CN112542668B - 不可逆电路元件 - Google Patents

Abstract

在本发明的具有磁转子安装于基板上的构造的表面安装型的不可逆电路元件中，通过简化基板的形状，从而抑制制造成本。不可逆电路元件(10)具备：基板(110)；设置于基板(110)的下表面的磁性金属层(140)；设置于基板(110)的上表面的磁转子(M)；以及将磁场施加于磁转子(M)的永久磁铁(40)。磁性金属层(140)包含设置于在俯视时与磁转子(M)重叠的位置的下部磁轭(147)；以及连接于磁转子(M)的多个端子电极(141～146)。如此，由于设置于基板(110)的下表面的磁性金属层(140)作为下部磁轭(147)和端子电极(141～146)发挥功能，因此，不需要将下部磁轭从基板的侧面向下表面绕入。由此，由于不需要将基板的厚度部分地变薄等的加工，因此能够抑制制造成本。

Description

不可逆电路元件

技术领域

本发明涉及一种不可逆电路元件，尤其涉及一种具有在基板上安装有磁转子的构造的表面安装型的不可逆电路元件。

背景技术

作为磁装置的一种的隔离器或环行器等的不可逆电路元件具有在作为磁轭发挥功能的磁性金属容器内内藏了磁转子等的必要的部件的构造。该磁性金属容器也作为接地构件发挥功能，可以用作为接地用的外部端子。另一方面，需要单独地形成信号输入/输出端子，并且需要将电信号导出至金属容器的外侧的结构。即，信号输入/输出端子需需要贯通构成制品的底部的磁性金属容器并引出至外侧。

作为形成外部端子的方法，专利文献1公开了通过将导电性磁性体嵌件成形于绝缘树脂，从而形成将磁性金属容器的底面跨于厚度方向的外部端子。但是，专利文献1中公开的现有的不可逆电路元件，通过将包含外部端子的树脂壳体嵌件成形而成为复杂的构造。

相对于此，专利文献2中公开的不可逆电路元件具有通过上部磁轭和下部磁轭夹入安装有磁转子的基板的构造，使基板的下表面的一部分从下部磁轭露出，并且在该部分形成端子电极。由此，可以不使用树脂壳体等，而简单地将端子电极引出至磁性金属容器的外侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-141709号公报

专利文献2：日本特开2015-50689号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于专利文献2中公开的不可逆电路元件具有下部磁轭从基板的侧面绕入下表面的构造，因此需要将在被下部磁轭覆盖的部分中使基板的厚度变薄，将在从下部磁轭露出的部分使基板的厚度变厚。因此，需要用于加工基板的高的加工技术，并且难以抑制制造成本成为问题。

因此，本发明的目的在于，在具有在基板上安装有磁转子的构造的表面安装型的不可逆电路元件中，通过简化基板的形状来抑制制造成本。

解决问题的手段

根据本发明的不可逆电路元件其特征在于，具备：基板；磁性金属层，其设置于基板的下表面；磁转子，其设置于基板的上表面；以及永久磁铁，其将磁场施加于磁转子，磁性金属层包含下部磁轭，其设置于在俯视时与磁转子重叠的位置；以及多个端子电极，其连接于磁转子。

根据本发明，由于设置于基板的下表面的磁性金属层作为下部磁轭和端子电极发挥功能，因此，不需要将下部磁轭从基板的侧面向下表面绕入。由此，由于不需要将基板的厚度部分地变薄等的高度的加工，因此能够抑制制造成本。此外，由于下部磁轭与端子电极构成同一平面，因此，在将不可逆电路元件安装于母板的情况下，不发生下部磁轭与母板之间的干涉。

在本发明中，可以是：磁性金属层由以铁为主要成分的磁性金属材料构成。据此，磁性金属材料所具有的磁性可以被下部磁轭利用，磁性金属材料所具有的导电性可以被端子电极利用。

在本发明中，可以是：在基板，在与下部磁轭重叠的位置设置有贯通孔，磁转子包含铁氧体磁芯，铁氧体磁芯以与下部磁轭重叠的方式插入于贯通孔。据此，由于在磁转子和下部磁轭之间不介有基板，因此能够得到更高的磁特性。此外，由于将铁氧体磁芯插入于贯通孔，因此能够将不可逆电路元件薄型化。

在该情况下，可以是：磁转子还包含层叠构造体，该层叠构造体具有交替层叠的多个中心导体和多个绝缘层，并且具有分别连接于多个中心导体的多个连接图案设置于一个表面的构造，在基板的上表面形成有多个配线图案，层叠构造体以覆盖贯通孔，并且，多个连接图案和多个配线图案互相连接的方式，安装于基板的上表面。据此，由于可以将包含中心导体的层叠构造体表面安装于基板上，因此能够进一步降低制造成本。

此外，在该情况下，可以是：层叠构造体包含：第一绝缘层；第一中心导体，其形成于第一绝缘层的一个表面；第二中心导体，其形成于第一绝缘层的另一个表面；第二绝缘层，其以覆盖第二中心导体的方式层叠于第一绝缘层；第三中心导体，其形成于第二绝缘层的一个表面；以及第一、第二和第三连接图案，其形成于第一绝缘层的一个表面，并且分别连接于第一、第二和第三中心导体的一端，多个配线图案包含分别连接于第一、第二和第三连接图案的第一、第二和第三配线图案，多个端子电极包含分别连接于第一、第二和第三配线图案的第一、第二和第三端子电极。据此，由于不需要折叠中心导体的工序，因此能够进一步降低制造成本。此外，由于具有三个中心导体中的任一个均形成于绝缘层的表面的结构，因此能够得到高的图案精度，并且还能够使用集合基板来获得多个。

此外，在该情况下，可以是：层叠构造体还包含：形成于第一绝缘层的一个表面，并且分别连接于第一、第二和第三中心导体的另一端的第四、第五和第六连接图案，多个配线图案还包含：分别连接于第四、第五和第六连接图案的第四、第五和第六配线图案，下部磁轭共同地连接于第四、第五和第六配线图案。据此，能够将下部磁轭作为接地端子来使用。

此外，在该情况下，不可逆电路元件可以是：还具备安装于基板的上表面的第一、第二和第三电容器，下部磁轭分别经由第一、第二和第三电容器而连接于第一、第二和第三配线图案。据此，可以对第一、第二和第三端子电极赋予规定的电容。

根据本发明的不可逆电路元件可以是：还具备以容纳磁转子和永久磁铁的方式，覆盖基板的上表面的上部磁轭，上部磁轭固定于下部磁轭。据此，能够在由形成有下部磁轭的基板与上部磁轭所形成的空间内，容纳磁转子和永久磁铁。

在该情况下，可以是：上部磁轭包含从上表面侧覆盖磁转子和永久磁铁的顶板部、以及从侧面侧覆盖磁转子和永久磁铁，并且互相相对的第一和第二侧板部，第一侧板部的端部固定于下部磁轭的一端，第二侧板部的端部固定于下部磁轭的另一端。据此，能够通过上部磁轭和下部磁轭形成磁路。

此外，在该情况下，可以是：上部磁轭还包含从侧面侧覆盖磁转子和永久磁铁，并且互相相对的第三和第四侧板部，第三和第四侧板部分别具有第一和第二板簧部，永久磁铁以被第一和第二板簧部夹持的方式被施力。据此，由于可以将磁化前的永久磁铁保持于上部磁轭内，因此不需要用于防止未磁化的永久磁铁的脱落的预磁化工序。

发明效果

如上所述，根据本发明，在具有在基板上安装有磁转子的构造的表面安装型的不可逆电路元件中，通过简化基板的形状，能够抑制制造成本。

附图说明

图1是从上表面侧观察的根据本发明的优选实施方式的不可逆电路元件10的大致立体图。

图2是从下表面侧观察的不可逆电路元件10的大致立体图。

图3是用于说明不可逆电路元件10的结构的大致分解立体图。

图4是用于说明电路基板部100的构造的大致立体图。

图5是从下侧观察的电路基板部100的大致平面图。

图6是示出从电路基板部100省略了磁性金属层140的状态的大致平面图。

图7是示出集合基板100A的结构的大致平面图。

图8是用于说明层叠构造体200的构造的透视平面图。

图9是用于说明层叠构造体200的构造的平面图。

图10是示出从层叠构造体200去除了中心导体210以及绝缘层202的状态的平面图。

图11是示出从层叠构造体200去除中心导体210、220以及绝缘层201、202的状态的平面图。

图12是用于说明上部磁轭300的构造的大致立体图。

图13是不可逆电路元件10的xz截面。

符号说明

10……不可逆电路元件

20、30……铁氧体磁芯

40……永久磁铁

100……电路基板部

100A……集合基板

110……基板

110a……贯通孔

111……基板的上表面

112……基板的下表面

120、130……配线层

121～128、131～133、137……配线图案

140……磁性金属层

141～146……端子电极

147……下部磁轭

151～158……通孔导体

161～163……电容器

200……层叠构造体

201、202……绝缘层

210、220、230……中心导体

210A、210B、220A、220B、230A、230B带状图案

211、212、221、222、231、232……连接图案

241～246……通孔导体

251～256……侧面导体

300……上部磁轭

301～304……侧板部

305……顶板部

311、312……板簧部

Dx、Dy……切割线

M……磁转子

具体实施方式

在下文中，参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细地说明。

图1和图2是示出根据本发明的优选实施方式的不可逆电路元件10的外观的大致立体图，图1是从上侧观察的图，图2是从下侧观察的图。另外，图3是用于说明根据本实施方式的不可逆电路元件10的结构的大致分解立体图。

根据本实施方式的不可逆电路元件10是表面安装型的不可逆电路元件，如图1～图3所示，具备电路基板部100、层叠构造体200、铁氧体磁芯20、30、永久磁铁40和壳体状的上部磁轭300。如图3所示，层叠构造体200具有经由绝缘层201、202而层叠有中心导体210、220、230的构造，并且通过从上下方向被夹持于铁氧体磁芯20、30，构成磁转子M。在铁氧体磁芯30的上部配置有永久磁铁40。并且，在将磁转子M和永久磁铁40安装于电路基板部100之后，通过将上部磁轭300固定于电路基板部100，在由电路基板部100和上部磁轭300构成的空间容纳有磁转子M以及永久磁铁40。

如图3所示，位于上部的铁氧体磁芯30的xy平面尺寸与层叠构造体200的xy平面尺寸相同。相对于此，位于下部的铁氧体磁芯20的xy平面尺寸比层叠构造体200的xy平面尺寸小，并且插入于设置于电路基板部100的贯通孔110a。铁氧体磁芯20的厚度(z方向上的大小)与贯通孔110a的深度(z方向上的大小)大致相同，因此，即使将铁氧体磁芯20插入于贯通孔110a，铁氧体磁芯20也不会从电路基板部100突出。另一方面，由于层叠构造体200的xy平面尺寸比贯通孔110a的xy平面尺寸大，因此可以将层叠构造体200表面安装于电路基板部100。

但是，在本发明中，磁转子M不是必需具备铁氧体磁芯20、30的两者，也可以省略铁氧体磁芯20、30之一。另外，不是必需将铁氧体磁芯20容纳于贯通孔110a，也可以将铁氧体磁芯20载置于电路基板部100上。但是，在该情况下，为了将层叠构造体200的连接图案连接于电路基板部100，例如，需要使层叠构造体200的连接图案沿z方向延伸。相对于此，由于如果如本实施方式那样将铁氧体磁芯20容纳于贯通孔110a，则可以将层叠构造体200表面安装于电路基板部100，因此，不仅可以降低制造成本，而且能够简化层叠构造体200的构造。

图4是用于说明电路基板部100的构造的大致立体图，并且是从上侧观察的图。另外，图5是从下侧观察的电路基板部100的大致平面图。此外，在图4中，还示出插入于贯通孔110a的铁氧体磁芯20。

如图4和图5所示，电路基板部100具备由树脂等的绝缘材料构成的基板110、形成于基板110的上表面111的配线层120、以及形成于基板110的下表面112的磁性金属层140。在图6中，示出省略了磁性金属层140的状态。如图6所示，在基板110的下表面，设置有位于磁性金属层140的下层的其它的配线层130。

如图4所示，配线层120具有多个配线图案121～128。另外，如图6所示，配线层130具有多个配线图案131～133、137。配线图案121～128通过将形成于基板110的上表面111的由铜(Cu)等构成的金属箔图案化来形成。同样地，配线图案131～133、137通过将形成于基板110的下表面112的由铜(Cu)等构成的金属箔图案化来形成。

如图5所示，磁性金属层140具有端子电极141～146以及下部磁轭147。端子电极141～146以及下部磁轭147例如由以铁为主要成分的磁性金属材料构成，并且例如粘接于配线层130的表面。由于在磁性金属层140包含有下部磁轭147，因此，需要确保足够的厚度，设计成至少比配线层120、130厚。在磁性金属层140由以铁为主要成分的磁性金属材料构成的情况下，为了防止腐蚀等，优选将其表面用镍(Ni)和铜(Cu)的镀膜覆盖。在该情况下，镍镀膜位于磁性金属材料与铜镀膜之间，提高两者的紧贴性并且发挥作为阻挡金属(barriermetal)的功能。另外，如果镀膜的最外层是铜(Cu)，则能够通过趋肤效应来降低磁性金属层140的高频电阻。

另外，电路基板部100具备贯通基板110而设置的通孔导体151～158。如图4和图6所示，通孔导体151连接配线图案121与配线图案131，通孔导体152连接配线图案122与配线图案132，通孔导体153连接配线图案123与配线图案133。另外，通孔导体154～158分别连接配线图案124～128与配线图案137。

如图5所示，端子电极141～143分别以与配线图案131～133重叠的方式设置。另外，端子电极144～146以及下部磁轭147均以与配线图案137重叠的方式设置。因此，端子电极144～146以及下部磁轭147互为同电位，并且在实际使用时赋予接地电位。此处，下部磁轭147以覆盖贯通孔110a的方式设置，并且y方向上的两端从基板110突出。

电路基板部100可以单独的制作，但是在制作了图7所示的集合基板100A之后，可以通过沿着沿x方向延伸的切割线Dx和沿y方向延伸的切割线Dy切断集合基板100A，来取得多个。

图8和图9是分别用于说明层叠构造体200的构造的透视平面图以及平面图。

如图8所示，层叠构造体200具有经由由树脂材料等构成的绝缘层201、202而层叠有中心导体210、220、230的构造。如图9所示，中心导体210由设置于绝缘层202的上表面的两根带状图案210A、210B构成，并且从钟表的6点钟位置延伸至12点钟位置。中心导体210的一端连接于连接图案211，中心导体210的另一端连接于连接图案212。

图10是示出从层叠构造体200去除了中心导体210以及绝缘层202的状态的平面图。如图10所示，中心导体220由设置于绝缘层201的上表面的两根带状图案220A、220B构成，并且从钟表的10点钟位置延伸至4点钟位置。中心导体220的一端连接于连接图案221，中心导体220的另一端连接于连接图案222。

图11是示出从层叠构造体200去除中心导体210、220以及绝缘层201、202的状态的平面图。如图11中所示，中心导体230由设置于绝缘层201的下表面的两根带状图案230A、230B构成，并且从钟表的2点钟位置延伸至8点钟位置。中心导体230的一端连接于连接图案231，中心导体230的另一端连接于连接图案232。

上述的连接图案211、212、221、222、231、232分别连接于贯通绝缘层201、202而设置的通孔导体241～246、以及设置于绝缘层201、202的侧面的侧面导体251～256，由此，任一个均可以引出至绝缘层201的下表面。绝缘层201的下表面构成层叠构造体200的一个表面。

具有这样的构造的层叠构造体200可以表面安装于电路基板部100。当层叠构造体200安装于电路基板部100时，连接图案211、212、221、222、231、232分别连接于配线图案121～126。由此，中心导体210、220、230的一端分别经由配线图案121～123而连接于端子电极141～143。另外，中心导体210、220和230的另一端分别经由配线图案124～126而共同地连接于端子电极144～146以及下部磁轭147。

另外，如图3所示，在配线图案121与配线图案127之间连接有芯片型的电容器161，在配线图案122与配线图案127之间连接有芯片型的电容器162，在配线图案123与配线图案128之间连接有芯片型的电容器163。由此，中心导体210、220、230的一端分别经由电容器161～163而接地。在电容器161～163的高度比层叠构造体200以及铁氧体磁芯30的总厚度低的情况下，如图13所示，可以将电容器161～163配置于基板110与永久磁铁40之间。

图12是用于说明上部磁轭300的构造的大致立体图。

如图12所示，上部磁轭300具有从上表面侧覆盖磁转子M以及永久磁铁40的顶板部305、以及从侧面侧覆盖磁转子M以及永久磁铁40的侧板部301～304。顶板部305构成xy平面，侧板部301、302构成xz平面并且互相相对，侧板部303、304构成yz平面并且互相相对。并且，如图1和图2所示，上部磁轭300的侧板部301、302的端部分别固定于下部磁轭147的y方向上的一端和另一端。上部磁轭300和下部磁轭147的固定能够通过熔接来进行。由此，通过上部磁轭300以及下部磁轭147构成磁路，并且磁转子M和永久磁铁40固定容纳于电路基板部100与上部磁轭300之间。

此外，上部磁轭300的侧板部303、304具有板簧部311、312。板簧部311、312分别从侧板部303、304的主体稍微向内侧弯曲，并且板簧部311的内壁与板簧部312的内壁的x方向上的间隔以比永久磁铁40的x方向上的宽度略窄的方式设计。因此，当在上部磁轭300容纳永久磁铁40时，如作为不可逆电路元件10的xz截面的图13所示，永久磁铁40以被板簧部311、312夹持的方式被施力。由此，在不可逆电路元件10的组装工序中，由于在将磁化前的的永久磁铁40容纳于上部磁轭300的情况下，永久磁铁40通过板簧部311、312的施力而保持于上部磁轭300的内部，因此，即使将永久磁铁40朝向重力方向，也不会从上部磁轭300脱落。其结果，不需要对于永久磁铁40的用于防止永久磁铁40的脱落的预磁化工序，并且能够进一步削减制造成本。

在不可逆电路元件10的制造工序中，将磁转子M安装于电路基板部100上，并且以上部磁轭300的顶板部305朝向下侧(重力方向)的状态将未磁化的永久磁铁40容纳于上部磁轭300的内部。并且，将上部磁轭300上下反转地安装于电路基板部100，并且通过熔接等，将侧板部301、302的端部固定于下部磁轭147。并且，当最后对永久磁铁40进行磁化时，完成不可逆电路元件10。此处，如果在上部磁轭300没有设置板簧部311、312，而是简单的盖体状的情况下，则当将上部磁轭300上下反转时，未磁化的永久磁铁40会因重力而从上部磁轭300脱落。为了防止该情况，需要以使永久磁铁40不会因重力而脱落的程度进行预磁化，但是在该情况下，产生追加预磁化工序的必要。

然而，在根据本实施方式的不可逆电路元件10中，由于在上部磁轭300设置有板簧部311、312，并且永久磁铁40通过板簧部311、312的施力保持于上部磁轭300内，因此，不需要进行预磁化，并且能够削减工序数。

如以上所说明的，在根据本实施方式的不可逆电路元件10中，由于在构成电路基板部100的基板110的下表面112设置有磁性金属层140，磁性金属层140的一部分用作端子电极141～146，其它的部分用作下部磁轭147，因此，不需要采用磁轭从基板的侧面向下表面绕入的构造。由此，由于不需要将基板的厚度局部地变薄等的高度的加工，因此能够抑制制造成本。此外，由于端子电极141～146和下部磁轭147构成同一平面，因此，在将不可逆电路元件10安装于母板的情况下，不发生下部磁轭147与母板之间的干涉。

另外，在本实施方式中，由于在电路基板部100设置有贯通孔110a，并且在贯通孔110a内部容纳有铁氧体磁芯20，因此，能够将构成磁转子M的层叠构造体200表面安装于电路基板部100，并且能够进一步抑制制造成本。另外，层叠构造体200与通过折叠中心导体而制作的现有的构造不同，由于具有在绝缘层201、202的表面形成有构成中心导体210、220、230的导体图案的构造，因此，制作容易，且能够如通常的多层基板那样使用集合基板来取得多个。

此外，在本实施方式中，由于在上部磁轭300设置有板簧部311、312，并且永久磁铁40通过板簧部311、312的施力保持于上部磁轭300内，因此，不需要在组装工序中进行预磁化。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种修改，不用说，这些也包含于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种不可逆电路元件，其特征在于，

具备：

基板；

磁性金属层，其设置于所述基板的下表面；

磁转子，其设置于所述基板的上表面；

永久磁铁，其将磁场施加于所述磁转子；以及

以容纳所述磁转子和所述永久磁铁的方式，覆盖所述基板的所述上表面的上部磁轭，

所述磁性金属层包含：下部磁轭，其设置于在俯视时与所述磁转子重叠的位置；以及多个端子电极，其连接于所述磁转子，

所述上部磁轭固定于所述下部磁轭。

2.根据权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述磁性金属层由以铁为主要成分的磁性金属材料构成。

3.根据权利要求1所述的不可逆电路元件，其特征在于，

在所述基板，在与所述下部磁轭重叠的位置设置有贯通孔，

所述磁转子包含铁氧体磁芯，

所述铁氧体磁芯以与所述下部磁轭重叠的方式插入于所述贯通孔。

4.根据权利要求3所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述磁转子还包含层叠构造体，该层叠构造体具有交替层叠多个中心导体和多个绝缘层的构造，

所述层叠构造体具有分别连接于所述多个中心导体的多个连接图案，

在所述基板的所述上表面形成有多个配线图案，

所述层叠构造体以覆盖所述贯通孔，并且，所述多个连接图案和所述多个配线图案互相连接的方式，安装于所述基板的所述上表面。

5.根据权利要求4所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述层叠构造体包含：

第一绝缘层；

第一中心导体，其形成于所述第一绝缘层的一个表面；

第二中心导体，其形成于所述第一绝缘层的另一个表面；

第二绝缘层，其以覆盖所述第二中心导体的方式层叠于所述第一绝缘层；

第三中心导体，其形成于所述第二绝缘层的表面；以及

第一、第二和第三连接图案，其形成于所述第一绝缘层的所述一个表面，并且分别连接于所述第一、第二和第三中心导体的一端，

所述多个配线图案包含分别连接于所述第一、第二和第三连接图案的第一、第二和第三配线图案，

所述多个端子电极包含分别连接于所述第一、第二和第三配线图案的第一、第二和第三端子电极。

6.根据权利要求5所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述层叠构造体还包含：形成于所述第一绝缘层的所述一个表面，并且分别连接于所述第一、第二和第三中心导体的另一端的第四、第五和第六连接图案，

所述多个配线图案还包含：分别连接于所述第四、第五和第六连接图案的第四、第五和第六配线图案，

所述下部磁轭共同地连接于所述第四、第五和第六配线图案。

7.根据权利要求6所述的不可逆电路元件，其特征在于，

还具备安装于所述基板的所述上表面的第一、第二和第三电容器，

所述下部磁轭分别经由所述第一、第二和第三电容器而连接于所述第一、第二和第三配线图案。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述上部磁轭包含从上表面侧覆盖所述磁转子和所述永久磁铁的顶板部、以及从侧面侧覆盖所述磁转子和所述永久磁铁，并且互相相对的第一和第二侧板部，

所述第一侧板部的端部固定于所述下部磁轭的一端，

所述第二侧板部的端部固定于所述下部磁轭的另一端。

9.根据权利要求8所述的不可逆电路元件，其特征在于，

所述上部磁轭还包含从侧面侧覆盖所述磁转子和所述永久磁铁，并且互相相对的第三和第四侧板部，

所述第三和第四侧板部分别具有第一和第二板簧部，

所述永久磁铁以被所述第一和第二板簧部夹持的方式被施力。

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