(57)【要約】【課題】  良好な特性を維持しつつ２ポート型非可逆回路素子の低背化を図る。【解決手段】  2本の中心導体と、マイクロ波磁性体と、永久磁石と、絶縁シートと、複数の整合用容量を内蔵するセラミック積層体を備え、前記中心導体はマイクロ波磁性体の表面に交差するように設けられ、当該中心導体の一端に接続された接地されていない電極の少なくとも一部が、前記マイクロ波磁性体の下部に配置された２ポート型非可逆回路素子であって、前記セラミック積層体は、前記絶縁シート上に前記マイクロ波磁性体の側方に配置したものである。【選択図】        図１
2006135506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
2本の中心導体と、マイクロ波磁性体と、永久磁石と、絶縁シートと、複数の整合用容量を内蔵するセラミック積層体を備え、前記中心導体はマイクロ波磁性体の表面に交差するように設けられ、当該中心導体の一端に接続された接地されていない電極の少なくとも一部が、前記マイクロ波磁性体の下部に配置された２ポート型非可逆回路素子であって、
前記セラミック積層体は、前記絶縁シート上に前記マイクロ波磁性体の側方に配置されていることを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【請求項２】
請求項１記載の２ポート型非可逆回路素子であって、前記絶縁シートは可撓性を持つことを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の２ポート型非可逆回路素子であって、前記絶縁シートの表面に接続用線路が形成され、前記線路により前記セラミック積層体と前記中心導体の電気的接続が確保されていることを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の２ポート型非可逆回路素子であって、前記絶縁シートはその両面を電気的に接続するスルーホールを持つことを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の２ポート型非可逆回路素子であって、第1の中心導体と、第2の中心導体のなす交差角度が９５度以上１１３度以下であることを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の２ポート型非可逆回路素子であって、前記セラミック積層体上面に接地された接続用パッドを設け、前記中心導体の何れか一方の一端が当該接続用パッドに接続されていることを特徴とする２ポート型非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などの高周波無線通信機器に用いられる２ポート型非可逆回路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される携帯用無線通信機器市場においては小型化が強く求められており、必然的に無線通信機器に使用される部品にも小型化が求められている。無線通信機器などの高周波回路に使用される集中定数型非可逆回路素子においても例外ではない。従来、集中定数型非可逆回路素子においては、金属ケース、永久磁石、マイクロ波磁性体を積み重ねるという構造に起因して、その高さが周辺に配置される電子回路部品より高くなりがちである。このため携帯用無線通信機器設計においては、周辺部品との高さの統一が求められており、小型化のうちでも特に低背化が強く求められている。
【０００３】
この非可逆回路素子のうち２ポート型非可逆回路素子と呼ばれる構造のものが、特許文献１に提案されている。図６にその回路図を示す。本構造の特徴としては、広い帯域に渡って良好な反射損失、挿入損失が得られる点である。また、図７に中心電極とマイクロ波磁性体からなる磁気回転子を示す。中心電極はマイクロ波磁性体上面で互いに絶縁された状態で交差し、さらに中心電極端の少なくとも一部は、マイクロ波磁性体側面に沿ってマイクロ波磁性体下面に至る。図６から分かるように、この２ポート型非可逆回路素子の構造上の特徴の一つは、２本の中心導体のいずれの端も接地されない点にある。したがってこの磁気回転子は接地電位にある金属ケースに直接配置することはできず、何らかの方法により中心電極端を金属ケースから絶縁する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５４３０号公報
【特許文献２】特開平１０−４１７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような２ポート型非可逆回路素子の構造において、小型化のために整合用容量を複数内蔵したセラミック積層体を用いようとすると、従来用いられていた構造では困難な点がある。例えば、特許文献２に記載されているように、マイクロ波磁性体に合わせてセラミック積層体に穴をあけた構造では、共通ノード部となる電極をガーネット下部に配置することができない。これはガーネット下部に共通ノードを配置すると金属ケースと接触し、ショートしてしまうためである。
【０００６】
また、特許文献１に記載されているように、セラミック積層体上にマイクロ波磁性体を配置する方法もある。しかしながらこのような構造ではセラミック積層体が割れないように機械的強度を保つべく一定の厚みが必要となる。したがって低背化の際に不利となってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、上記の問題を克服し、良好な性能を保ったまま２ポート型非可逆回路素子を低背構造とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の２ポート型非可逆回路素子は、2本の中心導体と、マイクロ波磁性体と、永久磁石と、絶縁シートと、複数の整合用容量を内蔵するセラミック積層体を備え、前記中心導体はマイクロ波磁性体の表面に交差するように設けられ、当該中心導体の一端に接続された接地されていない電極の少なくとも一部が、前記マイクロ波磁性体の下部に配置されており、前記セラミック積層体は、前記絶縁シート上に前記マイクロ波磁性体の側方に配置されていることを特徴とする。
このようにセラミック積層体は、絶縁シート上にマイクロ波磁性体の側方に配置することにより、セラミック積層体を厚くしてもその厚さが非可逆回路素子全体の寸法に影響することがなくなるため、低背化が容易となる。
【０００９】
本発明の２ポート型非可逆回路素子においては、前記絶縁シートは可撓性を持って形成することが望ましい。
このように絶縁シートに可撓性を持たせることにより、非可逆回路素子が実装される基板の捩れを吸収することが出来、割れや欠けといった問題を回避することが出来る。
【００１０】
本発明の２ポート型非可逆回路素子においては、前記絶縁シートの表面に接続用線路が形成され、前記線路により前記セラミック積層体と前記中心導体の電気的接続が確保されている。
このように絶縁シートの表面に接続用線路を形成することにより、セラミック積層体と中心導体の電気的接続を、安定的に且つ余分な配線プロセスの増加無しに確保することが出来る。
【００１１】
本発明の２ポート型非可逆回路素子においては、前記絶縁シートはその両面を電気的に接続するスルーホールを持っていてもよい。
このように絶縁シートの両面を接続するスルーホールを設けることにより、中心導体の一端を外部の回路に接続することを容易ならしめることができる。
【００１２】
本発明の２ポート型非可逆回路素子においては、第1の中心導体と、第2の中心導体のなす交差角度が９５度以上１１３度以下になるようにしてもよい。
このように第1の中心導体と、第2の中心導体のなす角度が９５度以上１１３度以下とすることにより、共通ノードと金属ケース間の浮遊容量により発生したインピーダンスの不整合を改善し、良好な整合条件を保持することを可能ならしめることが出来る。
【００１３】
本発明の２ポート型非可逆回路素子においては、前記セラミック積層体上面に接地された接続用パッドを設け、前記第2の中心導体の一端を前記接続用パッドに接続するという構造をとってもよい。
このようにセラミック積層体上面に接地された接続用パッドを設け、何れか一方の中心導体の一端をこの接続用パッドに接続することにより、第2の中心導体のマイクロ波磁性体への実効的な巻き数を増やし、電気的特性を改善することが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の２ポート型非可逆回路素子によれば、広帯域な反射損失及び挿入損失と言う特徴を有しながら低背化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１は本発明による２ポート型非可逆回路素子の第1の実施例を示した分解斜視図である。図２は、図1に示した第1の実施例で使用した絶縁シートの裏側の様子である。図３は、第1の実施例の組立て後の斜視図である。ただし、上部金属ケースは、内部を表示するために省略してある。
【００１６】
図中、符号1は、閉磁路を形成するための磁気ヨークを兼ねた金属ケースであり、低損失化のために表面に銀メッキを施している。２は、ポリイミド樹脂を用いた絶縁シートであり、その上面には銅箔（約5μｍ）を貼ったのちエッチングすることにより、中心電極端と入出力端子及びセラミック積層体の下部電極を接続するための接続用線路3a、3bが形成されている。
【００１７】
絶縁シート２は、非可逆回路素子の低背化のため、厚さ25μｍと薄いものを用いており、絶縁性と可撓性を兼ねるもので、さらに高周波による誘電損失を抑えるため、誘電正接が小さな材料を用いる必要がある。本実施例においてはそのような材料としてポリイミドを用いた。また、図２に示したように、絶縁シート下面には、接続用線路3a、3bが不可避的に金属ケース１と形成する浮遊容量の大きさを安定させるための、安定化用線路3cが形成されている。安定化用線路3cはハンダ等により金属ケース１と電気的に接続される。
【００１８】
このように安定化用線路３ｃを設けることにより、接続用線路3a、3bは金属ケース１との間で直接浮遊容量を形成することがなくなり、浮遊容量は安定化用線路3cとの間で形成されるようになる。したがって絶縁シート２と金属ケース１との間に隙間ができたとしても、接続用線路3a、3bの浮遊容量が大きく変動することが無くなり、安定した特性が得られる。
【００１９】
絶縁シート２に設けた4a、4b、4cはスルーホールであり、4a、4bは外部回路との接続端子11a、1bと接続用線路3a、3bを接続するために設けられ、スルーホール4cは金属ケース１と電極3dを接続するために設けられている。電極3dはさらにセラミック積層体下部に接地電位を供給するために設けられた接地電極に接続される。
【００２０】
符号５はマイクロ波磁性体であり、ここでは飽和磁化0.09T、直径1.6mm、厚さ0.3mmのガーネット材を使用した。6a及び６ｃは中心導体であり、35μｍ厚さの銅箔をエッチングし、本例では機械的に曲げてマイクロ波磁性体５上面で絶縁した状態で直交するように形成している。７はセラミック積層体であり、誘電体層に電極を形成し、これを積層することによりインピーダンス整合のための容量を内蔵している。８は本実施例をアイソレータとして用いるためのダミー抵抗素子である。９は直流磁界を印加するための永久磁石である。１０は磁気ヨークを兼ねた上側の金属ケースである。
【００２１】
中心導体6aはマイクロ波磁性体5の上面から側面に沿うように曲げられ、中心導体6aの一端は接続用線路3aと接続され、他端が接続用線路3bに接続される。また中心導体6bもマイクロ波磁性体5の上面から側面に沿うように曲げられ、中心導体6bの一端が接続用線路3bに接続される。中心導体6bの他端は、セラミック積層体上面に設けられた接続用パッドである接地電極１２に接続される。接地電極１２はさらにセラミック積層体内部のスルーホールを通じて絶縁シート上の電極3dに接続され、接地される。
以上のように各部材を配置し組立てた構造の斜視図を図３に示す。内部の構造が確認できるように、永久磁石及び金属ケース（上）は省略してある。このように前記セラミック積層体７は、マイクロ波磁性体５の側方に並んで配置されるので、中心導体6bの他端部がほぼ同一高さにある接地電極１２まで延びて簡易に接続できる構造となっている。
【００２２】
このようにして構成された非可逆回路素子の高周波特性を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2006135506.tif 000003
【００２４】
次に、図４に本発明による２ポート型非可逆回路素子の第2の実施例の斜視図を示す。第１の実施例においては、接続用線路3a、3bの浮遊容量により、電流が理想的な状態からずれるためにインピーダンスが整合していないことがあると考えられる。発明者らは、中心電極の交差角度を90度よりも大きくすることで、この浮遊容量の効果を打ち消すことができると推定し、検討した。その結果を図５に交差角度を変えた場合の挿入損失の変化の様子として示す。図より挿入損失を０.４dB以下とするためには、交差角度を９５度以上１１３度以下とする必要がある。図４の本実施例においては、第１の中心導体6aと、第２の中心導体6bの交差する角度を105度とした。
【００２５】
本実施例による反射、及び挿入損失を表２に示す。これより挿入損失のピーク周波数と反射損失のピーク周波数が一致し、挿入損失の低減に効果があることが確認できる。
【００２６】
【表２】
2006135506.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の集中定数型アイソレータは、携帯電話、携帯端末などの高周波無線通信機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による２ポート型非可逆回路素子を示す一実施例の分解斜視図である。
【図２】本発明による２ポート型非可逆回路素子の一実施例に用いた絶縁シートの下面を示した図である。
【図３】本発明による２ポート型非可逆回路素子の一実施例の組立後の斜視図である。
【図４】本発明による第２の実施例によるマイクロ波磁性体及び中心導体部を示した図である。
【図５】本発明による２ポート型非可逆回路素子において、中心導体間の交差角度が挿入損失に与える影響を示した図である。
【図６】２ポート型非可逆回路素子の回路図である。
【図７】従来の２ポート型非可逆回路素子のマイクロ波磁性体及び中心導体部分を示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：金属ケース（下）
２：絶縁シート
3a、3b、3c、3d：銅貼電極
4a、4b、4c：スルーホール
５：マイクロ波磁性体
6a、6b：中心導体
７：セラミック積層体
８：抵抗素子
９：永久磁石
１０：金属ケース（上）
１１ａ、１１ｂ：外部回路との接続端子
１２：接地電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006135506.tif 000008
【図５】
2006135506.tif 000009
【図６】
2006135506.tif 000010
【図７】
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