素子において、上ヨーク部及び永久磁石を取り除いて示す平面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った断面図である。
【図６】図２の６−６線に沿った断面図である。
【図７】図２の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図１〜図７に示した非可逆回路素子の等価回路図である。
【図９】図１〜図７に示した非可逆回路素子を、アイソレータに用いた場合の使用状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１              非可逆回路素子
１０            ヨーク部
１１            上ヨーク部
１１３、１１４  立ち下がり辺
１１５          天板部
１１６          切欠
１３            下ヨーク部
１３３、１３４  立ち上がり辺
１３５          底板部
１３６          切欠
３０            ケース部
３１            絶縁部分
３２            収納部
３５、３６      外部端子
３５０、３６０  外部接続端
４０            永久磁石
５０            磁気回転子
５１            軟磁性基体
５２            中心電極
【図１】
2006222520.tif 000003
【図２】
2006222520.tif 000004
【図３】
2006222520.tif 000005
【図４】
2006222520.tif 000006
【図５】
2006222520.tif 000007
【図６】
2006222520.tif 000008
【図７】
2006222520.tif 000009
【図８】
2006222520.tif 000010
【図９】
2006222520.tif 000011