(57)【要約】【課題】部品点数が少なくて簡単な構造からなり、電気特性が安定化し、信頼性の高い非可逆回路素子、その製造方法及び通信装置を得る。【解決手段】天板１０と、永久磁石４１と、該永久磁石４１により直流磁界が印加されるフェライト３２と、該フェライト３２に配置された第１及び第２の中心電極と、回路基板２０とを備えた非可逆回路素子（２ポート型アイソレータ）。天板１０は誘電体からなり、下面に磁気シールド部材１５が形成されている。磁気シールド部材１５は永久磁石４１とフェライト３２の外周面に沿った環状をなし、回路基板２０の表面との間には空気層からなるギャップを有している。【選択図】図２
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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複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子において、
前記永久磁石と前記フェライトは静磁界印加の向きが前記回路基板への実装面と平行になるように配置され、
前記永久磁石と前記フェライトの直上に誘電体からなる天板を備え、
前記天板の下面に前記永久磁石と前記フェライトの外周部に沿った環状をなす磁気シールド部材を備え、該磁気シールド部材と前記回路基板の表面との間に空気層からなるギャップを有していること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記中心電極は第１中心電極及び第２中心電極とからなり、第１中心電極の一端は入出力用第１ポートに電気的に接続され、他端は入出力用第２ポートに電気的に接続され、第２中心電極の一端は入出力用第２ポートに電気的に接続され、他端はグランド用第３ポートに電気的に接続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】
前記第１及び第２中心電極は互いに絶縁されて交差した状態で導体膜によって前記フェライトに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
前記磁気シールド部材は前記天板の下面に形成された環状の磁性体膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
前記磁性体膜は鉄、ニッケル又はこれらの合金による１層又は多層のめっき膜からなり、さらに、銀、銅又はこれらの合金のめっき膜で被覆されていることを特徴とする請求項４に記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
前記磁気シールド部材は前記天板の下面に設けた環状の磁性体板であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
前記磁性体板は前記天板の下面に接着剤にて固定されていることを特徴とする請求項６に記載の非可逆回路素子。
【請求項８】
前記接着剤はエポキシ系熱硬化型であることを特徴とする請求項７に記載の非可逆回路素子。
【請求項９】
前記天板の上面には高周波シールド電極が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項１０】
前記天板はプリント基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の非可逆回路素子。
【請求項１１】
前記回路基板及び／又は前記天板がマザー基板の状態で供給され、該マザー基板を前記永久磁石及び前記フェライトの組立体と一体的に接合した後、回路基板及び／又は天板を所定のサイズに切断することを特徴とする請求項１ないし請求項１０に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０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、その製造方法及び通信装置に関する。
【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信号を伝送し、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】
この種の非可逆回路素子では、中心電極が形成されたフェライトとそれに直流磁界を印加する永久磁石の組立体を外部磁界から保護するため、該組立体の周囲を環状の磁気シールド部品（ヨーク）によって囲っていた。例えば、特許文献１には、整合回路素子などを内蔵した回路基板上に、フェライト・磁石組立体を実装するとともに軟鉄を環状に加工したヨークを配置している。
【０００４】
しかしながら、磁気シールド部品として軟鉄などを環状に加工したヨークを用いたため、部品点数や組立て工数が増加してコスト高になっていた。また、ヨークと回路基板との間が近接することからヨークと内部電極との間に浮遊容量が発生して非可逆回路素子としての電気特性のばらつきの原因となっていた。しかも、浮遊容量の発生を避けるために、内部電極の配置に大きな制約を生じ、回路基板の大型化や厚みの増大を来していた。
【０００５】
また、近年では、非可逆回路素子の低背化に伴ってヨークの高さが制約されて強度が低下し、製作上の困難性や組立て工程でのハンドリングの困難性も生じている。さらに、セラミック製の回路基板上に軟鉄製のヨークをはんだ付けした場合、後者の線膨張係数が前者の２〜１０倍であるので、非可逆回路素子の動作時の発熱ではんだ付け部に熱応力が作用し、回路基板に反りや割れが発生したり、はんだ付け部が破壊し、信頼性が低下するという問題点を有している。
【特許文献１】国際公開第２００６／０１１３８３号パンフレット
【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、部品点数が少なくて簡単な構造からなり、電気特性が安定化し、信頼性の高い非可逆回路素子、その製造方法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、第１の発明に係る非可逆回路素子は、
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複数の中心電極と、表面に端子電極が形成された回路基板と、を備えた非可逆回路素子において、
前記永久磁石と前記フェライトは静磁界印加の向きが前記回路基板への実装面と平行になるように配置され、
前記永久磁石と前記フェライトの直上に誘電体からなる天板を備え、
前記天板の下面に前記永久磁石と前記フェライトの外周部に沿った環状をなす磁気シールド部材を備え、該磁気シールド部材と前記回路基板の表面との間に空気層からなるギャップを有していること、
を特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る非可逆回路素子においては、永久磁石とフェライトの直上に配置された誘電体からなる天板の下面に永久磁石とフェライトの外周部に沿った環状をなす磁気シールド部材を設けたため、従来の軟鉄製のヨークは不要であり、磁気シールド部材は天板と一体化された部品として容易に取り扱うことができ、ヨークを用いることに起因する熱変形での回路基板の損傷がなく、信頼性が向上する。また、磁気シールド部材と回路基板の表面との間に空気層からなるギャップを有しているため、磁気シールド部材と回路基板に内蔵された内部電極との間の浮遊容量の発生がほとんどなく、非可逆回路素子としての電気特性が安定化する。
【０００９】
第１の発明に係る非可逆回路素子において、中心電極は第１中心電極及び第２中心電極とからなり、第１中心電極の一端は入出力用第１ポートに電気的に接続され、他端は入出力用第２ポートに電気的に接続され、第２中心電極の一端は入出力用第２ポートに電気的に接続され、他端はグランド用第３ポートに電気的に接続されていることが好ましい。挿入損失の小さな２ポート型の集中定数型アイソレータを得ることができる。そして、第１及び第２中心電極は互いに絶縁されて交差した状態で導体膜によってフェライトに形成されていることが好ましい。第１及び第２中心電極をフォトリソ法などの薄膜形成技術によって高精度に安定化して形成することができる。
【００１０】
また、磁気シールド部材は天板の下面に形成された環状の磁性体膜であってもよく、該磁性体膜は鉄、ニッケル又はこれらの合金による１層又は多層のめっき膜からなり、さらに、銀、銅又はこれらの合金のめっき膜で被覆されていてもよい。あるいは、磁気シールド部材は天板の下面に設けた環状の磁性体板であってもよい。該磁性体板は天板の下面に接着剤にて固定されていてもよく、接着剤には耐熱性を有するエポキシ系熱硬化型を好適に用いることができる。
【００１１】
また、天板の上面には高周波シールド電極が形成されていることが好ましい。非可逆回路素子に高周波シールド部材を簡単な構成で組み込むことができ、小型化、低背化に寄与する。そして、天板にプリント基板を用いれば、導体損失や誘電体損失がより少なくなり、結果的に挿入損失が少なくなる。
【００１２】
第２の発明に係る製造方法は、前記第１の発明に係る非可逆回路素子の製造方法であって、
前記回路基板及び／又は前記天板がマザー基板の状態で供給され、該マザー基板を前記永久磁石及び前記フェライトの組立体と一体的に接合した後、回路基板及び／又は天板を所定のサイズに切断することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明に係る製造方法においては、回路基板及び／又は天板をマザー基板の状態で永久磁石及びフェライトの組立体と一体化し、所定のサイズに切断するため、品質のばらつきが小さい非可逆回路素子を効率よく製造することができる。
【００１４】
第３の発明に係る通信装置は前記第１の発明に係る非可逆回路素子を備えたものであり、電気特性が安定化し、信頼性の高い通信装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、天板の下面に永久磁石とフェライトの外周部に沿った環状をなす磁気シールド部材を備えているため、部品点数が少なくて簡単な構造からなる非可逆回路素子を得ることができ、かつ、磁気シールド部材と回路基板の表面との間に空気層からなるギャップを有しているため、浮遊容量の発生がほとんどなく、電気特性が安定化し、信頼性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る非可逆回路素子、その製造方法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。
【００１７】
（第１実施例、図１〜図８参照）
本発明に係る非可逆回路素子の第１実施例である２ポート型アイソレータの分解斜視図を図１及び図２に示す。図１は上方から見た斜視図、図２は下方から見た斜視図である。この２ポート型アイソレータは、集中定数型アイソレータであり、概略、天板１０と、回路基板２０と、フェライト３２と永久磁石４１とからなるフェライト・磁石組立体３０とで構成されている。なお、図１及び図２において、斜線を付した部分は導電体である。
【００１８】
フェライト３２には、図３に示すように、表裏の主面３２ａ，３２ｂ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が形成されている。ここで、フェライト３２は互いに平行な第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂを有する直方体形状をなし、上面３２ｃ、下面３２ｄ及び端面３２ｅ，３２ｆを有している。
【００１９】
また、永久磁石４１はフェライト３２の主面３２ａ，３２ｂに対して磁界を該主面３２ａ，３２ｂに略垂直方向に印加するように主面３２ａ，３２ｂに、例えば、エポキシ系の接着剤４２を介して接着され（図５参照）、フェライト・磁石組立体３０を形成している。永久磁石４１の主面４１ａは前記フェライト３２の主面３２ａ，３２ｂと同一寸法であり、互いの外形が一致するように主面３２ａ，４１ａ、主面３２ｂ，４１ａどうしを対向させて配置されている。
【００２０】
図３に示すように、第１中心電極３５はフェライト３２の第１主面３２ａにおいて右下から立ち上がって２本に分岐した状態で左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、左上方に立ち上がり、上面３２ｃ上の中継用電極３５ａを介して第２主面３２ｂに回り込み、第２主面３２ｂにおいて第１主面３２ａと透視状態で重なるように２本に分岐した状態で形成され、その一端は下面３２ｄに形成された接続用電極３５ｂに接続されている。また、第１中心電極３５の他端は下面３２ｄに形成された接続用電極３５ｃに接続されている。このように、第１中心電極３５はフェライト３２に１ターン巻回されている。そして、第１中心電極３５と以下に説明する第２中心電極３６とは、間に絶縁膜が形成されて互いに絶縁された状態で交差している。
【００２１】
第２中心電極３６は、まず、０．５ターン目３６ａが第１主面３２ａにおいて下辺略中央部から左上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、上面３２ｃ上の中継用電極３６ｂを介して第２主面３２ｂに回り込み、この１ターン目３６ｃが第２主面３２ｂにおいてほぼ垂直に第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の下端部は下面３２ｄの中継用電極３６ｄを介して第１主面３２ａに回り込み、この１．５ターン目３６ｅが第１主面３２ａ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、上面３２ｃ上の中継用電極３６ｆを介して第２主面３２ｂに回り込んでいる。以下同様に、２ターン目３６ｇ、中継用電極３６ｈ、２．５ターン目３６ｉ、中継用電極３６ｊ、３ターン目３６ｋ、中継用電極３６ｌ、３．５ターン目３６ｍ、中継用電極３６ｎ、４ターン目３６ｏ、がフェライト３２の表面にそれぞれ形成されている。また、第２中心電極３６の両端は、それぞれフェライト３２の下面３２ｄに形成された接続用電極３５ｃ，３６ｐに接続されている。なお、接続用電極３５ｃは第１中心電極３５及び第２中心電極３６のそれぞれの端部の接続用電極として共用されている。
【００２２】
即ち、第２中心電極３６はフェライト３２に螺旋状に４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３２ａ，３２ｂ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。
【００２３】
また、接続用電極３５ｂ，３５ｃ，３６ｐや中継用電極３５ａ，３６ｂ，３６ｄ，３６ｆ，３６ｈ，３６ｊ，３６ｌ，３６ｎはフェライト３２の上下面３２ｃ，３２ｄに形成された凹部３７（図４参照）に電極用導体を充填して形成されている。また、上下面３２ｃ，３２ｄには各種電極と平行にダミー凹部３８も形成され、かつ、ダミー電極３９ａ，３９ｂ，３９ｃが形成されている。この種の電極は、マザーフェライト基板に予めスルーホールを形成し、このスルーホールを電極用導体で充填した後、スルーホールを分断する位置でカットすることによって形成される。なお、各種電極は凹部３７，３８に導体膜として形成したものであってもよい。
【００２４】
フェライト３２としてはＹＩＧフェライトなどが用いられている。第１及び第２中心電極３５，３６や各種電極は銀や銀合金の厚膜又は薄膜として印刷、転写、フォトリソグラフなどの工法で形成することができる。中心電極３５，３６の絶縁膜としてはガラスやアルミナなどの誘電体厚膜、ポリイミドなどの樹脂膜などを用いることができる。これらも印刷、転写、フォトリソグラフなどの工法で形成することができる。
【００２５】
永久磁石４１は、通常、ストロンチウム系、バリウム系、ランタン−コバルト系のフェライトマグネットが用いられる。フェライトマグネットは、金属マグネットが導体であるのと比較して、誘電体でもあるため、マグネット内に高周波磁束が損失なく分布することができる。そのため、永久磁石４１を中心電極３５，３６に近接させて配置しても、挿入損失をはじめとする電気特性をほとんど劣化させない。また、フェライト３２の飽和磁化の温度特性と永久磁石４１の磁束密度の温度特性が近いため、フェライト３２と永久磁石４１とを組み合わせてアイソレータを構成した場合、アイソレータの温度に依存する電気特性が良好になる。
【００２６】
永久磁石４１とフェライト３２とを接着する接着剤４２としては、一液性の熱硬化型エポキシ接着剤を用いることが最適である。この接着剤は、常温での作業性がよく、接着部によく浸透して５〜２５μｍ程度の薄い厚みになって密着する。また、耐熱性を有するため、リフローの熱で溶融したり、剥離することがなく、耐候性もよいので熱や湿度に対する信頼性が良好である。
【００２７】
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６に示すように、整合用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃｓ１，Ｃｓ２，Ｃｐ１，Ｃｐ２、終端抵抗Ｒが内蔵されている。また、上面には端子電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃ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。
【００２８】
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６及び図７、図８の等価回路を参照して説明する。なお、図７に示す等価回路は本発明に係る非可逆回路素子（２ポート型アイソレータ）における基本的な第１回路例を示し、図８に示す等価回路は第２回路例を示す。図６には図８に示す第２回路例の構成が示されている。
【００２９】
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、この端子電極２６は整合用コンデンサＣｓ１を介して整合用コンデンサ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２５ａ及びフェライト３２の下面３２ｄ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。
【００３０】
第１中心電極３５の他端及び第２中心電極３６の一端は、フェライト３２の下面３２ｄ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２５ｂを介して終端抵抗Ｒ及びコンデンサＣ１，Ｃ２に接続されている。
【００３１】
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は整合用コンデンサＣｓ２を介してコンデンサＣ２，Ｃ１と終端抵抗Ｒとの接続点２１ｂに接続されている。
【００３２】
第２中心電極３６の他端は、フェライト３２の下面３２ｄに形成された接続用電極３６ｐ及び回路基板２０の上面に形成された端子電極２５ｃを介してコンデンサＣ２及び回路基板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。外部接続用端子電極２８はグランドポートＰ３として機能するものである。
【００３３】
また、入力ポートＰ１とコンデンサＣｓ１の接続点には接地されたインピーダンス調整用のコンデンサＣｐ１が接続されている。同様に、出力ポートＰ２とコンデンサＣｓ２との接続点にも接地されたインピーダンス調整用のコンデンサＣｐ２が接続されている。
【００３４】
前記フェライト・磁石組立体３０は、回路基板２０上に載置され、フェライト３２の下面３２ｄの各種電極が回路基板２０上の端子電極２５ａ，２５ｂ，２５ｃとリフローはんだ付けされて一体化されるとともに、永久磁石４１の下面が回路基板２０上に接着剤にて一体化される。
【００３５】
リフロー用のはんだとしては、錫、銀、銅の合金系のはんだ、錫、銀、亜鉛の合金系のはんだ、錫、亜鉛、ビスマスの合金系のはんだ、錫、亜鉛、アルミニウムの合金系のはんだ、錫、銅、ビスマスの合金系のはんだなどを用いることができる。リフローはんだによる接続以外に、はんだバンプや金バンプによる接続、導電ペースト又は導電性接着剤による接続などであってもよい。
【００３６】
また、永久磁石４１と回路基板２０との接着剤としては、熱硬化性の一液性又は二液性のエポキシ系接着剤が適している。即ち、フェライト・磁石組立体３０と回路基板２０との接合にはんだ付けと接着とを併用することにより、接合が確実なものとなる。
【００３７】
回路基板２０は、ガラスとアルミナやその他の誘電体の混合物を焼成したものや、樹脂やガラスとその他の誘電体からなる複合基板が用いられている。内部や外部の電極には、銀や銀合金の厚膜、銅厚膜、銅箔などが用いられている。特に、外部接続用の電極には、ニッケルめっきを施した上に金めっきを施すことが好ましい。防錆、耐はんだ喰われ性の向上、種々の原因によるはんだ接合自体の強度低下を防止するためである。
【００３８】
天板１０は、誘電体からなり、その上面には高周波シールド電極１１ａ，１１ｂが形成されている。また、下面には、図２に示すように、磁性体からなる磁気シールド部材１５が環状に設けられている。
【００３９】
この天板１０は、まず、本アイソレータをチップマウンタを用いて図示しない基板に搭載する際に、バキュームノズルでピックアップする場所を提供するために設けられている。同時に、その上面に設けた高周波シールド電極１１ａ，１１ｂ、及び、下面に設けた磁気シールド部材１５によって、外部からの磁界の侵入、アイソレータからの磁界の漏れを防止する。
【００４０】
天板１０は、例えば、厚さ０．０６〜０．２０ｍｍのガラスエポキシ製のプリント基板からなる。ガラスエポキシ製のプリント基板を用いた理由は、フェライト３２の近傍には中心電極３５，３６を流れる電流で発生した高周波磁束がフェライト３２から飛び出して天板１０の付近にも分布しているため、高周波損失の比較的少ないガラスエポキシプリント基板が最適であることによる。ふっ素樹脂ガラス基板やセラミック基板など誘電体損失の少ない材料が望ましいが、これらは高価である。加えて、強度面・取扱いの容易性でもガラスエポキシ材が優れている。
【００４１】
天板１０の上面に設けた高周波シールド電極１１ａ，１１ｂとしては、例えば、厚さ１８〜５０μｍの銅箔が用いられ、厚さ１〜５μｍのニッケルめっき及び金フラッシュめっきで被覆されている。このようなめっき構成は、防錆効果に優れ、外観が綺麗で、レーザーやインクによる印字表示にも優れている。前記めっきの上に、さらに、銀めっきを厚さ１〜１０μｍに施してもよい。
【００４２】
天板１０の下面に設けた磁気シールド部材１５は、前記フェライト・磁石組立体３０の外周部に沿って環状に設けられ、例えば、銅箔上に鉄めっきを施したものである。銅箔は厚さ１８〜５０μｍ、鉄めっきは厚さ３〜５０μｍである。そして、磁束飽和を考慮すると、鉄めっきは厚いことが望ましく、厚い鉄めっきを緻密に形成するには電気めっきが適している。
【００４３】
鉄めっき以外にも、磁性体としてニッケルめっきやその他の磁性体金属（合金を含む）のめっきを用いることが可能で、複数層にめっきを施してもよい。但し、コスト面、飽和磁束密度の高さ、透磁率の高さから、鉄めっきが優れている。また、鉄めっき上には防錆用に銀めっき、ニッケル下地めっきに金フラッシュめっきをかけることが望ましい。なお、磁気シールド部材１５は必ずしも接地されている必要はないが、はんだや導電性接着剤などを介して接地されていてもよい。接地されていると、高周波シールドとしての機能も有することになる。
【００４４】
天板１０は接着剤により前記フェライト・磁石組立体３０の上面に固定される。この接着剤としては、一液性の熱硬化型エポキシ系接着剤を用いる。このようにして一体化された回路基板２０、フェライト・磁石組立体３０及び天板１０の断面を図１１に示す。図１１（Ａ）は従来のヨーク１９を備えた構成であり、これでは回路基板２０とヨーク１９との間に空気ギャップＧはほとんどなく、ヨーク１９と回路基板２０の内部電極との間に浮遊容量が発生していた。このような浮遊容量は図８に符号ＣＡで示すように第１中心電極３５の一端とグランドとの間に発生し、アイソレータの電気特性のばらつきの原因となっていた。
【００４５】
図１１（Ｂ）は前記磁気シールド部材１５の第１例（銅箔の厚さ２０μｍ）の断面を示す。また、図１１（Ｃ）は磁気シールド部材１５の第２例（銅箔の厚さ７０μｍ）の断面を示す。第１例及び第２例とも磁気シールド部材１５と回路基板２０との間には空気ギャップＧが形成され、磁気シールド部材１５と回路基板２０の内部電極との間に浮遊容量が発生することが抑えられ、電気特性が安定化する。
【００４６】
ところで、以上の構成からなる２ポート型アイソレータにおいては、第１中心電極３５の一端が入力ポートＰ１に接続され他端が出力ポートＰ２に接続され、第２中心電極３６の一端が出力ポートＰ２に接続され他端がグランドポートＰ３に接続されているため、挿入損失の小さな２ポート型の集中定数型アイソレータとすることができる。さらに、動作時において、第２中心電極３６に大きな高周波電流が流れ、第１中心電極３５にはほとんど高周波電流が流れない。従って、第１中心電極３５及び第２中心電極３６によって生じる高周波磁界の方向は第２中心電極３６の配置によってその方向が決まる。高周波磁界の方向が決まることにより、挿入損失をより低下させる対策が容易になる。
【００４７】
また、フェライト・磁石組立体３０の直上に配置された誘電体からなる天板１０の下面に永久磁石４１とフェライト３２の外周部に沿った環状をなす磁気シールド部材１５を設けたため、従来の軟鉄製のヨークは不要であり、コストダウンを図ることができる。そして、磁気シールド部材１５は天板１０と一体化された部品として容易に取り扱うことができ、ヨークを用いることに起因する熱変形での回路基板２０の損傷がなく、信頼性が向上する。また、磁気シールド部材１５は切れ目のない環状体であり、磁気抵抗が少なく、磁界漏れが減少する。磁気シールド部材１５と回路基板２０の表面との間に空気ギャップＧを有しているため、浮遊容量の発生がほとんどないことは前述した。
【００４８】
また、製造工程において、回路基板２０及び天板１０はマザー基板の状態で供給され、該マザー基板をフェライト・磁石組立体３０と一体的に接合した後、回路基板２０及び天板１０は所定のサイズに切断される。このように、回路基板２０及び天板１０をマザー基板の状態でフェライト・磁石組立体３０と一体化し、所定のサイズに切断すると、品質のばらつきが小さい非可逆回路素子を効率よく製造することができる。特に、図１１（Ｃ）に示すように、回路基板２０と天板１０との外形が綺麗に揃うことになる。
【００４９】
勿論、天板１０は１個のアイソレータごとにフェライト・磁石組立体３０上に組み込んでもよい。この場合、回路基板２０はマザー基板として形成され、その上に接合されたフェライト・磁石組立体３０に個々の天板１０を順次組み込んでもよい。
【００５０】
いずれの組立て方法を採用するにしても、高周波シールド電極１１ａ，１１ｂと磁気シールド部材１５とが天板１０に一体化されているため、天板１０に組込み位置の精度を高めることで、アイソレータの電気特性のばらつきを最小にすることができる。また、磁気シールド部材１５は薄型であるため、小型化、低背化したアイソレータに最適であり、薄型であっても天板１０に一体的に形成されていることで、十分な強度を確保でき、取扱いが容易である。また、天板１０の上下面に高周波シールド電極１１ａ，１１ｂ及び磁気シールド部材１５が形成されているサンドイッチ構造であるため、天板１０自体に熱応力の発生が非常に少なく、天板１０に反りが発生したり、高周波シールド電極１１ａ，１１ｂが剥がれるおそれは少ない。
【００５１】
さらに、フェライト・磁石組立体３０は、フェライト３２と一対の永久磁石４１が接着剤４２で一体化されていることで、機械的に安定となり、振動や衝撃で変形・破損しない堅牢なアイソレータとなる。このようなアイソレータは携帯型の通信機器に最適である。
【００５２】
本アイソレータにおいて、回路基板２０は多層誘電体基板である。これにて、内部にコンデンサや抵抗などの回路網を内蔵することができ、アイソレータの小型化、薄型化が達成でき、回路素子間の接続が基板内で行われるために信頼性の向上が期待できる。勿論、回路基板２０は必ずしも多層である必要はなく、単層であってもよく、整合用コンデンサなどをチップタイプとして外付けしてもよい。
【００５３】
（第２実施例、図９及び図１１（Ｄ）参照）
本発明に係る非可逆回路素子の第２実施例である２ポート型アイソレータは、図９に示すように、天板１０の下面に設けた銅箔１７に環状の磁気シールド部材１６をはんだ付けにて固定したもので、接着で固定してもよい。アイソレータとしての他の構成は前記第１実施例と同様である。
【００５４】
磁気シールド部材１６は軟鉄鋼板をプレス又はシェービング工法で打ち抜いて、フェライト・磁石組立体３０の外周部に沿った環状形状としたもので、厚さは０．００５〜０．１５ｍｍ程度である。この磁気シールド部材１６には防錆めっきが施されている。防錆めっきとしては、銅下地めっきにニッケルめっきや銀めっきが施される。磁気シールド部材１６としては、純鉄又は軟鉄綱が最適であり、鉄を含む合金であってもよく、表面には防錆めっきが施される。また、磁気シールド部材１６の主材料は、ニッケルやニッケルを含む合金であってもよく、この場合、防錆処理は必ずしも必要ない。
【００５５】
本第２実施例のその他の構成は前記第１実施例と同様であり、その作用効果は前記第１実施例と同様である。特に、図１１（Ｄ）に示すように、磁気シールド部材１６と回路基板２０との間には空気ギャップＧが形成され、磁気シールド部材１６と回路基板２０の内部電極との間に浮遊容量が発生することが抑えられ、電気特性が安定化する。
【００５６】
（中心電極の変形例、図１０参照）
図１０に、第１及び第２中心電極３５，３６の変形例を含むフェライト・磁石組立体３０を示す。第１及び第２中心電極３５，３６はフェライト３２の内部に導体膜で形成され、第２中心電極３６は３ターン巻回されている。
【００５７】
具体的には、フェライト３２は中央セグメント３２ｘと側面セグメント３２ｙ，３２ｚに分割されており、中央セグメント３２ｘの上下面に電極３６ｂ，３６ｆ，３６ｊ，３５ａ及び３５ｂ，３５ｃ，３６ｄ，３６ｈ，３６ｌが形成されている。側面セグメント３２ｙ，３２ｚの主面には、第１中心電極３５及び第２中心電極３６の分割された部分が導体膜にて形成され、中央セグメント３２ｘの両主面に側面セグメント３２ｙ，３２ｚの主面を接着することで、中心電極３５，３６を内蔵したフェライト３２が形成される。このように貼り合わせたフェライト３２の両主面に接着剤４２を介して永久磁石４１を接着し、フェライト・磁石組立体３０とする。
【００５８】
（通信装置、図１２参照）
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。
【００５９】
図１２は携帯電話２２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図１２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。
【００６０】
ここに、送信側アイソレータ２３１として、前記２ポート型アイソレータを使用することができる。このアイソレータを実装することにより、好ましい電気特性を得ることができる。
【００６１】
（他の実施例）
なお、本発明に係る非可逆回路素子、その製造方法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。
【００６２】
例えば、永久磁石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。
【００６３】
また、前記第１及び第２中心電極３５，３６の形状は種々に変更することができる。例えば、前記実施例では、第１中心電極３５はフェライト３２の主面３２ａ，３２ｂ上で２本に分岐したものを示したが、分岐していなくてもよい。また、第２中心電極３６は１ターン以上巻回されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子（２ポート型アイソレータ）の第１実施例を示す上方からの分解斜視図である。
【図２】前記非可逆回路素子の第１実施例を示す下方からの分解斜視図である。
【図３】中心電極付きフェライトを示す斜視図である。
【図４】前記フェライトを示す斜視図である。
【図５】フェライト・磁石組立体を示す分解斜視図である。
【図６】回路基板内の回路構成を示すブロック図である。
【図７】２ポート型アイソレータの第１回路例を示す等価回路図である。
【図８】２ポート型アイソレータの第２回路例を示す等価回路図である。
【図９】本発明に係る非可逆回路素子（２ポート型アイソレータ）の第２実施例を示す下方からの分解斜視図である。
【図１０】中心電極の変形例を含むフェライト・磁石組立体を示す斜視図である。
【図１１】非可逆回路素子の断面を示し、（Ａ）は従来のヨークを備えた素子の断面図、（Ｂ）は磁気シールド部材の第１例を備えた素子の断面図、（Ｃ）は磁気シールド部材の第２例を備えた素子の断面図、（Ｄ）は第２実施例である素子の断面図である。
【図１２】本発明に係る通信装置の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…天板
１１ａ，１１ｂ…高周波シールド電極
１５，１６…磁気シールド部材
２０…回路基板
３０…フェライト・磁石組立体
３２…フェライト
３５…第１中心電極
３６…第２中心電極
４１…永久磁石
２２０…携帯電話
Ｐ１…入力ポート
Ｐ２…出力ポート
Ｐ３…グランドポート
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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