JPH08307111A

JPH08307111A - 非可逆回路素子

Info

Publication number: JPH08307111A
Application number: JP11200995A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Marusawa; 博丸澤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の小型化を図るとともに、組み立て工数
の低減が可能な非可逆回路素子を得る。【構成】互いに交叉する中心電極の各々は、第１スト
リップ線路３６ａ〜３６ｃと、第２ストリップ線路３７
ａ〜３７ｃに分割され、磁性体層３３，３４を介在して
異なる位置に形成される。第１ストリップ線路３６ａ〜
３６ｃと第２ストリップ線路３７ａ〜３７ｃの交叉部は
各々磁性体層３３，３４を介在して重複し、この部分に
より容量部が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばサーキュレータ
ーやアイソレーター用として用いられる非可逆回路素子
に関し、特に磁性体材料及び中心電極材料や容量電極用
材料を積層し、焼成した焼結体を用いることにより装置
構造の小型化を図るとともに、製造方法コストの低減を
可能とした非可逆回路素子に関する。

【０００２】なお、本発明の非可逆回路素子は、主に
０．５〜３ＧＨｚ程度の周波数帯で用いられるものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】近年、移動通信機器などの高周波回路の
集積化が進行し、これらに用いられる非可逆回路素子の
小型化、低コスト化並びに高信頼化が要求されている。

【０００４】この種の非可逆回路素子としては、例えば
電気的に絶縁された状態で、かつ交叉するように配置さ
れた複数の中心電極と、該複数の中心電極の上部及び下
部にマイクロ波用磁性体を配置し、さらに永久磁石によ
り直流磁界が複数の中心電極が交叉している部分に印加
されるように構成されている素子、いわゆる集中定数型
の非可逆回路素子があり、例えば集中定数型サーキュレ
ーターやアイソレーターなどが挙げられる。

【０００５】図５は、従来のマイクロ波用非可逆回路素
子の組み立て工程の一例を説明するための斜視図であ
る。マイクロ波用非可逆回路素子は、まず円盤状のマイ
クロ波用磁性体１２ａ及び、金属箔、例えばＣｕ箔より
なる中心電極１０ａが配置される。中心電極１２ａは、
マイクロ波用磁性体１２ａの上面の中心を通り径方向に
伸び、さらにマイクロ波用磁性体１２ａの側面に至る形
状に形成されている。

【０００６】次に、中心電極１０ａ上に絶縁性材料より
なる絶縁膜１１ａが配置され、その上に中心電極１０ａ
と交叉するように他の中心電極１０ｂが配置される。さ
らに、この中心電極１０ｂ上に絶縁膜１１ｂ、中心電極
１０ｃ、絶縁膜１１ｃと順に配置され、マイクロ波用磁
性体１２ｂを上部から配置する。

【０００７】これにより、非可逆回路素子が形成され
る。また、図６は、上記のようにして形成された非可逆
回路素子を用いたサーキュレーターやアイソレーターな
どの非可逆回路装置の構造を分解斜視図で示している。
この非可逆回路装置は、永久磁石１７を保持した上部磁
気ヨーク１８と、下部磁気ヨーク１９との間に非可逆回
路素子、基板２１及びアース板１６などを図示の順に組
み立てて構成されている。

【０００８】基板２１は、アルミナなどの絶縁性材料を
矩形に成形して構成されており、中央には非可逆回路素
子を収納するための貫通孔２１ａを有している。また、
上部表面には、非可逆回路素子の中心電極１０ａ〜１０
ｃに各々接続される容量取り出し電極１４，１４，１４
が形成されている。また、基板２１の裏面には、表面に
形成された容量取り出し用電極１４と対向させる形状に
アース電極（１５）が形成されている。

【０００９】また、アース板１６は、その中央部に非可
逆回路素子を挿入するための貫通孔１６ａが形成され、
この貫通孔１６ａに臨むように各中心電極１０ａ〜１０
ｃに対応した位置に突出片１６ｂ，１６ｂ，１６ｂが形
成されている。このアース板１６は、基板２１の裏面側
に配置され、組立状態において突出片１６ｂが基板２１
の貫通孔２１ａの内部を貫通して上方に突出し、またア
ース板１６の表面と基板２１の裏面に形成されたアース
電極（１５）とが半田付けなどにより接続される。

【００１０】上記のようにして組み立てられた非可逆回
路装置の主要部の断面構造を図７に示す。図７は、一つ
の中心電極１０ｃを中心とした主要部の構造を示してい
る。この中心電極１０ｃの一端は、容量取り出し電極１
４に接続されている。また、他端は、アース板１６の突
出片１６ｂに接続されている。

【００１１】ここで、容量取り出し用電極１４と、基板
２１の裏面に形成されたアース電極１５と、この両電極
間に介在する基板２１の部分とによってインピーダンス
整合用の容量が構成されている。そして、上述したよう
に、容量取り出し用電極１４と中心電極１０ｃの一端と
が半田付けにより接合されることにより中心電極とイン
ピーダンス整合用の容量とが接続されている。このよう
な構造は、一組の中心電極１０ａ〜１０ｃの各々におい
て同様に構成されている。

【００１２】再度、図６に示すように、中心電極１０ａ
〜１０ｃが形成された磁性体１２には、上部磁気ヨーク
１８に保持された永久磁石１７から直流磁界が印加され
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
マイクロ波用非可逆回路装置では、非可逆回路素子を挿
入した基板の平面領域を利用してインピーダンス整合用
の容量部を構成している。このため、中心電極の周囲に
容量部が構成されることにより、非可逆回路装置の平面
的なサイズが増大し、あるいは装置を小型化する上でこ
れを阻む要因となるという問題があった。

【００１４】また、複数の中心電極の組み立て、中心電
極と容量取り出し用電極あるいはアース電極との接続な
ど手作業による多くの組み立て工程を必要としており、
このため、非可逆回路装置の小型化あるいは汎用化を推
進することにより素子の長さが数ミリ程度にまで減少す
るにつれ、中心電極と整合回路用容量との位置ずれなど
の組み立て不良が増加し、信頼性の低下及び生産コスト
の増加という問題が生じてきた。

【００１５】本発明の目的は、装置の小型化を図ること
が可能であり、かつ部品組み立て工数の低減により製造
コストの低減及び信頼性の向上が可能な非可逆回路素子
を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による非可逆回路
素子は、互いに電気的に絶縁されており、かつ交叉する
ように配置された複数の中心電極と、中心電極に接続さ
れる複数の周波数調整用容量と、複数の中心電極が埋設
された磁性体とを有し、中心電極の交叉部分に直流磁界
が印加されるように構成されている。そして、中心電極
の各々は、マイクロ波の伝送方向に対して二分割され、
かつ磁性体の厚み方向において互いに異なる位置に形成
された第１及び第２ストリップ線路と、第１及び第２ス
トリップ線路の先端部分同士を接続する接続導体とを備
えている。そして、互いに交叉する方向に延びる第１及
び第２ストリップ線路の交叉部と、この交叉部の間に介
在する磁性体とによって周波数調整用容量部が構成され
ていることを特徴としている。

【００１７】

【作用】本発明による非可逆回路素子においては、周波
数調整用容量部が、各中心電極を分割した第１及び第２
ストリップ線路の内、互いに交叉する方向に延びる第１
及び第２ストリップ線路の交叉部分と、この間に介在す
る磁性体とによって構成されている。すなわち、第１及
び第２ストリップ線路の一部を容量用電極として利用
し、かつ磁性体を容量用誘電体として利用している。こ
のため、中心電極に接続する容量部を中心電極の周辺に
別個に設ける必要性がなくなることにより、当該非可逆
回路素子が組み込まれた装置の小型化を図ることができ
る。また、この周波数調整用の容量部の容量は、第１及
び第２ストリップ線路の間の磁性体の厚みを調整するこ
とにより容易にかつ正確に設定することができる。

【００１８】また、この中心電極を構成する第１及び第
２のストリップ線路の間に構成された線間容量は、三相
交流回路におけるΔ−Ｙ等価回路変換を用いて、各中心
電極に各々接続された容量として等価回路変換される。
これによって周波数調整用容量として機能する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
ことにより、本発明を明らかにする。

【００２０】図１は、本発明による非可逆回路素子を用
いて構成されたサーキュレーターあるいはアイソレータ
ーなどの非可逆回路装置の分解構造斜視図である。この
非可逆回路装置は、上部磁気ヨーク１と下部磁気ヨーク
５との間に、永久磁石２、非可逆回路素子３及び入出力
端子ケース４を組み込んで構成されている。

【００２１】永久磁石２は、非可逆回路素子３と同様の
平面形状を有し、その上面に積層されるとともに、上部
磁気ヨーク１の内部に挿入される。また、入出力端子ケ
ース４は絶縁性材料から構成され、非可逆回路素子３を
受け入れるための開口部４ａが形成されている。また、
入出力端子ケース４の側面には、非可逆回路素子３の中
心電極に接続された外部取り出し端子６ａ，６ｂ，６ｃ
が形成されている。

【００２２】図２は、本発明の実施例による非可逆回路
素子３の構造を示す分解斜視図である。非可逆回路素子
３は、マイクロ波用磁性体の内部に中心電極等が埋設さ
れた焼結体により構成されており、ここでは、その製造
工程を順に説明することによって非可逆回路素子３の構
造について説明する。

【００２３】まず、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）と酸
化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を主成分とする磁性体粉末を所定量
に調合し、９００〜１２００℃で仮焼成し、マイクロ波
用磁性体の仮焼粉を作製した。次に、この仮焼粉を有機
溶剤で粉砕した後、ポリビニルアルコール系バインダと
ともに有機溶剤中に分散し、スラリーを作製した。さら
に、このスラリーをドクターブレード法で、数十μｍの
均一な厚さのマイクロ波用磁性体グリーンシートに成形
し、例えば４０ｍｍ×２０ｍｍの矩形に打ち抜いた。

【００２４】次に、この打ち抜かれたマイクロ波用磁性
体グリーンシートを所定枚数積層して上部磁性体層３１
が構成される。また、他の打ち抜かれたマイクロ波用磁
性体グリーンシート上にパラジウムまたは白金粉末と有
機溶剤が混合された導体ペーストをスクリーン印刷法を
用いて中心電極の一部を構成する第１ストリップ線路３
６ａ〜３６ｃを、その開放端がシート中央に位置するよ
うなパターンに印刷形成し、中心電極用磁性体層３３を
構成するためのセラミックグリーンシートを用意する。

【００２５】さらに、他の打ち抜かれたマイクロ波用磁
性体グリーンシートを用い、上記のマイクロ波用磁性体
グリーンシートに印刷形成された第１ストリップ線路３
６ａ〜３６ｃの先端部の各々に対応する位置に接続孔４
０ａ〜４０ｃ，４１ａ〜４１ｃを形成し、この接続孔の
内部近傍に導体ペーストを印刷して、容量用磁性体層３
４を構成するためのセラミックグリーンシートを用意す
る。

【００２６】さらに、他の打ち抜かれたマイクロ波用磁
性体グリーンシートの表面上に、中心電極を構成する残
りの第２のストリップ線路３７ａ〜３７ｃを導体ペース
トで印刷し、中心電極用磁性体層３５を構成するための
セラミックグリーンシートを用意する。

【００２７】さらに、他の打ち抜かれたマイクロ波用磁
性体グリーンシートの直径内にストリップ線路３７ａ〜
３７ｃの先端部分に各々対応する位置に接続孔４２ａ〜
４２ｃ，４３ａ〜４３ｃを形成し、その内部に導電ペー
ストを印刷した下部磁性体層３２を構成するためのセラ
ミックグリーンシートを用意した。

【００２８】さらに、下部磁性体層の最下層を構成する
磁性体グリーンシートの表面又は裏面には、アース電極
３８を形成した。上記各工程によって作成されたマイク
ロ波用磁性体グリーンシートを図２に示す順に積み重ね
た後、圧着して同時に１２００〜１５５０℃で焼成し、
中心電極が埋設された焼結体からなる非可逆回路素子３
を得た。

【００２９】図３は、非可逆回路素子３の中心電極の構
成を説明するための平面構造図である。図３に示される
ように、３つの中心電極３６ａ，３７ａ，３６ｂ，３７
ｂ，３６ｃ，３７ｃは、各々二分割されたストリップ線
路から構成されており、各中心電極の第１ストリップ線
路３６ａ〜３６ｃと第２のストリップ線路３７ａ〜３７
ｃは直線上に整列して形成され、各々の先端部が接続導
体４０ａ〜４０ｃ，４１ａ〜４１ｃにより接続されてい
る。また、各中心電極は互いに１２０°の角度をもって
交叉するように配置されている。さらに、図４（ａ）
は、一つの中心電極に着目した構造を示す構造斜視図で
ある。なお、この図４（ａ）は、理解の容易のために、
一つの中心電極３６ｂ，３７ｂを代表例として表示して
いる。上記したように、中心電極は２つのストリップ線
路３６ｂ，３７ｂと、両者間を導通させる接続導体４０
ｂ，４１ｂから構成されている。

【００３０】また、図４（ｂ）は、図３中の切断線Ｘ−
Ｘに沿う断面構造図である。図３及び図４（ｂ）を参照
して、互いに１２０°の角度をもって配置された第１ス
トリップ線路３６ａ〜３６ｃと第２ストリップ線路３７
ａ〜３７ｃとは、磁性体層３３，３４を介在して互いに
重複する部分を有し、この部分が線間容量Ｃ₁〜Ｃ₁₂を
構成している。この線間容量Ｃ₁〜Ｃ₁₂は、磁性体層３
３，３４の厚みによりその容量を調整することが可能で
ある。そして、この線間容量を、三相交流回路における
Δ−Ｙ等価回路変換を用いて、各中心電極に接続された
容量として等価回路変換でき、周波数調整用容量として
利用することができる。

【００３１】さらに、再度図２を参照して、上記のよう
な中心電極及び容量部が構成された非可逆回路素子３
は、各中心電極の第１ストリップ線路３６ａ〜３６ｃの
焼結体側面に露出した部分を入出力端子として構成する
ために、焼結体の側面に外部電極３ａ〜３ｄが形成され
ている。外部電極は、Ｃｕ、ＡｇＰｄ、Ａｇなどの金属
粉末とガラスフリットが混合された導体ペーストを焼結
体の端面とし、９００〜１２００℃で焼き付けて形成さ
れている。外部電極３ｂは、アース端子４４ｄに接続さ
れ、さらに下部磁気ヨーク５に接続されて短絡する。外
部電極３ａ，３ｄ，３ｃは各々第２ストリップ線路３７
ａ〜３７ｃに接続され、入出力端子として各々外部取り
出し端子６ａ〜６ｃに接続される。

【００３２】このように、上記実施例による非可逆回路
素子は、中心電極と周波数調整用容量とをマイクロ波用
磁性体内に埋設して一体的に形成されるため、従来のよ
うに、手作業などにより中心電極部分と周波数調整用容
量とを組み立てる工程が省略でき、製造工程の簡略化、
部品点数の省略による製造コストの低減を図ることがで
きる。また、組み立て誤差による特性のばらつきなども
低減することができ、非可逆回路素子の信頼性を向上す
ることができる。

【００３３】また、この磁性体内に埋設された周波数調
整用容量は、各中心電極間に発生する線間容量を利用し
ており、その容量値は、第１及び第２ストリップ線路３
６ａ〜３６ｃ，３７ａ〜３７ｃ間に介在する磁性体層を
構成するセラミックグリーンシート３３，３４の厚さが
精度よく調整できることによって高精度に調整すること
ができる。このため、各容量間の容量のばらつきを極め
て少なくすることが可能である。

【００３４】さらに、非可逆回路素子の磁性体として
は、イットリウム鉄ガーネットやカルシウムバナジウム
ガーネット、マンガンマグネシウムフェライト、ニッケ
ル亜鉛フェライト、リチウムフェライト等が用いられ
る。これらのマイクロ波用フェライトは、その誘電損失
が比較的小さく、かつ中心電極の線間容量で構成された
周波数調整用容量は、永久磁石によって強磁性共鳴以上
の磁界が印加され、磁気的な損失が少ない。このために
電荷容量Ｑ値の高い整合回路用容量を構成することがで
きる。

【００３５】なお、上記磁性体を構成するためのマイク
ロ波用磁性体グリーンシートの作成方法は、ドクターブ
レード法に限定されるものではなく、他の公知の方法、
例えば押し出し成形などにより作製してもよく、あるい
は磁性体粉及び電極金属粉からなるスラリー状のペース
トをポリエステルなどのフィルム上に印刷して形成して
もよい。

【００３６】さらに、各中心電極の印刷方法はスクリー
ン印刷方法に限定されず、例えばグラビア転写によって
形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】このように、本発明による非可逆回路素
子は、磁性体内において中心電極を分割し、かつ厚み方
向において異なる位置に形成した第１及び第２ストリッ
プ線路を用いて構成し、かつ各々のストリップ線路間に
構成される線間容量を用いて周波数調整用容量部を磁性
体の内部に形成するように構成したことにより、従来の
非可逆回路素子において各中心電極に外付けされた容量
を不要とすることができ、本発明による非可逆回路素子
を用いた装置の小型化を図ることができる。同時に、磁
性体の内部に中心電極と周波数調整用容量部とを埋設形
成したことにより、組み立て誤差による信頼性の低下が
防止され、また装置の組み立て工程における工数を低減
し、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による非可逆回路素子を用いた非可逆回
路装置の分解構造斜視図。

【図２】本発明による非可逆回路素子の構造を示す分解
構造斜視図。

【図３】図２に示す非可逆回路素子の主要構造を示す平
面構造図。

【図４】図２に示す非可逆回路素子の構造斜視図（ａ）
及び図３中の切断線Ｘ−Ｘ方向からの、断面構造図
（ｂ）

【図５】従来の非可逆回路素子の組み立て工程を説明す
るための斜視図。

【図６】従来のマイクロ波用非可逆回路素子の組み立て
工程を説明するための分解構造斜視図。

【図７】図６に示す非可逆回路素子の主要部を示す断面
構造図。

【符号の説明】

３…非可逆回路素子３１〜３５…磁性体層３６ａ〜３６ｃ…中心電極の第１ストリップ線路３７ａ〜３７ｃ…中心電極の第２ストリップ線路４０ａ〜４０ｃ，４１ａ〜４１ｃ…接続導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに電気的に絶縁されており、かつ交
叉するように配置された複数の中心電極と、前記中心電
極に接続される複数の周波数調整用容量と、前記複数の
中心電極が埋設された磁性体とを有し、前記中心電極の
交叉部分に直流磁界が印加されるように構成された非可
逆回路素子であって、前記中心電極の各々は、マイクロ波の伝送方向に対して
二分割され、かつ前記磁性体の厚み方向において、互い
に異なる位置に形成された第１及び第２ストリップ線路
と、前記第１及び第２ストリップ線路の先端部同士を接
続する接続導体とを備え、互いに交叉する方向に延びる前記第１及び第２ストリッ
プ線路の交叉部と、該交叉部の間に介在する前記磁性体
とによって前記周波数調整用容量部が構成されているこ
とを特徴とする、非可逆回路素子。