(57)【要約】【課題】  多層基板に内蔵される整合容量素子の容量値を大きく取ることができ、かつ、その容量値のトリミング範囲も大きい非可逆回路素子及び通信装置を得る。【解決手段】  永久磁石と、フェライトに複数の中心電極を配置した中心電極組立体と、この中心電極組立体を第１主面に配置し、整合容量素子及び終端抵抗素子を内蔵した多層基板３０と、金属ケースとからなる非可逆回路素子。整合容量素子のホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは前記第１主面とは反対側に位置する第２主面（誘電体シート４６）の１層内側に配置され、第２主面側から容量のトリミングが行われる。【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、
前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトに複数の中心電極を配置した中心電極組立体と、
前記中心電極組立体を配置する第１主面と、該第１主面の反対側に位置する第２主面とを有し、前記中心電極と電気的に接続されている整合容量素子及び終端抵抗素子を内蔵した多層基板と、
前記永久磁石と前記中心電極組立体と前記多層基板とを囲む金属ケースと、を備え、
前記整合容量素子のホット側電極が前記第２主面又は第２主面の近傍に配置されていること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記整合容量素子のホット側電極は前記多層基板の第２主面に配置され、かつ、該第２主面には複数の外部接続用端子電極が突出した状態で設けら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】
前記多層基板の第２主面に凹所が設けられ、前記整合容量素子のホット側電極が該凹所に配置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４】
前記ホット側電極は前記第２主面側から容量をトリミングされていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４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、サーキュレータあるいはアイソレータとして用いられる非可逆回路素子及び該非可逆回路素子を備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、サーキュレータやアイソ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、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として特許文献１に記載のものが知られており、永久磁石から直流磁界が印加されるフェライトに複数の中心電極を配置した中心電極組立体と、第１主面に前記中心電極組立体を配置すると共に中心電極と電気的に接続されている整合容量素子及び終端抵抗素子を内蔵した多層基板とを主要な構成部品としている。
【０００４】
そして、前記整合容量素子は、多層基板内において、第１主面側にホット側電極が配置され、このホット側電極をレーザ照射などによって容量をトリミングしていた。しかし、多層基板の第１主面には中心電極接続用電極が配置されているため、ホット側電極の配置が制約されて大きな容量値が取れない、トリミング領域が制約されて容量の調整幅が小さいという問題点を有していた。
【０００５】
このような問題点は多層基板及びフェライトのサイズ関係に起因している。即ち、永久磁石のサイズはフェライトに磁界を均一に印加する必要があるためにフェライトよりも大きなサイズが要求される。多層基板のサイズも整合容量値をできるだけ大きくするために広く取る必要があるが、製品の外形的制約から永久磁石のサイズまでが限度になる。その結果、フェライトのサイズは多層基板のサイズよりも一回り小さくなる。それゆえ、フェライト上に配置されている中心電極と接続するために多層基板の第１主面に配置される中心電極接続用電極は、第１主面の端部に配置することは難しく、どうしても第１主面の中央部側に配置することになり、整合容量素子のホット側電極の配置やトリミング領域に大きな制約が課されていたのである。
【特許文献１】特開２００３−１４２９０３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、多層基板に内蔵される整合容量素子の容量値を大きく取ることができ、かつ、その容量値のトリミング範囲も大きい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、
（ａ）永久磁石と、
（ｂ）前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトに複数の中心電極を配置した中心電極組立体と、
（ｃ）前記中心電極組立体を配置する第１主面と、該第１主面の反対側に位置する第２主面とを有し、前記中心電極と電気的に接続されている整合容量素子及び終端抵抗素子を内蔵した多層基板と、
（ｄ）前記永久磁石と前記中心電極組立体と前記多層基板とを囲む金属ケースと、を備え、
（ｅ）前記整合容量素子のホット側電極が前記第２主面又は第２主面の近傍に配置されていること、
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、整合容量素子のホット側電極が多層基板の第２主面又は第２主面の近傍に配置されているため、ホット側電極を従来の如く制約の大きい第１主面側に配置することと比較すると、ホット側電極を広い面積として整合容量値を大きく設定することができ、また、第２主面側からホット側電極をトリミングすることになるのでトリミング領域が大きくなり、容量値の調整範囲が大きくなる。その結果、良品率が向上する。即ち、多層基板の第２主面には複数の外部接続用端子電極が配置されるが、これらの端子電極は第２主面の端部に配置されるため、ホット側電極の配置やトリミング領域に大きな制約を与えることはないのである。
【０００９】
さらに、本発明に係る非可逆回路素子にあっては、整合容量のホット側電極と金属ケースとの間に浮遊容量が発生し、整合容量が大きくなる。換言すれば、同じ整合容量を得るのであれば、多層基板を薄く構成でき、非可逆回路素子の低背化につながる。
【００１０】
本発明に係る非可逆回路素子において、整合容量素子のホット側電極は多層基板の第２主面に配置されてもよい。この場合、ホット側電極が金属ケースのグランド電極と接触する不具合を回避するため、第２主面には複数の外部接続用端子電極を突出した状態で設けるか、あるいは、第２主面に凹所を設け、ホット側電極を該凹所に配置すればよい。
【００１１】
また、本発明に係る通信装置は、前記非可逆回路素子を備えたことを特徴とし、整合容量が良好に調整された非可逆回路素子を備えた、信頼性の高い通信装置を得ることができる。
【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。なお、添付図面において、断面図以外で斜線を付した部分は導電体である。
【００１３】
（実施例１、図１〜図８参照）
本発明に係る非可逆回路素子の実施例１の分解斜視図を図１に示し、その等価回路を図３に示す。この非可逆回路素子１Ａは、３端子タイプの集中定数型アイソレータであり、図１に示すように、概略、上側金属ケース４と下側金属ケース８とからなる金属ケースと、永久磁石９と、フェライト２０と中心電極２１，２２，２３とからなる中心電極組立体１３と、抵抗素子Ｒ及び整合容量素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３（図２及び図３参照）を内蔵した多層基板３０を備えている。
【００１４】
永久磁石９、中心電極組立体１３及び多層基板３０は金属ケース４、８で形成される箱体内に収容される。下側金属ケース８は樹脂にてモールドされており、図１で斜線を付した部分が導電体部分として露出している。金属ケース４，８は磁気回路を形成するため、例えば、軟鉄、フェライトなどの強磁性体からなる材料で形成され、その表面にＡｇやＣｕがめっきされている。
【００１５】
中心電極組立体１３は、矩形状のマイクロ波フェライト２０の上面に三つの中心電極２１，２２，２３を、絶縁層（図示せず）を介在させて略１２０度ごとに交差するように配置している。本実施例１では、中心電極２１，２２，２３はそれぞれ２本のラインで構成した。中心電極２１，２２，２３の両端部はフェライト２０の下面に回り込み、図２を参照して以下に説明する多層基板３０上に形成した電極３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆに電気的に接続される。
【００１６】
多層基板３０は、図２に示すように、６枚のセラミック製誘電体シート４１〜４６を積層したものである。各シート４１〜４６の上面にはそれぞれ導体層が形成されている。
【００１７】
１層目の誘電体シート４１（第１主面）には、中心電極接続用電極３１Ａ〜３１Ｆが設けられ、かつ、電極３１Ａ〜３１Ｆにはビアホール３８ａ〜３８ｆがそれぞれ設けられている。２層目の誘電体シート４２には、コールド側コンデンサ電極３２が設けられ、かつ、所定の位置にビアホール３８ｇ〜３８ｉが設けられている。
【００１８】
３層目の誘電体シート４３には、ホット側コンデンサ電極３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが設けられ、かつ、電極３３Ｃにはビアホール３８ｊが設けられている。４層目の誘電体シート４４には、コールド側コンデンサ電極３４が設けられ、かつ、ビアホール３８ｋが設けられている。
【００１９】
５層目の誘電体シート４５には、ホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃが設けられ、かつ、抵抗膜５１が設けられている。６層目の誘電体シート４６（第２主面）には、その両端部に入出力接続用端子電極３６Ａ，３６Ｂ及びグランド接続用端子電極３６Ｃが設けられている。
【００２０】
前記各種電極を備えた誘電体シート４１〜４６は順次重ねられて焼成され、ビアホール３８ａ〜３８ｋで所定の電気的接続を図ることで図３に示す等価回路を構成する多層基板３０となる。ここで、整合容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、３層目のホット側コンデンサ電極３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃとその上下に配置されたコールド側コンデンサ電極３２，３４とで形成されると共に、４層目のコールド側コンデンサ電極３４と５層目のホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃとで形成される。また、抵抗膜５１は終端抵抗Ｒとして機能する。
【００２１】
整合容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の容量値は多層基板３０が単体の状態で容量値を測定したうえで、６層目の誘電体シート４６からレーザを照射してホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに対してトリミングを行うことにより調整する。また、抵抗膜５１に対してもその抵抗値を測定した上でレーザトリミングが行われる。図２（Ｅ）において、電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ及び抵抗膜５１へのトリミング跡を符号８１で示し、図２（Ｆ）において、誘電体シート４６に残されたトリミング跡を符号８２で示す。図４は電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃに対するトリミングの状態を示す断面図であり、６層目の誘電体シート４６の厚みＴはレーザトリミングが可能な５０μｍとしている。
【００２２】
本実施例１である非可逆回路素子１Ａにあっては、整合容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃが多層基板３０の第２主面の１層内側に配置されているため、第２主面にはその両端部に端子電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが形成されているだけで広く空いており、コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを広く取ることができて整合容量値を大きく設定することができる。また、同様の理由で、図５（Ａ）に示すように、トリミング領域８０は大きく、容量値の調整範囲が大きくなる。
【００２３】
ちなみに、図５（Ｂ）は比較のために従来の如くホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを多層基板３０の第１主面の１層内側に配置した状態を示す。この場合、第１主面には中心電極接続用電極３１Ａ〜３１Ｆが設けられるため、ホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの面積は狭く、また、トリミング領域も狭くなる。
【００２４】
さらに、図６（Ｂ）に示すように、ホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃと下側金属ケース８との間に浮遊容量Ｃが発生するため、整合容量が大きくなる。換言すれば、同じ整合容量を得るのであれば、図６（Ｃ）に示すように多層基板３０を構成するシート数を少なくでき、多層基板３０が薄くなり、非可逆回路素子１Ａの低背化につながる。
【００２５】
なお、図６（Ａ）は比較のために従来の如くホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを２層目に配置した状態を示す。この場合、５層目にはコールド側コンデンサ電極３２が配置されるため、下側金属ケース８との間に浮遊容量Ｃが発生することはない。
【００２６】
ところで、前記ホット側コンデンサ電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは多層基板３０の第２主面に配置してもよい。この場合、電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃが下側金属ケース８のグランド電極との接触を避けるためには、図７に示すように、その第２主面に設けた外部接続用端子電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを突出した状態で設ければよい。あるいは、図８に示すように、多層基板３０の第２主面に凹所６１を設けてもよい。この凹所６１は外部接続用端子電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを配置する部分以外の領域に大きく形成されることになる。さらに、第２主面に配置した電極３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを絶縁材料で被覆するようにしてもよい。
【００２７】
（実施例２、図９〜図１３参照）
本発明に係る非可逆回路素子の実施例２の分解斜視図を図９に示し、その等価回路を図１１に示す。この非可逆回路素子１Ｂは２端子タイプの集中定数型アイソレータであり、前記実施例１と共通の部材、部分には図１〜図８と同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２８】
本実施例２では、２端子タイプであるため、中心電極組立体１３は中心電極２１，２２を略９０°で交差するように配置している。中心電極２１は２本のラインで構成され、中心電極２２は３本のラインで構成されている。
【００２９】
また、多層基板３０は、図１０に示すように、６枚のセラミック製誘電体シート４１〜４６を積層したものであり、各シート４１〜４６の上面にはそれぞれ導体層が形成されている。
【００３０】
１層目の誘電体シート４１（第１主面）には、中心電極接続用電極３１Ａ〜３１Ｄが設けられ、かつ、電極３１Ａ〜３１Ｄにはビアホール３８ａ〜３８ｄがそれぞれ設けられている。２層目の誘電体シート４２には、整合容量Ｃ２のコンデンサ電極３２が設けられ、かつ、所定の位置にビアホール３８ｅ〜３８ｈが設けられている。
【００３１】
３層目の誘電体シート４３には、整合容量Ｃ１，Ｃ２のコンデンサ電極３３が設けられ、かつ、所定の位置にビアホール３８ｉ〜３８ｌが設けられている。４層目の誘電体シート４４には、整合容量Ｃ１のコンデンサ電極３４Ａ及び整合容量Ｃ２のコンデンサ電極３４Ｂが設けられ、かつ、所定の位置にビアホール３８ｍ〜３８ｏが設けられている。
【００３２】
５層目の誘電体シート４５には、整合容量Ｃ１，Ｃ２のコンデンサ電極３５が設けられ、かつ、抵抗膜５１とその接続用電極５２Ａ，５２Ｂが設けられている。６層目の誘電体シート４６（第２主面）には、その両端部に入出力接続用端子電極３６Ａ，３６Ｂ及びグランド接続用端子電極３６Ｃが設けられている。
【００３３】
２端子タイプのアイソレータである本実施例２において、コンデンサ電極３３，３５は整合容量Ｃ２のホット側コンデンサ電極として機能する。また、コンデンサ電極３２，３４Ｂは整合容量Ｃ２のコールド側コンデンサ電極として機能する。
【００３４】
前記各種電極を備えた誘電体シート４１〜４６は順次重ねられて焼成され、ビアホール３８ａ〜３８ｏで所定の電気的接続を図ることで図１１に示す等価回路を構成する多層基板３０となる。
【００３５】
整合容量Ｃ１，Ｃ２の容量値は多層基板３０が単体の状態で容量値を測定したうえで、６層目の誘電体シート４６からレーザを照射してホット側コンデンサ電極３５に対してトリミングを行うことにより調整する。また、抵抗膜５１に対してもその抵抗値を測定した上でレーザトリミングが行われる。図１０（Ｅ）において、電極３５及び抵抗膜５１へのトリミング跡を符号８１で示し、図１０（Ｆ）において、誘電体シート４６に残されたトリミング跡を符号８２で示す。電極３５に対するトリミングの状態は図４に示したとおりである。
【００３６】
本実施例２である非可逆回路素子１Ｂにあっても、ホット側コンデンサ電極３５が多層基板３０の第２主面の１層内側に配置されているため、第２主面にはその両端部に端子電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが形成されているだけで広く空いており、ホット側コンデンサ電極３５を広く取ることができて整合容量値を大きく設定することができる。また、同様の理由で、図１２（Ａ）に示すように、トリミング領域８０は大きく、容量値の調整範囲が大きくなる。
【００３７】
ちなみに、図１２（Ｂ）は比較のために従来の如くホット側コンデンサ電極３５を多層基板３０の第１主面の１層内側に配置した状態を示す。この場合、第１主面には中心電極接続用電極３１Ａ〜３１Ｄが設けられるため、ホット側コンデンサ電極３５の面積は狭く、また、トリミング領域も狭くなる。
【００３８】
さらに、図１３（Ｂ）に示すように、ホット側コンデンサ電極３５と下側金属ケース８との間に浮遊容量Ｃが発生するため、整合容量が大きくなる。換言すれば、同じ整合容量を得るのであれば、図１３（Ｃ）に示すように多層基板３０を構成するシート数を少なくでき、多層基板３０が薄くなり、非可逆回路素子１Ｂの低背化につながる。
【００３９】
なお、図１３（Ａ）は比較のために従来の如くホット側コンデンサ電極３５を２層目に配置した状態を示す。この場合、５層目にはコールド側コンデンサ電極３２が配置されるため、下側金属ケース８との間に浮遊容量Ｃが発生することはない。
【００４０】
ところで、前記ホット側コンデンサ電極３５は多層基板３０の第２主面に配置してもよいことは前記実施例１で図７及び図８を参照して説明したのと同様である。
【００４１】
（実施例３、図１４参照）
本発明に係る非可逆回路素子の実施例３の分解斜視図を図１４に示す。この非可逆回路素子１Ｃは前記実施例２と同様の２端子タイプの集中定数型アイソレータである。この非可逆回路素子１Ｃは、直方体形状のフェライト２０と交差した中心電極２１，２２とからなる中心電極組立体１３及び二つの永久磁石９，９を多層基板３０上に配置し、金属ケース１４で覆ったもので、その等価回路は前記実施例２（図１１参照）と同様である。
【００４２】
それゆえ、多層基板３０の構成も実施例２（図１０参照）と同様であり、静電容量のトリミング等の作用効果も実施例２で説明したとおりである。
【００４３】
（実施例４、図１５参照）
本発明に係る通信装置（携帯電話）を実施例４として図１５を参照して説明する。
【００４４】
図１５は、携帯電話２２０のＲＦ部分の電気回路を示し、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。
【００４５】
ここに、送信側アイソレータ２３１として、前記実施例１，２，３の非可逆回路素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ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、整合容量が良好に調整された非可逆回路素子を備えた、信頼性の高い携帯電話を実現することができる。
【００４６】
（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、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の構成に変更することができる。
【００４７】
例えば、上側金属ケース４、下側金属ケース８、中心電極組立体１３、多層基板３０、フェライト２０等の細部の構造は任意である。特に、整合容量の複数のホット側電極のうち少なくとも一つが第２主面又は第２主面の近傍に配置された構成であってもよい。
【００４８】
また、前記実施例１，２，３に示したアイソレータ以外にサーキュレータとして構成することもできる。さらに、アイソレータやサーキュレータの他に、各種非可逆回路素子にも本発明を適用することができる。
【００４９】
また、実施例４では、通信装置として携帯電話を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、他の通信装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の実施例１を示す分解斜視図である。
【図２】実施例１における多層基板を各層ごとに示す平面図である。
【図３】実施例１の電気等価回路図である。
【図４】実施例１のトリミング状態を示す断面図である。
【図５】整合容量のトリミング領域を示す説明図であり、（Ａ）は実施例１を示し、（Ｂ）は比較例を示す。
【図６】整合容量の形成状態を示す説明図であり、（Ａ）は比較例を示し、（Ｂ）は実施例１を示し、（Ｃ）はその変形例を示す。
【図７】実施例１における多層基板の変形例を示す斜視図である。
【図８】実施例１における多層基板の他の変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る非可逆回路素子の実施例２を示す分解斜視図である。
【図１０】実施例２における多層基板を各層ごとに示す平面図である。
【図１１】実施例２の電気等価回路図である。
【図１２】整合容量のトリミング領域を示す説明図であり、（Ａ）は実施例２を示し、（Ｂ）は比較例を示す。
【図１３】整合容量の形成状態を示す説明図であり、（Ａ）は比較例を示し、（Ｂ）は実施例１を示し、（Ｃ）はその変形例を示す。
【図１４】本発明に係る非可逆回路素子の実施例３を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明に係る通信装置（実施例４）の電気回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…非可逆回路素子
４…上側金属ケース
８…下側金属ケース
９…永久磁石
１３…中心電極組立体
２０…フェライト
２１，２２，２３…中心電極
３０…多層基板
３５，３５Ａ〜３５Ｃ…ホット側コンデンサ電極
３６Ａ〜３６Ｃ…外部接続用端子電極
４１〜４６…誘電体シート
５１…抵抗膜
６１…凹所
８０…トリミング領域
８１，８２…トリミング跡
１２０…携帯電話（通信装置）
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…整合容量
Ｒ…終端抵抗
【図１】
2005079813.tif 000003
【図２】
2005079813.tif 000004
【図３】
2005079813.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005079813.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005079813.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005079813.tif 000011
【図１０】
2005079813.tif 000012
【図１１】
2005079813.tif 000013
【図１２】
2005079813.tif 000014
【図１３】
2005079813.tif 000015
【図１４】
2005079813.tif 000016
【図１５】
2005079813.tif 000017