JP2000323905A - 高周波非可逆回路素子 - Google Patents

高周波非可逆回路素子

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JP2000323905A
JP2000323905A JP11127768A JP12776899A JP2000323905A JP 2000323905 A JP2000323905 A JP 2000323905A JP 11127768 A JP11127768 A JP 11127768A JP 12776899 A JP12776899 A JP 12776899A JP 2000323905 A JP2000323905 A JP 2000323905A
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Japan
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circuit device
substrate
ground
reciprocal circuit
signal line
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JP11127768A
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Mitsuru Furuya
充 古谷
Osamu Myoga
修 冥加
Yoshitsugu Okada
芳嗣 岡田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波非可逆回路素子を外部コプレーナ回路
と容易に接続可能とし、接続に伴う損失を低減する。 【解決手段】 基板1表面に導体が形成された高周波非
可逆回路素子において、各ポートのマイクロストリップ
線路3の端部付近に信号線路面と同一面上に信号線路を
挟むように二カ所にグランド4の面を形成し、裏面のグ
ランド5とビア6を介して電気的に接続することによ
り、外部コプレーナ回路と容易に接続でき、接続に伴う
損失を低減することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波非可逆回路
素子に係り、特に通信装置、レーダ装置、計測装置、そ
の他の装置に利用される高周波非可逆回路素子であっ
て、基板に複数の回路部品を搭載又は形成して作成され
る高周波用集積回路又はマイクロ波集積回路(MIC)
による高周波非可逆回路素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フェライト材料基板表面に導体を
形成したマイクロストリップ型高周波非可逆回路素子に
おいて、この素子を外部回路と接続するのにワイヤボン
ディング技術を利用するのが一般的である。しかし、マ
イクロスロリップ型素子をコプレーナ型素子に接続する
のは構造上困難であり、接続に伴う損失が問題となって
いた。また、使用周波数が高くなると、素子が小型にな
り、特性評価治具へのセッティングが困難となり、コプ
レーナ型のプローブで測定するのが一般的である。
【0003】また、アルミナ基板に焼成前の状態で孔を
あけ、この孔にフェライトを嵌め込み、焼成によりこの
フェライトを基板に固定する技術が、特開昭61−28
8486号公報に開示されている。これはフェライトを
セラミック基板に取付けるための有用な技術であり、本
発明もこの技術の流れの中にあるが、この従来技術はあ
くまでもフェライト単体をアルミナ基板に取付ける技術
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年10G
Hzを越える高周波帯が様々な装置に利用されるように
なった。特に、60GHz帯又は70GHz帯に自動車
用レーダ装置又は距離測定装置の周波数が割当てられる
ことになり、この周波数帯で安定に利用できるととも
に、大量にかつ安価に、しかも均一な特性の高周波非可
逆回路素子を製造する技術が求められることになった。
また、フェライトの技術が向上し、低損失で異方性磁界
が調整可能であり、高保磁力を有するハードフェライト
が利用できるようになった。
【0005】しかしながら、上記のように従来のマイク
ロストリップ型素子では、コプレーナ型素子に接続する
のは構造上困難であり、接続に伴う損失が問題となって
いた。また、高周波領域での測定に対応したコプレーナ
型プローブでの評価ができなかった。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、基板表面に導体が形成された高周波非可逆回路
素子において、外部コプレーナ回路との接続を容易に
し、接続に伴う損失を低減することを目的とする。ま
た、本発明は、高周波領域での測定に対応したコプレー
ナ型プローブでの評価を可能にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の観点は高周波非
可逆回路素子であり、基板表面に導体が形成されたマイ
クロストリップ型高周波非可逆回路素子において、各ポ
ートのマイクロストリップライン端部付近に信号線路面
と同一面上に信号線路を挟むように二カ所にグランド面
を形成したことを特徴とする。基板としては、磁性体材
料、あるいは誘電体材料に磁性体材料を嵌め込んだ複合
基板とするのがよい。この誘電体基板は、有機材料とす
ることがよい。この誘電体基板の裏面にその基板の機械
的な歪みを防止する補強板を設けることがよい。この誘
電体基板はセラミックスとすることもできる。
【0008】本発明の第一の観点は、外部コプレーナ回
路との接続を容易にし、接続に伴う損失を低減すること
であり、上記非可逆回路素子において、各ポートのマイ
クロストリップライン端部付近に信号線路面と同一面上
に信号線路を挟むように二カ所に導体を形成し、基板裏
面のグランドとビアを用いて電気的に接続する。複合基
板を用いる場合、誘電体材料として有機材料を用いるこ
とができる。
【0009】また、誘電体材料としてセラミック基板を
用いる場合には、セラミック基板を焼成する前のグリー
ンシートの段階でそのグリーンシートに孔を穿ち、この
孔に回路部品を嵌め、その回路部品の形状が変形する温
度以下であってそのグリーンシートの焼成温度以上の温
度で焼成を行いセラミック基板を形成し、そのセラミッ
ク基板の焼成過程で、前記孔の径が収縮する性質を利用
して、前記回路部品をそのセラミック基板に固着させ
る。このようにして、磁性体部品を基板に一体化させる
ことができる。
【0010】前記磁性体部品の材質はハードフェライト
とすることもでき、その場合、前記グリーンシートを焼
成する温度はそのハードフェライトが焼成される温度以
下で行われる。前記セラミック基板を焼成する温度は8
00〜1200°Cである。ハードフェライトのキュリ
ー温度は材料の種類により異なるがおよそ400〜70
0°Cである。
【0011】セラミック基板の焼成前にグリーンシート
の段階で、パンチング加工により孔を穿ち、この孔に磁
性体部品を嵌め、その後に焼成を行う。パンチング加工
により孔をあけることにより、相互の位置関係は簡単に
高い精度で製作することができる。この相互の位置関係
は、焼成による形状の収縮があることから、複数回の試
作により、それぞれの焼成後の最終形状が所望の形状に
なるように調節する。いったんこの調節ができると、同
一形状の高周波非可逆回路素子を多数製造することがで
きる。
【0012】グリーンシートにあける孔の大きさについ
ても、それぞれ焼成後に磁性体部品が適当に堅固に固着
されるように、これも複数回の試作により調節する。い
ったん調節ができると、同一形状の高周波非可逆回路素
子を多数均一に製造することができる。磁性体部品の高
さ(セラミック基板表面に垂直な方向の長さ)は基板の
厚さと同等とすることがよい。
【0013】グリーンシートに設ける孔の形状は円形と
し、その孔に嵌める磁性体部品の形状は、少なくともそ
の基板に接する部分では円筒形状とすることが、部品を
締めつける力が均一になることから最も望ましい。磁性
体部品の外面形状を楕円筒形状とすることも可能である
が、この場合には、最適に固着されるように繰り返し試
験を行う回数が多くなる。
【0014】グリーンシートの焼成温度は、磁性体部
品、特にハードフェライトの性質が変わらないような温
度を選ぶことが必要であるが、試験をした結果、ハード
フェライトのキュリー温度以上で焼成を行う場合にも、
焼成完了後に室温まで冷却し、ハードフェライトに磁界
を与えてふたたび磁気配列を整えることにより、所望の
特性が得られることがわかった。ハードフェライトの焼
成温度はフェライトの種類により一律ではないから、焼
成工程の温度はそれぞれの材料の性質により選択する。
焼成温度を必ずしもハードフェライトのキュリー温度以
上に設定する必要はない。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態による高周波非可逆回路素子について詳細に説明
する 〔第1実施形態〕図1は、本発明の第1実施形態による
高周波非可逆回路素子を示す図であり、(a)は平面
図、(b)は正面図、(c)はA−A断面図、(d)は
C−C断面図である。本実施形態は、その基板のサイズ
は大略3×3×0.25mmであり、基板材料はNi−
Zn系磁性体材料である。基板裏面にはグランド5とし
て導体が印刷され、表面にはマイクロストリップ線路
3、グランド4として導体が印刷されている。グランド
4とグランド5とはビア6を介して電気的に接続されて
いる。
【0016】Ni−Zn系磁性体グリンシートにパンチ
ングでビア形成用の穴を開け、そこに導体ペーストを流
し込み焼成してビアを形成する。その後、基板表面一面
に金導体を印刷しグランド面を形成する。もう一方の面
には、マイクロストリップ線路およびその線路を挟む両
側のビアと電気的に接続するようにグランド面を形成す
る。
【0017】〔第2実施形態〕図2は、本発明の第2実
施形態による高周波非可逆回路素子を示す図であり、
(a)は平面図、(b)は正面図、(c)はA−A断面
図、(d)はC−C断面図である。本実施形態は、その
基板のサイズは大略3×3×0.25mmであり、基板
はセラミックにより形成されている。基板1中央部に1
個の孔があけられ、その孔には磁性体部品2が嵌め込ま
れる。基板裏面にはグランド5として導体が印刷され、
表面にはマイクロストリップ線路3、グランド4として
導体が印刷されている。グランド4とグランド5とはビ
ア6を介して電気的に接続されている。
【0018】さらに詳しくその製造工程を説明すると、
セラミック基板の焼成前のグリーンシートに、パンチン
グ加工により所定の位置に複数の孔をあける。そして中
央の孔には円柱形状に加工された、磁性体部品2を嵌め
込む。磁性体部品2の材料はハードフェライトである。
一方、他の孔にはビア形成用に導体ペーストを流し込
む。その後、セラミックの焼成が行われる。この焼成温
度は、ハードフェライトの焼成温度より低い温度が選ば
れる。印刷マスクを使用して、金導体ペーストを印刷
し、焼き付けを行いマイクロストリップ線路3およびグ
ランド4を形成する。グランド4はビア6と電気的に接
続される。裏面には、一面に導体を焼き付けてグランド
5を形成する。グランド5はビア6と電気的に接続され
る。焼成後に空気中で自然に冷却を行う。最後に磁性体
部品2に磁界を与えて着磁する。セラミック基板の比誘
電率(εr)は約7である。図3は、第2実施形態にお
ける高周波非可逆回路素子の作動時における磁性体部品
2の磁界分布を説明する図である。
【0019】〔第3実施形態〕次に、本発明の第3実施
形態について説明する。本発明の第3実施形態は、有機
材料系基板を用いた高周波非可逆回路素子に関するもの
である、この高周波非可逆回路素子の製造工程を説明す
る。まず、基板に嵌め込む部品の直径より0.05〜
0.1mm程度大きい穴をあける。その穴の内壁に接着
剤を塗布し、磁性体部品2を嵌め込み接着する。また、
所定の位置にビア形成用の穴を複数開け、金属導体によ
りビア6を形成する。その後、基板の一方の面に各部品
と所望の位置関係になるようにメッキにより金属導体を
形成する。マイクロストリップ線路3を挟む両側のグラ
ンド4の面は、ビア6と電気的に接続するように所定の
位置に形成する。基板の反対面には全面に金属導体グラ
ンド5を形成する。グランド5はビア6と電気的に接続
される。磁性体部品2をハードフェライトとした場合
は、導体形成後にフェライト部に磁場を加えて着磁す
る。
【0020】以上、本発明の実施形態について説明し
た。上記実施形態は10GHzを越える高周波用の回路
に利用することをねらって開発されたものであるが、利
用周波数を限定するものではなく、10GHz以下の周
波数帯の回路にも利用することができる。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、基板に孔あけすることにより磁性体部品とを一つの
回路基板の上に高い機械的な精度で集積化して構成する
ことができる。従って、数十GHzの周波数領域で、低
損失で特性の均一な高周波非可逆回路素子を大量に製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態による高周波非可逆回
路素子を示す図である。
【図2】 本発明の第2実施形態による高周波非可逆回
路素子を示す図である。
【図3】 第2実施形態における高周波非可逆回路素子
の作動時における磁性体部品2の磁界分布を説明する図
である。
【符号の説明】
1 基板 2 磁性体部品 3 マイクロストリップ線路 4 グランド 5 グランド 6 ビア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 芳嗣 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5E338 AA02 AA16 AA18 BB03 BB12 BB75 CC02 CC06 CD02 CD12 CD23 EE11 5J013 GA02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体基板表面に導体が形成された高周
    波非可逆回路素子において、各ポートのマイクロストリ
    ップライン端部付近に信号線路面と同一面上に信号線路
    を挟むように二カ所にグランド面を形成したことを特徴
    とする高周波非可逆回路素子。
  2. 【請求項2】 前記グランド面は、ビアを用いて誘電体
    基板裏面に形成されたグランド面と電気的に接続された
    ことを特徴とする請求項1記載の高周波非可逆回路素
    子。
  3. 【請求項3】 誘電体基板に孔が設けられ、この孔に、
    非可逆回路素子となる磁性体部品が嵌め込まれ、その誘
    電体基板および磁性体部品の表面に導体が形成されたこ
    とを特徴とする高周波非可逆回路素子において、各ポー
    トのマイクロストリップライン端部付近に信号線路面と
    同一面上に信号線路を挟むように二カ所にグランド面を
    形成したことを特徴とする高周波非可逆回路素子。
  4. 【請求項4】 前記グランド面はビアを用いて誘電体基
    板および磁性体部品裏面に形成されたグランド面と電気
    的に接続されたことを特徴とする請求項3記載の高周波
    非可逆回路素子。
  5. 【請求項5】 前記誘電体基板は、セラミックスである
    ことを特徴とする請求項4記載の高周波非可逆回路素
    子。
  6. 【請求項6】 前記誘電体基板は、有機材料であること
    を特徴とする請求項4記載の高周波非可逆回路素子。
  7. 【請求項7】 前記誘電体基板の裏面にその基板の機械
    的な歪みを防止する補強板が設けられたことを特徴とす
    る請求項6記載の高周波非可逆回路素子。
  8. 【請求項8】 前記磁性体部品の材料はハードフェライ
    トであることを特徴とする請求項4記載の高周波非可逆
    回路素子。
JP11127768A 1999-05-07 1999-05-07 高周波非可逆回路素子 Pending JP2000323905A (ja)

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DE2000121487 DE10021487A1 (de) 1999-05-07 2000-05-03 Nicht-reziprokes Hochfrequenz-Schaltkreiselement mit geringem Einfügungsverlust und hoher Zuverlässigkeit

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001099225A1 (fr) * 2000-06-23 2001-12-27 Nec Corporation Circulateur du type a substrat composite
US7061094B2 (en) * 2004-01-19 2006-06-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Multilayer printed circuit board including first and second signal traces and a first ground trace

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WO2001099225A1 (fr) * 2000-06-23 2001-12-27 Nec Corporation Circulateur du type a substrat composite
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Effective date: 20020219