不可逆电路和不可逆电路元件、以及其中使用的中心导体组装体的制作方法

专利名称：不可逆电路和不可逆电路元件、以及其中使用的中心导体组装体的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式电话等微波通信设备等中所使用的被称为隔离器的不可逆电 路、不可逆电路元件及其中心导体组装体。
背景技术：
隔离器具有使正向信号通过而屏蔽反向信号的功能，用于除去通信设备内的逆流 信号。例如在便携式电话中，利用来自筐体的金属部分的辐射，增大可见部分的天线体积从 而提高辐射效率，但是较强地受到接近人体的影响而阻抗会发生变化，输出信号的一部分 由天线反射，产生逆流信号。这样的逆流信号直接输入功率放大器时，功率效率降低或发生 噪声，所以在天线和功率放大器之间配置隔离器。这样的隔离器具备石榴石等磁性体(微 波铁氧体)；与其交叉配置的多条中心导体；和施加用于在磁性体内产生旋转共鸣磁场的 直流磁场的永久磁铁。图2表示特开2004-15430号公开的被称为2端口隔离器的不可逆电路元件的等 效电路，图28表示该不可逆电路元件的结构。该2端口隔离器具有第一输入输出端口 Pl ； 第二输入输出端口 P2 ；连接在两输入输出端口 PI、P2之间、构成第一并联谐振电路的第一 电感元件Lin以及第一电容元件Ci ；与第一并联谐振电路并联连接的电阻元件R ；连接在 第二输入输出端口 P2和接地之间、构成第二并联谐振电路的第二电感元件Lout以及第二 电容元件Cf。在2端口隔离器中，在第一并联谐振电路设定隔离(反向衰减)成为最大的 频率，在第二并联谐振电路设定插入损失成为最小的频率。第一电感元件Lin以及第二电感元件Lout由第一中心导体Lin以及第二中心导 体Lout构成，第一中心导体Lin以及第二中心导体Lout由在通过永久磁铁30施加直流磁 场的铁氧体板的主面侧交叉的带状导体构成。具有磁性体和第一以及第二中心导体的部件 被称为中心导体组装体4。在该例中，第一电容元件Ci以及第二电容元件Cf由陶瓷多层基板10内的电极图 案构成。在陶瓷多层基板10的主面设置电极垫15以及连接垫17、18。电极垫15通过通孔 电极以及侧面电极与形成在陶瓷多层基板10的侧面的第二中心导体Lout的端子电极P2 连接。连接垫17通过通孔电极以及侧面电极与形成在陶瓷多层基板10的侧面的第一中心 导体Lin的端子电极Pl连接。连接垫18通过通孔电极以及侧面电极与接地电极GND连 接。作为第一电容元件Ci以及第二电容元件Cf，也有使用多层芯片电容器、或形成在电介 质基板的上下面的单板电容器的情况。永久磁铁30、中心导体组装体4以及陶瓷多层基板 10被收容在由磁性金属构成的上下壳22、25内。伴随便携式电话的小型化以及由 多功能化引起的部件数量的增加，也强烈 地需要隔离器的小型化。当前，广泛采用外形尺寸为3.2mmX3.2mmX1.2mm或者 3. 2mmX 2. 5mmXl. 2mm的隔离器，但是也进一步要求例如2. OmmX 2. OmmXl. Imm这样的小 型隔离器。伴随这样的小型化，构成2端口隔离器的中心导体组装体也需要小型化。
作为中心导体组装体，以往提出了各种结构，例如在铁氧体板上缠绕了铜箔的中 心导体组装体；或者如图29所示层叠印刷了作为中心导体的电极图案的多枚电介质薄片、 并烧成为一体而构成的层叠体构造的中心导体组装体(特开平9-232818号中公开)等。为了获得2. OmmX 2. Omm的小型隔离器，需要使中心导体组装体的外形尺寸减小 到1. 5mmX 1. 2mm左右。伴随中心导体组装体的小型化，磁性体的体积减小，并且中心导体 变短，所以中心导体的电感也变小。因此，虽然为了以期望的频率谐振而不得不增大电容元 件的电容，但是由于不可逆电路元件的小型化而变得困难。其结果，相对于外部电路的阻抗 而输入输出阻抗偏差从而产生不匹配，有可能引起插入损失的劣化、通带宽度的缩小等问 题。为了应对阻抗的偏差，也进行了在不可逆电路的输入输出端口设置阻抗匹配电 路。图27示出在第一输入输出端口 Pl侧设置了匹配电路90的例。在输入阻抗表示感应 性时连接电容元件Cz，在阻抗表示电容性时连接电感元件。但是，若另外设置匹配电路则部 件数量增加，产生妨碍不可逆电路元件的小型化的问题。

发明内容
因此本发明的目的是提供一种不用增加部件数量来调整阻抗，从而不用另外设置 匹配电路就能够消除阻抗偏差的中心导体组装体。本发明的另一目的是提供一种具备相关中心导体组装体、具有优异的插入损失等 的电气特性的小型不可逆电路以及不可逆电路元件。本发明的第一中心导体组装体使用于在第一输入输出端口和第二输入输出端口 之间配置了第一电感元件、在第二输入输出端口和接地端口之间配置了第二电感元件的不 可逆电路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所 述第二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第一 中心导体交叉，所述第二中心导体的至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第 一中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲。通过按照相对于流过第一中心导体的高频电流大致正向或者反向地流过高频电 流的方式使所述第二中心导体的端部弯曲，对于不可逆电路或者不可逆电路元件的输入阻 抗，能够增强感应性或者增强电容性。本发明的第二中心导体组装体使用于在第一输入输出端口和第二输入输出端口 之间配置了第一电感元件、在第二输入输出端口和接地端口之间配置了第二电感元件的不 可逆电路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所 述第二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体是串联连接形成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形成 在背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，所述第二中心导体的多条带状导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第一中心导体交叉。使第二中心导体为串联连接主面侧的多条带状导体和背面侧的至少一条带状导 体而构成的1.5匝以上的线圈状时，能够使电感变大。本发明的第三中心导体组装体使用于在第一输入输出端口和第二输入输出端口 之间配置了第一电感元件、在第二输入输出端口和接地端口之间配置了第二电感元件的不 可逆电路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所 述第二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体是串联连接形成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形成 在背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，所述基板的主面侧的所述多条带状导体隔着磁性体层或者电介质层与所述第一 中心导体交叉，所述基板的主面侧的所述第二中心导体的多条带状导体各自的至少一个端部按 照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为正向或者反向的方 式弯曲。在第一 第三中心导体组装体中，优选所述第一中心导体的一部分形成在所述基 板的主面侧，其他部分形成在所述基板内。所述第一电感元件优选电感比所述第二电感元件小。所述第一中心导体和所述第 二中心导体的端部优选分别通过通孔或者形成在基板侧面的电极与形成在底面的端子电 极导通。本发明的不可逆电路，特征在于具备上述中心导体组装体、对所述中心导体组装 体施加直流磁场的永久磁铁、与所述第一电感元件构成第一并联谐振电路的第一电容元 件、与所述第二电感元件构成第二并联谐振电路的第二电容元件。本发明的不可逆电路元件，特征在于具备上述中心导体组装体、对所述中心导体 组装体施加直流磁场的永久磁铁、与所述第一电感元件构成第一并联谐振电路的第一电容 元件、与所述第二电感元件构成第二并联谐振电路的第二电容元件，所述第一以及第二电 容元件内置在多层基板内，所述中心导体组装体安装在所述多层基板的主面上。对在第一输入输出端口和第二输入输出端口之间配置了具备第一电感元件以及 第一电容元件的第一并联谐振电路、在第二输入输出端口和接地端口之间配置了具备第二 电感元件以及第二电容元件的第二并联谐振电路的不可逆电路的阻抗进行调整的本发明 的第一方法，特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所 述第二电感元件的第二中心导体，
使所述第二中心导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第 一中心导体交叉，将所述第二中心导体的至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述 第一中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲，从而调整所述第二并联谐振电路 的谐振频率下的阻抗。在上述不可逆电路的阻抗调整方法中，(a)将所述第二中心导体的接地端口侧的端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为正向的方式 弯曲、或者将第二输入输出端口侧的端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中 心导体的高频电流成为反向的方式弯曲时，能够使谐振频率下的阻抗沿史密斯圆图的等电 导曲线向逆时针方向移动；(b)将所述第二中心导体的接地端口侧的端部按照其中流过的 高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为反向的方式弯曲、或者将第二输入 输出端口侧的端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成 为正向的方式弯曲时，能够使谐振频率下的阻抗沿史密斯圆图的等电导曲线向顺时针方向 移动。对在第一输入输出端口和第二输入输出端口之间配置了具备第一电感元件以及 第一电容元件的第一并联谐振电路、在第二输入输出端口和接地端口之间配置了具备第二 电感元件以及第二电容元件的第二并联谐振电路的不可逆电路的阻抗进行调整的本发明 的第二方法，特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所 述第二电感元件的第二中心导体，使所述第二中心导体为串联连接形成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形 成在背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，使所述第二中心导体的多条带状导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电 介质层与所述第一中心导体交叉，从而调整所述第二并联谐振电路的谐振频率下的阻抗。(发明效果)采用将第二中心导体的至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过第一 中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲的本发明的中心导体组装体时，即使使 不可逆电路元件小型化，也不用另外设置匹配电路，能够使阻抗的偏差变小，能够获得优异 的插入损失等电气特性。此外，通过使第二中心导体为串联连接形成在所述基板的主面侧 的多条带状导体和形成在背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，能够 使电感变大，从而有助于中心导体组装体的小型化。


图1是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件的分解立体图。图2是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件的等效电路的图。图3是表示本发明的一个实施方式的中心导体组装体的外观的分解立体图。图4是表示本发明的一个实施方式的中心导体组装体的内部构造的立体图。图5是表示本发明的一个实施方式的不可逆电路元件中的高频电流的方向的示 意图。图6(a)是表示中心导体组装体的一个模型的俯视图。图6 (b)是对于图6 (a)的中心导体组装体模型通过高频三维电磁场仿真实验求出 的阻抗特性图。图7(a)是表示中心导体组装体的另一模型的俯视图。图7 (b)是对于图7 (a)的中心导体组装体模型通过高频三维电磁场仿真实验求出 的阻抗特性图。
图8(a)是表示中心导体组装体的再一模型的俯视图。图8 (b)是对于图8 (a)的中心导体组装体模型通过高频三维电磁场仿真实验求出 的阻抗特性图。图9(a)是表示中心导体组装体的再一模型的俯视图。图9 (b)是对于图9 (a)的中心导体组装体模型通过高频三维电磁场仿真实验求出 的阻抗特性图。图10(a)是表示中心导体组装体的再一模型的俯视图。图10 (b)是对于图10 (a)的中心导体组装体模型通过高频三维电磁场仿真实验求 出的阻抗特性图。图11是表示本发明的另一实施方式的中心导体组装体的俯视图。图12是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的俯视图。图13是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的俯视图。图14是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的外观的立体图。图15是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的外观的立体图。图16是表示实施例1以及比较例1的不可逆电路元件的Sll阻抗特性的史密斯 圆图(smith chart)。图17是表示实施例1以及比较例1的不可逆电路元件的S22阻抗特性的史密斯 圆图。图18是表示实施例1以及比较例1的不可逆电路元件的插入损失特性和输入 (Pl)侧V. S. W. R特性的曲线图。图19是表示实施例1以及比较例1的不可逆电路元件的隔离特性和输出(P2)侧 V. S. W. R特性的曲线图。图20是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的外观的立体图。图21是表示本发明的再一实施方式的中心导体组装体的内部构造的分解立体 图。图22是表示实施例2的不可逆电路元件的阻抗特性的史密斯圆图。图23是表示实施例3的不可逆电路元件的阻抗特性的史密斯圆图。图24是表示实施例4的不可逆电路元件的阻抗特性的史密斯圆图。图25是表示实施例2 4的不可逆电路元件的插入损失特性的曲线图。图26是表示实施例2 4的不可逆电路元件的逆程耗损特性的曲线图。图27是表示以往不可逆电路元件的等效电路的图。图28是表示以往不可逆电路元件的分解立体图。图29是表示以往中心导体组装体的内部构造的分解立体图。
具体实施例方式图1示出本发明一个 实施方式的不可逆电路元件的构造，图2示出其等效电路。该 不可逆电路元件具备中心导体组装体4、安装中心导体组装体4的陶瓷多层基板(电容器层 叠体)5、搭载在陶瓷多层基板5上的电阻体R、对中心导体组装体4施加直流磁场的永久磁 铁3、兼具磁轭的上下金属壳1、2。图3示出中心导体组装体4的外观，图4示出中心导体组装体4的内部构造。图5示出在该不可逆电路元件的输入侧(Pl侧)接通电源、在输出 侧(P2侧)连接匹配负载时的高频电流的流动方向。中心导体组装体4具备由第一线路165a、165b、第二线路167a、167b以及第三线 路160a、160b构成的第一中心导体和由一条线路构成的第二中心导体150。中心导体组装 体4依层Sl S3的顺序层叠，形成在层S2、S3的各线路由带状导体形成。在层S3上，第 一线路165a、165b以及第二线路167a、167b对称地配置在第二中心导体150的两侧。形成 在层S2上的第三线路160a、160b通过设置在层S3上的通孔(图中表示为黑圆点)，与第一 线路165a、165b的一端以及第二线路167a、167b的一端连接。其结果，第一中心导体和第 二中心导体隔着磁性体层交叉。此外若仅层S3由电介质形成，则第一中心导体和第二中心 导体成为隔着电介质层交叉。在该例中，第一中心导体由2条并联线路165a和165b、167a和167b、以及160a和 160b构成，第二中心导体由1条线路150构成。通过这样的结构，使由第一中心导体获得的 电感比由第二中心导体获得的电感小，从而调整了阻抗，可获得优异的电气特性。在图示的例中，第一 第三线路165a和165b、167a和167b、以及160a和160b分 别平行，并且与第二中心导体150正交，但不限于此，在可以获得本发明的效果的范围内能 够进行适当变更。第一中心导体和第二中心导体的交叉角度θ (图3)不足90°时输入阻抗表示电 容性，超过90°时输入阻抗表示感应性。通过加入这样的阻抗变化能够增大阻抗的调整范 围，但是改变交叉角度时也需要调整施加磁场，有不能获得作为不可逆电路工作所需的磁 场的情况。因此，交叉角度的范围优选80° 110°。本发明的第一特征在于使构成第二电感元件Lout的第二中心导体150的至少一 个端部弯曲。如图5所示，来自电源的电流通过构成第一电感元件Lin的第一中心导体，流 过构成第二电感元件Lout的第二中心导体。在该实施方式中，第二中心导体弯曲为L字状， 弯曲了的端部与第一中心导体平行，并且在与流过第一中心导体的电流的正向上延伸。中心导体的形成方法不做限定，例如，可列举在磁性体层印刷导体糊的方法，在聚 酰亚胺等可挠性耐热绝缘薄片的两面形成了导体层之后进行蚀刻的方法等。中心导体组装体4中所用的磁性体只要能够实现相对于来自永久磁铁的直流磁 场作为不可逆电路的功能即可。作为优选的磁性材料，可列举钇铁石榴石(YIG)等这样的 具有石榴石构造的微波铁氧体，但是根据使用频率，还能够采用M系铁氧体等具有尖晶石 构造的铁氧体。在YIG的情况下，可以用Gd、Ca、V等置换Y的一部分，此外可以用Al、Ga等 置换Fe的一部分。此外在印刷第一以及第二中心导体时，为了能够与中心导体同时烧成， 还可以在YIG中添加规定量的Bi。对中心导体组装体4施加直流磁场的永久磁铁3，通过粘合剂等固定在上壳1的内 面。从成本以及与微波铁氧体的温度特性的相容性的观点出发，永久磁铁3优选铁氧体磁 铁[例如(Sr/Ba) 0 · nFe203]。而且具有由(Sr/Ba) RO · η (FeM) 203 (R是用包含Y的稀土元 素的至少一种元素置换Sr以及/或者Ba的一部分，M是用从由Co、Mn、Ni以及Zn构成的 群中选择的至少一种元素置换Fe的一部分)表示的组成，具有磁铅石型结晶构造，R元素 以及/或者M元素以化合物的状态在煅烧后的粉碎工序所添加的铁氧体磁铁，具有高的磁 通密度，能够使不可逆电路元件进一步小型化。作为铁氧体磁铁的磁气特性，优选残留磁通密度Br为430mT以上、尤其为440mT以上，矫顽磁力iHc为340kA/m以上，最大能量积(BH) max 为 35kJ/m3 以上。陶瓷多层基板 5 能够利用 LTCC(Low-Temperature-Cofireable Ceramics)法制 作。在该方法中，在由可以低温烧成的陶瓷构成的电介质薄片上，印刷以Ag、Cu等为主体的 导电糊从而形成期望的导体图案，层叠所得到的多个带导体图案的电介质薄片，进行烧成。 对陶瓷多层基板5采用可以低温烧结的陶瓷时，对电极图案可以使用导电率高的金属，从 而能够抑制由电气电阻引起的损失。进而，若采用具有高的Q值的电介质材料，则能够获得 损失极小的不可逆电路元件。在史密斯圆图(图6 图10)示出采用高频三维电磁场仿真实验来评价在第二中 心导体150的端部形成的弯曲部151给予不可逆电路元件的影响的结果。中心导体组装体 中的A C对应于图2的等效电路中的连接点A C，虚线表示连接状态，箭头表示电流i 的方向。图6(a)示出在第二中心导体150没有设置弯曲部的以往的模型(设计为在 1.95GHz匹配)，图6(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。图7 (a)示出将第二中心导体 150的连接点C(接地)侧的端部按照与第一中心导体平行、并且其中流过的高频电流相对 于流过第一中心导体的电流为正向的方式来弯曲的模型，图7(b)示出其Sll以及S22的阻 抗特性。图8(a)示出将第二中心导体150的连接点C(接地)侧的端部按照与第一中心导 体平行、并且其中流过的高频电流相对于流过第一中心导体的电流为反向的方式来弯曲的 模型，图8(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。图9 (a)示出将第二中心导体150的连接 点B(第二输入输出端口 P2)侧的端部按照与第一中心导体平行、并且其中流过的高频电流 相对于流过第一中心导体的电流为反向的方式来弯曲的模型，图9(b)示出其Sll以及S22 的阻抗特性。图10(a)示出将第二中心导体150的连接点B(第二输入输出端口 P2)侧的 端部按照与第一中心导体平行、并且其中流过的高频电流相对于流过第一中心导体的电流 为正向的方式来弯曲的模型，图10(b)示出其Sll以及S22的阻抗特性。由仿真实验的结果可知，(a)对于流过第一中心导体的高频电流的方向，将第二中 心导体150的接地端口侧端部按照其中流过的高频电流与第一中心导体中的电流为反向 的方式弯曲、或者将第二中心导体150的第二输入输出端口 P2侧的端部按照其中流过的高 频电流与第一中心导体中的电流为反向的方式弯曲时，能够使谐振频率中的阻抗向史密斯 圆图的等电导曲线的逆时针方向移动；并且(b)将第二中心导体150的接地端口侧的端部 按照其中流过的高频电流相对于第一中心导体中的电流成为正向的方式弯曲、或者将第二 中心导体150的第二输入输出端口 P2侧的端部按照其中流过的高频电流相对于第一中心 导体中的电流成为正向的方式弯曲时，能够使谐振频率中的阻抗向史密斯圆 图的等电导曲 线的顺时针方向移动。此外，知道了弯曲部151越长，阻抗的变化量越大。由此可知，无论 在第二中心导体150的任一端部设置弯曲部151，若流过第二中心导体150的弯曲部151的 电流相对于流过第一中心导体的电流为正向，则阻抗的电容性强，若是反向则阻抗的感应 性强。这样的变化，可以推测为由流过第二中心导体150的弯曲部151的电流产生的磁 场作用于第一中心导体的高频磁场，使中心导体组装体4中发生的磁束分布变化，从而产生。
在这些例中，第二中心导体150的端部按照保持相同的宽度成为与第一中心导体平行的方式弯曲为L字状，但是也可以改变弯曲部151的宽度以及相对于第一中心导体的 角度。图11所示的例中，第二中心导体150的弯曲部151相对于第一中心导体为钝角，图 12所示的例中，第二中心导体150的弯曲部151为J字状，图13所示的例中，第二中心导 体150的弯曲部151的宽度宽。在这些情况下，也是若弯曲部151的电流方向相对于第一 中心导体中的电流方向为正向则阻抗的电容性强，若是反向则阻抗的感应性强。此外，在通过形成在中心导体组装体4的内部的连续带状电极构成第一中心导体 的情况下，以及将第一中心导体以及第二中心导体150都形成在中心导体组装体4的内部 的情况下，也能获得同样的结果。另外，伴随第一中心导体与第二中心导体的端部150的距离在厚度方向变大而阻 抗的变化变小。例如，将第二中心导体150的弯曲端部形成在陶瓷多层基板5的背面时，阻 抗的变化显著变小。弯曲部151还可以形成在第二中心导体150的两端。在第二中心导体150的各端 部按照相对于流过第一中心导体的电流成为正向的方式弯曲时，阻抗的变化比仅使一端侧 弯曲的情况变大，同时与第二中心导体150变长的量相对应的电感也变大。此外如图14所 示，若将第二中心导体150的一端侧按照成为正向的方式弯曲、将另一端侧按照成为反向 的方式弯曲，则能够抑制阻抗的变化并且使电感变大。此外若使弯曲部151、151的长度在 两端不同，则不仅能够使电感变大，还能够进行阻抗的调整。本发明的第二特征是，第二中心导体150为串联连接形成在基板的主面侧的多条 带状导体和形成在背面侧的至少一条带状导体而构成的1.5匝(turn)以上的线圈状，第二 中心导体150的多条带状导体在基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与第一中心导 体交叉。根据该结构，能够使电感变大，能够使中心导体组装体4进一步小型化。典型的是 第二中心导体150的主面侧的带状导体为2条、背面侧的带状导体为1条，但是不限于此。 通过增多主面侧以及背面侧的带状导体，线圈的匝数增加，电感变大。实施例1该不可逆电路元件具有图1所示的基本结构，如图4所示，具备在由磁性材料 (微波铁氧体)构成的矩形状基板(磁性体层)形成第一以及第二中心导体用线路，层叠而 成的中心导体组装体4 (第二中心导体150在主面上以与第一中心导体电绝缘状态交叉)； 在内部形成电容器Ci以及Cf，在表面形成电极图案501 503，安装了电阻元件R的陶瓷 多层基板5 ；收容陶瓷多层基板5的下壳7 ；对微波铁氧体施加直流磁场的永久磁铁3 ；和收 容永久磁铁3、与下壳7接合的上壳1。如图2所示，该不可逆电路元件的等效电路具备第一电感元件Lin、第二电感元 件Lout、与第一电感元件Lin构成第一并联谐振电路的第一电容元件Ci、与第二电感元件 Lout构成第二并联谐振电路的第二电容元件Cf、连接在第一输入输出端口 Pl与第二输入 输出端口 P2之间的电阻元件R。图15中示出中心导体组装体4的外观。该中心导体组装体4，除了第二中心导体 150的端部的弯曲方向、端子电极200a(图4)的位置、以及与端子电极200a连接的通孔的 位置以外，与图3所示的中心导体组装体相同。因此，第二中心导体150的端部的弯曲方向 相对于流过第一中心导体的高频电流为反向。
中心导体组装体4具有层叠形成了中心导体用的带状导体的磁性体层而成的构 造。中心导体组装体4的制造方法如下所示。首先，利用球磨机(ball mill)湿式混合由 Y2O3> Bi203> CaCO3> Fe203> In2O3^ Al2O3以及V2O5构成的石榴石铁氧体用原料，将所得到的浆 (slurry)干燥之后用850°C煅烧，再用球磨机进行湿式粉碎，得到多结晶磁性陶瓷粉末。磁 性陶瓷粉末的组成是(YL45Bi0.85Ca0.7) (Fe3.95In。.3Al。.4V。.35)012(原子比)。利用球磨机在磁 性陶瓷粉末中混合有机粘结剂(例如聚乙烯醇缩丁醛)、可塑剂(例如邻苯二甲酸(丁酯) (羟乙酸丁酯)酯；butyl phthalyl butyl glycolate)、以及有机溶剂(例如乙醇或者丁 醇)，调整了粘度后，利用刮板法(doctor blade method)使磁性陶瓷(石榴石铁氧体)粉 末的生片(green sheet)成形。生片为烧结后的厚度分别是15 μ m、25 μ m以及50 μ m的三 种。层Sl中使用两片厚度50 μ m的生片，层S2中使用厚度25 μ m的生片，层S3中使用厚 度15 μ m的生片。在各生片上，以规定的图案印刷Ag、Cu等的导电糊从而形成第一以及第二中心导 体用电极图案，并且在贯穿孔(through hole)中填充导电糊来形成通孔。将形成了电极图 案的生片层叠并进行热压接，利用钢刀在规定的尺寸设置狭缝(slit)之后，进行烧成，制 作了具有多个中心导体组装体的集合基板。沿狭缝分割集合基板，得到 各个中心导体组装 体。所得到的中心导体组装体4的外形尺寸是1. 4_X1. 1_X0. 16_。第一中心 导体的各线路的宽度为0. 16mm、厚度为 ομπι，第一 第三线路的间距(中心间距离)是
0.36mm,第三线路160和第二中心导体150的间隔是15 μ m。包含通孔的第一中心导体的长 度是0. 94mm。此外第二中心导体150的宽度为0. 12mm、厚度为10 μ m、长度为1.24mm(包含 通孔)。将第二中心导体150的端部按照与第一中心导体平行、并且其中流过的高频电流相 对于流过第一中心导体的电流为反向的方式弯曲。弯曲部151的长度(第二中心导体150 的中心线与弯曲部151的通孔的中心之间的距离)是0. 15mm。作为对中心导体组装体4施加直流磁场的永久磁铁3，采用了
1.8mmX 1. 5mmX0. 35mm的La-Co置换型铁氧体磁铁(日立金属株式会社制YBM-9BE、残留 磁通密度Br 430 450mT、固有矫顽磁力iHc 382 414kA/m)。陶瓷多层基板5由将形成了电极图案的电介质陶瓷薄片层叠、并一体地烧结的层 叠体构成，内部形成了构成电容器Ci、Cf的电容电极。在多层基板的上面，形成与中心导体 组装体4的端子电极200a 200d连接的电极501 503，在背面设置与设置在树脂壳7内 的安装端子IN、0UT、GND连接的输入输出端子以及接地端子，该树脂壳7与金属制下壳2 — 体地形成。如图1所示，在树脂壳7内依次配置陶瓷多层基板5以及中心导体组装体4，并进 行电连接，并且配置永久磁铁3以及金属制上壳1，得到2. OmmX 2. OmmX 1. Imm的不可逆电 路元件。该不可逆电路元件的工作中心频率是1.95GHz。比较例1比较例1的不可逆电路元件，除了在中心导体组装体的第二中心导体150不设置 弯曲部151以外，与实施例1同样地制作。图16 图19中示出实施例1以及比较例1的不可逆电路元件的插入损失以及隔 离的测定结果。图16示出Sll阻抗特性，图17示出S22阻抗特性。图18示出插入损失特性和输入(Pl)侧的V. S. W. R特性，图19示出隔离和输出(P2)侧的V. S. W. R特性。可知比 较例1的输入输出阻抗的电容性显得较强，但在实施例1中被补正。实施例1的不可逆电 路元件示出0. 4dB这一小的插入损失，而比较例1的不可逆电路元件示出了约0. 55dB这一 大的插入损失。关于隔离，实施例1的不可逆电路元件与比较例1相比，较大。由以上的结 果可知，中心导体组装体中的第二中心导体150的弯曲部151给予阻抗特性、插入损失特性 以及隔离特性较大的影响。实施例2 实施例2的不可逆电路元件具有与实施例1相同的基本结构以及外形尺寸，但其 中心导体组装体4具有图20所示的外观以及图21所示的内部构造。层Sl以及层S2中使 用厚度50 μ m的生片，层S3中使用厚度25 μ m的生片，层S4中使用厚度15 μ m的生片。因为工作中心频率为900MHz比实施例1低，所以中心导体组装体4的第二中心导 体为了作为1. 5匝的线圈发挥功能，通过利用通孔连接形成在主面侧的多条(2条)带状导 体150a、150b和形成在背面的一条带状导体150c而形成。带状导体150a、150b的端部按 照与第一中心导体平行且成为反向的方式弯曲。该中心导体组装体具有与实施例相同的外形尺寸。第一中心导体的各线路是宽度 0.12mm以及厚度10 μ m，第一 第三线路的间距(中心间距离)是0. 28mm，第三线路160 和第二中心导体150之间的间隔是15μπι。包含通孔的第一中心导体的长度是1.04mm。第 二中心导体的各带状导体150a、150b是宽度0. 12mm、厚度10 μ m、以及长度1. 28mm(包含通 孔)。弯曲部151的长度(从各第二中心导体的中心线到与弯曲部的通孔的中心之间)是 0. 12mm。实施例3采用除了不使第二中心导体的线路150a、150b的端部弯曲以外与实施例2相同的 中心导体组装体，与实施例1同样地制作了不可逆电路元件。实施例4如图14所示，(a)通过宽度0. 12mm以及厚度10 μ m的一条线路形成第二中心导 体150，(b)将第二中心导体150的一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过第一中心 导体的高频电流的方向成为反向的方式弯曲，(c)将接地端口侧的另一端部按照其中流过 的高频电流相对于流过第一中心导体的高频电流的方向成为正向的方式弯曲，并且(d)除 了使各弯曲部的长度为0. 12mm以外与实施例1同样地制作了中心导体组装体。采用该中 心导体组装体，制作了不可逆电路元件。形成在陶瓷多层基板5内的电容器与实施例2的 电容器相比为高电容。图22 24分别示出实施例2 4的Sll阻抗特性以及S22阻抗特性。图25以 及图26分别示出实施例2 4的插入损失特性以及输入(Pl)侧的逆程耗损特性。用1. 5 匝的线圈构成了第二中心导体150的实施例2以及实施例3的不可逆电路元件，与设置了 弯曲部但用一条线路构成第二中心导体150的实施例4的不可逆电路元件相比，表现良好 的插入损失特性以及逆程耗损特性。其中，用1. 5匝线圈构成第二中心导体150并且设置了 弯曲部151的实施例2的不可逆电路元件表现了最好的插入损失特性以及逆程耗损特性。
权利要求
1.一种中心导体组装体，使用于在第一输入输出端口与第二输入输出端口之间配置 了第一电感元件、且在第二输入输出端口与接地端口之间配置了第二电感元件的不可逆电 路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第 二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第一中心 导体交叉，所述第二中心导体的至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中 心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲。
2.根据权利要求1所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一中心导体的一部分以及所述第二中心导体形成在所述基板的主面侧，所述第 一中心导体的其他部分形成在所述基板内。
3.根据权利要求1或2所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一电感元件的电感比所述第二电感元件的电感小。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一中心导体和所述第二中心导体的端部，分别通过通孔或者形成在基板侧面的 电极，与形成在底面的端子电极导通。
5.一种中心导体组装体，使用于在第一输入输出端口与第二输入输出端口之间配置 了第一电感元件、且在第二输入输出端口与接地端口之间配置了第二电感元件的不可逆电 路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第 二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体是串联连接形成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形成在背 面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，所述第二中心导体的多条带状导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层 与所述第一中心导体交叉。
6.根据权利要求5所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一中心导体的一部分形成在所述基板的主面侧，其他部分形成在所述基板内。
7.根据权利要求5或6所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一电感元件的电感比所述第二电感元件的电感小。
8.根据权利要求5 7中任意一项所述的中心导体组装体，其特征在于，所述第一中心导体和所述第二中心导体的端部，分别通过通孔或者形成在基板侧面的 电极，与形成在底面的端子电极导通。
9.一种中心导体组装体，使用于在第一输入输出端口与第二输入输出端口之间配置 了第一电感元件、且在第二输入输出端口与接地端口之间配置了第二电感元件的不可逆电 路，其特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第 二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体是串联连接形成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形成在背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，所述基板的主面侧的所述多条带状导体隔着磁性体层或者电介质层与所述第一中心 导体交叉，所述基板的主面侧的所述第二中心导体的多条带状导体各自的至少一个端部按照其 中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲。
10.一种不可逆电路，具备权利要求1 9中任意一项所述的中心导体组装体，其特征 在于，具备对所述中心导体组装体施加直流磁场的永久磁铁、与所述第一电感元件构成第 一并联谐振电路的第一电容元件、及与所述第二电感元件构成第二并联谐振电路的第二电 容元件。
11.一种不可逆电路元件，具备权利要求1 9中任意一项所述的中心导体组装体，其 特征在于，具备对所述中心导体组装体施加直流磁场的永久磁铁、与所述第一电感元件构成第 一并联谐振电路的第一电容元件、及与所述第二电感元件构成第二并联谐振电路的第二电 容元件，所述第一电容元件以及第二电容元件内置在多层基板内，所述中心导体组装体安 装在所述多层基板的主面上。
12.—种不可逆电路的阻抗调整方法，用于调整不可逆电路的阻抗，该不可逆电路在第 一输入输出端口和第二输入输出端口之间配置了具备第一电感元件以及第一电容元件的 第一并联谐振电路、且在第二输入输出端口和接地端口之间配置了具备第二电感元件以及 第二电容元件的第二并联谐振电路，所述不可逆电路的阻抗调整方法的特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第 二电感元件的第二中心导体，使所述第二中心导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第一中 心导体交叉，将所述第二中心导体的至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一 中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲，从而调整所述第二并联谐振电路的谐 振频率下的阻抗。
13.根据权利要求12所述的不可逆电路的阻抗调整方法，其特征在于，将所述第二中心导体的接地端口侧的端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述 第一中心导体的高频电流成为正向的方式弯曲、或者将第二输入输出端口侧的端部按照其 中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为反向的方式弯曲，从而使 谐振频率下的阻抗沿史密斯圆图的等电导曲线向逆时针方向移动。
14.根据权利要求12所述的不可逆电路的阻抗调整方法，其特征在于，将所述第二中心导体的接地端口侧的端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述 第一中心导体的高频电流成为反向的方式弯曲、或者将第二输入输出端口侧的端部按照其 中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为正向的方式弯曲，从而使 谐振频率下的阻抗沿史密斯圆图的等电导曲线向顺时针方向移动。
15.一种不可逆电路的阻抗调整方法，用于调整不可逆电路的阻抗，该不可逆电路在第一输入输出端口和第二输入输出端口之间配置了具备第一电感元件以及第一电容元件的 第一并联谐振电路、且在第二输入输出端口和接地端口之间配置了具备第二电感元件以及 第二电容元件的第二并联谐振电路，所述不可逆电路的阻抗调整方法的特征在于，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第 二电感元件的第二中心导体，使所述第二中心导体为串联连接形 成在所述基板的主面侧的多条带状导体和形成在 背面侧的至少一条带状导体而构成的1. 5匝以上的线圈状，使所述第二中心导体的多条带状导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质 层与所述第一中心导体交叉，从而调整所述第二并联谐振电路的谐振频率下的阻抗。
全文摘要
一种中心导体组装体，使用于在第一输入输出端口与第二输入输出端口之间配置了第一电感元件、在第二输入输出端口与接地端口之间配置了第二电感元件的不可逆电路，在磁性材料基板上一体地形成构成所述第一电感元件的第一中心导体和构成所述第二电感元件的第二中心导体，所述第二中心导体在所述基板的主面侧隔着磁性体层或者电介质层与所述第一中心导体交叉，并且使其至少一个端部按照其中流过的高频电流相对于流过所述第一中心导体的高频电流成为正向或者反向的方式弯曲。
文档编号H01P1/36GK102007638SQ200980113219
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月17日 优先权日2008年4月18日
发明者岸本靖 申请人:日立金属株式会社