(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流磁界が印加される磁性体と、該磁性体に互いに電気的絶縁状態を保ちながら所定角度で交差して設けた複数の中心導体と、該中心導体の一端と接続される整合用コンデンサが形成された単層あるいは積層からなる誘電体基板と、前記磁性体と中心導体とからなる中心導体部に直流磁界を印可する永久磁石と、磁性ヨークを兼ねる金属ケースとを備えてなる非可逆回路素子であって、前記誘電体基板の上面に各中心導体と接続する電極パターンと印刷抵抗が形成され、前記電極パターンの一部は整合用コンデンサを構成し、前記印刷抵抗と並列接続される整合用コンデンサを含むダミーポート部において、前記整合用コンデンサ用の電極パターンと、前記印刷抵抗が接続する電極パターンが電気的絶縁状態に離間して形成されており、前記印刷抵抗と前記整合用コンデンサの特性値を調整した後、中心導体の一端で前記整合用コンデンサと前記印刷抵抗の電極パターンを電気的に接続することを特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
前記ダミーポート部を誘電体基板の上面の偏った位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
前記ダミーポート部の印刷抵抗と直列にインダクタ部を誘電体基板に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の非可逆回路素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は携帯電話などの移動体通信機に使用される集中定数型非可逆回路素子（以下、アイソレータと言うことがある。）に関し、特に整合用コンデンサを単体あるいは積層素体で構成し、これに調整用の導電性パターンを形成した非可逆回路素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にアイソレータと呼ばれる非可逆回路素子は、信号の伝送方向には減衰が小さく、かつ逆方向には信号の減衰が大きいという特徴を有しており、携帯電話などの移動体通信機の高周波回路においてパワーアンプ保護等の目的で多く用いられている。基本的なアイソレータの一例として図１２に等価回路を示す。図１２において11aは入力ポートと整合用のコンデンサ11eを含む入力部である。11bは出力ポートと整合用のコンデンサ11fを含む出力部である。11cは逆方向信号を吸収するダミーポート部であり、整合用のコンデンサ11gと信号吸収を行う抵抗体11hからなっている。11dは信号の流れる方向を制御する磁気回転子であり入力部から入った信号を出力部へ、出力部から入った信号をダミーポート部へ、ダミーポート部から入った信号を入力部へとそれぞれ流す。アイソレータにおいては出力ポートから入った逆方向信号はダミーポート部で精度良く整合し、かつ吸収する必要がある。ダミーポート部における整合あるいは吸収が精度良く行われなかった場合、逆方向信号はダミーポート部において反射され、ダミーポート部から入力部へと流れてしまい、逆方向信号の減衰が十分に行われない。
【０００３】
実際のアイソレータの構造例を図１０を用いて示す。図１０中の9aは整合用のコンデンサを積層素体で構成した誘電体基板部である。この誘電体基板部9aでは図１２の等価回路における入力部11a、出力部11b、ダミーポート部11cの回路が導電性パターンを印刷することで形成されている。誘電体基板部9aには開口部が設けてあり、この開口部に中心導体部9bを設置している。そして中心導体部9b上に直流磁場印加用の永久磁石9cを配置することで中心導体部9bは磁気回転子として機能することができる。以上の様にして組み立てられた9a、9b、9cからなる構造物を電極用基板9d上に設置し、磁気ヨークを兼ねた金属ケース9e、9fで囲むことでアイソレータは形成される。
【０００４】
各々の構成と組み立て手順を以下に示す。
誘電体基板部9aは、例えば特開平９−５５６０７号公報に開示されたように導電性パターンを印刷した単層の誘電体セラミックシートあるいは複数の誘電体セラミックシートを積層し圧着した後、焼成することによって得られ、中央部に中心導体部を設置するための開口部10eが設けてある。次に誘電体基板部9aの上面に印刷した導電性パターンの例を図１１に示す。10a、10bはそれぞれ入力部、出力部の整合用のコンデンサの電極パターンであり、10cはダミーポート部における整合用のコンデンサの電極パターン、10dはダミーポート部における逆方向信号を吸収するための抵抗体である。なおこの抵抗体は印刷抵抗あるいはチップ抵抗を用いる。アイソレータは逆方向信号の減衰が大きい必要があるので、ダミーポート部において逆方向信号を精度良く整合するためにコンデンサ用電極パターン10cを適切な特性に調整することが重要である。また抵抗体として印刷抵抗を用いている場合は抵抗体の抵抗値の調整も行う必要がある。通常、特性の調整はレーザーあるいはリューターを用いて電極パターンや抵抗体を削ることにより実現する。
【０００５】
中心導体部9bはマイクロ波用磁性体に中心導体を互いに電気的絶縁状態を保ちながら所定角度で交差して配置した構造をしており、磁気回転子としての働きを有する。図８に詳細を示すように、円盤状のマイクロ波用磁性体7aの側面から上面にかけて３本の中心導体7b、7d、7fを配置しており、まず、中心導体7bはマイクロ波用磁性体7aの上面中心を通り直径方向に伸ばして織り、その一方はマイクロ波用磁性体の側面に接する構造をしている。次に中心導体7bの上に絶縁膜7cを配置し、その後同様に絶縁膜の上面に中心導体7dを直径方向に伸ばして設け、その上に絶縁膜7eを、さらに中心導体7fを順に配置し、一番上に絶縁膜7gを配置する。よって、中心導体7b、7d、7fは共に電気的絶縁状態を保ちながらマイクロ波用磁性体上面の中心を通り直径方向に伸びて織られており、おのおの約120度の角度を保ちながらねじれの位置で交差して設けられている。
【０００６】
次に、このようにして組み立てられた中心導体部9bを誘電体基板部9aと図９に示すように接続する。図９に示すように中心導体部9bを誘電体基板部9aの開口部10eの中に設置し、中心導体7b、7d、7fの一端をそれぞれ対応する電極パターン10a、10b、10c上に置いてそれぞれ半田付けで接続する。尚、中心導体7b、7d、7fのもう一方端は電極用基板9dのアース電極板上に半田付けされる。以上の構造体の上部に直流磁場印加用の永久磁石9cを配置し、これらを金属ケース9e、9fで包囲することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯電話等の情報通信機器に使われる部品には一層の小型化・高精度化・低価格化が益々強く要求されている。ところで、このようなアイソレータにおいては、ダミーポート部のコンデンサ容量や抵抗体の抵抗値はある程度のばらつきを持つことはいさめない。一方でアイソレータでは逆方向信号を精度良く整合・吸収する必要があり、そのためにはダミーポート部のコンデンサ容量、あるいは抵抗体として印刷抵抗を用いている場合は抵抗体の抵抗値を高精度に調整する必要がある。これらの調整は従来アイソレータの組み立て時において、コンデンサ容量や抵抗値を測定しながらそれらの数値が目的の値を示すようにレーザーあるいはリューターを用いて導電性パターンを削るという方法が用いられている。
【０００８】
一例として従来のアイソレータの製造工程におけるコンデンサ容量と抵抗値の調整手順をあげると以下の通りである。
▲１▼誘電体基板部を形成する。
▲２▼コンデンサ容量を測定する。
▲３▼コンデンサの容量値に応じてコンデンサの電極パターンである導電性パターンを削る。
▲４▼抵抗体を形成する。
▲５▼抵抗体の抵抗値を測定する。
▲６▼抵抗体の抵抗値に応じて抵抗体の導電性パターンを削る。
【０００９】
参考までに以上の工程のフローチャートを図６（ａ）に示す。この様にコンデンサ容量の測定・調整と抵抗値の測定・調整は別々に行われている。その理由は、従来構造においてはダミーポート部のコンデンサと印刷抵抗は連続的に続けて構成するため一旦抵抗体を形成してしまうとコンデンサ容量の測定ができないからである。このことを図７を用いてさらに説明する。図７には抵抗体形成前後における導電性パターンの形状の例と夫々のダミーポート部の等価回路を示してある。この図より一旦印刷抵抗を形成してしまうとダミーポート部には抵抗体とコンデンサの並列回路が形成され、抵抗体の抵抗値とコンデンサの容量値をそれぞれ正確に測定するのが困難であることが分かる。そのため各々を正確に測定するためには、例えば印刷抵抗を形成前にコンデンサの容量測定と調整を行い、その後に印刷抵抗を形成し抵抗値測定と調整を行うということが考えられる。このように従来構造では測定と調整を抵抗体とコンデンサについて２度にわたり行う必要があったので製造工程が煩雑で長くなるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、この様な問題を解決することを目的とするものでダミーポート部における抵抗体の抵抗値とコンデンサの容量値をそれぞれ正確に且つ効率的に設定できる非可逆回路素子（アイソレータ）を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、ダミーポート部のコンデンサの容量と抵抗体の抵抗値の測定を同時に行えるようにするものであり、誘電体基板部の最上面に形成されたダミーポート部の印刷抵抗が接続する電極パターンと整合用コンデンサ用の電極パターンを電気的に絶縁した状態に形成したことを特徴とし、次に、アイソレータとして動作させるためには、ダミーポート部の印刷抵抗と整合用コンデンサの容量値の調整をした上で前記印刷抵抗と整合用コンデンサを電気的に接続するもので、両者の接続を中心導体部の中心導体の一端で接続することをさらに特徴とするものである。
即ち、直流磁界が印加される磁性体と、該磁性体に互いに電気的絶縁状態を保ちながら所定角度で交差して設けた複数の中心導体と、該中心導体の一端と接続される整合用コンデンサが形成された単層あるいは積層からなる誘電体基板と、前記磁性体と中心導体とからなる中心導体部に直流磁界を印可する永久磁石と、磁性ヨークを兼ねる金属ケースとを備えてなる非可逆回路素子であって、前記誘電体基板の上面に各中心導体と接続する電極パターンと印刷抵抗が形成され、前記電極パターンの一部は整合用コンデンサを構成し、前記印刷抵抗と並列接続される整合用コンデンサを含むダミーポート部において、前記整合用コンデンサ用の電極パターンと、前記印刷抵抗が接続する電極パターンが電気的絶縁状態に離間して形成されており、前記印刷抵抗と前記整合用コンデンサの特性値を調整した後、中心導体の一端で前記整合用コンデンサと前記印刷抵抗の電極パターンを電気的に接続することを特徴とする非可逆回路素子である。
【００１２】
ここで、本発明では、前記ダミーポート部を誘電体基板の上面の偏った位置に設けても良く、また、前記ダミーポート部の印刷抵抗と直列にインダクタ部を誘電体基板に設けた非可逆回路素子としても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
本発明のアイソレータの概略構造は図１０に示す。但し、本発明は図１０において誘電体基板部9ａと中心導体部9ｂがそれぞれ下記する誘電体基板部２０ａと中心導体部２０ｂに取り替えたものである。よって、誘電体基板部および中心導体部以外の構成については従来と同様であるので説明は省略する。
【００１４】
図１において、誘電体基板部20aには中央に磁気回転子として働く中心導体部20bが入る開口部1fが設けてあり、この誘電体基板部20aは単層の誘電体セラミックシートでもよいし、また導電性パターンを印刷した複数の誘電体セラミックシートを積層した構造でも良い。図１（ａ）には従来の誘電体基板を参考までに図示し、図１（ｂ）に本発明を適用した誘電体基板部20aの上面の導電性パターンの例を図示する。（ｂ）に示すように誘電体基板部20aの上面には導電性パターン1a、1b、1ｃ、1eがそれぞれ印刷形成されている。1a、1bの導電性パターンはそれぞれ入力部と出力部の整合用のコンデンサの電極パターンであり、1cがダミーポート部に相当する逆方向信号の整合用コンデンサの電極パターンである。また1dがダミーポート部の印刷抵抗である。本発明では図１（ｂ）の点線部に示すように印刷抵抗1dから引き出された導電性パターン1eと整合用コンデンサの電極パターン1cとの間は電気的に絶縁された状態で形成している。このように両者を電気的に絶縁しておくことで抵抗値と容量値を同時に測定することが可能となる。参考までに本発明を適用した場合のコンデンサ容量値と抵抗体抵抗値の調整手順工程のフローチャートを図６（ｂ）に示している。図６（ａ）に示す従来の工程に比べて作業工数が大幅に減少していることが分かる。
【００１５】
次にアイソレータとして動作させるためには、ダミーポート部の抵抗体の抵抗値とコンデンサの容量値の調整をした段階でダミーポート部の抵抗体とコンデンサを電気的に接続する必要がある。本発明では両者の接続を中心導体部の中心導体で行うようにしている。これを図２を用いて説明する。図２の上図はコンデンサ容量や抵抗体の抵抗値を調整した後の誘電体基板部20aの開口部1fに中心導体部20bを設置する直前の状態を示している。1cはダミーポート部の整合用コンデンサの電極パターンであり、1dはダミーポート部の印刷抵抗であり1eは抵抗体1dの引き出し線としての導電性パターンである。一方2aは中心導体部のダミーポート部に接続される中心導体で細長い帯状の端部を有している。中心導体部を設置する前は印刷抵抗1dとコンデンサの電極パターン1cは電気的に絶縁されている。次に図２の下図に示すように誘電体基板部20aの開口部1fに中心導体部20bを設置する。本発明ではこの際、印刷抵抗1dと接続された導電性パターン1eと整合用のコンデンサの電極パターン1cとの両者に、中心導体部20bの中心導体の帯状端部2aが電気的に接するように中心導体部を設置し半田付けしている。このようにすることでダミーポート部の抵抗体とコンデンサを簡便に電気的に接続することができ、最終的にアイソレータを構成することができる。
【００１６】
次に、本発明について製造方法を主体に説明する。本発明では、図１に示すような導電性パターンを有する誘電体基板部を形成した後、コンデンサの容量、抵抗体の抵抗値を測定し、その測定結果に基づき、設計数値に調整するように各々の導電性パターンを削る工程を有している。ここで導電性パターンを削る際、レーザーを用いてもよいしリューターを用いても良い。加工用レーザーとしてはCO2レーザ(波長1.06μm)やYAGレーザ(波長10.6μm)が適しているが、銀製の導電性パターンに対する反射率はYAGレーザの方が低く加工性が良いのでYAGレーザを用いる方が望ましい。
【００１７】
次に誘電体基板部の開口部に中心導体部を設置する。中心導体部は磁気回転子として機能する部分であり、その構造は上記図９に示す様にマイクロ波用磁性体表面に帯状の中心導体を約120度の角度を保ちながら巻きつけた構造をしている。また、この中心導体部はマイクロ波用磁性体のシートの中に互いに絶縁された状態で導体線パターンを埋設した積層体構造としてもよい。
【００１８】
次に図２中の下部に示すように、中心導体部の中心導体2a、2b、2cと誘電体基板部の上面の電極パターン1cと1e、1a、1bをそれぞれ半田付けにより接続する。本発明ではこの半田付けの際に、誘電体基板部上にて電気的に絶縁された状態である1cと1eを中心導体部の中心導体2aを介して電気的に接続する工程を有するものである。
【００１９】
本発明の他の実施例を図３及び図４に示す。ダミーポート部に流れてきた逆方向信号は、誘電体基板部中に埋設しているダミーポート部以外の導電性パターンに漏洩することがあるため、漏洩がおきないような位置にこのパターンを設置することが有効である。この例は図１ではダミーポート部の抵抗体を左側、コンデンサを右側に配置していたが、図３に示すように両者とも左右いずれかの一方に偏らせて配置している。図３では右側に偏らせて設けており、電極3aと3bはそれぞれ入力部と出力部の整合用のコンデンサの電極パターンであり、3cと3dはそれぞれダミーポート部の整合用のコンデンサの電極と逆方向信号吸収用の印刷抵抗である。一方の中心導体部の中心導体4aの形状は、図４に示すように印刷抵抗3dとコンデンサの電極3cの両者を電気的に接続できるような鉤状の形状にしている。
【００２０】
さらに、本発明の他の実施例を図５に示す。図１と図３の例では一例としてコンデンサと抵抗体のみを図示しているが、整合用にさらにインダクタを含んでいても良い。そのような例として一般に非可逆回路の広帯域化に用いられるチェビシェフ法を用いた構造がある。その例を図５に示す。ダミーポート部の等価回路を図５（ａ）に、誘電体基板部上面の導電性パターンの例を図５（ｂ）に示す。この図ではダミーポート部の抵抗体にコンデンサとインダクタンスを直列に繋ぐことで逆方向信号の通過特性の広帯域化を行っている。12aはダミーポート部における整合用のコンデンサであり12bは印刷抵抗であり12cと12dはそれぞれ抵抗体と直列に接続するコンデンサの電極パターンとインダクタの導電性パターンである。12eと12fはそれぞれ入力部と出力部の整合用のコンデンサである。この様に誘電体基板部を形成した後、抵抗体やコンデンサやインダクタンスの調整を各々あるいは同時に行い中心導体部との組み立てを行う。組み立て時には点線で囲んでいる部分を中心導体を用いて接続する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば以下の効果を得ることが出来る。
（１）印刷抵抗の抵抗値やコンデンサの容量値やインダクタのインダクタンスを一度に測定できるため、アイソレータの製造工程数の削減が可能である。
（２）マイクロ波特性ではなく抵抗値や容量値に基づき個々の特性を管理するので、電気的特性の良いアイソレータとなる。またアイソレータ製造の誘電体基板部形成の段階にて簡便な測定で特性の検査調整が可能となり、特性の検査と調整の自動化が容易となりコスト削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の非可逆回路素子の誘電体基板部上面の導電性パターンを示す上面図、（ａ）は従来例を示し（ｂ）は本発明の一例を示す。
【図２】  本発明の誘電体基板部と中心導体部の組立状況を示す概略図である。
【図３】  本発明の他の実施例を示す誘電体基板部の上面図である。
【図４】  図３の誘電体基板部と中心導体部の組み立て状況を示す概略図である。
【図５】  非可逆回路素子の一例を示す図で、(a)はダミーポート部の等価回路を、(b)は誘電体基板の上面図である。
【図６】  製造方法の調整工程を示すフローチャートで、（ａ）は従来の工程を、（ｂ）は本発明の工程を示す。
【図７】  抵抗体形成前後のダミーポート部の等価回路である。
【図８】  中心導体部の構造を示す概略図である。
【図９】  誘電体基板部と中心導体部の組立状況を示す概略図である。
【図１０】  非可逆回路素子の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】  誘電体基板の一例を示す上面図である。
【図１２】  非可逆回路素子の等価回路図である。
【符号の説明】
7a  マイクロ波用磁性体
7b,7d,7f  中心導体
7c,7e,7g  絶縁膜
9a  誘電体基板部
9b  中心導体部
9c  永久磁石
10a  入力部の整合用コンデンサの電極パターン
10b  出力部の整合用コンデンサの電極パターン
10c  ダミーポート部の整合用コンデンサの電極パターン
10d  ダミーポート部の逆方向信号吸収用抵抗体
11a,11b,11c：アイソレータの入力部、出力部、ダミーポート部の等価回路
【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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