(57)【要約】【課題】  中心電極基板の反りを抑え、半田接続の信頼性を保証し、特性劣化を防止することのできる非可逆回路素子及び通信装置を得る。【解決手段】  磁気回路を構成する下ヨーク１５と上ヨーク１０との間に、フェライト、中心電極基板３０、永久磁石２０を積み重ねた非可逆回路素子。中心電極基板３０の上面には第１中心電極が形成されるとともに、ダミー電極膜３８が形成されている。中心電極基板３０の下面には第２中心電極及び接続用電極部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂなどが形成され、入出力端子６１，６２、グランド端子６３，６４と半田付けされている。永久磁石２０の下面はダミー電極膜３８を介して中心電極基板３０の上面に接している。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト、複数の中心電極を設けた中心電極基板、永久磁石を磁気回路構成部材にて囲んだ非可逆回路素子において、
前記中心電極基板の一の主面には少なくとも１本の中心電極が形成されるとともに少なくとも一つのダミー電極膜及び／又は樹脂膜が形成され、
前記中心電極基板の他の主面には入出力用端子及びグランド端子との半田接続用電極が形成され、
前記永久磁石の一の主面が前記ダミー電極膜及び／又は樹脂膜を介して前記中心電極基板の一の主面と接していること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記中心電極基板は樹脂製の単板からなり、一の主面及び他の主面のそれぞれに中心電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記ダミー電極膜及び／又は樹脂膜の厚みは前記中心電極基板の一の主面に形成された中心電極の厚みとほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
前記ダミー電極膜及び／又は樹脂膜は前記中心電極基板の他の主面に形成された半田接続用電極と対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
前記中心電極基板の他の主面にチップタイプのコンデンサ及び／又はチップタイプの抵抗が配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非可逆回路素子、特に、マイクロ波帯などで使用されるアイソレータやサーキュレータなどの非可逆回路素子及び該素子を備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アイソレータやサーキュ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電力を伝送し、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いる。
【０００３】
従来、この種の非可逆回路素子として特許文献１に記載のものが知られている。この非可逆回路素子は、上ヨークと下ヨークとの間に、永久磁石、中心電極などを形成した中心電極基板、フェライトなどを積み重ねて構成されている。中心電極基板は裏面に設けた電極が下ヨークに設けたグランド端子や入出力端子に半田接続され、表面側から永久磁石により圧接されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の非可逆回路素子にあっては、中心電極基板は厚さ２０〜１００μｍ程度の樹脂基板で構成されているため、非常に反りやすく、特に実装のための半田リフローなどの加熱で大きな反りが生じるという不具合を有していた。即ち、中心電極基板の永久磁石側の表面には厚さ３０〜４０μｍ程度の中心電極が電極膜として形成されており、中心電極基板の表面と永久磁石の対抗面との間には中心電極形成部分以外で３０〜４０μｍ程度のギャップが存在し、このギャップで基板に反りが生じるのである。
【０００５】
そして、中心電極基板に前記反りが生じると、裏面の半田接続部がいわゆる鍾乳半田となり、接続信頼性の低下や特性劣化を招来し、場合によっては接続が解除されてしまうという問題点を有していた。
【特許文献１】特開２００３−１１５７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、中心電極基板の反りを抑え、半田接続の信頼性を保証し、特性劣化を防止することのできる非可逆回路素子及び通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、フェライト、複数の中心電極を設けた中心電極基板、永久磁石を磁気回路構成部材にて囲んだ非可逆回路素子において、前記中心電極基板の一の主面には少なくとも１本の中心電極が形成されるとともに少なくとも一つのダミー電極膜及び／又は樹脂膜が形成され、前記中心電極基板の他の主面には入出力用端子及びグランド端子との半田接続用電極が形成され、前記永久磁石の一の主面が前記ダミー電極膜及び／又は樹脂膜を介して前記中心電極基板の一の主面と接していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る非可逆回路素子にあっては、中心電極基板の一の主面に形成されている少なくとも一つのダミー電極膜及び／又は樹脂膜が、中心電極基板の一の主面に接する永久磁石に当接し、加熱などによる中心電極基板のそりが防止される。
【０００９】
本発明に係る非可逆回路素子において、中心電極基板は樹脂製の単板からなり、一の主面及び他の主面のそれぞれに中心電極が形成されていてもよい。中心電極基板の表裏面に中心電極を形成することにより、中心電極間の絶縁性を確保するために絶縁シートや絶縁膜を形成する必要がなく、単板を用いることと相俟って製造コストが低下する。
【００１０】
また、ダミー電極膜及び／又は樹脂膜の厚みは中心電極基板の一の主面に形成された中心電極の厚みとほぼ同じであることが好ましい。あるいは、ダミー電極膜及び／又は樹脂膜は中心電極基板の他の主面に形成された半田接続用電極と対応する位置に形成されていることが好ましい。これらの構成により、半田の接続信頼性がより向上する。
【００１１】
また、中心電極基板の他の主面にチップタイプのコンデンサ及び／又はチップタイプの抵抗が配置されていてもよい。スペース効率の点で有利である。
【００１２】
本発明に係る通信装置は、前記構成からなる非可逆回路素子を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る非可逆回路素子によれば、加熱などによる中心電極基板の反りを抑えることができ、半田の接続信頼性を保証できるとともに、特性の劣化を防止することができる。
【００１４】
本発明に係る通信装置は、接続信頼性が高く、特性劣化のない前記非可逆回路素子の利点を備えたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る非可逆回路素子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。
【００１６】
（非可逆回路素子の実施例、図１〜図７参照）
本発明の一実施例である非可逆回路素子は、図１及び図２に示すように、集中定数型のアイソレータであって、上側から、上ヨーク１０、永久磁石２０、中心電極基板３０、フェライト４５、下ヨーク１５にて構成され、これらの部材は重ねて組み立てられている。また、整合回路を構成するコンデンサ５１，５２及び逆方向の信号を吸収するための抵抗５５が中心電極基板３０に取り付けられている。
【００１７】
上ヨーク１０及び下ヨーク１５は、軟鉄などの強磁性体材料からなり、上ヨーク１０の突片部１１と下ヨーク１５の側壁部１７とで接合され、永久磁石２０と中心電極基板３０とフェライト４５とを囲った状態で収容し、磁気回路を構成する。
【００１８】
中心電極基板３０には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、一の主面である上面に２本の線路で構成された第１中心電極３１が電極膜として形成されている。この第１中心電極３１の両端はスルーホール３５によって図２に示す他の主面である下面の接続用電極部３１ａ，３１ｂに電気的に接続されている。さらに、基板３０の下面に２本の線路で構成された第２中心電極３２が電極膜として形成され、該第２中心電極３２の両端部には接続用電極部３２ａ，３２ｂが形成されている。また、下面には以下に説明するコンデンサ５１，５２との接続用電極部３３，３４が形成されている。
【００１９】
さらに、中心電極基板３０の上面には下面に形成した接続用電極部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３，３４と対応する位置にダミー電極膜３８が形成されている。これらのダミー電極膜３８は第１中心電極３１と同じ材料で同じ厚さに形成されている。
【００２０】
コンデンサ５１，５２及び抵抗５５は、それぞれ、チップタイプとして構成されている。コンデンサ５１は一端５１ａが第１中心電極３１の電極部３１ａに電気的に接続され、他端５１ｂが以下に説明するように下ヨーク１５に電気的に接続される。コンデンサ５２は一端５２ａが第２中心電極３２の電極部３２ａに電気的に接続され、他端５２ｂが以下に説明するように下ヨーク１５に電気的に接続される。抵抗５５は一端５５ａが第１中心電極３１の電極部３１ａに電気的に接続され、他端５５ｂが第２中心電極３２の電極部３２ａに電気的に接続される。
【００２１】
次に、下ヨーク１５について説明する。下ヨーク１５は１枚の磁性体金属板からプレス加工により所定の形状に成形したもので、樹脂ケース部４０と一体化されている。
【００２２】
この下ヨーク１５は、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、底面部１６と短辺部分に起立した側壁部１７とからなり、長辺部分には側壁部が形成されていない。底面部１６からは側壁部の存在しない長辺部分から外方に突出するグランド端子６３，６４が一体的に形成されている。
【００２３】
グランド端子６３，６４は、両側にスリット６５を備えるとともに、実装面１００から立ち上がる方向に折れ曲がった凸部６３ａ，６４ａを介して底面部１６と連続している。携帯電話などの移動体通信機器では搭載部品の表面実装に１００μｍ程度の厚みの印刷半田を用いていることから、グランド端子６３，６４の凸部６３ａ，６４ａの段差ｈ（図６（Ｂ）参照）は、１００μｍ以上が好ましい。
【００２４】
さらに、下ヨーク１５と一体化された樹脂ケース部４０には入力端子６１と出力端子６２とが一体的に埋め込まれている。これらの端子６１，６２は、図５（Ｂ）に示すように、実装面１００と同じ平面上に配置され、前記グランド端子６３，６４と同じ高さまで折り曲げられている。
【００２５】
入出力端子６１，６２及びグランド端子６３，６４の折り曲げられた上面部分は、樹脂ケース部４０の台座部４１の上面に露出している（図５（Ａ），（Ｂ）参照）。また、下ヨーク１５（グランド端子６３，６４）と入出力端子６１，６２の表面には、半田濡れ性を高めるためにＡｇめっきが施されている。
【００２６】
また、樹脂ケース部４０には、台座部４１の側壁部で囲われかつ下ヨーク１５の底面部１６が露出した凹部４２ａ〜４２ｄ（図１及び図５参照）が形成されている。凹部４２ａはフェライト４５を収納するのに適した形状に、凹部４２ｂ，４２ｃはコンデンサ５１，５２をそれぞれ収納するのに適した形状に、さらに、凹部４２ｄは抵抗５５を収納するのに適した形状に形成されている。
【００２７】
前記中心電極基板３０は樹脂製のプリント基板として製作される。基板３０の材料としては厚さ２０〜１００μｍ程度のポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ガラスフッ素樹脂、液晶ポリマー樹脂などが使用される。この種の単層樹脂基板を４〜８インチ角のマザー基板として用意し、該マザー基板の両面に厚さ３０〜４０μｍ程度の銅膜を形成してエッチングによって所定形状の電極を形成するとともに、スルーホール３５を形成する。その後、電極上にコンデンサ５１，５２及び抵抗５５を半田付けし、マザー基板を所定サイズにカットする。コンデンサ５１，５２の他端５１ｂ，５２ｂは中心電極基板３０に設けたコンデンサ接続用電極３３，３４（図３（Ｂ）参照）に半田付けされる。
【００２８】
前記各種部品は、まず、樹脂ケース部４０と一体化されている下ヨーク１５の底面部１６上にフェライト４５が、樹脂ケース部４０の凹部４２ａの側壁部で位置決めされた状態で配置される。また、中心電極基板３０が下ヨーク１５に取り付けられる。このとき、中心電極基板３０は樹脂ケース部４０の台座部４１に載置され、第１中心電極３１の電極部３１ａが入力端子６１に半田付けされ、第２中心電極３２の電極部３２ａが出力電極６２に半田付けされる。また、第１中心電極３１の電極部３１ｂはグランド端子６４に半田付けされ、第２中心電極３２の電極部３２ｂはグランド端子６３に半田付けされる。
【００２９】
コンデンサ５１は樹脂ケース部４０の凹部４２ｂに収納され、その他端５１ｂは、図５（Ｃ）に示すように、下ヨーク１５の底面部１６に半田付けされる。コンデンサ５２は樹脂ケース部４０の凹部４２ｃに収納され、その他端５２ｂも図示しないが同様に下ヨーク１５の底面部１６に半田付けされる。抵抗５５は樹脂ケース部４０の凹部４２ｄに収納されるが、下ヨーク１５と短絡しないように樹脂ケース部４０の一部４０ａ（図５（Ｂ）参照）が介在されている。
【００３０】
また、永久磁石２０は中心電極基板３０と上ヨーク１０との間にセットされ、フェライト４５に対して直流磁界を印加する。上ヨーク１０と下ヨーク１５とは互いの突片部１１と側壁部１７とで半田接合される。
【００３１】
以上の如く組立てられた非可逆回路素子において、コンデンサ５１，５２及び抵抗５５はフェライト４５の周囲にスペース効率よく配置されている。この場合、フェライト４５はコンデンサ５１，５２とほぼ同等の厚さとすることが好ましい。フェライト４５はできるだけ大きな厚さとすることが好ましいことによる。
【００３２】
以上の構成からなる非可逆回路素子（集中定数型アイソレータ）の電気等価回路を図７に示す。入力端子６１が入力ポートＰ１として機能し、出力端子６２が出力ポートＰ２として機能する。第１中心電極３１とコンデンサ５１とで並列のＬＣ共振回路が構成され、第２中心電極３２とコンデンサ５２とで並列のＬＣ共振回路が構成されている。抵抗５５はポートＰ１，Ｐ２間に直列に挿入されている。中心電極３１，３２及びコンデンサ５１，５２のそれぞれの他端はグランド端子６３，６４に電気的に接続されている。
【００３３】
前記非可逆回路素子において、中心電極基板３０には上面から永久磁石２０が接触する。接触部分は、基板３０上に形成された第１中心電極３１とダミー電極膜３８である。従来は、厚さ３０〜４０μｍ程度の第１中心電極３１のみが永久磁石２０と接触し、基板３０と永久磁石２０との間には広面積の非接触ギャップが存在していたため、厚さ２０〜１００μｍ程度の単板基板３０に加熱による反りが生じていた。
【００３４】
しかし、本実施例によれば、中心電極基板３０の上面にはダミー電極膜３８が形成されて永久磁石２０と接触しているため（図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照）、基板３０に反りが生じることない。その結果、反りに起因する基板３０下面の半田接続部分の接続不良や接続の解除といった不具合が解消する。また、反りに起因する特性の劣化を生じることもない。
【００３５】
一方、中心電極基板３０の下面が当接する樹脂ケース部４０の台座部４１や半田接続用電極部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが半田付けされる入出力端子６１，６２及びグランド端子６３，６４はその高さが厳密に管理されて製作される。従って、基板３０に対して下方から不要な構造的ストレスを付与することがない。
【００３６】
特に、ダミー電極膜３８は中心電極基板３０の下面に形成された半田接続用電極部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３，３４と対応する位置に形成されているため、半田の接続信頼性がより向上する。
【００３７】
しかも、中心電極基板３０は樹脂製の単板からなり、上面に第１中心電極３１が形成され、下面に第２中心電極３２が形成されているため、中心電極３１，３２間の絶縁性を確保するために絶縁シートや絶縁膜を形成する必要がなく、単板を用いることと相俟って製造コストが低下する。
【００３８】
また、中心電極基板３０の製造工程においては、マザー基板を粘着テープなどに固定してダイシングを行う。このとき、ダミー電極膜３８が形成されていることによって基板は粘着テープにより強固に接着される。これにより、カットされた基板３０がダイシングの衝撃で粘着テープから剥がれて飛び散るといった不具合が解消する。
【００３９】
一方、下ヨーク１５の構成に関しては、下ヨーク１５の長辺部分には側壁部が形成されていないため、スペース効率が良好であり、かつ、内蔵されるコンデンサ５１，５２を側壁部との接触短絡を考慮することなく下ヨーク１５の長辺部分まで配置できる利点を有している。
【００４０】
また、下ヨーク１５の長辺部分に一体的に形成されたグランド端子６３，６４は、両側にスリット６５を備えるとともに、実装面１００から立ち上がる方向に折れ曲がっているため、実装時に溶融した半田がスリット６５によって側方への拡散が防止され、かつ、立上り面に濡れ上がることが重力によって阻止されるので奥方への拡散が防止される。さらに、グランド端子６３，６４は曲げ加工によって容易に形成することができる。
【００４１】
また、中心電極３１，３２に電気的に接続される入出力端子６１，６２は実装面１００からグランド端子６３，６４と同じ高さに折れ曲がっている。従って、入出力端子６１，６２とグランド端子６３，６４とを同じ高さで中心電極基板３０上の電極部に電気的に容易かつ確実に接続することができる。
【００４２】
また、グランド端子６３，６４及び入出力端子６１，６２は下ヨーク１５のほぼ４隅部分に配置されている。このような配置において、コンデンサ５１をグランド端子６３及び入力端子６１の間に配置するとともに、コンデンサ５２をグランド端子６４及び出力端子６２の間に配置したため、スペース効率が良好なものとなる。同様に、抵抗５５を入出力端子６１，６２の間に配置することによって、スペース効率がさらに向上する。
【００４３】
（通信装置、図８参照）
ここで、前記非可逆回路素子を搭載した通信装置として、携帯電話を例にして説明する。図８は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回路を示し、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１２４，１２６は送信側電力増幅器、１２５は送信側段間用帯域通過フィルタ、１２７は送信側ミキサ、１２８は受信側低ノイズ増幅器、１２９は受信側段間用帯域通過フィルタ、１３０は受信側ミキサ、１３１はアイソレータ、１３２は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３３はローカル用帯域通過フィルタである。
【００４４】
ここに、アイソレータ１３１として、前記実施例として示した非可逆回路素子（集中定数型アイソレータ）を使用することができる。これらの非可逆回路素子を実装することにより、信頼性の高い携帯電話を実現することができる。
【００４５】
（他の実施例）
なお、本発明に係る非可逆回路素子及び通信装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４６】
例えば、中心電極基板の細部の構成、特に、中心電極の引き回し形状などは任意であり、中心電極基板の材料は樹脂に限らずセラミックなどであってもよい。上ヨークや下ヨークの細部の構成も任意である。
【００４７】
特に、ダミー電極膜は必ずしも第１中心電極と同じ材料で同じ厚さに形成される必要はなく、他の金属材料であったり、樹脂材料からなる膜であってもよい。また、中心電極基板の反りを抑えることができればその厚さも中心電極とほぼ同じであればよい。
【００４８】
また、前記コンデンサや抵抗などの素子は、その一部が中心電極基板に電極膜や抵抗膜として形成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】前記非可逆回路素子を構成する中心電極基板を裏面から見た斜視図である。
【図３】前記中心電極基板を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は裏面図である。
【図４】前記非可逆回路素子を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は裏面図である。
【図５】前記非可逆回路素子を示し、（Ａ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】前記非可逆回路素子を構成する下ヨークを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】前記非可逆回路素子の電気等価回路を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る通信装置（携帯電話）の電気回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…上ヨーク
１５…下ヨーク
２０…永久磁石
３０…中心電極基板
３１，３２…中心電極
３８…ダミー電極膜
４５…フェライト
５５…抵抗
６１，６２…入出力端子
６３，６４…グランド端子
【図１】
2006135493.tif 000003
【図２】
2006135493.tif 000004
【図３】
2006135493.tif 000005
【図４】
2006135493.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006135493.tif 000008
【図７】
2006135493.tif 000009
【図８】
2006135493.tif 000010