JPH10270911A - 非可逆回路素子及びその実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低背化を進め得る非可逆回路素子及びその実
装構造を提供する。 【解決手段】 複数枚の磁性体グリーンシート５ａ〜５
ｆを導体線路２〜４を介して横方向に積層し、一体焼成
することにより得られた焼結体１１を有し、焼結体１１
の底面１１ａが実装面とされており、導体線路２〜４が
実装面と直交する方向に延びる各平面内に位置されてい
る非可逆回路素子１５。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数枚の磁性体グ
リーンシートを複数の導体線路と共に一体焼成してなる
焼結体を用いた高周波用の非可逆回路素子及びその実装
構造に関し、例えば、サーキュレータやアイソレータな
どに用いられる非可逆回路素子及びその実装構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信機器等においては、高
周波回路の集積化が進行しており、該回路に用いられる
非可逆回路素子においても小型化が求められている。

【０００３】上記非可逆回路素子としては、例えば、サ
ーキュレータやアイソレータなどが知られている。この
種の非可逆回路素子では、絶縁体層により電気的に互い
に絶縁されており、かつ交差するように配置された複数
の中心電極と、中心電極の交差部に配置された高周波磁
性体と、交差部に直流磁界を印加するための永久磁石と
を備えた構造のものが用いられている。

【０００４】ところで、上述したように、非可逆回路素
子において小型化を果たすために、上記複数の中心電極
と高周波用磁性体とをセラミックス一体焼成技術を用い
て構成してなる一体焼成型の非可逆回路素子が提案され
ている（例えば、特開平７−１１１４０５号公報な
ど）。

【０００５】図９は、従来の一体焼成型の焼結体を用い
た高周波用非可逆回路素子を説明するための模式的斜視
図である。非可逆回路素子６１は、高周波用磁性体とし
ての焼結体６２を有する。焼結体６２内には、磁性体層
を介して隔てられており、かつ中央部分で交差するよう
に複数の中心電極６３ａ，６３ｂ〜６５ａ，６５ｂが配
置されている。中心電極６３ａ，６３ｂ〜６５ａ，６５
ｂに連なるように、交差部分近傍において、インピーダ
ンス整合容量を取り出すための電極６６ａ〜７１ｂが形
成されている。なお、７２はアース電極を示す。

【０００６】この非可逆回路素子６１では、製造に際
し、複数枚の矩形の磁性体グリーンシートを用意し、該
磁性体グリーンシート上に、上述した中心電極６３ａ〜
６５ｂ、整合容量を取り出すための電極６６ａ〜７１
ｂ、アース電極７２などを形成し、積層し、一体焼成す
ることにより得られている。従って、セラミック積層一
体焼成技術を用いているため、非可逆回路素子の小型化
を容易に図ることができる。

【０００７】なお、非可逆回路素子６１を実際に使用す
るに際しては、焼結体６２の上方及び／または下方に直
流磁界を印加するための永久磁石を積層し、得られた積
層体をプリント回路基板などに実装する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】非可逆回路素子６１
は、セラミック一体焼成技術を用いて構成されているの
で、非可逆回路素子の小型化を図り得る。しかしなが
ら、近年、高周波用非可逆回路素子では、移動体通信機
器のより一層の小型化に伴って、さらなる小型化、特に
低背化が強く求められている。

【０００９】ところが、非可逆回路素子６１では、上記
のように、焼結体６２の上方及び／または下方にさらに
永久磁石などを積層し、得られた積層体をプリント回路
基板などに実装する必要があったため、小型化、特に低
背化に限界があった。

【００１０】本発明の目的は、より一層の小型化、特に
低背化が可能な非可逆回路素子及びその実装構造を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の導体線路が互いに絶縁された状態で交差する
ように、複数の矩形の磁性体グリーンシートを複数の導
体線路を介して積層し、一体焼成してなる焼結体を用い
た非可逆回路素子において、前記焼結体において前記複
数の磁性体グリーンシートの長辺を含む１つの焼結体面
が実装される際の実装面とされており、かつ各導体線路
は、実装面と直交する方向に延びる各平面内に位置され
ていることを特徴とする。

【００１２】請求項１に記載の発明に係る非可逆回路素
子では、複数の導体線路を介して複数枚の矩形の磁性体
グリーンシートを積層し、一体焼成して得られた焼結体
を用いているため、非可逆回路素子の小型化が容易であ
る。加えて、この焼結体においては、複数の磁性体グリ
ーンシートの長辺を含む１つの焼結体面が実装面とされ
ている。すなわち、実装された際には、複数の磁性体グ
リーンシート間の界面が、実装面と直交する方向となる
ように構成されている。従って、各導体線路は、実装面
と直交する方向に延びる各平面内に位置される。よっ
て、実装した場合には、磁性体グリーンシートの短辺寸
法で、非可逆回路素子の高さが決定されることになるた
め、非可逆回路素子の小型化、特に低背化を進めること
ができる。

【００１３】好ましくは、請求項２に記載のように、磁
性体グリーンシートの長辺と短辺との比が１／３以下と
され、それによって短辺の寸法が相対的により短くされ
るので、非可逆回路素子のより一層の低背化を進めるこ
とができる。

【００１４】また、請求項３に記載のように、磁性体グ
リーンシートの短辺の長さを３ｍｍ以下とした場合に
は、非可逆回路素子における上記焼結体の高さを３ｍｍ
以下程度とすることができるので、実装時の高さ寸法の
小さい非可逆回路素子を確実に提供し得る。

【００１５】請求項４に記載の発明では、焼結体の外側
に配置された永久磁石がさらに設けられているが、この
永久磁石は、各導体線路が配置されている各平面と直交
する方向において焼結体の外側に配置されているので、
永久磁石を設けたとしても、非可逆回路素子の高さ寸法
が増大しない。

【００１６】請求項５に記載の発明では、焼結体内に回
路素子がさらに備えられる。この回路素子としては、請
求項６に記載のように、容量用電極、抵抗素子及びアー
ス電極のうち少なくとも１種を用いることができ、それ
によってインピーダンス整合などを好適に図り得る。

【００１７】請求項７に記載の発明に係る非可逆回路素
子の実装構造は、基板と、前記各導体線路を含む各平面
が前記基板面と直交するように、前記実装面側から基板
上に実装された請求項１〜６の何れかに記載の非可逆回
路素子とを備えることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
非限定的な実施例を発明することにより、本発明を明ら
かにする。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施例に係る非可
逆回路素子を得るのに用いられる焼成前の積層体の要部
の模式的斜視図であり、図２は、その分解斜視図であ
る。なお、焼成前の積層体の全体を図３に分解斜視図で
示す。

【００２０】図１に示すように、焼成前の積層体の要部
１は直方体状の形状を有する。積層体要部１内には、導
体線路２〜４が形成されている。導体線路２〜４は、そ
れぞれ、積層体要部１の底面１ａと直交する方向の平面
内に配置されている。すなわち、導体線路２〜４が、底
面１ａと直交する平面内に含まれている。

【００２１】導体線路２〜４は、図１から明らかなよう
に、磁性体層を介して隔てられている。すなわち、導体
線路２〜４は互いに電気的に絶縁されている。もっと
も、側面１ｂ側から見た場合、導体線路２〜４は互いに
１２０°の角度をなすようにして中央で交差している。

【００２２】導体線路２〜４の両端は、それぞれ、積層
体１の上面１ｃ及び底面１ｄに露出されている。積層体
要部１を得る工程を、図２を参照して説明する。図２に
示すように、矩形の複数枚の磁性体グリーンシート５ａ
〜５ｄを用意する。磁性体グリーンシート５ａ〜５ｄ
は、高周波用磁性体粉末をバインダーと共に混練するこ
とにより得られた磁性体ペーストをシート成形すること
により得ることができる。

【００２３】高周波用磁性体粉末としては、ＹＩＧ（イ
ットリウム−鉄−ガーネット）などのガーネット系フェ
ライト粉末、リチウムフェライトもしくはＮｉフェライ
トなどのスピネル系フェライト粉末、またはバリウムフ
ェライトなどのマグネトプランバイト系フェライト粉末
などを例示することができる。

【００２４】上記磁性体グリーンシート５ａ〜５ｄのう
ち、磁性体グリーンシート５ｂ〜５ｄには、それぞれ、
導体線路２〜４が印刷されている。導体線路２〜４を構
成する材料としては、パラジウムペーストや銀パラジウ
ムペーストなどの導電ペーストが用いられる。この導体
ペーストの種類については、磁性体グリーンシート５ａ
〜５ｄの材質に応じて適宜選択される。

【００２５】上記導体ペーストの印刷方法は、特に限定
される訳ではないが、例えばスクリーン印刷などの公知
の印刷方法に従って行い得る。導体線路２〜４が印刷さ
れた磁性体グリーンシート５ｂ〜５ｄと、磁性体グリー
ンシート７ａとを図２に示した向きのまま積層すること
により、積層体要部１（図１）が得られる。

【００２６】さらに、図３に示すように、磁性体グリー
ンシート５ｅ，５ｆを積層することにより積層体６が得
られる。なお、磁性体グリーンシート５ａ〜５ｄを先に
積層してから磁性体グリーンシート５ｅ〜５ｆを外側か
ら積層する必要は必ずしもなく、磁性体グリーンシート
５ａ〜５ｆの積層は一度に行ってもよい。

【００２７】磁性体グリーンシート５ｅの内面には、容
量を取り出すための電極７ａ，７ｂが形成されており、
外面にはアース電極８が全面に形成されている。また、
磁性体グリーンシート５ｆの内面には、容量を取り出す
ための電極７ｃが形成されており、外面には全面にアー
ス電極９が形成されている。電極７ａ，７ｃは積層体６
の上面に引出されており、電極７ｂは積層体６の底面に
引出されている。

【００２８】上記電極７ａ〜７ｃ及びアース電極８，９
についても、導体線路２〜４と同様の導体ペーストをス
クリーン印刷等により付与することにより形成すること
ができる。

【００２９】図３に示したように、上記グリーンシート
５ｅ，５ｆをさらに積層し積層体６を得、積層方向に積
層体６を圧着することにより、成形体を得、該成形体を
焼成する。

【００３０】焼成により、磁性体グリーンシート５ａ〜
５ｆが焼結されると共に、導体線路２〜４、電極７ａ〜
７ｃ及びアース電極８，９が焼き付けられ、図４に示す
焼結体１１が得られる。

【００３１】次に、焼結体１１の外表面に、接続導電部
１２ａ〜１２ｆ、終端抵抗１３、及びポート１４ｂ，１
４ｃを形成する。接続導電部１２ａは、焼結体１１の上
面１１ａに形成されており、導体線路２の上端と、電極
７ｂとを電気的に接続するように設けられている。ま
た、接続導電部１２ａは終端抵抗１３を介してアース電
極８に接続されている。導体線路２の下端には、焼結体
１１の下面に形成された接続導電部１２ｂが接続されて
いる。接続導電部１２ｂは、アース電極９に接続されて
いる。

【００３２】導体線路３の上端には、焼結体１１の上面
１１ａに形成された接続導電部１２ｃが接続されてい
る。接続導電部１２ｃは、アース電極８に接続されてい
る。他方、導体線路３の下端には、焼結体１１の下面に
電気的に接続された接続導電部１２ｄが接続されてい
る。接続導電部１２ｄは、電極７ａに接続されており、
かつ導電部１５ａを介してポート１４ｂに接続されてい
る。

【００３３】導体線路４の上端は、焼結体１１の上面に
形成された接続導電部１２ｅに接続されている。接続導
電部１２ｅは、電極７ｃに接続されており、かつ導電部
１５ｂを介してポート１４ｃに接続されている。また、
導体線路４の下端には、接続導電部１２ｆが接続されて
いる。接続導電部１２ｆは、焼結体１１の下面に形成さ
れており、かつアース電極９に接続されている。

【００３４】このようにして、図４に示す非可逆回路素
子１５が得られる。非可逆回路素子１５における回路構
成を図５に示す。なお、導体線路２〜４、電極７ａ〜７
ｃ、アース電極８，９及びポート１４ｂ，１４ｃ間の電
気的接続については、上記のように接続導電部１２ａ〜
１２ｆや導電部１５ａ，１５ｂを焼結体１１の外表面に
形成して構成する必要は必ずしもない。すなわち、これ
らの電気的接続については、予め成形体の段階でビアホ
ール電極を形成しておき、焼結体１１内において電気的
接続を行ってもよい。

【００３５】上記接続導電部１２ａ〜１２ｆ及び導電部
１５ａ，１５ｂによる配線の形成に際しては、導電ペー
ストを塗布し、焼き付けることにより、スパッタリン
グ、蒸着もしくはメッキ等の適宜の方法により行うこと
ができる。もっとも、焼結前に、成形体の段階で、導電
ペーストを磁性体グリーンシート５ａ〜５ｆの材質に応
じて適宜選択し、該導電ペーストを成形体表面に塗布
し、上記焼成に際して焼付けにより完成させてもよい。

【００３６】なお、終端抵抗器１３は、焼結体１１の外
表面にＡｇペーストにより相対的に細い線を形成するこ
とにより構成することができる。もっとも、サーメット
などの抵抗体を塗布することにより形成してもよい。さ
らに、成形体の段階で、パラジウムペーストや銀パラジ
ウムペーストなどの導電ペーストを用いて細い線を形成
し、焼結体１１の焼成に際して焼き付けることにより完
成させてもよい。

【００３７】本実施例の非可逆回路素子１５では、焼結
体１１において、底面１１ｂに直交する方向に延びる各
平面に含まれるように、導体線路２〜４が配置されてい
る。また、焼結体１１は、底面１１ｂが実装面である。
従って、プリント回路基板上に実装した場合には、前述
した磁性体グリーンシート５ａ〜５ｆが横方向に積層さ
れているので、焼結体１１内における磁性体グリーンシ
ートの積層数の如何に関わらず、焼結体１１の厚みを低
減することができる。

【００３８】例えば、磁性体グリーンシート５ａ〜５ｆ
における短辺側の寸法を短くすることにより、最終的に
得られる焼結体１１の高さ、すなわち非可逆回路素子１
５の高さ寸法を小さくすることができ、非可逆回路素子
の低背化を進めることができる。

【００３９】好ましくは、上記磁性体グリーンシートの
長辺と短辺との比は１／３以下とされ、それによって焼
結体１１の高さをより一層小さくすることができる。ま
た、従来の積層型の非可逆回路素子では、導体線路が交
差している磁性体部分を縦方向に積層し、さらにその上
下に容量電極、永久磁石またはヨークなどを配置しなけ
ればならず、高さを３ｍｍ以下にすることが困難であっ
たのに対し、本実施例の非可逆回路素子１５では、導体
線路２〜４が底面１１ｂと直交する方向に延びているた
め、永久磁石やヨークなどについても、焼結体１１のア
ース電極８，９が形成されている側面の外側に配置すれ
ばよい。従って、非可逆回路素子１５の高さ寸法が、焼
結体１１の高さ、すなわち当初の磁性体グリーンシート
の短辺寸法とすることができるため、非可逆回路素子１
５の低背化を確実に進め得ることがわかる。

【００４０】図６は、上記非可逆回路素子１５をプリン
ト回路基板上に実装した状態を示す斜視図である。この
実装構造では、プリント回路基板２０上に、非可逆回路
素子１５が実装されており、非可逆回路素子１５の側方
に、永久磁石２１，２２が配置され、さらに周囲にヨー
ク２３が設けられている。非可逆回路素子１５は、焼結
体１１の底面が実装面となるため、さらに、導体線路２
〜４（図１及び図４参照）が実装面と直交する方向に延
びる平面内に位置されているので、永久磁石２１，２２
及びヨーク２３については、焼結体１１の上下に配置す
る必要はない。

【００４１】よって、図６に示した実装構造では、非可
逆回路素子を構成する焼結体１１の高さにより全体の高
さが決定されるので、非可逆回路素子全体の高さを従来
の非可逆回路素子に比べて飛躍的に低減し得ることがわ
かる。

【００４２】なお、上述した実施例では、３本の導体線
路２〜４が焼結体側面から見た場合に約１２０度の角度
で交差するように配置されており、３ポートのアイソレ
ータやサーキュレータとして用い得る構成を示したが、
本発明において、導体線路の数は３本に限らず、２本以
上の適宜の数とすることができる。例えば、２本の導体
線路を約９０度の角度で互いに絶縁された状態で交差す
るように構成することによっても、非可逆回路素子を構
成することができる。

【００４３】また、３ポートのアイソレータやサーキュ
レータについても、導体線路の数は３本に限らず、例え
ば、図７に示すように、複数本の導体線路２〜４で構成
される導体線路組を複数形成し、これらを並列接続して
もよい。この場合は、焼成前の積層体要部を構成するに
は、図８に示すように、各磁性体グリーンシート５ｂ〜
５ｄにおいて、それぞれ、３本の導体線路２〜４を形成
しておき、これらの磁性体グリーンシート５ｂ〜５ｄを
積層すればよい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る非可逆回路
素子では、焼結体において、焼結体を構成するのに用い
た複数の磁性体グリーンシートの長辺を含む１つの焼結
体面が実装面とされており、各導体線路が実装面と直交
する方向に延びる各平面内に位置されているので、実装
された際に、非可逆回路素子の高さは、焼結体の高さ寸
法で決定される。従って、矩形の磁性体グリーンシート
の短辺の寸法に基づく焼結体の高さ寸法により非可逆回
路素子の高さ寸法が決定されることになるため、従来の
積層型の非可逆回路素子に比べて低背化を進めることが
できる。

【００４５】例えば、導体線路の数を増大させた場合
に、磁性体グリーンシートの積層数を増加させたり、容
量電極や抵抗素子などを組み込むために磁性体グリーン
シートの積層数を増加させた場合であっても、非可逆回
路素子の高さが増大しないので、これらの素子を組み込
んだ非可逆回路素子の低背化を進めることができる。ま
た、永久磁石や磁気ヨークなどを配置する場合において
も、複数枚の磁性体グリーンシートを横方向に積層して
いるので、永久磁石やヨークを焼結体の上下に配置する
必要がなく、その点からも非可逆回路素子の低背化を進
めることができる。

【００４６】請求項２に記載の発明では、磁性体グリー
ンシートの長辺と短辺との比が１／３以下とされている
ので、より一層非可逆回路素子の低背化を進めることが
できる。

【００４７】よって、請求項５に記載のように、焼結体
内に回路素子をさらに形成した場合、あるいは請求項６
に記載のように、回路素子として、容量用電極、抵抗素
子及びアース電極のうち少なくとも１種を構成した場合
であっても、非可逆回路素子の高さ寸法は増大しないの
で、種々の特性を有する小型の非可逆回路素子を提供す
ることができる。

【００４８】請求項７に記載の発明に係る非可逆回路素
子の実装構造では、本発明に係る非可逆回路素子が、上
記実装面側から基板上に実装されているので、従来の非
可逆回路素子を用いた実装構造に比べて高さ寸法を小さ
くすることができ、従って、移動体通信機器等の非可逆
回路素子が組み込まれる機器の小型化を進めることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非可逆回路素子の一実施例における導
体線路及び磁性体グリーンシートが積層されている積層
体要部を説明するための斜視図。

【図２】図１に示す積層体要部の分解斜視図。

【図３】図２に示した積層体要部に、さらに容量取出し
のための電極及びアース電極が形成された磁性体グリー
ンシートを積層する工程を説明するための分解斜視図。

【図４】本発明の第１の実施例に係る非可逆回路素子を
示す斜視図。

【図５】図４に示した非可逆回路素子の回路構成を示す
図。

【図６】図４に示した非可逆回路素子に、永久磁石及び
磁気ヨークを組み合わせて基板上に実装してなる実装構
造を示す斜視図。

【図７】本発明に係る非可逆回路素子の変形例であり、
複数の導体線路が複数組並列接続される構成を説明する
ための斜視図。

【図８】図７に示した非可逆回路素子を得るのに用いら
れる磁性体グリーンシート及び導体線路を説明するため
の分解斜視図。

【図９】従来の非可逆回路素子を説明するための模式的
斜視図。

【符号の説明】

２〜４…導体線路 ５ａ〜５ｆ…磁性体グリーンシート ７ａ〜７ｃ…容量用電極 ８，９…アース電極 １５…非可逆回路素子 １１…焼結体 １１ａ…上面 １１ｂ…底面（実装面）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の導体線路が互いに絶縁された状態
   で交差するように、複数の矩形の磁性体グリーンシート
   を複数の導体線路を介して積層し、一体焼成してなる焼
   結体を用いた非可逆回路素子において、 前記焼結体において前記複数の磁性体グリーンシートの
   長辺を含む１つの焼結体面が実装される際の実装面とさ
   れており、かつ 各導体線路は、実装面と直交する方向に延びる各平面内
   に位置されていることを特徴とする、非可逆回路素子。
2. 【請求項２】 前記磁性体グリーンシートの長辺と短辺
   との比が１／３以下である、請求項１に記載の非可逆回
   路素子。
3. 【請求項３】 前記磁性体グリーンシートの短辺の長さ
   が３ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の非可逆
   回路素子。
4. 【請求項４】 前記各導体線路が位置されている各平面
   と直交する方向において、前記焼結体の外側に配置され
   た永久磁石をさらに備えることを特徴とする、請求項１
   〜３の何れかに記載の非可逆回路素子。
5. 【請求項５】 前記焼結体内に形成された回路素子をさ
   らに備えることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに
   記載の非可逆回路素子。
6. 【請求項６】 前記回路素子が、容量用電極、抵抗素子
   及びアース電極のうち少なくとも１種である、請求項５
   に記載の非可逆回路素子。
7. 【請求項７】 基板と、前記各導体線路を含む各平面が
   前記基板面と直交するように、前記実装面側から基板上
   に実装された請求項１〜６の何れかに記載の非可逆回路
   素子とを備えることを特徴とする、非可逆回路素子の実
   装構造。