(57)【要約】【課題】  中心電極組立体を垂直方向に縦置き配置した構造の２ポート型非可逆回路素子において、フェライトの主面に形成された中心電極のＡｇ喰われが生じない２ポート型非可逆回路素子を提供する。【解決手段】  フェライト31の主面31a,31b上には、導体膜からなる第１中心電極35、絶縁体膜37、導体膜からなる第２中心電極36、絶縁体膜38が成膜されている。フェライト31の上側面31c及び下側面31d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。フェライト31は回路基板20上に主面31a,31bが略垂直方向に配置され、フェライト31の下側面31dに形成した各種接続用電極35b,35c,36d,36h,36iは、回路基板20の上面に形成した端子電極25b〜25eに、はんだ23によって接合される。絶縁体膜37,38は、フェライト31の主面31a,31bに少なくとも中心電極35,36の全面を覆う厚膜として形成されている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項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ェライトと、該フェライトに配置された導体膜からなる二つの中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた２ポート型非可逆回路素子において、
前記フェライトは直方体形状をなし、Ａｇを主成分とした二つの前記中心電極が絶縁膜によって互いに絶縁された状態で交差して前記フェライトの両主面に形成され、
前記両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、
前記中心電極の全面を覆うように前記フェライトの両主面に絶縁膜が形成されており、
前記フェライトは両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】
前記絶縁膜は前記フェライトの両主面の全面に形成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３】
前記接続用電極が前記絶縁膜上または前記フェライトの絶縁膜が形成されていない主面部分に回り込むように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２ポート型非可逆回路素子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２ポート型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、２ポート型非可逆回路素子、特に、マイクロ波帯で使用されるアイソレータなどの２ポート型非可逆回路素子および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、この種の２ポート型非可逆回路素子として、特許文献１には、中心電極組立体を水平方向に横置き配置した２ポート型アイソレータが開示されている。この中心電極組立体は、フェライトの一方の主面に中心電極および絶縁膜が印刷により形成され、中心電極の端部にはフェライトの側面を経由して他方の主面に接続電極が形成されている。
【０００３】
このアイソレータの組立において、中心電極組立体はフェライトの他方の主面に形成された接続電極を他の部品にはんだ付けして接合する。また、フェライトの一方の主面に形成された中心電極は、挿入損失を小さくするため、Ａｇの比率を高くした導電率の高い組成の材料からなることが好ましい。
【０００４】
ところで、近年、非可逆回路素子の小型化のために中心電極組立体を垂直方向に縦置きした構造のものが考えられている。しかし、中心電極組立体を垂直方向に縦置き配置すると、フェライトの一方の主面に形成された中心電極にはんだが接触してしまう。そのため、Ａｇの比率が高い中心電極は、はんだ付けの際にＡｇ喰われが生じ、挿入損失増加や電極切断などの不具合が発生してしまうという問題があった。
【０００５】
なお、特許文献２には、中心電極組立体を積層基板上に垂直方向に縦置き配置した２ポート型アイソレータが開示されている。しかし、特許文献２の中心電極は印刷により形成されたものではなく、絶縁被覆導線をフェライトに巻回したものであり、上記不具合は発生しない。
【特許文献１】特開２００２−７６７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６１５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、中心電極組立体を垂直方向に縦置き配置した構造の２ポート型非可逆回路素子において、フェライトの主面に形成された中心電極のＡｇ喰われが生じない２ポート型非可逆回路素子およ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２ポート型非可逆回路素子は、永久磁石と、該永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、該フェライトに配置された導体膜からなる二つの中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた２ポート型非可逆回路素子であって、
フェライトは直方体形状をなし、Ａｇを主成分とした二つの中心電極が絶縁膜によって互いに絶縁された状態で交差してフェライトの両主面に形成され、
両主面と直交する一側面に中心電極に接続された接続用電極が形成され、
中心電極の全面を覆うようにフェライトの両主面に絶縁膜が形成されており、
フェライトは両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こと、
を特徴とする。
【０００８】
以上の構成により、フェライトの両主面に形成されている中心電極は絶縁膜にて覆われ、露出していない。従って、はんだによってフェライトを回路基板上に接合する際、はんだがフェライトの両主面に回り込んでも、フェライトの両主面に形成されている中心電極にはんだが接触することがなく、中心電極のＡｇ喰われが発生しない。
【０００９】
本発明に係る２ポート型非可逆回路素子において、絶縁膜はフェライトの両主面の全面に形成されていてもよい。また、接続用電極を絶縁膜上またはフェライトの絶縁膜が形成されていない主面部分に回り込むように形成することにより、フェライトと回路基板の間に、はんだフィレットを形成させて両者の接合強度を高め、かつ、中心電極のＡｇ喰われが発生しない構造が得られる。
【００１０】
また、本発明に係る通信装置は前記２ポート型非可逆回路素子を備えたものであり、電気特性に優れた信頼性の高いものとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フェライトの両主面に形成されている中心電極は絶縁膜にて覆われ、露出していないので、はんだによってフェライトを回路基板上に接合する際、はんだがフェライトの両主面に回り込んでも、フェライトの両主面に形成されている中心電極にはんだが接触することがなく、中心電極のＡｇ喰われが発生しない。この結果、Ａｇ喰われによる挿入損失増加や電極切断などの不具合が発生しない、特性の安定した非可逆回路素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る２ポート型非可逆回路素子およ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。
【実施例】
【００１３】
[第１実施例、図１〜図７]
本発明に係る２ポート型非可逆回路素子の一実施例の外観図を図１に示し、平面図を図２に示し、分解斜視図を図３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３１を含む中心電極組立体３０と、フェライト３１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。図１はこのアイソレータ１が基板５０上に実装されている状態を示している。
【００１４】
ヨーク１０は軟鉄などの強磁性体材料からなり、銀めっきが施され、回路基板２０上で中心電極組立体３０と永久磁石４１，４１を囲む枠体形状とされている。
【００１５】
中心電極組立体３０は、図４に示すように、マイクロ波フェライト３１の主面３１ａ，３１ｂ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３１は互いに平行な第１主面３１ａ及び第２主面３１ｂを有する直方体形状をなし、第１主面３１ａ及び第２主面３１ｂ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３１ａ及び第２主面３１ｂが略垂直方向に配置されている。本明細書では、主面３１ａ，３１ｂの長辺と接する面を側面３１ｃ，３１ｄ、短辺と接する面を端面３１ｅ，３１ｆと称する。
【００１６】
また、永久磁石４１，４１はフェライト３１の主面３１ａ，３１ｂ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。
【００１７】
図４に示すように、第１中心電極３５はフェライト３１の第１主面３１ａにおいて２本に分岐した状態で左下から右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、側面３１ｃ上の接続用電極３５ａを介して第２主面３１ｂに回り込み、第２主面３１ｂにおいて２本に分岐した状態で左下に長辺に対して比較的小さな角度で傾斜して形成されている。
【００１８】
第２中心電極３６は、まず、０．５ターン目３６ａが第１主面３１ａにおいて右下から左上方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３１ｃ上の接続用電極３６ｂを介して第２主面３１ｂに回り込み、この１ターン目３６ｃが第２主面３１ｂにおいて左方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ている。１ターン目３６ｃの下端部は側面３１ｄの接続用電極３６ｄを介して第１主面３１ａに回り込み、この１．５ターン目３６ｅが第１主面３１ａ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３１ｃ上の接続用電極３６ｆを介して第２主面３１ｂに回り込んでいる。この２ターン目３６ｇも第２主面３１ｂ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３１ｄの接続用電極３６ｈに接続されている。
【００１９】
また、第２中心電極３６の２ターン目３６ｇは第２主面３１ｂにおいて第１中心電極３５の他端と接続されている。
【００２０】
即ち、第２中心電極３６はフェライト３１に螺旋状に２ターン巻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３１ａ，３１ｂ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。
【００２１】
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Ｃ１，Ｃ２、終端抵抗Ｒが内蔵されている。また、上面には端子電極２５ａ〜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。
【００２２】
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の等価回路を参照して説明する。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Ｃ１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２５ｂ及びフェライト３１の側面３１ｄに形成された接続用電極３５ｂを介して第１中心電極３５の一端に接続されている。
【００２３】
第１中心電極３５の他端はフェライト３１の側面３１ｄ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２５ｃを介して終端抵抗Ｒに接続されている。また、第１中心電極３５の他端３５ｄはフェライト３１の側面３１ｄに形成された接続用電極３６ｈ及び回路基板２０の上面に形成された端子電極２５ｄを介して整合用コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点２１ｂに接続されている。
【００２４】
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は前記接続点２１ｂに接続されている。
【００２５】
第２中心電極３６の一端接続用電極３６ｉ（フェライト３１の側面３１ｄ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２５ｅを介して整合用コンデンサＣ２の接続点２１ｃに接続されている。接続点２１ｃは回路基板２０の下面に形成された外部接続用端子電極２８と接続されている。この外部接続用電極２８は接地ポートＰ３として機能するものである。また、この外部接続用電極２８は、回路基板２０の上面に形成された端子電極２５ａ，２５ｆを介して前記ヨーク１０にも接続されている。
【００２６】
回路基板２０とヨーク１０とは端子電極２５ａ，２５ｆを介してはんだ付けされて一体化され、中心電極組立体３０はフェライト３１の側面３１ｄの各種接続用電極が回路基板２０上の端子電極２５ｂ〜２５ｅとはんだ付けされて一体化される。また、永久磁石４１，４１はヨーク１０の内壁に接着剤にて一体化される。
【００２７】
より詳細に中心電極組立体３０と回路基板２０の接合について説明する。図６に示すように、フェライト３１の主面３１ａ，３１ｂ上には、導体膜からなる第１中心電極３５、絶縁体膜３７、導体膜からなる第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３１の上側面３１ｃ及び下側面３１ｄ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。
【００２８】
中心電極３５，３６は、フェライト３１の主面３１ａ，３１ｂに、主成分であるＡｇの比率が高い電極膜材料にて、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い。
【００２９】
絶縁体膜３７，３８は、ガラス粉を焼結したもの、エポキシ樹脂などの有機物質膜、ガラス布とエポキシ樹脂などの有機物質膜を組み合わせたものなどを、印刷や転写によりフェライト３１の主面３１ａ，３１ｂの全面に厚膜として形成されている。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、フェライト３１の主面３１ａ，３１ｂの全面に厚膜として形成してもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
各種接続用電極は、Ａｇを主成分とする電極膜材料にガラスを添加した材料にて、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い。
【００３２】
なお、中心電極組立体３０を量産する際には、フェライト母基板の主面上に導体膜からなる第１中心電極３５、絶縁体膜３７、導体膜からなる第２中心電極３６、絶縁体膜３８を厚膜印刷などの工法で積層する。この後、前記厚膜付きフェライト母基板をダイシングなどの工法により所望のサイズのフェライトチップに切断する。この後、フェライトチップの側面に各種接続用電極を厚膜印刷などの工法で形成する。
【００３３】
フェライト３１の下側面３１ｄに形成した各種接続用電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｄ，３６ｈ，３６ｉは、図６に示すように、回路基板２０の上面に形成した端子電極２５ｂ〜２５ｅに、例えば、はんだ２３によって接合される。
【００３４】
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３１は回路基板２０上に主面３１ａ，３１ｂ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３１の主面３１ａ，３１ｂに対して磁界を該主面３１ａ，３１ｂに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３１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く、小型化が達成される。
【００３５】
そして、フェライト３１の両主面３１ａ，３１ｂに形成されている中心電極３５，３６は絶縁体膜３８にて覆われ、露出していないので、はんだ２３によってフェライト３１を回路基板２０上に接合する際、はんだ２３がフェライト３１の両主面３１ａ，３１ｂに回り込んでも、中心電極３５，３６にはんだ２３が接触することがなく、中心電極３５，３６のＡｇ喰われが発生しない。この結果、Ａｇ喰われによる挿入損失増加や電極切断などの不具合が発生しない、特性の安定した２ポート型アイソレータ１が得られる。
【００３６】
さらに、Ａｇ喰われのおそれがないので、中心電極３５，３６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いアイソレータを得ることができる。
【００３７】
また、この２ポート型アイソレータ１にあっては、図７に示すように、フェライト３１の回路基板２０に対する実装面側に設けた各種接続用電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｄ，３６ｈ，３６ｉをフェライト３１の主面３１ａ，３１ｂ側の絶縁体膜３８上に回り込むように形成することにより、中心電極組立体３０と回路基板２０の間に、はんだフィレット２３ａを形成させて両者の接合強度を高め、かつ、中心電極３５，３６のＡｇ喰われが発生しない構造が得られる。
【００３８】
以上説明した第１実施例において、絶縁体膜３７，３８はフェライト３１の主面３１ａ，３１ｂの全面に形成されている。しかし、必ずしも主面３１ａ，３１ｂの全面に形成する必要はなく、少なくとも中心電極３５，３６の全面を覆うように形成されていればよい。この場合、図７に示した接続用電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｄ，３６ｈ，３６ｉの一部は、絶縁体膜３７，３８が形成されていないフェライト３１の主面部分に回り込むように形成されていてもよい。
【００３９】
［第２実施例、図８］
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。
【００４０】
図８は携帯電話２２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図８において、２２２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。
【００４１】
ここに、送信側アイソレータ２３１として、前記第１実施例の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、電気特性に優れた信頼性の高い携帯電話を実現することができる。
【００４２】
［他の実施例］
なお、本発明に係る２ポート型非可逆回路素子およ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。
【００４３】
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が、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。
【００４４】
また、フェライトは直方体形状のものを示したが、角部をバレル研磨などで研磨したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る２ポート型非可逆回路素子の一実施例を示す斜視図。
【図２】図１に示した２ポート型非可逆回路素子の平面図。
【図３】図１に示した２ポート型非可逆回路素子の分解斜視図。
【図４】図１に示した２ポート型非可逆回路素子の要部を示す分解斜視図。
【図５】図１に示した２ポート型非可逆回路素子の等価回路図。
【図６】中心電極組立体と回路基板の接合状態を示す断面図。
【図７】中心電極組立体と回路基板の別の接合状態を示す断面図。
【図８】本発明に係る通信装置の一実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４６】
１…２ポート型アイソレータ
２０…回路基板
３０…中心電極組立体
３１…フェライト
３１ａ，３１ｂ…主面
３１ｃ，３１ｄ…側面
３５…第１中心電極
３６…第２中心電極
３７，３８…絶縁体膜
２２０…携帯電話
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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