(57)【要約】  誘電体基板（４）の内部に配置された高透磁材（１１）と、対向する入出力端子（７）と信号導体（１０）、及び地導体（６）と地導体（９）とを、それぞれ電気的に接続する第２の接続部（金属バンプ（１４），（１５））とを備えた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、
前記永久磁石に対向配置され、当該永久磁石によりバイアス磁界が印加される平面状の磁性体と、
前記磁性体の前記永久磁石側とは反対側の面に対向配置された誘電体基板と、
前記磁性体の前記永久磁石側の面に形成された中心導体と、
前記磁性体の前記誘電体基板側の面に形成され、周囲に複数の切欠きを有する第１の地導体と、
前記磁性体の前記誘電体基板側の面に形成され、前記第１の地導体の切欠き部分にそれぞれ設けられた入出力端子と、
前記誘電体基板の前記磁性体側の面に形成され、前記第１の地導体の切欠きと対向する位置にそれぞれ切欠きを有する第２の地導体と、
前記誘電体基板の前記磁性体側の面に形成され、前記第２の地導体の切欠き部分にそれぞれ設けられた信号導体と、
前記誘電体基板の内部に設けられた高透磁材と、
前記中心導体と各々の前記入出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１の接続部と、
対向する前記入出力端子と前記信号導体、及び前記第１の地導体と前記第２の地導体とを、それぞれ電気的に接続する第２の接続部と
を備えた非可逆回路。
【請求項２】
前記第１の接続部は、前記磁性体の中を貫通したスルーホールである
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【請求項３】
前記第１の接続部は、前記中心導体と各々の前記入出力端子から成るコンデンサの電気的な結合により、当該中心導体と各々の当該入出力端子とをそれぞれ電気的に接続する
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【請求項４】
前記第２の接続部は、金属バンプである
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【請求項５】
前記第２の接続部は、導電粒子が分散された絶縁材料である
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【請求項６】
前記入出力端子及び前記信号導体のうちの少なくとも一方にスタブが設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【請求項７】
一端が接地され、各々の前記入出力端子のうちのいずれかに接続された抵抗体を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主に通信機器に使用されるサーキュレータ及びアイソレータ等の非可逆回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーキュレータ及びアイソレータ等の非可逆回路は、通信機器の送受信回路等に使用されている。この非可逆回路は、一般的に、伝送方向の信号はほとんど減衰させることなく伝送させ、逆方向の信号は大きく減衰させる特性を有している。【０００３】
近年、非可逆回路は、小型化及び低コスト化を目的として、表面実装可能なタイプのものが求められている。
そこで、フェライト基板の下面中央にキャリア（高透磁材）を設け、その周囲にはんだボールを配置した非可逆回路が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２３４７７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の非可逆回路では、キャリアを有するフェライト基板の下面中央に、はんだボールを配置することができない。よって、このフェライト基板を誘電体基板に実装した際の接続信頼性が低下するという課題があった。また、キャリアと誘電体基板を接する構造とすることは難しく、誘電体基板側に放熱構造を設けても十分に放熱効果を得ることができないという課題があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、表面実装可能であり、且つ、従来構成に対して誘電体基板への接続信頼性を高めることができる非可逆回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る非可逆回路は、永久磁石と、永久磁石に対向配置され、当該永久磁石によりバイアス磁界が印加される平面状の磁性体と、磁性体の永久磁石側とは反対側の面に対向配置された誘電体基板と、磁性体の永久磁石側の面に形成された中心導体と、磁性体の誘電体基板側の面に形成され、周囲に複数の切欠きを有する第１の地導体と、磁性体の誘電体基板側の面に形成され、第１の地導体の切欠き部分にそれぞれ設けられた入出力端子と、誘電体基板の磁性体側の面に形成され、第１の地導体の切欠きと対向する位置にそれぞれ切欠きを有する第２の地導体と、誘電体基板の磁性体側の面に形成され、第２の地導体の切欠き部分にそれぞれ設けられた信号導体と、誘電体基板の内部に設けられた高透磁材と、中心導体と各々の入出力端子とをそれぞれ電気的に接続する第１の接続部と、対向する入出力端子と信号導体、及び第１の地導体と第２の地導体とを、それぞれ電気的に接続する第２の接続部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、表面実装可能であり、且つ、従来構成に対して誘電体基板への接続信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る非可逆回路の構成例を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における磁性体の構成例を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）下面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における誘電体基板の構成例を示す上面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における磁性体の構成例を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）下面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４における磁性体の構成例を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）下面図である。
【図９】この発明の実施の形態４における誘電体基板の構成例を示す上面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５における磁性体の構成例を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）下面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５における誘電体基板の構成例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，２はこの発明の実施の形態１に係る非可逆回路の構成例を示す分解斜視図及び断面図である。また、図３は図１の非可逆回路の磁性体２の構成例を示す上面図及び下面図である。また、図４は図１の非可逆回路の誘電体基板４の構成例を示す上面図である。
【００１１】
図１，２に示すように、非可逆回路には、永久磁石１が設けられている。この永久磁石１は、フェライト磁石等で構成される。また、永久磁石１の下方には、平面状の磁性体２が設けられている。この磁性体２は、永久磁石１に対向配置され、当該永久磁石１によりバイアス磁界が印加される部材である。また、永久磁石１と磁性体２との間には、スペーサ３が設けられている。このスペーサ３は、永久磁石１と磁性体２とを非接触として、当該永久磁石１を保持する部材である。また、磁性体２の下面（永久磁石１側とは反対側の面）には、当該磁性体２に対向して誘電体基板４が設けられている。この誘電体基板４は、誘電体で形成された基板である。
【００１２】
また、図３（ａ）に示すように、磁性体２の上面（永久磁石１側の面）には、永久磁石１に対向配置された中心導体５が形成されている。この中心導体５は、金属導体等で構成される。また、中心導体５は、周囲に、複数の突出部５１を有している。なお図３（ａ）では、３つの突出部５１ａ〜５１ｃが設けられた場合を示している。
また、図３（ｂ）に示すように、磁性体２の下面には、地導体（第１の地導体）６が形成されている。この地導体６には、中心導体５の突出部５１と対向する位置にそれぞれ、切欠き６１が施されている。なお図３（ｂ）では、３つの切欠き６１ａ〜６１ｃが施された場合を示している。また、磁性体２の下面には、地導体６の切欠き６１部分にそれぞれ、入出力端子７が形成されている。なお図３（ｂ）では、３つの入出力端子７ａ〜７ｃが形成された場合を示している。
【００１３】
また、図３に示すように、磁性体２には、当該磁性体２の中を貫通した複数のスルーホール８が設けられている。このスルーホール８は、中心導体５の突出部５１と入出力端子７の端部との間に配置され、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続するものである。なお図３では、３つのスルーホール８ａ〜８ｃが設けられた場合を示している。このスルーホール８は第１の接続部を構成する。
【００１４】
また、図４に示すように、誘電体基板４の上面（磁性体２側の面）には、地導体（第２の地導体）９が形成されている。この地導体９には、地導体６の切欠き６１と対向する位置にそれぞれ、切欠き９１が施されている。図４では、３つの切欠き９１ａ〜９１ｃが施された場合を示している。また、誘電体基板４の上面には、地導体９の切欠き９１部分にそれぞれ、伝送線路を成す信号導体１０が形成されている。図４では、３つの信号導体１０ａ〜１０ｃが形成された場合を示している。
また、誘電体基板４の内部には、磁性体２に対向して、高透磁材１１が設けられている。
【００１５】
また、図２に示すように、誘電体基板４の下面（磁性体２側とは反対側の面）には、地導体（第３の地導体）１２が形成されている。
また、図４に示すように、誘電体基板４には、当該誘電体基板４の中を貫通した複数のスルーホール１３が設けられている。このスルーホール１３は、地導体９と地導体１２とを電気的に接続するものである。なお図１，２ではスルーホール１３の図示を省略している。
【００１６】
そして、図２に示すように、対向する入出力端子７と信号導体１０とは、金属バンプ１４によりそれぞれ電気的に接続される。ここでは、３箇所に金属バンプ１４ａ〜１４ｃを設けた場合を示している。図２では、入出力端子７ｃ、信号導体１０ｃ及び金属バンプ１４ｃは図示されていない。また、地導体６と地導体９とは、金属バンプ１５により電気的に接続される。この金属バンプ１４，１５は第２の接続部を構成する。
また、磁性体２と誘電体基板４との間には、磁性体２と誘電体基板４との接続信頼性の向上を目的として、絶縁材料１６が充填される。
【００１７】
ここで、本発明の非可逆回路では、高透磁材１１を誘電体基板４の内部に配置している。そのため、地導体６及び入出力端子７の広い範囲に金属バンプ１４，１５を配置することができ、すなわち、磁性体２の下面中央にも金属バンプ１５を配置することができる。その結果、誘電体基板４への接続信頼性を高めることができる。
【００１８】
次に、実施の形態１に係る非可逆回路の動作について説明する。
図１，２に示すように、平面状の磁性体２は、スペーサ３を介して永久磁石１の下方に配置されている。そのため、磁性体２には、永久磁石１によりバイアス磁界が印加される。よって、入出力端子７から入力される信号は、バイアス磁界の影響を受ける。その結果、非可逆回路は、伝送方向の信号はほとんど減衰させることなく伝送させ、逆方向の信号は大きく減衰させる特性を有する。
【００１９】
具体的には、図３，４において、信号導体１０ａから入出力端子７ａに入力された信号は、入出力端子７ｂにはほとんど減衰することなく伝送され、信号導体１０ｂに出力される。一方、入出力端子７ｃには大きく減衰された信号が伝送され、信号導体１０ｃから出力される。
また、信号導体１０ｂから入出力端子７ｂに入力された信号は、入出力端子７ｃにはほとんど減衰することなく伝送され、信号導体１０ｃに出力される。一方、入出力端子７ａには大きく減衰された信号が伝送され、信号導体１０ａから出力される。
また、信号導体１０ｃから入出力端子７ｃに入力された信号は、入出力端子７ａにはほとんど減衰することなく伝送され、信号導体１０ａに出力される。一方、入出力端子７ｂには大きく減衰された信号が伝送され、信号導体１０ｂから出力される。
【００２０】
ここで、誘電体基板４の内部に配置した高透磁材１１として、鉄等の熱抵抗の低い磁性材料を用いることで、従来構成に対して非可逆回路の放熱性を向上させることができる。
また、高透磁材１１は金属バンプ１４，１５の高さ分しか地導体６と離れていないため、非可逆回路の特性劣化を最小限に抑えることができる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、高透磁材１１を誘電体基板４の内部に配置し、金属バンプ１４，１５により、対向する入出力端子７と信号導体１０と、及び地導体６と地導体９とをそれぞれ電気的に接続するように構成したので、表面実装可能であり、且つ、従来構成に対し、誘電体基板４への接続信頼性を高めることができる。
【００２２】
なお上記では、誘電体基板４の上面に形成された信号導体１０がマイクロストリップ線路であることを想定している。しかしながら、これに限るものではなく、例えば信号導体１０はコプレーナ線路又はストリップ線路等の伝送線路であってもよい。
【００２３】
また上記では、磁性体２と誘電体基板４との接続信頼性をより高めるために、絶縁材料１６を充填した場合を示した。しかしながら、この絶縁材料１６は必須の構成ではなく、設けなくてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。また、図６は図５の非可逆回路の磁性体２の構成例を示す上面図及び下面図である。この図５，６に示す実施の形態２の構成は、図１〜４に示す実施の形態１の構成からスルーホール８を取除き、面積拡張部７１を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお図５ではスルーホール１３の図示を省略している。
【００２５】
実施の形態１における第１の接続部では、磁性体２の中を貫通するスルーホール８により、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続する場合について示した。それに対して、実施の形態２における第１の接続部では、中心導体５と各入出力端子７とから成るコンデンサの電気的な結合である容量結合によって、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続している。図６では各入出力端子７に面積拡張部７１（７１ａ〜７１ｃ）を設けることで、容量結合を高めている。
【００２６】
以上のように、この実施の形態２によれば、容量結合によって中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、磁性体２にスルーホール８を形成する必要がないため、実施の形態１に対し、製造コストを低減することができる。
【００２７】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。この図７に示す実施の形態３の構成は、図１〜４に示す実施の形態１の構成の金属バンプ１４，１５及び絶縁材料１６を、導電粒子１７１が分散された絶縁材料１７に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお図７ではスルーホール１３の図示を省略している。
【００２８】
絶縁材料１７は、内部に導電粒子１７１が分散されたものであり、磁性体２と誘電体基板４との間に充填される。この絶縁材料１７としては、異方導電性接着剤等を用いることができる。この絶縁材料１７は第２の接続部を構成する。
【００２９】
実施の形態１では、金属バンプ１４により対向する入出力端子７と信号導体１０とをそれぞれ電気的に接続し、金属バンプ１５により地導体６と地導体９とを電気的に接続する場合について示した。それに対し、実施の形態３では、導電粒子１７１が分散された絶縁材料１７により、対向する入出力端子７と信号導体１０、及び地導体６と地導体９とを、それぞれ電気的に接続している。なお図７では、入出力端子７ｃ及び信号導体１０ｃは図示されていない。
【００３０】
以上のように、この実施の形態３によれば、導電粒子１７１が分散された絶縁材料１７により、対向する入出力端子７と各信号導体１０、及び地導体６と地導体９とを、それぞれ電気的に接続するように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお図７では、スルーホール８により中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続する場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２と同様に、容量結合によって、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続してもよい。この場合は、磁性体２にスルーホール８を形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３２】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４における磁性体２の構成例を示す上面図及び下面図であり、図９はこの発明の実施の形態４における誘電体基板４の構成例を示す上面図である。この図８，９に示す実施の形態４の構成は、図３，４に示す実施の形態１の構成に、スタブ７２，１０１を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
スタブ７２は、図８（ｂ）に示すように、各入出力端子７の一端にそれぞれ設けられたものである。図８では、３つのスタブ７２ａ〜７２ｃが設けられた場合を示している。
スタブ１０１は、図９に示すように、各信号導体１０の一端にそれぞれ設けられたものである。図９では、３つのスタブ１０１ａ〜１０１ｃが設けられた場合を示している。
【００３４】
以上のように、この実施の形態４によれば、各入出力端子７の一端にスタブ７２を設け、各信号導体１０の一端にスタブ１０１を設けることで、実施の形態１に対し、入出力端子７と信号導体１０とのインピーダンス不整合を補正することができ、良好なインピーダンス接続を実現することができる。
【００３５】
なお上記では、入出力端子７及び信号導体１０の双方にスタブ７２，１０１を設けた場合について示したが、少なくとも一方に設ければよい。
【００３６】
また、対向する入出力端子７と信号導体１０、及び地導体６と地導体９との接続方法については、実施の形態１で示した金属バンプ１４，１５を用いる方法、実施の形態３で示した導電粒子１７１が分散された絶縁材料１７等を用いることができる。
【００３７】
また図８では、スルーホール８により、中心導体５と各入出力端子７をそれぞれ電気的に接続する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２と同様に、容量結合によって、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続してもよい。この場合は、磁性体２にスルーホール８を形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では非可逆回路としてサーキュレータを想定した場合について示した。それに対し、実施の形態５では非可逆回路としてアイソレータを想定した場合について示す。
図１０はこの発明の実施の形態５に係る非可逆回路の構成例を示す断面図である。また、図１１は図１０の非可逆回路の磁性体２の構成例を示す上面図及び下面図である。また、図１２は図１０の非可逆回路の誘電体基板４の構成例を示す上面図である。この図１０〜１２に示す実施の形態５の構成は、図１〜４に示す実施の形態１の構成に抵抗体１８及びスルーホール１９を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお図１０ではスルーホール１３の図示を省略している。
【００３９】
抵抗体１８は、各入出力端子７のうちのいずれかの一端に直列に接続されたものである。図１０，１１（ｂ）では、入出力端子７ｃに抵抗体１８が接続された場合を示している。なお図１０では、入出力端子７ａ、信号導体１０ａ及び金属バンプ１４ａは図示されていない。
スルーホール１９は、誘電体基板４の中を貫通するように設けられ、抵抗体１８が接続された入出力端子７に対向する信号導体１０と、地導体１２とを電気的に接続するものである。図１０，１２では、信号導体１０ｃと地導体１２とを電気的に接続している。このスルーホール１９により抵抗体１８の一端を接地する。
【００４０】
次に、実施の形態５に係る非可逆回路の動作について説明する。
図１０に示すように、平面状の磁性体２は、スペーサ３を介して永久磁石１の下方に配置されている。そのため、磁性体２には、永久磁石１によりバイアス磁界が印加される。よって、入出力端子７から入力される信号は、バイアス磁界の影響を受ける。その結果、非可逆回路は、伝送方向の信号はほとんど減衰させることなく伝送させ、逆方向の信号は大きく減衰させる特性を有する。
【００４１】
具体的には、信号導体１０ａから入出力端子７ａに入力された信号は、入出力端子７ｂにはほとんど減衰することなく伝送され、信号導体１０ｂに出力される。一方、入出力端子７ｃには大きく減衰された信号が伝送され、信号導体１０ｃから出力される。
また、信号導体１０ｂから入出力端子７ｂに入力された信号は、抵抗体１８が入出力端子７ｃに接続されていない場合には、入出力端子７ｃにはほとんど減衰することなく伝送され、信号導体１０ｃに出力されることになる。それに対し、図１０〜１２に示す実施の形態５では、一端が接地された抵抗体１８が入出力端子７ｃに接続されているため、当該抵抗体１８によって信号が大きく減衰される。その結果、大きく減衰された信号が信号導体１０ｃから出力される。なお、入出力端子７ａには大きく減衰された信号が伝送され、信号導体１０ａから出力される。
【００４２】
以上のように、この実施の形態５によれば、非可逆回路としてアイソレータを想定した場合であっても、高透磁材１１を誘電体基板４の内部に配置し、金属バンプ１４，１５により、対向する入出力端子７と信号導体１０と、及び地導体６と地導体９とをそれぞれ電気的に接続するように構成したので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお上記では、スルーホール１９により抵抗体１８の一端を接地する構成について示したが、これに限るものではなく、抵抗体１８の一端を接地する構成であればよい。
【００４４】
また図１０では、スルーホール８により、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態２と同様に、容量結合によって、中心導体５と各入出力端子７とをそれぞれ電気的に接続してもよい。
【００４５】
また図１０では、金属バンプ１４により対向する入出力端子７と信号導体１０とをそれぞれ電気的に接続し、金属バンプ１５により地導体６と地導体９とを電気的に接続する場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、実施の形態３と同様に、導電粒子１７１が分散された絶縁材料１７により、対向する入出力端子７と信号導体１０、及び地導体６と地導体９とを、それぞれ電気的に接続するように構成してもよい。
【００４６】
また、実施の形態４と同様に、入出力端子７及び信号導体１０のうちの少なくとも一方にスタブ７２，１０１を設けてもよい。
【００４７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
この発明に係る非可逆回路は、表面実装可能であり、且つ、従来構成に対し、誘電体基板への接続信頼性を高めることができ、主に通信機器に使用されるサーキュレータ及びアイソレータ等の非可逆回路等に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  永久磁石、２  磁性体、３  スペーサ、４  誘電体基板、５  中心導体、６  地導体（第１の地導体）、７  入出力端子、８  スルーホール（第１の接続部）、９  地導体（第２の地導体）、１０  信号導体、１１  高透磁材、１２  地導体（第３の地導体）、１３  スルーホール、１４  金属バンプ（第２の接続部）、１５  金属バンプ（第２の接続部）、１６  絶縁材料、１７  絶縁材料（第２の接続部）、１８  抵抗体、１９  スルーホール、５１  突出部、６１  切欠き、７１  面積拡張部、７２  スタブ、９１  切欠き、１０１  スタブ、１７１導電粒子。
【図１】
2016151847.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
2016151847.tif 000012
【図１１】
2016151847.tif 000013
【図１２】
2016151847.tif 000014
【国際調査報告】
2016151847.tif 000015
2016151847.tif 000016