专利名称：不可逆电路元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为汽车电话、便携电话等的微波段的高频部件使用的隔离器或循环器之类的不可逆电路元件。
背景技术：
通常，隔离器或循环器之类的不可逆电路元件具有只让信号向传送方向通过、而阻止其向反方向传送的功能。这样的隔离器及循环器，有分布常数型和集中常数型。图10及图11表示分布常数型的不可逆电路元件的结构。该不可逆电路元件在金属外壳9中包括具有从圆形状中心部80呈放射状延伸的3根输入输出用电极8a、8b、8c的带状线部件8(也称为中心导体)；与圆形状中心部80同轴夹持带状线部件8而配置的一对圆板状微波铁素体部件7、7；配置在其两侧，对圆板状微波铁素体部件7、7赋予直流磁场的一对永久磁铁4、4。永久磁铁4也可以是一块。在金属外壳9的侧壁设有触头20(20a、20b、20c)，在各触头20a、20b、20c的中心端子50上连接有带状线部件8的各输入输出电极8a、8b、8c端部。
图12表示JP2003-124711A公开的分布常数型的不可逆电路元件的外观，图13表示其内部结构。该不可逆电路元件1在金属外壳9和上盖2之间从上依次具有上铁板3、永久磁铁4、下铁板5、上接地板6a、2片铁素体板(圆板状石榴石型铁素体部件)7、7、由2片铁素体板7、7夹持的中心导体8(具有以120°的间隔呈放射状延伸的3根输入输出用电极8a、8b、8c)及下接地板6b。中心导体8通常由0.1～0.25mm的薄铜板形成，其3根输入输出用电极8a、8b、8c分别从设置在金属外壳9的侧壁上的3个狭缝中突出，其前端部弯折，焊接在电路基板上。
带状线部件8由以TM110模式共振的共振部(大致三角形的中央部)80、从共振部80呈放射状延伸的3根输入输出用电极8a、8b、8c构成，在共振部80和3根输入输出用电极(分支路)8a、8b、8c之间，为了取得阻抗匹配而形成有λ/4长的阻抗转换器。若对带状线部件8流通电流，则从圆板状微波铁素体部件7、7产生围住带状线部件8的高频磁场。利用永久磁铁4在圆板状微波铁素体部件7、7中产生旋转磁场，因此，高频磁场的极化面在通过板状微波铁素体部件7、7之际产生旋转，只向规定的分支路8a、8b、8c输出(显示不可逆性)。
对于这种分布常数型的不可逆电路元件，小型化及低价格化的要求日益强烈。然而，由于板状微波铁素体部件的尺寸大体由不可逆电路元件的工作频率决定，从而，平面性的小型化很困难。为此，为了实现不可逆电路元件的薄型化，而进行永久磁铁的高性能化、或由一片永久磁铁和磁轭或极片等(pole piece)的组合带来的磁通的均匀化等。可是，由于是将板状微波铁素体部件、带状线部件及永久磁铁重叠的结构，因此在薄型化上也存在界限。
发明内容
本发明的目的在于提供在不使电特性劣化的情况下实现薄型化的低价格的不可逆电路元件。
本发明提供一种不可逆电路元件，其特征在于，具备金属外壳、配置在所述金属外壳内底面的接地板、配置在所述接地板上且具有露出所述接地板的开口部的树脂部件、配置在所述树脂部件开口部的板状微波铁素体部件、配置在所述板状微波铁素体部件上的带状线部件、不经由其他板状微波铁素体部件而隔离地配置在所述带状线部件上的永久磁铁，所述带状线部件具备由从中央部呈放射状延伸的带状电极构成的接合部、从所述带状电极间呈放射状延伸的分支线路、与所述分支线路的端部一体地连接并沿所述板状微波铁素体部件的外缘延伸的低阻抗线路、与所述低阻抗线路一体地连接的电极，因此，所述分支线路和所述接地板形成微波带状线，并且，所述低阻抗线路和所述接地板形成接地电容器。
优选在所述带状线部件和所述永久磁铁之间配置有用于确保两者间隔的隔板部件。为了高精度地配置永久磁铁、使板状微波铁素体部件中的直流磁场分布均匀化，而优选隔板部件具备支承所述永久磁铁外周的凸缘部。优选隔板部件由液晶聚合物、聚苯撑硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚醚酮、环氧树脂等耐热性树脂构成，以使在由于焊料回流等产生的高温环境下也不会软化。
永久磁铁的介质损耗大到板状微波铁素体部件的100倍，因而，若永久磁铁和带状线部件接近，则电特性的劣化不可避免。从而，优选使带状线部件和永久磁铁的间隔T为板状微波铁素体部件的厚度以上。可是，若间隔T过大，则存在的顾虑是不仅在薄型化上适得其反，而且从永久磁铁对板状微波铁素体部件外加的直流磁场也减弱，其分布变得不均匀。为此，优选的设定是使间隔T不超过板状微波铁素体部件的厚度的3倍。
若使板状微波铁素体部件极薄，则不仅强度下降，而且无法获得必要的电感，产生输入输出阻抗的偏移。其结果导致插入损失增大、通频带也变窄。通过调节带状线部件的线部的宽度及由低阻抗线路和接地板构成的接地电容器，能够调节阻抗，不过，是有限定的。从而，优选板状微波铁素体部件的厚度为0.3mm以上，更优选是为0.5mm以上。
图1是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的外观的立体图。
图2是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的内部结构的分解立体图。
图3是图1的A-A截面图。
图4是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件中所使用的微波带状线部件的一例的俯视图。
图5是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的插入损失特性的曲线图。
图6是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的输入侧回波损耗(return loss)的曲线图。
图7是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的隔离特性的曲线图。
图8是表示本发明的一实施例的不可逆电路元件的输出侧回波损耗的曲线图。
图9是表示在本发明的一实施例的不可逆电路元件中，永久磁铁和微波带状线部件的间隔和插入损失的关系的曲线图。
图10是表示现有的不可逆电路元件的内部结构的俯视图。
图11是图10的B-B截面图。
图12是表示另一现有的不可逆电路元件的外观的立体图。
图13是表示另一现有的不可逆电路元件的内部结构的分解立体图。
图14是表示又一现有的不可逆电路元件的外观的立体图。
图15是表示图14的现有的不可逆电路元件的内部结构的分解立体图。
具体实施例方式
图1～图3作为本发明的一实施例的不可逆电路元件，表示具备终端电阻的隔离器的外观及内部结构。图4表示该隔离器所使用的带状线部件(可称作“微波带状线部件”)。
该不可逆电路元件具有在作为磁轭而发挥功能的磁性金属制的外壳9及盖2之间收容有构成部件的结构。金属外壳9在侧壁上等间隔地具有3个切口9a、9b、9c。从切口9c的下端在与金属外壳9内底面同一的面内呈放射状一体地延伸有支承板91。金属外壳9及盖2成为高频电流的路径，从而，优选实施了电阻率小的金属(例如Au)的镀膜，以提高由表皮效应产生的电特性。金属外壳9及盖2的电阻率优选是为1.0×10-7Ω·m以下。
在金属外壳9的内底面配置有由约0.02～0.2mm的薄铜板构成的接地板6。接地板6的表面实施了Ag及Au之类的电阻率小的金属的保护镀膜，以防止氧化。保护镀膜的电阻率优选是1.0×10-7Ω·m以下。
在接在板6上配置有具有露出接地板6的中央开口部10a和从金属外壳9的切口9a突出的臂部10b、10b的树脂部件10。在设置于各臂部10b前端部的小孔中安装有金属销端子25。树脂部件10由玻璃纤维强化环氧树脂、液晶聚合物等之类的具有高的刚性及弯曲强度的树脂材质构成，具有约0.8～1.0mm的厚度，因此，几乎不会由于外力而变形。从而，能够确保在端子25的位置不变化的情况下使端子25贯通微波带状线部件8的输入输出用电极8a、8b的小孔并进行焊接。
在树脂部件10的中央开口部10a配置有板状微波铁素体部件7，板状微波铁素体部件7设定为以规定的频率工作。本实施例中，板状微波铁素体部件7由圆板状石榴石型铁素体构成。
在板状微波铁素体部件7上配置有微波带状线部件8。图4表示微波带状线部件8的形状。微波带状线部件8是蚀刻约30～250μm的薄金属板而形成的。微波带状线部件8具有(a)由从中央部呈放射状延伸到与圆板状微波铁素体部件7的外周缘相当的位置的3根带状电极80a、80b、80c构成的接合部80；(b)从邻接的带状电极间呈放射状延伸了比圆板状微波铁素体部件7的半径短的长度(例如，大致1/2的长度)的分支线路81a、81b、81c；(c)与各分支线路81a、81b、81c的前端部一体接合，并沿圆板状微波铁素体部件7的外周缘延伸的低阻抗线路82a、82b、82c；(d)与各低阻抗线路82a、82b、82c的外侧一体接合的输入输出用电极8a、8b、8c。各电极8a、8b具有承受端子25的小孔83a、83b。
为了使分支线路81a、81b、81c的长度为λ/4，而使接合部80在板状微波铁素体部件7上所占的面积比板状微波铁素体部件7的面积显著小。低阻抗线路82a、82b、82c作为匹配电路而发挥功能，补偿工作频率的偏移及窄带宽化。接地板6与分支线路81a、81b、81c形成微波带状线，与低阻抗线路82a、82b、82c形成接地电容器。
如图1所示，微波带状线部件8的各电极8a、8b从金属外壳9的各切口9a、9b突出。在安装于树脂部件10的各臂部10b的前端部的端子25贯通于各电极8a、8b的小孔83a、83b的状态下，各电极8a、8b和端子25被焊接接合。另外，微波带状线部件8的电极8c从金属外壳9的切口9c突出，与配置在支承板91上的终端电阻R连接。
将不可逆电路元件作为循环器使用时，高频电力旋转接合部80、分支线路81a、81b、81c及低阻抗线路82a、82b、82c。另外，将不可逆电路元件作为隔离器使用时，在循环器的1个端子(第三端子)上附加有终端电阻R，因此，从第一端子进来的高频电力向第二端子传送，不过从第二端子进来的高频电力被与第三端子连接的终端电阻R吸收，不向第一端子传送。可是，若终端电阻R在工作频率上含有较多电抗成分，则产生阻抗的偏移而导致电特性的劣化。为了对其进行补偿，而使与终端电阻R连接的分支线路81c的宽度与其他分支线路81a、81b不同，并且，也使低阻抗线路82c的形状与其他低阻抗线路82a、82b不同。
在带状线部件8上经由以液晶聚合物、玻璃纤维强化环氧树脂等构成的隔板部件15而配置有永久磁铁4。隔板部件15具备支承永久磁铁4外周的凸缘部15a，并且具有厚度T的环状底部15b，以规定微波带状线部件8和永久磁铁4的间隔T。
在永久磁铁4上经由铁板3设置有磁性金属制盖2。铁板3与盖2一起构成磁轭。
本发明的重要特征在于，将1个圆板状微波铁素体部件7设置在微波带状线部件8之下，在微波带状线部件8和永久磁铁4之间不再设置1个圆板状微波铁素体部件，而形成为空气层。一直以来认为若设置对不可逆性没有贡献的空气层则导致不可逆电路元件的带宽变窄，但是可以知道，通过减薄圆板状微波铁素体部件7，并且调整微波带状线部件8和永久磁铁4的间隔，能够防止窄带宽化。
以下，对本发明的不可逆电路元件的具体例进行详细说明。还有，整体结构与图1及图2所示的相同，因此，省略重复部分的说明。
在由冷轧钢板SPCC构成且具有由从下依次排列的Cu镀膜层、Ni镀膜层及Au镀膜层构成的厚度5～30μm的镀层的金属外壳9的内底面，配置有厚度0.1mm的圆形状接地板6。在圆形状接地板6上配置有具有中央开口部10a的厚度0.5mm的液晶聚合物部件10，在树脂部件10的中央开口部10a配置有直径17mm及厚度0.5mm的圆板状石榴石型铁素体部件7(电容率εr11、饱和磁化4πMS115mT、介质损耗Tanδε2×10-4)。
在圆板状石榴石型铁素体部件7之上配置有蚀刻厚度150μm的金属薄板而形成的微波带状线部件8。在微波带状线部件8上配置有由硅树脂构成的厚度0.5mm的隔板部件15。在隔板部件15之上配置有直径20mm及厚度6.0mm的La-Co转换型铁素体永久磁铁(YBM-9BE、株式会社NEOMAX制)4。该La-Co转换型铁素体永久磁铁具有430～450mT的剩磁通密度Br及382～414KA/m的固有顽磁力iHc。微波带状线部件8和永久磁铁4的间隔由隔板15调节为0.5mm。
在永久磁铁4之上经由厚度0.8mm的SPCC板3配置有厚度0.2mm的SPCC制盖2，将盖2的端部凿密在下外壳9的上端折回部，将内部的部件固定。作为磁轭而发挥功能的盖2设定得薄以易于凿密，从而与铁板3组合而防止磁饱和。
将微波带状线部件8的电极8a、8b、8c焊接在端子25、25及终端电阻R上。利用网络分析器评价所获得的高度12.5mm的不可逆电路元件1的电特性。结果如图5～图8所示。图中的斜线部分表示在使用频率波段中不可逆电路元件所要求的特性的范围。由图5～图8可知，在使用频率波段中，插入损失低于要求值，输入侧回波损耗、输出侧回波损耗及隔离大于要求值，因此，不可逆电路元件1具有优异的电特性。
作为比较，制作具有图14及图15所示的现有结构的不可逆电路元件。与本发明的不可逆电路元件在结构上的不同点在于(a)采用厚度1.0mm的2片圆板状石榴石型铁素体部件7、7；(b)在上侧的圆板状石榴石型铁素体部件7和永久磁铁4之间取代隔板部件15而具备厚度0.2mm的屏蔽部件6；及(c)对带状线部件8的接合部、分支线路及低阻抗线路进行设计使得输入输出阻抗为50Ω。基于所述结构上的不同点，比较例的不可逆电路元件的高度为13.5mm。利用网络分析器评价该不可逆电路元件的电特性之后，获得与本发明同等的结果。从而可知，根据本发明，可获得在不使电特性劣化的情况下薄型化的不可逆电路元件。
接着，采用厚度0.5mm及1.0mm的圆板状石榴石型铁素体部件7，使永久磁铁4和微波带状线部件8的间隔T在0.7mm～1.25mm的范围变化。另外，金属外壳9的高度也对应于间隔T及圆板状石榴石型铁素体部件7的厚度而改变。还有，微波带状线部件8不管圆板状石榴石型铁素体部件7的厚度如何，均采用相同形状的部件。利用网络分析器测定所获得的不可逆电路元件的插入损失特性。图9表示间隔T和插入损失的关系。圆板状石榴石型铁素体部件7的厚度为1.0mm时，由于输入输出阻抗的不匹配而无法获得期望的特性。仅靠微波带状线部件8的分支线路及低阻抗线路的形状进行调节是困难的。另一方面，圆板状石榴石型铁素体部件7的厚度为0.5mm时，在0.3～1.25mm的间隔T下获得优异的插入损失特性。
如上所述，在现有结构的不可逆电路元件中，需要厚度1.0mm的2片圆板状微波铁素体部件7，而本发明的不可逆电路元件中只要设置一片薄的圆板状微波铁素体部件就能获得优异的电特性。
(产业上的可利用性)本发明的不可逆电路元件在不使电特性劣化的情况下实现薄型化，且由于结构简单而在低价格化上有利。
权利要求
1.一种不可逆电路元件，其特征在于，具备金属外壳、配置在所述金属外壳内底面的接地板、配置在所述接地板上且具有露出所述接地板的开口部的树脂部件、配置在所述树脂部件开口部的板状微波铁素体部件、配置在所述板状微波铁素体部件上的带状线部件、不经由其他板状微波铁素体部件而隔离地配置在所述带状线部件上的永久磁铁，所述带状线部件具备由从中央部呈放射状延伸的带状电极构成的接合部、从所述带状电极间呈放射状延伸的分支线路、与所述分支线路的端部一体地连接并沿所述板状微波铁素体部件的外缘延伸的低阻抗线路、与所述低阻抗线路一体地连接的电极，因此，所述分支线路和所述接地板形成微波带状线，并且，所述低阻抗线路和所述接地板形成接地电容器。
2.根据权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于，在所述带状线部件和所述永久磁铁之间配置有用于确保两者间隔的隔板部件。
3.根据权利要求2所述的不可逆电路元件，其特征在于，所述隔板部件具备支承所述永久磁铁外周的凸缘部。
4.根据权利要求2或3所述的不可逆电路元件，其特征在于，所述隔板部件由耐热性树脂构成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的不可逆电路元件，其特征在于，所述带状线部件和永久磁铁的间隔为所述板状微波铁素体部件的厚度以上。
全文摘要
一种不可逆电路元件，其具备金属外壳、配置在所述金属外壳内底面的接地板、配置在所述接地板上且具有露出所述接地板的开口部的树脂部件、配置在所述树脂部件开口部的板状微波铁素体部件、配置在所述板状微波铁素体部件上的带状线部件、不经由其他板状微波铁素体部件而隔离地配置在所述带状线部件上的永久磁铁，所述带状线部件具备由从中央部呈放射状延伸的带状电极构成的接合部、从所述带状电极间呈放射状延伸的分支线路、与所述分支线路的端部一体地连接并沿所述板状微波铁素体部件的外缘延伸的低阻抗线路、与所述低阻抗线路一体地连接的电极，因此，所述分支线路和所述接地板形成微波带状线，并且，所述低阻抗线路和所述接地板形成接地电容器。
文档编号H01P1/38GK101051703SQ200710006298
公开日2007年10月10日 申请日期2007年2月7日 优先权日2006年2月7日
发明者向井义行, 山本伸二 申请人:日立金属株式会社