非可逆电路元件和使用其的通信装置的制作方法

本发明涉及非可逆电路元件和使用其的通信装置，特别是涉及分布常数型的非可逆电路元件和使用其的通信装置。

背景技术：

隔离器或循环器等非可逆电路元件例如组装在手机那样的移动通信设备或在基站使用的通信装置等来进行使用。非可逆电路元件有分布常数型或集中常数型等的类型，其中，分布常数型的非可逆电路元件适合于基站等要求高输出的用途。

分布常数型的非可逆电路元件的构造例如在专利文献1中被记载。专利文献1所记载的非可逆电路元件具有在壳体收纳有中心导体和永磁铁的结构，该中心导体具有彼此以120°的角度呈放射状延伸的3个端口，该永磁铁对铁氧体芯赋予磁场。

但是，将中心导体或永磁铁收纳在壳体的类型的非可逆电路元件存在难以小型化或者降低制造成本等的问题。特别是在设想超过20ghz那样的高频区域中的使用的情况下，与数百mhz频带的非可逆电路元件相比，有必要将尺寸充分地小型化，因此，难以制作将中心导体或永磁铁收纳在壳体的类型的非可逆电路元件。

因此，为了以低成本制作更加小型的非可逆电路元件，不是将中心导体或永磁铁收纳在壳体而是使用集合基板来制作的层叠型的非可逆电路元件是有利的。

图14是表示层叠型的非可逆电路元件的一个例子的大致立体图。

图14所示的非可逆电路元件100具有由2个永磁铁111、112夹持的磁转子120，其外形为大致长方体形状。磁转子120具有2个铁氧体芯121、122和由它们夹持的中心导体123，从中心导体123导出的3个端口131～133分别与外部端子141～143连接。图14所示的非可逆电路元件100具有如下结构：xy面是安装面，在与xy面正交的z方向上依次层叠永磁铁111、磁转子120和永磁铁112。

具有这样的结构的非可逆电路元件100在以集合基板的状态进行层叠后，通过切割进行单片化，从而能够获取多个，因此，能够降低制造成本，并且能够小型化整体的尺寸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-29123号公报

但是，在图14所示的非可逆电路元件100中，由于外部端子141～143在z方向上横截永磁铁111，因此，外部端子141～143较大地受到来自永磁铁111的磁特性的影响。由此，对外部端子141～143具有的电感成分产生不良影响，因此，存在电气特性劣化、特别是插入损耗劣化等的问题。这样的问题在作为对象的频带低时并不突出，但是，在作为对象的频带例如成为20ghz以上时，电气特性会大幅劣化。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，改善小型并且能够以低成本制作的非可逆电路元件的电气特性。另外，本发明的目的在于，提供具有这样的非可逆电路元件的通信装置。

本发明的非可逆电路元件，其特征在于，具有与层叠方向平行的安装面、和垂直于所述安装面并且与所述层叠方向平行的第一和第二侧面，所述非可逆电路元件包括：第一永磁铁；磁转子，相对于所述第一永磁铁在所述层叠方向上被层叠，并且具有中心导体和从所述中心导体导出的至少第一和第二端口；第一外部端子，设置在所述第一侧面，并且与所述第一端口连接；和第二外部端子，设置在所述第二侧面，并且与所述第二端口连接。

另外，本发明的通信装置，其特征在于，具有上述的非可逆电路元件。

根据本发明，由于安装面与层叠方向平行，因此，能够不横截永磁铁而配置外部端子。由此，能够防止起因于外部端子与永磁铁的重叠的电气特性的劣化。

优选地，本发明的非可逆电路元件还包括磁性体基板，所述磁转子在所述层叠方向上被所述第一永磁铁和所述磁性体基板夹持。此时，进一步优选所述磁性体基板是第二永磁铁。由此，能够对中心导体垂直地施加强磁场。

本发明中，优选所述磁转子包含在所述层叠方向上夹持所述中心导体的第一和第二铁氧体芯。由此，能够得到更加良好的电气特性。

优选地，本发明的非可逆电路元件还包括设置在所述安装面的第三外部端子，所述中心导体还具有与所述第三外部端子连接的第三端口。由此，能够作为3端口结构的隔离器或者循环器来使用。此时，优选所述第一和第二外部端子的一部分设置在所述安装面。由此，能够提高安装强度和连接可靠性。

优选地，本发明中，以所述中心导体的中心点为基准的所述第一端口的延伸方向与以所述中心导体的中心点为基准的所述第三端口的延伸方向所成的角度为锐角，以所述中心导体的中心点为基准的所述第二端口的延伸方向与以所述中心导体的中心点为基准的所述第三端口的延伸方向所成的角度为锐角。由此，由于能够缩短外部端子的长度，因此，能够得到良好的高频特性。

优选地，本发明的非可逆电路元件还包括：导体板，在所述层叠方向上被所述第一永磁铁与所述磁转子夹持；和与所述导体板连接的第四外部端子。由此，能够对导体板赋予接地等的基准电位。

优选地，本发明的非可逆电路元件还包括：连接导体，覆盖位于所述安装面的相反侧的上表面，连接所述导体板与所述第四外部端子。此时，优选所述导体板从所述安装面、所述第一侧面和所述第二侧面均不露出，从上表面露出而与所述连接导体连接。由此，能够防止导体板与外部端子之间的短路不良状况。

根据本发明，能够提供非可逆电路元件，其小型并且能够以低成本制作，并且高频特性优异。另外，根据本发明，能够提供具有这样的非可逆电路元件的通信装置。

附图说明

图1是从上表面侧观察本发明的优选的实施方式的非可逆电路元件10的大致立体图。

图2是从安装面侧观察非可逆电路元件10的大致立体图。

图3是从上表面侧观察删除了非可逆电路元件10所包含的外部端子和连接导体的状态的大致立体图。

图4是从安装面侧观察删除了非可逆电路元件10所包含的外部端子和连接导体的状态的大致立体图。

图5是用于说明非可逆电路元件10的主要部分的大致分解立体图。

图6是用于说明中心导体50的形状的yz截面图。

图7是用于说明设置于中心导体50的端口51～53的位置的示意图。

图8是用于说明第一变形例的中心导体50的形状的图。

图9是用于说明第二变形例的中心导体50的形状的图。

图10是用于说明非可逆电路元件10的制作方法的工序图。

图11是用于说明非可逆电路元件10的制作方法的工序图。

图12是用于说明导体图案40b与导体板50a的位置关系的俯视图。

图13是表示使用了本实施方式的非可逆电路元件的通信装置80的结构的框图。

图14是表示层叠型的非可逆电路元件的一个例子的大致立体图。

符号的说明

10、91、92非可逆电路元件

11安装面

12上表面

13～16侧面

21～24外部端子

25连接导体

30a、31、32永磁铁

30b、40b导体图案

40磁转子

40a、41、42铁氧体芯

50中心导体

50a导体板

51～53端口

54虚拟端口

60、61导体板

71、72粘接层

73层叠体

80通信装置

80r接收电路部

80t发送电路部

81接收用放大电路

82接收电路

83发送电路

84功率放大电路

ant天线

c中心点

d切割线

l1～l4直线

r0终端电阻器。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。

图1和图2是表示本发明的优选的实施方式的非可逆电路元件10的结构的大致立体图，图1是从上表面侧观察的大致立体图，图2是从安装面侧观察的大致立体图。另外，图3和图4是删除了非可逆电路元件10所包含的外部端子和连接导体的状态的大致立体图，图3是从上面侧观察的大致立体图，图4是从安装面侧观察的大致立体图。再有，图5是用于说明非可逆电路元件10的主要部分的大致分解立体图。

图1～图5所示的非可逆电路元件10是分布常数型的非可逆电路元件，组装到手机那样的移动通信设备或者基站中使用的通信装置等，并且作为隔离器或循环器来使用。本实施方式的非可逆电路元件10虽然没有特别的限制，但是适合在基站使用的通信装置中使用。

如图1～5所示，本实施方式的非可逆电路元件10是具有大致长方体形状的表面安装型的电子部件，具有构成xy面的安装面11和上表面12、构成xz面的第一和第二侧面13、14、和构成yz面的第三和第四侧面15、16。虽然没有特别的限制，但是在作为对象的频带大约为25ghz时，x方向上的长度为2mm左右，y方向上的宽度为1.25mm左右，z方向上的高度为1.25mm左右。

非可逆电路元件10具有4个外部端子21～24和连接导体25。如图2所示，第一外部端子21形成于侧面13和安装面11，第二外部端子22形成于侧面14和安装面11，第三外部端子23形成于安装面11。此外，在图3和图4中，外部端子21～24的形成位置以虚线表示。在本实施方式的非可逆电路元件10作为循环器来使用时，该3个外部端子21～23分别与相应的信号配线连接。另一方面，本实施方式的非可逆电路元件10作为隔离器来使用时，例如，外部端子21和22分别与相应的信号配线连接，外部端子23经由终端电阻而接地。同样地，即使经由外部端子21或者22的一端而接地于终端电阻，也能够作为隔离器来使用。第四外部端子24形成于侧面15和16的整体，并且形成于安装面11的一部分。对第四外部端子24赋予接地等的基准电位。连接导体25形成于上表面12的整个面，实现将赋予第四外部端子24的基准电位提供给后面所述的导体板的功能。

再有，非可逆电路元件10具有如下结构：具有永磁铁31和32，在它们之间磁转子40在作为层叠方向的x方向上被夹入。本发明中，可以省略永磁铁31和32的一方，或者置换为作为矫顽力小的磁性体基板的铁板等，但是，为了对磁转子40垂直地施加强磁场，优选由2个永磁铁31和32夹入磁转子40。本实施方式中。外部端子21～23均形成于磁转子40的表面，外部端子21～23不具有覆盖永磁铁31或32的部分。能够进行这样的布局是由于安装面11与作为层叠方向的x方向平行。

磁转子40包含2个铁氧体芯41与42、和由它们在x方向上夹持的中心导体50。作为铁氧体芯41和42的材料，优选使用钇/铁/石榴石(yig)等软磁性材料。中心导体50为大致圆盘形状，具有从中心点以放射状导出的3个端口51～53。中心导体51～53与铁氧体芯41、42经由粘接层71而彼此粘接。

在此，从中心导体50导出的第一端口51的前端露出于第一侧面13，由此与第一外部端子21连接。另外，从中心导体50导出的第二端口52的前端露出于第二侧面14，由此与第二外部端子22连接。再有，从中心导体50导出的第三端口53的前端露出于安装面11，由此与第三外部端子23连接。

本实施方式的非可逆电路元件10还具有导体板61和导体板62，导体板61在x方向上被永磁铁31与磁转子40夹持，导体板62在x方向上被永磁铁32与磁转子40夹持。因此，中心导体50被2个导体板61和62夹持，与永磁铁31和32隔离开。导体板61和62中，y方向上的宽度比非可逆电路元件10的y方向上的宽度窄，并且z方向上的高度比非可逆电路元件10的z方向上的高度低。于是，导体板61和62从侧面13、14和安装面11均不露出，而是露出于上表面12。如上所述，由于上表面12的整个面被连接导体25覆盖，因此，导体板61和62经由连接导体25而与第四外部端子24连接。此外，永磁铁31和32与磁转子40经由粘接层72而彼此粘接。

图6是用于说明中心导体50的形状的yz截面图。

如图6所示，中心导体50的yz截面为大致圆形。于是，从中心导体50导出的第一端口51向图6的左下方向延伸，并且与第一外部端子21连接。另外，从中心导体50导出的第二端口52向图6的右下方向延伸，并且与第二外部端子22连接。再有，从中心导体50导出的第三端口53向图6的正下方向(负z方向)延伸，并且与第三外部端子23连接。但是，中心导体50的yz截面不是必须为圆形，也可以具有用于特性调整的凹部、凸部、孔部、分支部、狭缝等。

在图6中也图示了导体板61和62的位置，已知导体板61和62的端部不露出于安装面11和侧面13、14。另一方面，导体板61和62的端部露出于上表面12，由此与连接导体25连接。

图7是用于说明设置于中心导体50的端口51～53的位置的示意图。

如图7所示，在本实施方式中，在分别以直线l1～l3表示以中心导体50的中心点c为基准的端口51～53的延伸方向时，直线l1和l2所成的角度θ1大约为120°，直线l1和l2与直线l3所成的角度θ2均大约为60°。即，角度θ2均为锐角，与一般的非可逆电路元件中的端口的导出角度(互相为120°)大幅不同。

即使是上述的结构也起到作为非可逆电路元件的功能是由于第三端口53具有与虚拟端口54实质上相同的特性。虚拟端口54从中心点c向正上方向(正z方向)延伸，对应于虚拟端口54的直线l4与直线l1和l2所成的角度θ3均为大约120°。即，具有第一和第二端口51、52与虚拟端口54的中心导体具有与一般的3端子型的非可逆电路元件中使用的中心导体相同的结构，如众所周知的那样起到作为隔离器或循环器的功能。

呈现于该虚拟端口54的驻波也同样地呈现于位于虚拟端口54的180°相反侧的第三端口53，因此，通过取代虚拟端口54而使用第三端口53，能够实现与一般的3端子型的非可逆电路元件中使用的中心导体相同的功能。此外，直线l1和直线l2所成的角度θ1没有必要正好是120°，为了降低第一端口51与第二端口52之间的插入损耗，也可以设计为超过120°。

但是，本发明中，从中心导体50导出的端口51～53的布局不限于上述的布局。因此，如图8所示的第一变形例那样，也可以将第三端口53配置于与虚拟端口54相同的位置。或者，如图9所示的第二变形例那样，也可以将第一变形例的布局旋转180°。但是，此时，第一和第二外部端子21、22的z方向上的长度变长，因此，在使用的频带高时，特别是在20ghz以上的频带中使用时，由于第一和第二外部端子21、22的电感成分，电气特性会发生劣化。

对此，根据图6所示的本实施方式的布局，第三端口53与印刷基板上的焊盘图案的连接不会变得困难，并且能够缩短第一和第二外部端子21、22的z方向上的长度。因此，本实施方式的中心导体50的布局容易采用表面安装型的端子配置，并且在使用的频带高时，特别是在20ghz以上的频带中使用时，是特别有利的。

于是，本实施方式的非可逆电路元件10由于外部端子21～23与永磁铁31或者32不具有重叠，因此，不会如现有的非可逆电路元件100那样外部端子21～23的电感增大。因此，即使在使用的频带非常高时，也能够得到良好的电气特性。

表1是表示本实施方式的非可逆电路元件10与图14所示的现有的非可逆电路元件100的电气特性的表，均为x方向上的长度为2mm、y方向上的宽度为1.25mm、z方向上的高度为1.25mm时的值。

[表1]

如表1所示，本实施方式的非可逆电路元件10与现有的非可逆电路元件100相比，在26.5ghz和29.5ghz的频带中，插入损耗低并且隔离特性高。

接着，对本实施方式的非可逆电路元件10的制作方法进行说明。

首先，如图10所示，准备作为集合基板的永磁铁30a和铁氧体芯40a，在永磁铁30a和铁氧体芯40a的表面形成导体图案。具体来说，在永磁铁30a的表面的大致整个面形成导体图案30b，在铁氧体芯40a的表面规则地形成矩形形状的导体图案40b。作为导体图案30b、40b的形成方法，例如可以使用丝网印刷法。导体图案40是最终成为导体板61或者62的部分。

接着，经由粘接层72，将永磁铁30a和铁氧体芯40a进行层叠，通过进行真空热压而使它们一体化，制作图11所示的层叠体73。制作了2个这样的层叠体73之后，如图11所示，经由粘接层71并由2个层叠体73夹入导体板50a，通过进行真空热压而使它们一体化。导体板50a由多个中心导体50构成。

图12是用于说明导体图案40b与导体板50a的位置关系的俯视图。如图12所示，对两者的位置进行调整，使得1个导体图案40b与2个中心导体50重叠。此外，在y方向上邻接的中心导体50通过端口51或者52而被连结，在z方向上邻接的中心导体50通过端口53而被连结，因此，各个中心导体50不会分离。

于是，沿着图12所示的切割线d对集合基板进行切割之后，如果在各个片上形成外部端子21～24和连接导体25，则完成本实施方式的非可逆电路元件10。

如果使用这样的制作方法，则能够同时地制作多个非可逆电路元件10，因此，能够降低制造成本。另外，如图12所示，使用与2个中心导体50重叠的导体图案40b，并且在y方向上切断导体图案40b，因此，能够使导体板61和62露出于上表面12。

然后，将完成的非可逆电路元件10安装于印刷基板时，在进行90°旋转的状态下进行安装，使得作为层叠方向的x方向成为水平。由此，如已经说明的那样外部端子21～23没有必要横截永磁铁31或者32，因此，不会如现有的非可逆电路元件100那样高频特性发生劣化。

图13是表示使用本实施方式的非可逆电路元件的通信装置80的结构的框图。

图13所示的通信装置80例如为移动通信系统中的配备于基站的装置，包含接收电路部80r和发送电路部80t，它们与收发用的天线ant连接。接收电路部80r包含接收用放大电路81和处理接收的信号的接收电路82。发送电路部80t包含生成声音信号、图像信号等的发送电路83和功率放大电路84。

在具有这样的结构的通信装置80中，在从天线ant到达至接收电路部80r的路径或从发送电路部80t到达至天线ant的路径，使用本实施方式的非可逆电路元件91、92。非可逆电路元件91起到作为循环器的功能，非可逆电路元件92起到作为具有终端电阻器r0的隔离器的功能。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形，它们当然也包含于本发明的范围内。