(57)【要約】【課題】特性の低下を招くことなく全体を小型化することが可能な非可逆回路素子を提供する。【解決手段】非可逆回路素子は、磁気回転子２を含み、磁気回転子は、軟磁性基体４と、中心電極３と、複数のガラス絶縁層６１、６２、６３と含む。中心電極は三つの中心導体を含み、一つのガラス絶縁層６３は、最上部の中心導体の上に重ねられるものであり、他の二つのガラス絶縁層６１、６２は中心導体間に介在される。ガラス絶縁層のそれぞれは、軟磁性基体を構成するＹＩＧ粉とガラスとの混合物である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料とガラスとの混合物を有する非可逆回路素子。
【請求項２】
請求項１に記載され、磁気回転子を含む非可逆回路素子であって、
前記磁気回転子は、軟磁性基体と、中心電極と、複数のガラス絶縁層とを含み、
前記軟磁性基体は、一方の主面と、他方の主面とを含み、板状に形成され、
前記中心電極は、導体板で構成され、共通電極部と、該共通電極部から引き出された複数の中心導体とを含み、
前記共通電極部は、前記軟磁性基体の他方の主面に対向して配置され、
前記複数の中心導体は、前記軟磁性基体の一方の主面上に順次折り曲げられて交差し、前記ガラス絶縁層によって電気絶縁されており、
前記ガラス絶縁層の少なくとも一層が、磁性材料とガラスとの混合物である、
非可逆回路素子。
【請求項３】
前記複数のガラス絶縁層のうち、その一層は、最上部の前記中心導体の上にあるものであり、残りは、前記複数の中心導体間に介在されるものである、
請求項２に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
前記ガラス絶縁層のそれぞれが磁性材料とガラスとの混合物である、
請求項２又は３に記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
磁性材料とガラスとの混合物は、前記軟磁性基体を構成する軟磁性粉とガラスとの混合物である請求項２乃至４の何れか一項に記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
前記軟磁性基体及び前記ガラス絶縁層を構成する磁性材料はＹＩＧである請求項５に記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
アンテナと、送信回路と、受信回路と、非可逆回路素子とを含む通信装置であって、
前記非可逆回路素子は、請求項１乃至６の何れかに記載されたものであって、前記送信回路又は受信回路の少なくとも一方に組み合わされている、
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子、それを用いた通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話等の移動体無線機器等に使用されている。この種の非可逆回路素子は、ヨークとして機能する磁性金属容器内に、軟磁性基体と中心電極等で構成された磁気回転子や永久磁石等の磁性部品及び整合用コンデンサさらには終端抵抗等の電気部品を収容して構成される。
【０００３】
軟磁性基体には中心電極が巻きつけられ、永久磁石から直流磁界が印加される。中心電極は、複数本の中心導体を含み、一端が軟磁性基体の一面上に配置され、共通電極部として金属容器にアースされ、中心導体が、軟磁性基体の他面上で互いに所定の角度をもって交差するように配置され、先端が、電気部品に接続される。中心導体の交差部分は、耐熱性絶縁フィルムによって互いに絶縁される。このような非可逆回路素子は、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２０３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の非可逆回路素子は、その市場性から限りなく小型化が要求されている。これに対処するため、主として軟磁性基体の小型化が進展し、現状の大きさは、一辺が４ｍｍ以下にまとめられるようになってきている。
【０００５】
しかしながら、上述したように非可逆回路素子には、永久磁石等の磁性部品や整合用コンデンサ及び／又は終端抵抗等の電気部品が含まれているため、これらの部品の占有スペースを考慮することなく非可逆回路素子全体を小型化することは困難であった。その一方で、より小型の磁性部品や電気部品を選定して非可逆回路素子全体を小型化することも考えられるが、今度はその分、非可逆回路素子の特性が低下するおそれがあるため根本的な解決には至らない。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、特性の低下を招くことなく全体を小型化することが可能な非可逆回路素子及びそれを用いた通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、磁性材料とガラスとの混合物を有する。
【０００８】
好適には、前記非可逆回路素子は磁気回転子を有し、前記磁気回転子は、軟磁性基体と、中心電極と、複数のガラス絶縁層とを含み、前記軟磁性基体は、一方の主面と、他方の主面とを含み、板状に形成され、前記中心電極は、導体板で構成され、共通電極部と、該共通電極部から引き出された複数の中心導体とを含み、前記共通電極部は、前記軟磁性基体の他方の主面に対向して配置され、前記複数の中心導体は、前記軟磁性基体の一方の主面上に順次折り曲げられて交差し、前記ガラス絶縁層によって電気絶縁されており、前記ガラス絶縁層の少なくとも一層が、磁性材料とガラスとの混合物である。
【０００９】
好適には、前記複数のガラス絶縁層のうち、その一層は、最上部の前記中心導体の上にあるものであり、残りは、前記複数の中心導体間に介在される。
【００１０】
好適には、前記ガラス絶縁層のそれぞれが磁性材料とガラスとの混合物である。
【００１１】
また、磁性材料とガラスとの混合物は、前記軟磁性基体を構成する軟磁性粉とガラスとの混合物であってもよい。
【００１２】
前記軟磁性基体及び前記ガラス絶縁層を構成する磁性材料はＹＩＧであってもよい。なお、その際、ＹＩＧは一部置換されているものも含まれる。
【００１３】
更に、本発明は、上述した非可逆回路素子を備えた通信装置、例えば携帯電話のような移動体無線機器等についても開示する。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明によれば、特性を維持したまま磁性部品や電気部品を小型化し、非可逆回路素子全体を小型化することができる。また、必要によっては、既存サイズの磁性部品や電気部品を用いて、非可逆回路素子の特性向上を優先的に図ることもできる。
【００１５】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明に係る非可逆回路素子の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１７】
図１は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。図示する非可逆回路素子は、ケースと、電気部品と、磁性部品と、押圧部材とを含み、アイソレータを構成する。ケースは、ケース部材１と、カバー部材９とを含む。ケース部材１は、導電性を有する磁性金属材料と、電気絶縁性樹脂材料とを含み、上部が開口した箱形に形成され、チップコンデンサＣ１〜Ｃ３や抵抗Ｒ等の電気部品、磁気回転子２や永久磁石７等の磁性部品、及び押圧部材８を収容する。
【００１８】
カバー部材９は導電性を有する磁性金属材料で構成され、永久磁石７に重なり、ケース部材１の開口を閉塞するようにケース部材１と組み合わされ、磁気的に結合してヨークを構成する。
【００１９】
押圧部材８はエンジニアリングプラスチック等の絶縁材料からなり、空洞部８０及び枠部８１を有する。空洞部８０内には、永久磁石７が配置され、枠部８１でチップコンデンサＣ１〜Ｃ３や抵抗Ｒ等の電気部品、磁気回転子２や永久磁石７等の磁性部品の位置決めを行う。永久磁石７は磁気回転子２と対向し、磁気回転子２に直流磁界を印加する。
【００２０】
図２はアイソレータの回路図である。アイソレータは、図２に示すごとく、第１〜第３のチップコンデンサＣ１〜Ｃ３とチップ抵抗器Ｒとを含んでいる。第１〜第３のチップコンデンサＣ１〜Ｃ３とチップ抵抗器Ｒの一端は、磁気回転子２に電気的に導通している。第１〜第３のチップコンデンサＣ１〜Ｃ３及びチップ抵抗器Ｒの他端は、アースされている。第１の端子１５が入力端子を構成し、第２の端子１７が出力端子を構成する。
【００２１】
図３は、図１に図示した非可逆回路素子に用いる磁気回転子２の組み立て状態を示す斜視図、図４は中心電極３の平面図、図５は組み立て後の磁気回転子２を模式的に示す断面図、図６はその平面図である。
【００２２】
磁気回転子２は、中心電極３と、軟磁性基体４と、第１、第２及び第３のガラス絶縁層６１、６２、６３とを含む。
【００２３】
中心電極３は、図４に図示したように、共通電極部３０と、共通電極部３０から分岐した第１〜第３の中心導体３１〜３３とを含み、例えば、厚さ３０〜５０μｍ程度の銅箔を打ち抜いた導体板で構成される。
【００２４】
共通電極部３０は、１辺が数ｍｍの略四角形状であって、その３辺から第１〜第３の中心導体３１〜３３が分岐されている。第１〜第３の中心導体３１〜３３は、軟磁性基体４の面上で互いに所定の角度で交差するように、適切な角度をもって共通電極部３０の縁辺から引き出されている。第１〜第３の中心導体３１〜３３の先端は、電気部品との接続用端子３１１〜３３１となる。
【００２５】
軟磁性基体４は、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料が好適である。軟磁性基体４は、図３〜図６に図示したように、共通電極部３０と同様の１辺が数ｍｍの四角形状で、厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度の平板状に形成される。
【００２６】
軟磁性基体４は、中心電極３の共通電極部３０上に、他方の主面４２を対向して配置される。
【００２７】
本発明のアイソレータには、複数のガラス絶縁層が含まれるが、実施の形態として例示されるものでは、最上部の中心導体の上に重ねられるものと、複数の中心導体の間に介在され層間を電気絶縁するものとの、合計三層のガラス絶縁層が用いられる。
【００２８】
すなわち、中心電極３の第１〜第３の中心導体３１〜３３は、軟磁性基体４の一方の主面４１上に順次折り曲げられて、第１及び第２のガラス絶縁層６１、６２を介して互いに所定の角度で交差する。最上部の第３の中心導体３３上には、第３のガラス絶縁層６３が形成される。より具体的には、軟磁性基体４の一方の主面４１上に折り曲げられた第１の中心導体３１の上に、第１のガラス絶縁層６１が形成される。この第１のガラス絶縁層６１の上には、第２の中心導体３２が第１の中心導体３１と所定の角度で交差するように折り曲げられる。第２の中心導体３２の上には、第２のガラス絶縁層６２が形成され、更にその上に、第３の中心導体３３が第１、第２の中心導体３１、３２と所定の角度で交差するように折り曲げられる。最上部の第３の中心導体３３の上には、第３のガラス絶縁層６３が重ねられる。
【００２９】
第１及び第２のガラス絶縁層６１及び６２は、第１〜第３の中心導体３１〜３３を互いに電気的に絶縁している。第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３は、軟磁性基体４の一方の主面より小さい四角形状に形成されている。
【００３０】
本発明における複数のガラス絶縁層はそれぞれ、高周波領域で使用して損失の少ない電気絶縁性を有すると共に、少なくとも一層のガラス絶縁層は磁性を有している。実施の形態として例示されるものでは、三層のガラス絶縁層６１〜６３の全てが電気絶縁性と磁性とを有しており、磁性材料とガラスとの混合物として構成されている。
【００３１】
第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３はそれぞれ、例えば、ホウケイ酸亜鉛ガラスなどのガラス材料と、軟磁性基体４を構成する磁性粉とを混合して製造される。軟磁性基体４がＹＩＧでなる場合には、第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３の構成に用いられる磁性粉もまた同じＹＩＧが用いられると好適である。
【００３２】
このようなガラス絶縁層は例えば次のような方法で製作することができる。まずホウケイ酸亜鉛ガラスと磁性粉とビヒクル（樹脂と溶剤の混合物）を所定量それぞれはかりとった後、混合・分散を行い、磁性粉入りペーストを作成する。ビヒクルには、樹脂としてエチルセルロースや、アクリル樹脂等が用いられ、溶剤としては、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート（ＢＣＡ）などが用いられる。
【００３３】
平均粒径１μｍのＹＩＧフェライトをホウケイ酸亜鉛ガラス１００部に対して５００部を加え、適量のビヒクルをさらに加え分散・混合し、磁性粉入りペーストを作成した。ＹＩＧ（磁性粉）／ガラス＝５／１は、ＹＩＧ含有量約８３％となる。
【００３４】
磁性粉入りペーストを、軟磁性体基体４にスクリーン印刷等で塗布を行う。乾燥後、約９００℃で焼き付けを行い、絶縁層を形成する。
【００３５】
第１の中心導体３１を、軟磁性基体４の一方の主面４１上に折り曲げた後、磁性粉入りペーストを塗布・乾燥・焼き付けを行い、第１の絶縁層６１を形成した後、第２の中心導体３２を第１の中心導体３１と所定の角度で交差するように折り曲げ、再度同じように絶縁層を形成していき、図５の様な構造をなす。この様に各絶縁層を形成する度に、それぞれ塗布・乾燥・焼き付けを行っているが、磁性粉入りペーストを塗布・乾燥後、中心導体を所定の角度となるように折り曲げ、その上に再度磁性粉入りペーストを塗布・乾燥し、すべての絶縁層を塗布・乾燥した後に、焼き付けを行い１度で複数の絶縁層を形成することも可能である。
【００３６】
第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３におけるＹＩＧの含有量は、ガラス絶縁層全体の重量の３０％〜９０％を占めるように設定される。これは、ＹＩＧの含有量が３０％未満であると、後述する磁気抵抗低減効果が十分得られないからであり、逆にＹＩＧの含有量が９０％を超えると、シートの破損が懸念されるからである。また、第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３の厚さは１２．５μｍ〜５０．０μｍであり、好適には２５．０μｍ〜２７．０μｍである。
【００３７】
このように構成されたアイソレータによれば、第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３が磁性材料とガラスとの混合物として構成されているため、永久磁石７と軟磁性基体４との間、特に第１〜第３の中心導体３１〜３３に関する絶縁機能部分において、磁気特性を向上させることができる。よって、インダクタンス成分が増加し、動作磁界を維持したまま、永久磁石７を小型化したり、コンデンサＣ１〜Ｃ３の静電容量値を下げたりすることができる。従って、特性を維持したまま磁性部品や電気部品を省スペース化、小型化し、アイソレータ全体を小型化することができる。また、小型化よりも特性向上が要求される場合には、既存サイズの磁性部品や電気部品を用いて、優先的にアイソレータの特性を向上させることもできる。
【００３８】
なお、以下の表１に動作磁界とＹＩＧ／ガラスの比率との関係を示す。かかる表１から、上述したように磁性材料とガラスとの混合物を用いることで、より詳細には混合物中の磁性材料であるＹＩＧの含有量を増やすことで、同じ特性を確保するのに必要なかける磁界が少なくて済むことが分かる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
また、第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３を軟磁性基体４の構成材料と同じＹＩＧで構成した場合には、上記の小型化の効果に加えて、第１〜第３のガラス絶縁層６１〜６３から軟磁性基体の機能・効果を得ることもできる。
【００４１】
また、中心電極３の第１〜第３の中心導体３１〜３３の層間にフェライトを直接挿入する態様では、フェライトの厚みを薄くすると強度が保てず、フェライトの厚みを十分に厚くすると小型低背化とは逆行する問題があったが、本実施の形態には、中心導体間に挿入されるのはあくまでもガラスを含むシートなので、薄くても強度を保つことができ、小型低背化を実現できる。
【００４２】
また、本発明は、上述した非可逆回路素子を用いた通信装置として構成することもできる。図７は本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信装置であり、携帯電話のような移動体無線機器の構成を示している。図示された通信装置は、アンテナ１６１と、送信回路１６５と、受信回路１６４と、非可逆回路素子１６３とを含む。参照符号１６２はデュプレクサである。送信回路１６５及び受信回路１６４は、アンテナ１６１を共用して送受信を行う。
【００４３】
非可逆回路素子１６３は、本発明に係るものであって、デュプレクサ１６２から送信回路１６５に到る回路内に組み込まれている。非可逆回路素子１６３は受信回路１６４に到る回路に組み込んでもよい。送信回路１６５、受信回路１６４、非可逆回路素子１６３及びデュプレクサ１６２の働きは周知であるので、特に説明は要しない。
【００４４】
ただ、非可逆回路素子１６３は、本発明に係る非可逆回路素子であるから、先に述べた作用効果が、通信装置の上でも得られることは明らかである。
【００４５】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００４６】
上記実施の形態では、ガラス絶縁層は三層設けられていたが、本発明はこれに限定されず、例えば層間絶縁に寄与する第１及び第２のガラス絶縁層のみ設けられている態様であってもよい。
【００４７】
また、ガラス絶縁層が三層または二層の態様において、磁性材料とガラスとの混合物として構成されているシートは少なくとも一層あればよく、残りのシートは従来構成のシートを用いることができ、例えば磁性を有しないガラスあるいは樹脂からなるシートを用いることができる。混合物として構成されているシートの層数が多いほど効果が得られる。
【００４８】
また、磁性材料とガラスとの混合物としてのガラス絶縁層構成態様は、上述した実施の形態のように粉体であったものを混入させる態様には限定されず、例えば、既存のガラス絶縁層に、例えばＹＩＧなどの磁性材料を塗布する態様でもよい。
【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の形態を示す分解斜視図である。
【図２】アイソレータの回路図である。
【図３】図１に示した非可逆回路素子に用いる磁気回転子の組み立て状態を示す斜視図である。
【図４】図１に示した非可逆回路素子に用いる中心電極の平面図である。
【図５】図１に示した非可逆回路素子に用いる組み立て後の磁気回転子を模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示した磁気回転子の平面図である。
【図７】本発明に係る非可逆回路素子を用いた通信装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１              ケース部材
２              磁気回転子
３              中心電極
３０            共通電極部
３１〜３３      中心導体
４              軟磁性基体
４１            一方の主面
４２            他方の主面
６１            第１のガラス絶縁層
６２            第２のガラス絶縁層
６３            第３のガラス絶縁層
【図１】
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【図２】
2007096887.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007096887.tif 000008
【図６】
2007096887.tif 000009
【図７】
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