專利名稱：非可逆電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非可逆電路元件，特別是涉及微波頻帶中使用的隔離器和 循環(huán)器等非可逆電路元件。
背景技術(shù)：
以往，隔離器和循環(huán)器等非可逆電路元件具有只在預(yù)先決定的特定方 向傳送信號，在相反方向不傳送的特性。利用該特性，例如隔離器在汽車 電話、移動(dòng)電話等移動(dòng)體通信儀器的發(fā)送電路部中使用。
作為這種非可逆電路元件，作為雙端口型隔離器，如專利文獻(xiàn)l的圖
6所述，知道在鐵氧體的表面，將第一中心電極和第二中心電極在彼此絕 緣的狀態(tài)下交叉配置，在連接在輸入端口上的第一中心電極的一端和連接 在輸出端口上的第二中心電極的一端之間連接電阻，并且與該電阻串聯(lián)連 接電感。
該雙端口型隔離器把第一和第二中心電極的交叉角設(shè)定為40°~80°， 實(shí)現(xiàn)能耐實(shí)用的插入損失帶寬和隔離帶寬。為了補(bǔ)償交叉角從90°錯(cuò)開所 引起的相位偏移而設(shè)置所述電感?？墒牵嬖谌绻獢U(kuò)大插入損失帶寬， 則隔離帶寬就變窄，相反，如果要擴(kuò)大隔離帶寬，則插入損失帶寬就變窄 的問題。
此外，如專利文獻(xiàn)2的圖6和圖7所述，知道在鐵氧體，將第一中心 電極和第二中心電極在彼此絕緣的狀態(tài)下交叉配置，在輸入端口連接第一 中心電極的一端，在輸出端口連接第一中心電極的另一端和第二中心電極 的一端，在接地端口連接第二中心電極的另一端，在輸入端口和輸出端口 之間并聯(lián)匹配電容和電阻。
該雙端口型隔離器具有大幅度降低插入損失的優(yōu)點(diǎn)，但是希望進(jìn)一步 增大隔離帶寬。專利文獻(xiàn)1:特開2003-046307號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:國際公開第2007/046229號手冊

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，不增大插入損失，能提高隔離特性的非可 逆電路元件。
為了實(shí)現(xiàn)所述的目的，本發(fā)明的非可逆電路元件的特征在于，包括 永磁體；
通過所述永磁體施加直流磁場的鐵氧體；以及
在所述鐵氧體，在彼此絕緣的狀態(tài)下交叉配置的第一和第二中心電
極，
所述第一中心電極的一端與輸入端口電連接，另一端與輸出端口電連
接，
所述第二中心電極的一端與輸出端口電連接，另一端與接地端口電連
接，
在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接第一匹配電容，
在所述輸出端口和所述接地端口之間電連接第二匹配電容，
在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接電阻，
在所述輸入端口和所述輸出端口之間以與所述第一中心電極并聯(lián)且 與所述電阻串聯(lián)的方式電連接構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路的電感和電容器。
在本發(fā)明的非可逆電路元件中，在輸入端口和輸出端口之間以與第一 中心電極并聯(lián)并且與電阻串聯(lián)的方式電連接構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路的電感 和電容器，所以，如果對輸出端口輸入高頻電流，根據(jù)電阻和LC串聯(lián)共
振電路的阻抗特性被匹配為寬帶，隔離特性提高。另一方面，在高頻電流 從輸入端口流向輸出端口的動(dòng)作時(shí)，大的高頻電流流向第二中心電極，高 頻電流幾乎不流向第一中心電極和電阻。因此，即使追加所述LC串聯(lián)共 振電路，也能忽略其引起的損失，插入損失不會增大。
根據(jù)本發(fā)明，在輸入端口和輸出端口之間以與第一中心電極并聯(lián)且與 電阻串聯(lián)的方式電連接構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路的電感和電容器，所以能在 維持插入損失特性的同時(shí)，提高隔離特性。


圖1是表示本發(fā)明的非可逆電路元件的實(shí)施例1(雙端口型隔離器) 的等效電路圖。
圖2是所述實(shí)施例1的其他等效電路圖。 圖3是表示所述實(shí)施例1的分解立體圖。 圖4是表示帶中心電極的鐵氧體的立體圖。 圖5是表示所述鐵氧體的立體圖。 圖6是表示鐵氧體和磁鐵組裝體的分解立體圖。 圖7是表示第一例的特性的曲線圖，(A)表示隔離特性，(B)表示 插入損失特性。
圖8是表示第二例的特性的曲線圖，(A)表示隔離特性，(B)表示 插入損失特性。
圖9是表示本發(fā)明的非可逆電路元件的實(shí)施例2 (雙端口型隔離器) 的等效電路圖。
圖10是表示所述實(shí)施例2的特性的曲線圖，(A)表示隔離特性，(B) 表示插入損失特性。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的非可逆電路元件的實(shí)施例。 (實(shí)施例1，參照圖1~圖8)
圖1表示本發(fā)明的非可逆電路元件的實(shí)施例1的雙端口型隔離器的等 效電路圖。該雙端口型隔離器是集中常數(shù)型隔離器，在鐵氧體32，在彼此 絕緣的狀態(tài)下，交叉配置構(gòu)成電感Ll的第一中心電極35和構(gòu)成電感L2 的第二中心電極36。
第一中心電極35的一端通過匹配用電容器CS1連接在輸入端口 Pl 上。第一中心電極35的另一端和第二中心電極36的一端通過匹配用電容 器CS2連接在輸出端口 P2上，第二中心電極36的另一端連接在接地端口 P3上。
在輸入端口 Pl和輸出端口 P2之間，與第一中心電極35并聯(lián)連接匹配用電容器C1，在輸出端口 P2和接地端口 P3之間與第二中心電極36并 聯(lián)連接匹配用電容器C2。在輸入端口 Pl和輸出端口 P2之間，電阻R1和 LC串聯(lián)共振電路(由電感L3和電容器C3構(gòu)成)與第一中心電極35并聯(lián) 連接。進(jìn)而，在第一中心電極35的一端連接有接地的阻抗調(diào)整用電容器 CA。
在由以上的電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成的雙端口型隔離器中，如果對輸入端口 Pl 輸入高頻電流，則第二中心電極36中會流動(dòng)大的高頻電流，第一中心電 極35中幾乎不流動(dòng)高頻電流，插入損失小，在寬帶工作。在該工作時(shí)， 高頻電流幾乎不流向電阻Rl和LC串聯(lián)共振電路(電感L3和電容器C3)， 所以能忽略該LC串聯(lián)共振電路引起的損失，插入損失不會增大。
而如果對輸出端口 P2輸入高頻電流，就通過電阻R1和LC串聯(lián)共振 電路的阻抗特性，匹配為寬帶，隔離特性提高。另外，后面參照圖7和圖 8，說明這樣的隔離和插入損失的特性。
此外，圖l所示的雙端口型隔離器也能由圖2所示的等效電路構(gòu)成。 圖2所示的雙端口型隔離器省略圖1所示的等效電路中的電容器CS1、 CS2、 CA，基本上進(jìn)行與圖l所示的雙端口型隔離器同樣的動(dòng)作。
下面，參照圖3 圖6說明圖1和圖2所示的雙端口型隔離器的具體的 結(jié)構(gòu)。該集中常數(shù)型的雙端口型隔離器大致由平板狀軛IO、密封樹脂15、 電路襯底20、由鐵氧體32和永磁體41構(gòu)成的鐵氧體/磁鐵組裝體30構(gòu)成。 電阻R1和電感L3安裝在電路襯底20上。其它的電容器C1、 C2、 CS1、 CS2、 CA內(nèi)置于構(gòu)成為多層的電路襯底20中。須指出的是，在圖3中，
帶斜線的部分是導(dǎo)電體。
在鐵氧體32中，如圖4所示，在表背主面32a、 32b形成彼此電絕緣 的第一中心電極35和第二中心電極36。這里，鐵氧體32形成具有彼此對 置的平行的第一主面32a和第二主面32b的長方體形狀。
此外，永磁體41對于鐵氧體32，以在大致垂直于主面32a、 32b的方 向施加直流磁場的方式與主面32a、 32b對置，借助例如環(huán)氧類的粘合劑 42 (參照圖6)而接合，形成鐵氧體/磁鐵組裝體30。永磁體41的主面41a 與鐵氧體32的主面32a、 32b為同一尺寸，以彼此的外形一致的方式使主 面32a、 41a、主面32b、 41a彼此對置配置。第一中心電極35由導(dǎo)體膜形成。即如圖4所示，在鐵氧體的第一主
面32a，從右下方上升在分支為2條的狀態(tài)下向左上方以相對于長邊比較 小的角度傾斜形成，向左上方上升，經(jīng)由上表面32c上的中繼用電極35a 繞到第二主面32b，在第二主面32b，在透視狀態(tài)下以與第一主面32a重 疊的方式在分支為2根的狀態(tài)下形成，其一端與在下表面32d上形成的連 接用電極35b連接。此外，第一中心電極35的另一端與形成在下表面32d 上的連接用電極35c連接。這樣，在第一中心電極35把鐵氧體32纏繞一 匝。然后，第一中心電極35和以下說明的第二中心電極36，在其間形成 絕緣膜并在彼此絕緣的狀態(tài)下交叉。
第二中心電極36由導(dǎo)體膜形成。首先，第0.5匝36a在第一主面32a， 從右下向左上以相對于長邊比較大的角度傾斜，在與第一中心電極35交 叉的狀態(tài)下形成，通過上表面32c上的中繼用電極36b繞到第二主面32b， 第1匝36c是在第二主面32b大致垂直地與第一中心電極35交叉的狀態(tài) 下形成的。第1匝36c的下端部通過下表面32d的中繼用電極36d繞到第 一主面32a，第1.5匝36e在第一主面32a與第0.5匝36a平行且與第一中 心電極35交叉的狀態(tài)下形成，通過上表面32c上的中繼用電極36f繞到第 二主面32b。以下同樣，在鐵氧體32的表面分別形成第2匝36g、中繼用 電極36h、第2.5匝36i、中繼用電極36j、第3匝36k、中繼用電極361、 第3.5匝36m、中繼用電極36n、第4匝36o。此外，第二中心電極36的 兩端分別與形成在鐵氧體32的下表面32d的連接用電極35c、 36p連接。 須指出的是，連接用電極35c作為第一中心電極35和第二中心電極36各
自的端部的連接用電極而公用。
即第二中心電極36以螺旋狀在鐵氧體32上纏繞4匝。這里，匝數(shù)把
中心電極36分別橫穿一次主面32a、 32b的狀態(tài)作為0.5匝計(jì)算。而且， 根據(jù)需要設(shè)定中心電極35、 36的交叉角，調(diào)整輸入阻抗或插入損失。
此外，在鐵氧體32的上下表面32c、 32d上形成的凹部37 (參照圖5) 填充銀、銀合金、銅、銅合金等電極用導(dǎo)電材料，形成連接用電極35b、 35c、 36p或中繼用電極35a、 36b、 36d、 36f、 36h、 36j、 361、 36n。此外， 在上下表面32c、 32d，與各種電極平行形成虛設(shè)凹部38，并且形成虛設(shè) 電極39a、 39b、 39c。這種電極是通過在母鐵氧體襯底上預(yù)先形成通孔，用電極用導(dǎo)電材料填充該通孔后在截?cái)嗤椎奈恢们懈疃纬傻摹ｍ氈赋?的是，各種電極也可以在凹部37、 38作為導(dǎo)體膜形成。
作為鐵氧體32，使用YIG鐵氧體。第一和第二中心電極35、 36或各 種電極作為銀或銀合金的厚膜或薄膜，用轉(zhuǎn)印、復(fù)制、光刻等工法能形成。 作為中心電極35、 36的絕緣膜，可以使用玻璃或氧化鋁等介質(zhì)厚膜、聚 酰亞胺等樹脂膜。也能通過轉(zhuǎn)印、復(fù)制、光刻等工法形成它們。
另外，包含絕緣膜和各種電極在內(nèi)能用磁性體材料一體地焙燒鐵氧體 32。這種情況下，各種電極使用耐高溫焙燒的Pd或Pd/Ag。
永磁體41通常使用鍶、鋇、鑭鈷類的鐵氧體磁鐵。作為接合永磁體 41和鐵氧體32的粘合劑42，適合使用單成分(one-component)的熱硬化 型環(huán)氧粘合劑。
電路襯底20是在多個(gè)介質(zhì)薄板上形成規(guī)定的電極并層疊、燒結(jié)的層 疊型襯底，在其內(nèi)部內(nèi)置等效電路即圖1和和圖2所示的匹配用電容器 Cl、 C2、 CS1、 CS2、 CA，終端電阻R1和電感L3安裝在電路襯底20上。 此外，分別在上表面形成端子電極25a 25e，在下面形成外部連接用端子 電極(未圖示)。另外，省略電路襯底20內(nèi)的多層構(gòu)造的細(xì)節(jié)。
所述鐵氧體/磁鐵組裝體30安放在電路襯底20上，鐵氧體32的下表 面32d的各種電極和電阻Rl、電感L3與電路襯底20上的端子電極25a 25e 通過回流錫焊一體化，并且永磁體41的下表面用粘合劑一體化到電路襯 底20上。順便說一下，連接用電極36p連接在端子電極25a上，連接用 電極35c連接在端子電極25b上，連接用電極35b連接在端子電極25e上。
平板狀軛10具有電磁屏蔽功能，所以在所述鐵氧體/磁鐵組裝體30 的上表面通過密封樹脂15固定。平板狀軛10的功能是抑制從鐵氧體/磁鐵 組裝體30的磁泄漏、高頻電磁泄漏，抑制來自外部的磁的影響，以及在 使用芯片裝配器將本隔離器搭載在未圖示的襯底上時(shí)提供用真空吸盤拾 取的地方。須指出的是，平板狀軛10沒必要一定接地，但是也可以通過 焊錫或?qū)щ娦哉澈蟿┑冉拥?，如果接地，則高頻屏蔽的效果提高。
這里，參照圖7和圖8說明所述雙端口型隔離器的隔離和插入損失的 特性。圖7所示的特性是在圖1所示的等效電路中由圖3 圖6的結(jié)構(gòu)構(gòu)成， 是具有以下規(guī)格的第1例的測定數(shù)據(jù)。電容器C1: 17.0pF
電容器C3: 0.40 pF 電感L3: 80.0nH 電阻R1: 30.0 Q 電容器C2: 1.50 pF 電容器CA: 0.40 pF 電容器CS1: 7.0 pF 電容器CS2: 7.0 pF
圖7 (A)表示隔離特性，用虛線表示的曲線A是第1例的數(shù)據(jù)。另 一方面，用實(shí)線表示的曲線A'是省略串聯(lián)共振電路(電感L3和電容器C3)， 此外由相同規(guī)格構(gòu)成的比較例的數(shù)據(jù)。隔離為一15dB時(shí)的頻率擴(kuò)大到 797.9 880.4MHz (頻帶寬度82.5MHz)。此外，圖7 (B)表示插入損失特 性，用虛線表示的曲線B是第1例的數(shù)據(jù)，用實(shí)線表示的曲線B'是所述 比較例的數(shù)據(jù)。在第1例中，維持與比較例同等的插入損失特性。
圖8所示的特性是在圖1所示的等效電路中由圖3 圖6的結(jié)構(gòu)構(gòu)成， 是具有以下的規(guī)格的第2例的測定數(shù)據(jù)。
電容器C1: 5,OpF
電容器C3: 0.10 pF
電感L3: 60.0nH
電阻R1: 35.0 Q
電容器C2: 0.6pF
電容器CA: 0.10 pF
電容器CS1: 2.0 pF
電容器CS2: 2.0 pF
圖8 (A)表示隔離特性，用虛線表示的曲線A是第2例的數(shù)據(jù)。而 用實(shí)線表示的曲線A，是省略串聯(lián)共振電路(電感L3和電容器C3)，此外 由相同規(guī)格構(gòu)成的比較例的數(shù)據(jù)。在隔離為一15dB時(shí)的頻率擴(kuò)大到 1833.0 2044.7MHz (頻帶寬度211.7MHz)。此外，圖8 (B)表示插入損 失特性，用虛線表示的曲線B是第2例的數(shù)據(jù)，用實(shí)線表示的曲線B'是 所述比較例的數(shù)據(jù)。在第2例中，維持與比較例同等的插入損失特性。在本實(shí)施例1中，鐵氧體/磁鐵組裝體30通過用粘合劑42把鐵氧體
32和一對永磁體41 一體化，在構(gòu)造上變得穩(wěn)定，成為由振動(dòng)或沖擊難以
變形、破損的堅(jiān)固的隔離器。
此外，電路襯底20由多層介質(zhì)襯底構(gòu)成。在內(nèi)部內(nèi)置電容器或電阻 等的電路網(wǎng)，能實(shí)現(xiàn)隔離器的小型化、薄型化，由于在襯底內(nèi)進(jìn)行電路元 件間的連接，所以能期待可靠性的提高。 (實(shí)施例2、參照圖9和圖10)
圖9表示本發(fā)明的非可逆電路元件的實(shí)施例2的雙端口型隔離器的等 效電路圖。該雙端口型隔離器基本上具有圖1所示的等效電路和圖3 圖6 所示的構(gòu)造，與第一中心電極35并列追加電阻R2和串聯(lián)共振電路(由電 感L4和電容器C4構(gòu)成)。
這里，參照圖10，說明實(shí)施例2的雙端口型隔離器的隔離和插入損失 的特性。圖10所示的特性是在圖9所示的等效電路中由圖3 圖6的結(jié)構(gòu) 構(gòu)成，是具有以下的規(guī)格的第2例的測定數(shù)據(jù)。
電容器C1: 5.0pF
電容器C3: 0.10 pF
電感L3: 60.0nH
電阻R1: 40.0 Q
電容器C4: 0.10 pF
電感L4: 60.0nH
電阻R2: 40.0Q
電容器C2: 0.60 pF
電容器CA: 0.10 pF
電容器CS1: 2.0 pF
電容器CS2: 2.0 pF
圖10 (A)表示隔離特性，用虛線表示的曲線A是實(shí)施例2的數(shù)據(jù)。 而用實(shí)線表示的曲線A'是省略串聯(lián)共振電路(電感L3、 L4和電容器C3、 C4)，此外由相同規(guī)格構(gòu)成的比較例的數(shù)據(jù)。隔離頻帶寬度被大幅擴(kuò)大。 此外，圖10 (B)表示插入損失特性，用虛線表示的曲線B是實(shí)施例2的 數(shù)據(jù)，用實(shí)線表示的曲線B，是所述比較例的數(shù)據(jù)。在實(shí)施例2中，維持與比較例同等的插入損失特性。 (其他實(shí)施例)
另外，本發(fā)明的非可逆電路元件并不周限于所述的實(shí)施例，在其宗旨 的范圍內(nèi)能進(jìn)行各種變更。
例如，如果把永磁體41的N極和S極顛倒，則替換輸入端口 Pl和 輸出端口P2。此外，第一和第二中心電極的形狀能進(jìn)行各種變更。例如，
在所述實(shí)施例1中，第一中心電極35在鐵氧體32的主面上分支為2條， 但是也可以不分支。此外，第二中心電極可以纏繞l匝以上。 工業(yè)上的可利用性
如上所述，本發(fā)明對非可逆電路元件是有用的，特別在不增大插入損 失而能提高隔離特性這點(diǎn)上優(yōu)異。
權(quán)利要求
1. 一種非可逆電路元件，其特征在于，包括永磁體；通過所述永磁體施加直流磁場的鐵氧體；以及在所述鐵氧體上彼此絕緣的狀態(tài)下交叉配置的第一和第二中心電極，所述第一中心電極的一端與輸入端口電連接，另一端與輸出端口電連接，所述第二中心電極的一端與輸出端口電連接，另一端與接地端口電連接，在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接第一匹配電容，在所述輸出端口和所述接地端口之間電連接第二匹配電容，在所述輸入端口和所述輸出端口之間電連接電阻，在所述輸入端口和所述輸出端口之間以與所述第一中心電極并聯(lián)且與所述電阻串聯(lián)的方式電連接構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路的電感和電容器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非可逆電路元件，其特征在于-由所述電阻、所述電感和所述電容器構(gòu)成的多個(gè)串聯(lián)電路與所述第一中心電極并聯(lián)電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非可逆電路元件，其特征在于在所述輸入端口和所述第一中心電極的一端之間電連接第三匹配電 容，并且在所述輸出端口和所述第一中心電極的另一端之間連接第四匹配 電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任意一項(xiàng)所述的非可逆電路元件，其特征 在于所述第一和第二中心電極由導(dǎo)體膜構(gòu)成，該導(dǎo)體膜在所述鐵氧體的彼 此相對的第一和第二主面以彼此電絕緣的狀態(tài)交叉配置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非可逆電路元件，其特征在于所述鐵氧體和永磁體構(gòu)成與配置所述第一和第二中心電極的第一和 第二主面平行地從兩側(cè)由一對永磁體挾持的鐵氧體/磁鐵組裝體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非可逆電路元件，其特征在于 具有在表面形成端子電極的電路襯底；所述鐵氧體/磁鐵組裝體的第一和第二主面配置在所述電路襯底上相 對于該電路襯底的表面垂直的方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非可逆電路元件，具有由永磁體施加直流電場的鐵氧體(32)、配置在該鐵氧體(32)上的第一中心電極(35)和第二中心電極(36)。第一中心電極(35)的一端連接在輸入端口(P1)上，另一端連接在輸出端口(P2)上。第二中心電極(36)的一端連接在輸出端口(P2)上，另一端連接在接地端口(P3)上。此外，在輸入端口(P1)和輸出端口(P2)之間連接匹配用電容器(C1)的同時(shí)連接電阻(R1)，并且與該電阻(R1)串聯(lián)地連接構(gòu)成LC共振電路的電感(L3)和電容器(C3)。從而取得不增大插入損失，能提高隔離特性的非可逆電路元件。
文檔編號H01P1/365GK101473490SQ20078000159
公開日2009年7月1日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者和田貴也, 長谷川隆 申請人:株式會社村田制作所