JP2002118402A

JP2002118402A - アイソレータの製造方法

Info

Publication number: JP2002118402A
Application number: JP2000308797A
Authority: JP
Inventors: Taro Miura; 太郎三浦; Kazuaki Suzuki; 和明鈴木; Shusuke Ohata; 秀典大波多
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】端子基板の占有面積を減少するか皆無として
アイソレータの小型化を図ることができるアイソレータ
の製造方法を提供する。【解決手段】積層技術によりサーキュレータ素子を形
成し、あらかじめ形成したアイソレータ構成部品を形成
したサーキュレータ素子の電極にはんだ付けで一体的に
実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アイソレータの製
造方法に関し、特に、積層技術を用いて構成されるサー
キュレータ素子を用いた小型化可能な集中定数型アイソ
レータの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在広く使用されている集中定数型アイ
ソレータは、三端子集中定数型サーキュレータ素子の一
端子に終端抵抗を接続して構成される。

【０００３】図１は、サーキュレータ素子をこのように
用いて構成された従来のアイソレータの構造を概略的に
示す分解斜視図である。

【０００４】同図において、１０は積層技術を用いて構
成されたサーキュレータ素子、１１はこのサーキュレー
タ素子１０をその貫通孔内に支持する樹脂製の端子基
板、１２は励磁用永久磁石、１３は金属筐体、１４は金
属上蓋、１５は外枠、１６は端子基板１１上に形成され
た共振容量用の電極、１７は同じく端子基板１１上に形
成された終端抵抗、１８は固有値調整用容量の誘電体を
それぞれ示している。

【０００５】端子基板１１上には、共振容量用の電極１
６や終端抵抗１７が形成されており、さらに、図１には
明確に表されていないが入出力端子電極が形成されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種のアイソレータ
を小型化する場合、共振容量電極１６や終端抵抗１７が
その上に形成され、かつ入出力端子電極を支持している
端子基板１１の容積をあまり小さくできないことが大き
な問題となる。

【０００７】従来のアイソレータでは、端子基板１１に
入出力端子電極を埋め込んで成型してから組み立て工程
に流すため、端子基板１１には、「入出力端子電極をア
イソレータ素子に取り付けない状態で破損しない程度の
機械的強度」を有することが要求されている。しかしな
がら、実際にアイソレータを製造する場合、入出力端子
電極はアイソレータ素子の電極にはんだ付けされるか
ら、その段階以降は相応の機械的強度が得られているの
である。即ち、端子基板１１が当初保有していた機械的
強度は必ずしも必要ではないこととなる。

【０００８】このように製造の過程でのみ必要な余分な
強度を与えるべく端子基板を大容積化すること、及び共
振容量電極や終端抵抗をその上に形成することにより端
子基板を大面積化することが、アイソレータの小型化を
大きく妨げていた。

【０００９】従って本発明の目的は、端子基板の占有面
積を減少するか皆無としてアイソレータの小型化を図る
ことができるアイソレータの製造方法を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、積層技
術によりサーキュレータ素子を形成し、あらかじめ形成
したアイソレータ構成部品を形成したサーキュレータ素
子の電極にはんだ付けで一体的に実装したアイソレータ
の製造方法が提供される。

【００１１】例えば、共振容量、入出力電極及び終端抵
抗等のアイソレータ構成部品は、あらかじめ完成された
部品となっており、これらがサーキュレータ素子の電極
にはんだ付けされて実装されるので、端子基板を設ける
必要はなくなる。その結果、この端子基板の分だけ、ア
イソレータの大幅な小型化を図ることができる。

【００１２】アイソレータ構成部品が、共振容量とこの
共振容量に接続された入出力端子電極とからなる共振容
量−入出力端子電極素子を含むことが好ましい。さら
に、共振容量とこの共振容量に接続された終端抵抗とか
らなる共振容量−終端抵抗素子を含むことがより好まし
い。また、アイソレータ構成部品が、共振容量−入出力
端子電極素子の付加容量素子を含むことも好ましい。

【００１３】アイソレータ構成部品をサーキュレータ素
子に一体的に実装してサーキュレータ素子−アイソレー
タ構成部品組立体を形成した後、磁気回路を構成する筐
体内に組立体及び励磁用永久磁石を組み込むことが好ま
しい。

【００１４】筐体内への組立体及び励磁用永久磁石の組
み込みが、この組立体をキャリアマウント上に載置した
後、その上に励磁用永久磁石を載置し、さらに筐体を被
着させた後、はんだリフローすることによって行われる
ことが好ましい。

【００１５】このはんだリフローの後に、一部を残して
キャリアマウントを切り離すことによって、キャリアマ
ウントの残された一部を入出力端子として用いることも
より好ましい。

【００１６】筐体内への組み込みが、組立体と筐体との
間にアイソレータの固有値調整用容量素子を挟んで行わ
れることも好ましい。

【００１７】この筐体内への組み込みの後、筐体の開口
面を覆うように樹脂を注入することも好ましい。

【００１８】筐体の開口面におけるその開口面から組立
体表面までの距離が、０．１〜０．２ｍｍであることが
好ましい。

【００１９】励磁用永久磁石の側面と筐体との間に空隙
が設けられるように組み込みを行うことが好ましい。

【００２０】空隙に樹脂を注入して充填することも好ま
しい。

【００２１】筐体の底面にＵ字型の打ち抜きが設けられ
ており、打ち抜き部の内側が接地端子として構成される
ことが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態におけ
る（Ａ）共振容量−終端抵抗素子、（Ｂ）共振容量−入
出力端子電極素子、（Ｃ）サーキュレータ素子、並びに
（Ｄ）固有値調整用容量素子の構造をそれぞれ概略的に
示す斜視図である。

【００２３】同図（Ｃ）は積層技術によって形成された
サーキュレータ素子を表しており、２０は矩形の平面形
状を有する磁性体ブロック（輪郭のみで表示）、２１、
２２及び２３は磁性体ブロック２０内に形成された第
１、第２及び第３の駆動線路、２４及び２５は磁性体ブ
ロック２０の互いに異なる側面（対向する側面）に形成
された第１及び第２の入出力電極、２６は磁性体ブロッ
ク２０の第１及び第２の入出力電極２４及び２５とは異
なる側面（直交する側面）に形成されたアイソレーショ
ン電極、２７、２８及び２９は同じく磁性体ブロック２
０の互いに異なる側面に形成された第１、第２及び第３
の接地電極、３０は磁性体ブロック２０の底面に形成さ
れた地導体をそれぞれ示している。第１、第２及び第３
の接地電極２７、２８及び２９は、地導体３０に接続さ
れている。

【００２４】同図（Ｂ）は磁性体ブロック２０の側面形
状に合わせた形状に形成された共振容量−入出力端子電
極素子を表しており、３１は誘電体平板、３２は誘電体
平板３１の一方の面内に形成された接地側電極、３３は
誘電体平板３１の他方の面から側面を回り込んで一方の
面にも形成されたホット側電極をそれぞれ示している。
誘電体平板３１を挟んで接地側電極３２及びホット側電
極３３が形成されることにより、接地側電極３２及びホ
ット側電極３３間に容量が形成される。ホット側電極３
３は入出力端子電極となる。ホット側電極の構造は異な
るが、類似の共振容量素子については、本出願人による
特許第３０６４７９８号公報に記載されている。

【００２５】実装された際に、この共振容量−入出力端
子電極素子の接地側電極３２は、サーキュレータ素子の
第１又は第２の接地電極２７又は２８に接続されるよう
に構成されており、ホット側電極３３は、サーキュレー
タ素子の第１又は第２の入出力電極２５又は２６に接続
されるように構成されている。

【００２６】同図（Ａ）は磁性体ブロック２０の側面形
状に合わせた形状に形成された共振容量−終端抵抗素子
を表しており、３４は誘電体平板、３５は誘電体平板３
４の一方の面内に形成された接地側電極、３６は誘電体
平板３４の他方の面の中央部に形成されたホット側電
極、３７はこの他方の面内においてホット側電極３６の
両側に形成された抵抗体電極をそれぞれ示している。誘
電体平板３４を挟んで接地側電極３５及び抵抗体電極３
７が形成されることにより、容量と終端抵抗との複合体
が形成される。このように、抵抗体で電極を構成すれ
ば、個別に作成しなくとも共振容量と終端抵抗とを並列
に接続した素子が等価的に与えられることは、本出願人
による特開２０００−１３１１２号公報に記載されてい
る。

【００２７】実装された際に、この共振容量−終端抵抗
素子のホット側電極３６は、サーキュレータ素子のアイ
ソレーション電極２６に接続されるように構成されてお
り、接地側電極３５は筐体に接続されるように構成され
ている。

【００２８】同図（Ｄ）は磁性体ブロック２０の底面形
状に合わせた形状に形成された固有値調整用容量素子を
表しており、３８は誘電体平板、３９は誘電体平板３８
の一方の面内に形成された接地側電極、４０は誘電体平
板３８の他方の面に形成されたホット側電極をそれぞれ
示している。誘電体平板３８を挟んで接地側電極３９及
びホット側電極４０が形成されることにより、固有値調
整用容量が形成される。

【００２９】実装された際に、この固有値調整用容量素
子のホット側電極４０は、サーキュレータ素子の地導体
３０に接続されるように構成されており、接地側電極３
９は筐体に接続されるように構成されている。

【００３０】以下、本実施形態におけるアイソレータの
製造工程を詳しく説明する。

【００３１】図３は図２のアイソレータ構成部品を一体
的に実装してなるサーキュレータ素子−アイソレータ構
成部品組立体を示す斜視図であり、図４は図３の組立体
をキャリアマウント上に載置した状態を示す斜視図であ
り、図５は図４の組立体に励磁用永久磁石及び筐体を取
付けた状態を示す斜視図であり、図６は図５の組立体を
キャリアマウントから切り離した状態を示す斜視図であ
り、図７はその状態の分解斜視図であり、図８はその組
立体に樹脂を注入して完成したアイソレータを示す斜視
図である。

【００３２】まず、図２（Ｂ）の共振容量−入出力端子
電極素子と、図２（Ａ）の共振容量−終端抵抗素子とを
あらかじめ完成した部品として形成しておく。また、図
２（Ｄ）の固有値調整用容量素子をあらかじめ完成した
部品として形成しておく。

【００３３】次いで、図３に示すように、図２（Ｃ）の
サーキュレータ素子４１の第１及び第２の入出力電極２
４及び２５が存在する側面に２つの共振容量−入出力端
子電極素子４２及び４３をそれぞれはんだ付けによって
一体的に実装し、サーキュレータ素子４１のアイソレー
ション２６が存在する側面に共振容量−終端抵抗素子４
４を接着及びはんだ付けによって一体的に実装すること
により、サーキュレータ素子−アイソレータ構成部品組
立体が形成される。

【００３４】従来のアイソレータにおいて多くの面積を
占めているのは、図１より明らかなように、共振容量基
板及び入出力端子基板である。共振容量は、本実施形態
のように各入出力電極に接続される容量をサーキュレー
タ素子の表面に取り付ければ占有面積を減少でき、５ｍ
ｍ角のアイソレータでは、約１ｍｍの寸法減少につなが
る。特に、従来のアイソレータにおける入出力端子基板
のうち、図１において斜線で示す部分は組立前に一体の
部品として扱うための「つなぎ」であり、サーキュレー
タの特性に関係ない部分である。この部分はサーキュレ
ータの筐体の最外周部に配置されているため、大幅なデ
ッドスペースの増加につながっていたのである。

【００３５】次いで、図４に示すように、この固有値調
整用容量素子４５をキャリアマウント４６上の所定位置
に載せた後、その上にサーキュレータ素子−アイソレー
タ構成部品組立体４７を載置する。この場合、組立体４
７の共振容量−入出力端子電極素子４２及び４３がキャ
リアマウント４６の突出爪４６ａに接触するように挿入
する。

【００３６】その後、図５に示すように、この組立体４
７の上に励磁用永久磁石４８（図７）を載せ、磁気ヨー
ク及びシールドとして働く金属筐体４９及び金属上蓋５
０を取付けた後、リフロー炉に入れて、組立体４７の共
振容量−入出力端子電極素子４２及び４３とキャリアマ
ウント４６の突出爪４６ａ及び４６ｂとのはんだ付け、
固有値調整用容量素子４５のホット側電極４０とサーキ
ュレータ素子の地導体３０とのはんだ付け、固有値調整
用容量素子４５の接地側電極３９と筐体４９とのはんだ
付け、共振容量−終端抵抗素子４４の接地側電極３５と
筐体４９とのはんだ付け、並びに接着剤のキュアーを同
時に行う。

【００３７】次いで、図６に示すように、キャリアマウ
ント４６をその突出爪４６ａ及び４６ｂの一部が組立体
４７側に残るように切り離す。組立体４７側に残った突
出爪４６ａ及び４６ｂの一部が入出力端子５１として用
いられる。

【００３８】この状態の構造が図７により詳しく示され
ている。ただし、同図において、５２及び５３は、大容
量の共振容量が必要な場合に付加される付加容量素子で
あり、共振容量−入出力端子電極素子４２及び４３のホ
ット側電極と筐体４９との間に挿入される。また、５４
は、サーキュレータ素子を対向する内壁に押し付けて共
振容量−終端抵抗素子４４の接地側電極３５のはんだ付
けを容易にするための弾性部材である。

【００３９】その後、図８に示すように、樹脂５５を筐
体４９の内部に注入して充填する。樹脂を充填していな
い状態では、入出力端子５１が共振容量−入出力端子電
極素子にはんだ付けされて固定されているだけなので、
入出力端子５１を引き剥がす力が印加されると、共振容
量−入出力端子電極素子の電極が破壊されて外れる恐れ
があるが、このように入出力端子５１の外から覆うよう
に樹脂５５を注入充填すれば、引き剥がし力に対する充
分な強度が得られる。

【００４０】工程簡潔化を考慮して樹脂を筐体の開口面
のレベルまで注入するようにすれば、補強用樹脂の最小
厚さは開口面と組立体４７の最外面との間隔になる。こ
の厚さを０．１〜０．２ｍｍとし、開口面と組立体の最
外面との間隔を両側とも同じになるように筐体を設計す
れば、入出力端子に十分な機械的強度を与えることがで
きる。通常の端子基板は肉厚が０．３ｍｍ程度であるか
ら、この構造により０．２〜０．４ｍｍのアイソレータ
小型化が図れる。

【００４１】図９は、アイソレータ筐体内部の磁束を説
明する図である。

【００４２】同図（Ａ）に示すように、サーキュレータ
素子５６に磁界を印加する励磁用永久磁石５７の端面と
磁気ヨークの機能を有する筐体５８との間には、必ず空
隙５９を設ける必要がある。これは、励磁用永久磁石５
７の磁束が効率よくサーキュレータ素子５６を励磁出来
るようにするための空間である。同図（Ｂ）に示すよう
に、もし励磁用永久磁石５７´の端面が筐体５８´に接
していると、磁束は磁気ヨークである筐体５８´を通っ
て周回し、サーキュレータ素子５６´に至る磁束が大幅
に減少する。一般的な例として、磁界を均一にするため
の空隙は０．２ｍｍ以上に設定される。

【００４３】なお、先の工程で注入された樹脂がこの空
隙にまで連続して注入されれば、この部分の樹脂は入出
力端子を覆う樹脂が受ける力を直交する軸で支えられ
る。したがって磁気回路の空隙部に注入された樹脂は、
入出力端子を保護する樹脂のアンカーとして機能し、外
部の力から入出力端子を保護する。

【００４４】このように構成されたアイソレータには接
地端子が設けられていない。しかし、アイソレータの動
作を安定化させるためには明確な接地端子が必要であ
る。筐体の底面全体が接地電位であることに着目して、
筐体を基板の接地導体にはんだ付けすることにより目的
を達成する場合もある。この方法では熱が底面全体に及
ぶため、はんだ付けの位置や面積を十分制御できないの
が欠点である。

【００４５】そこで、筐体４９の底面に、図１０で示す
ような、Ｕ字型の打ち抜き４９ａを設けて周囲より熱的
に孤立させ、その内側を接地端子とすれば、この問題点
を解決することができる。

【００４６】以上述べたように、本実施形態において
は、入出力電極等のアイソレータ構成部品を全てはんだ
付けで組立てた後、端子部分を外から樹脂で覆い、必要
な機械的強度を与えようとするものである。そのとき、
樹脂成型体抜け落ち防止のため、磁気回路内に設けられ
ている空間にも樹脂を流し込んで端子部を覆う樹脂と機
械的に接続し、端子保護の樹脂を引き留めるアンカーと
して利用する。

【００４７】このように、共振容量−入出力端子電極素
子及び共振容量−終端抵抗素子を積層技術により形成さ
れたサーキュレータ素子の側面に取り付けることによっ
て、アイソレータの外寸法を約１ｍｍ減少できた。その
素子でアイソレータを組立た後に樹脂を流し込んで入出
力端子保護機能を与える構造により、０．４ｍｍ寸法を
減少できた。この構造により、これまで５ｍｍ角でしか
実現できなかったアイソレータが３．５ｍｍ角でも実現
可能になり、占有面積を５０％減少できた。

【００４８】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。

【００４９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、例えば、共振容量、入出力電極及び終端抵抗等のア
イソレータ構成部品は、あらかじめ完成された部品とな
っており、これらがサーキュレータ素子の電極にはんだ
付けされて実装されるので、端子基板を設ける必要はな
くなる。その結果、この端子基板の分だけ、アイソレー
タの大幅な小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアイソレータの構造を概略的に示す分解
斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態における共振容量−終端抵
抗素子、共振容量−入出力端子電極素子、サーキュレー
タ素子、並びに固有値調整用容量素子の構造を概略的に
示す斜視図である。

【図３】図２の実施形態におけるサーキュレータ素子−
アイソレータ構成部品組立体を示す斜視図である。

【図４】図３のサーキュレータ素子−アイソレータ構成
部品組立体をキャリアマウント上に載置した状態を示す
斜視図である。

【図５】図４のサーキュレータ素子−アイソレータ構成
部品組立体に励磁用永久磁石及び筐体を取付けた状態を
示す斜視図である。

【図６】図５のサーキュレータ素子−アイソレータ構成
部品組立体をキャリアマウントから切り離した状態を示
す斜視図である。

【図７】図５のサーキュレータ素子−アイソレータ構成
部品組立体をキャリアマウントから切り離した状態にお
ける分解斜視図である。

【図８】図６及び図７の組立体に樹脂を注入して完成し
たアイソレータを示す斜視図である。

【図９】アイソレータ筐体内部の磁束を説明する図であ
る。

【図１０】図２の実施形態における筐体裏側を示す斜視
図である。

【符号の説明】

２０磁性体ブロック２１、２２、２３駆動線路２４、２５入出力電極２６アイソレーション電極２７、２８、２９接地電極３０地導体３１、３４、３８誘電体平板３２、３５、３９接地側電極３３、３６、４０ホット側電極３７抵抗体電極４１、５６、５６´ サーキュレータ素子４２、４３共振容量−入出力端子電極素子４４共振容量−終端抵抗素子４５固有値調整用容量素子４６キャリアマウント４６ａ突出爪４７サーキュレータ素子−アイソレータ構成部品組立
体４８、５７、５７´ 励磁用永久磁石４９、５８、５８´ 筐体５０上蓋５１入出力端子５２、５３付加容量素子５４弾性部材５５樹脂５９空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】積層技術によりサーキュレータ素子を形
成し、あらかじめ形成したアイソレータ構成部品を該形
成したサーキュレータ素子の電極にはんだ付けで一体的
に実装したことを特徴とするアイソレータの製造方法。
【請求項２】前記アイソレータ構成部品が、共振容量
と該共振容量に接続された入出力端子電極とからなる共
振容量−入出力端子電極素子を含むことを特徴とする請
求項１に記載の製造方法。
【請求項３】前記アイソレータ構成部品が、共振容量
と該共振容量に接続された終端抵抗とからなる共振容量
−終端抵抗素子を含むことを特徴とする請求項１又は２
に記載の製造方法。
【請求項４】前記アイソレータ構成部品が、前記共振
容量−入出力端子電極素子の付加容量素子を含むことを
特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の製造
方法。
【請求項５】前記アイソレータ構成部品を前記サーキ
ュレータ素子に一体的に実装してサーキュレータ素子−
アイソレータ構成部品組立体を形成した後、磁気回路を
構成する筐体内に該組立体及び励磁用永久磁石を組み込
むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記
載の製造方法。
【請求項６】前記筐体内への前記組立体及び前記励磁
用永久磁石の組み込みが、該組立体をキャリアマウント
上に載置した後、その上に前記励磁用永久磁石を載置
し、さらに前記筐体を被着させた後、はんだリフローす
ることによって行われることを特徴とする請求項５に記
載の製造方法。
【請求項７】はんだリフローの後に、一部を残して前
記キャリアマウントを切り離すことによって、該キャリ
アマウントの残された一部を入出力端子として用いるこ
とを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】前記筐体内への組み込みが、前記組立体
と前記筐体との間に当該アイソレータの固有値調整用容
量素子を挟んで行われることを特徴とする請求項５から
７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】前記筐体内への組み込みの後、該筐体の
開口面を覆うように樹脂を注入することを特徴とする請
求項５から８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】前記筐体の開口面における該開口面か
ら前記組立体までの距離が、０．１〜０．２ｍｍである
ことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載
の製造方法。
【請求項１１】前記励磁用永久磁石の側面と前記筐体
との間に空隙が設けられるように前記組み込みを行うこ
とを特徴とする請求項５から１０のいずれか１項に記載
の製造方法。
【請求項１２】前記空隙に樹脂を注入して充填するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】前記筐体の底面にＵ字型の打ち抜きが
設けられており、該打ち抜き部の内側が接地端子として
構成されることを特徴とする請求項５から１２のいずれ
か１項に記載の製造方法。