JP2002217611A

JP2002217611A - 非可逆回路素子及び通信装置

Info

Publication number: JP2002217611A
Application number: JP2001014271A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tanaka; 康廣田中
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】構成部材同士の安定で確実な接続を容易に得る
ことができ、よって信頼性が高く特性が良好な非可逆回
路素子、及びこれを用いた通信装置を提供する。【解決手段】中心導体５１，５２のポート部Ｐ１，Ｐ２
とコンデンサ素子Ｃ１，Ｃ２のホット側電極及び入出力
端子７１，７２、中心電極５３のポート部Ｐ３とコンデ
ンサ素子Ｃ３のホット側電極及び抵抗素子Ｒのホット側
電極、各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３のコールド側電極及
び抵抗素子Ｒのコールド側電極とアース端子７３はそれ
ぞれ異方性導電接着剤により接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波帯等の
高周波帯域で使用される、例えばアイソレータ、サーキ
ュレータ等の非可逆回路素子、及びこれを用いた通信装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等の移動用の通信装置に採用さ
れる集中定数型のアイソレータ（非可逆回路素子）は、
伝送方向に対する信号の減衰量が極めて小さく、伝送方
向と逆方向への信号の減衰量が極めて大きいという特性
を有している。また、最近の移動用の通信装置では、そ
の用途からして小型化、高信頼性及び低コスト化に対す
る要請が強くなっており、これに伴ってアイソレータに
おいても小型化、高信頼性、及び低コスト化が要請され
ている。

【０００３】このようなアイソレータは、例えば、磁性
体金属からなる上側ケースと下側ケースとで構成される
金属ケース内に、永久磁石、複数の中心導体を磁性体
（フェライト）に配置した磁性組立体、及び磁性組立体
や整合用のコンデンサ素子等を収納するとともに入出力
端子やアース端子等の外部接続端子を備えた樹脂ケース
を収納して構成されている。従来、このような非可逆回
路素子を構成する各部材同士の電気的・機械的接続は、
各部材同士の接続部を半田により接続、接合している。
例えば、各中心導体のポート部と入出力端子またはコン
デンサ素子のホット側電極との接続、アース端子とコン
デンサ素子のコールド側電極との接続等は、それぞれの
接続部に半田ペーストを塗布した後、高温雰囲気中にて
リフローはんだ付けすることにより行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アイソ
レータの小型化に伴い構成部材も小型になってきてお
り、従来のように構成部材同士をはんだ付けにより接続
した場合、以下のような問題があった。半田を所定の
位置に所定の量安定に供給できない。このため、半田量
不足による接続不十分やオープン不良、また半田量過多
や供給位置ズレによるショート不良が発生する。構成
部材同士のはんだ付けやアイソレータの実装時のリフロ
ーの際に、溶融した半田が不要部分へ流動してショート
不良が発生する。例えば、整合用のコンデンサ素子は板
状の誘電体の両主面に電極を形成したものが用いられて
おり、コンデンサ素子のホット側とコールド側の電極が
半田でつながりショート不良となる恐れがあった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、構成部材同士の
安定で確実な接続を容易に得ることができ、よって信頼
性が高く特性が良好な非可逆回路素子、及びこれを用い
た通信装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の非可逆回路素子は、金属ケース内に、永久
磁石、磁性体、前記磁性体に配置された複数の中心導
体、回路部品素子を収納してなる非可逆回路素子におい
て、非可逆回路素子を構成する部材同士の接続部の少な
くとも一部を異方性導電接着剤を用いて接続したことを
特徴とする。

【０００７】ここに、異方性導電接着剤は、金属粒子ま
たは表面に金属メッキを施した樹脂等の導電性粒子を樹
脂接着剤に混合したものであり、加圧した部分のみで導
電性粒子により電気的に導通するものである。この異方
性導電接着剤を加圧した状態で硬化することにより部材
同士を電気的・機械的に接続・固定する。

【０００８】上記の構成により、異方性導電接着剤で接
続された箇所の導通不良（オープン不良）や不要な部分
とのショート不良等の接続不良を無くすことができる。
すなわち、異方性導電接着剤を接続部に多めに塗布する
ことができるので、塗布量不足による導通不良を完全に
防止することができ、また、不要な部分への流動、垂
れ、接触等によってもショート（短絡）することがな
い。また、従来の半田に比べ異方性導電接着剤の塗布量
（供給量）や塗布位置を厳密に管理する必要がないの
で、異方性導電接着剤の塗布作業が容易となり生産性を
向上することができる。

【０００９】また、異方性導電接着剤は、半田よりも低
い温度（例えば、１００℃〜１５０℃程度の加熱温度）
で硬化することができるので、従来の半田を用いた場合
に比べ、接続時に加わる熱ストレスは大幅に軽減され、
この熱ストレスによる特性の劣化が防止される。また、
実装時のリフローはんだ付け等の高温が加わった場合で
も異方性導電接着剤は溶融して流動することがないの
で、ショート不良やオープン不良が起こることがない。

【００１０】本発明において、異方性導電接着剤で接続
する箇所は、中心導体と回路部品素子、中心導体と外部
接続端子、回路部品素子と外部接続端子との接続部であ
ることが好ましい。これらの接続部は、接続部が微小で
ある、または他の接続部と近接しており、不要な接続が
生じやすいためである。また、磁性体、中心導体、回路
部品素子は外部接続端子を備えた樹脂ケースに収納され
る。これにより、これら部材同士を安定に確実に接続す
ることができる。

【００１１】また、本発明に係る通信装置は上記の特徴
を有する非可逆回路素子を備えて構成される。これによ
り、信頼性が高く特性が良好な通信装置を得ることがで
きる。

【００１２】なお、上記回路部品素子は、整合用のコン
デンサ素子、終端用の抵抗素子、フィルタ用のインダク
タンス素子等である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態に係るアイ
ソレータの構成を図１〜図５を参照して説明する。図１
はアイソレータの分解斜視図、図２は上側ケース及び永
久磁石を取り外した状態での平面図、図３、図４は各部
材における異方性導電接着剤の塗布位置を示す平面図、
図５はコンデンサ素子と中心導体及びアース引出電極と
を異方性導電接着剤で接続するときの状態を示す部分拡
大断面図である。

【００１４】本実施形態のアイソレータは、略コ字状の
下側ケース８上に樹脂ケース７を配設し、樹脂ケース７
内に、磁性体５５に中心導体５１、５２，５３を配置し
た磁性組立体５、整合用のコンデンサ素子Ｃ１，Ｃ２，
Ｃ３、終端用の抵抗素子Ｒを配設し、これらの上に永久
磁石３を配置し、上部全体を覆うように箱状の上側ケー
ス２を下側ケース８を装着し、磁性組立体５に永久磁石
３により直流磁界を印加するように構成されている。

【００１５】上側ケース２及び下側ケース８は、例えば
Ｆｅやケイ素鋼などの磁性体金属からなる金属板を打ち
抜き、曲げ加工した後、表面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ
等をメッキしてなるものである。上側ケース２と下側ケ
ース８とからなる金属ケースは、磁気回路を形成すると
ともに他の構成部材を収納保持する外部ケースとしての
機能も有している。

【００１６】磁性組立体５は、円板状の磁性体５５の上
面に３本の中心導体５１，５２，５３を絶縁シート（図
示せず）を介在させて所定の角度（略１２０°）ごとに
交差するように配置している。各中心導体５１〜５３
は、各々の一端側のポート部Ｐ１〜Ｐ３を外方に導出す
るとともに、他端側の中心導体５１〜５３の共通のアー
ス電極を磁性体５５の下面に当接させている。共通のア
ース電極は、磁性体５５の下面を略覆っており、後述す
る樹脂ケース７の挿通孔７ｃを通して、下側ケース８の
底壁８ｂにはんだ付け等の方法で接続されている。中心
電極５１〜５３とアース電極はＡｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｌ，Ｂｅ等の金属薄板を打ち抜き加工やエッチング加工
することによって一体に形成される。

【００１７】樹脂ケース７は、矩形枠状の側壁７ａと底
壁７ｂを有している。この底壁７ｂの略中央部には挿通
孔７ｃが形成されており、挿通孔７ｃの周縁には３つの
コンデンサ収納凹部７ｄ、１つの抵抗収納凹部７ｅが形
成されている。樹脂ケース７には、外部接続端子である
入出力端子７１，７２及びアース端子７３がインサート
モールドされている。入出力端子７１，７２及びアース
端子７３は、それぞれ一端が樹脂ケース３の底壁７ｂ及
び側壁７ａの外面に露出し、入出力端子７１，７２の他
端が底壁７ｂの内面に露出して入出力引出電極７１ａ、
７２ａ、アース端子７３の他端側が各コンデンサ収納凹
部７ｄ及び抵抗収納凹部７ｅの内底面に露出してアース
引出電極７３ａとされている。樹脂ケース７の材料とし
ては、液晶ポリマー、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファ
イド樹脂）等の耐熱性と低損失に優れた樹脂材料が用い
られる。

【００１８】樹脂ケース７の各コンデンサ収納凹部７ｄ
にチップ状のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３が配置され、抵
抗収納凹部７ｅにチップ状の抵抗素子Ｒが配置され、挿
通孔７ｃに磁性組立体５が挿入配置される。コンデンサ
素子Ｃ１〜Ｃ３は誘電体基板の上面及び下面に対向電極
を形成してなる単板型コンデンサである。

【００１９】中心導体５１，５２のポート部Ｐ１，Ｐ２
はコンデンサ素子Ｃ１，Ｃ２の上面電極（ホット側電
極）及び入出力引出電極７１ａ，７２ａにそれぞれ接続
されている。中心電極５３のポート部Ｐ３はコンデンサ
素子Ｃ３の上面電極（ホット側電極）及び抵抗素子Ｒの
一端側電極（ホット側電極）にそれぞれで接続されてい
る。各コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３の下面電極（コールド
側電極）及び抵抗素子Ｒの他端側電極（コールド側電
極）は各収納凹部７ｄ，７ｅの内底面に露出したアース
引出電極７３ａにそれぞれ接続されている。そして、こ
のアイソレータでは、これらの各部材同士はそれぞれ異
方性導電接着剤で接続されている。

【００２０】なお、下側ケース８と磁性組立体５の下面
のアース電極、下側ケース８と樹脂ケース７の下面のア
ース端子７３、及び下側ケース８と上側ケース２との接
続・固定は半田を用いて行われている。

【００２１】以下、上記の異方性導電接着剤を用いた接
続を図２〜図５を参照して説明する。先ず、図３に示す
ように、樹脂ケース７の内面に露出する入出力引出電極
７１ａ，７２ａ、各収納凹部７ｄ，７ｅに露出するアー
ス引出電極７３ａ上にそれぞれ異方性導電接着剤９を塗
布する。次に、図４に示すように、樹脂ケース７のコン
デンサ収納凹部７ｄにコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３を、抵
抗収納凹部７ｅに抵抗素子Ｒを挿入し、コンデンサ素子
Ｃ１〜Ｃ３のホット側電極（上面電極）上、抵抗素子Ｒ
のホット側電極上にそれぞれ異方性導電接着剤９を塗布
する。次に、図２に示すように、樹脂ケース７の挿通孔
７ｃに磁性組立体５を挿入配置する。

【００２２】異方性導電接着剤９の塗布はディスペンサ
等を用いて行われる。異方性導電接着剤９としては、球
状のエポキシ系樹脂の表面にＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ等の金属
メッキを施した導電性粒子９ａを耐熱性の高いエポキシ
系樹脂接着剤に混合したもので、硬化温度１００°Ｃ〜
１５０°Ｃ、硬化時間１０分〜２０分のものを用いてい
る。また、異方性導電接着剤９の塗布量（供給量）は、
従来の半田ペーストの塗布量よりも多くの量を塗布する
ように設定している。

【００２３】次に、例えば図５に示すように、加圧治具
１０を用いて、中心導体５１〜５３のポート部Ｐ１〜Ｐ
３上、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３上及び抵抗素子Ｒ上に
加圧（図５の矢印方向）をかけた状態で、加熱炉に投入
して異方性導電接着剤９を硬化する。このときの加圧に
より、図５に示すように、異方性導電接着剤９の加圧さ
れた部分は、導電性粒子９ａによって相互に電気的に接
続され、加圧されない部分は電気的に接続されることが
なく絶縁性を有している。この硬化時の加圧は、それぞ
れの接続部の間隔が導電性粒子９ａの粒径以下となるよ
うに行われる。

【００２４】なお、導電性接着剤９の塗布形状、数、塗
布位置は図３、図４に図示したものに限るものではな
い。例えば、図３において、各コンデンサ収納凹部７ｄ
の１箇所又は３箇所以上に異方性導電接着剤を塗布して
もよく、また帯状に塗布するようにしてもよい。また、
図３、図４に示すものとは逆に他方の部材の接続部に塗
布するようにしてもよく、あるいは両方の部材に塗布す
るようにしてもよい。

【００２５】また、異方性導電接着剤を構成する樹脂接
着剤として、アクリル系、ウレタン系、シリコン系等の
他の樹脂接着剤を用いてもよい。また、導電性粒子９ａ
としては、エポキシ系樹脂以外の樹脂にＡｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ等の金属メッキを施したもの、Ａｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ等の金属粒子、ＮｉにＡｕコートした複合材、
あるいはそれらの上に熱や圧力などによって破壊、溶融
する絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。また、異方
性導電接着剤は液状のものに限るものではなく、フィル
ム状のものであってもよい。また、異方性導電接着剤の
接続部への供給は、ディスペンサによる塗布に限るもの
ではなく、スクリーン印刷や貼り付け等の手段を用いて
もよい。

【００２６】上記のように本実施形態では、加圧された
箇所以外では導通することのない異方性導電接着剤を用
いて構成部材同士を接続しているので、目的とする接続
部以外に異方性導電性接着剤が流動しても、また塗布位
置にズレが生じても、目的とする接続部以外の箇所でシ
ョートすることがない。例えば、コンデンサ素子の上下
の異方性導電接着剤が側面を介して繋がった状態、ある
いは近接して配置された入出力引出電極とコンデンサ素
子との間が異方性導電接着剤で繋がった状態となっても
コンデンサ素子の上下電極同士、入出力引出電極とコン
デンサ素子とがショートすることがない。このため、異
方性導電接着剤の塗布量を多めに設定することができ、
確実な接続を得るとともに異方性導電接着剤の塗布作業
の生産性を向上することができる。

【００２７】また、異方性導電接着剤は、半田よりも低
い温度で硬化するので、従来の半田を用いた場合に比
べ、接続時に加わる熱ストレスを大幅に軽減することが
できる。また、実装時のリフローはんだ付け時の高温で
も異方性導電接着剤は溶融することがないので、ショー
ト不良やオープン不良が起こることがない。

【００２８】なお、上記実施形態では、不要な接続（シ
ョート不良）が生じやすい中心導体と回路部品素子（コ
ンデンサ素子、抵抗素子）、回路部品素子と外部接続端
子との接続部の全ての箇所を異方性導電接着剤を用いて
接続したが、これら接続部の一部を異方性導電接着剤で
接続するようにしてもよい。また、他の接続箇所、例え
ば下側ケースと磁性組立体の下面のアース電極との接
続、あるいは下側ケースと上側ケースとの接続に異方性
導電接着剤を用いるようにしてもよい。

【００２９】また、上記実施形態では、加圧治具を用い
て接続部を加圧するようにしたが、磁性組立体と永久磁
石との間にスペーサ部材を介在させた構成とし、このス
ペーサ部材で各接続部を加圧するようにしてもよい。こ
の場合、全ての構成部材を組み込み下側ケースに上側ケ
ースを装着した状態で、両ケースの上下方向に加圧しな
がら異方性導電接着剤を硬化することができ、製造工数
を低減することができる。

【００３０】また、回路部品素子として整合用のコンデ
ンサ素子、終端用の抵抗素子を接続したもので説明した
が、中心導体のポート部または整合用のコンデンサ素子
にインダクタンス素子や抵抗等を付加して整合回路ある
いはフィルタ回路を構成したものにも適用できる。この
場合にも、それぞれの接続部を異方性導電接着剤で接続
することができる。

【００３１】また、非可逆回路素子の全体の構造も上記
実施形態のものに限るものではない。また、例えば、上
記実施形態ではアイソレータに適用したが、勿論サーキ
ュレータにも適用できる。

【００３２】次に、本発明の第２実施形態に係る通信装
置の構成を図６に示す。この通信装置は、送信用フィル
タＴＸ及び受信用フィルタＲＸからなるデュプレクサＤ
ＰＸのアンテナ端にアンテナＡＮＴが接続され、送信用
フィルタＴＸの入力端とと送信回路との間にアイソレー
タＩＳＯが接続され、受信用フィルタＲＸの出力端に受
信回路が接続されて構成されている。送信回路からの送
信信号はアイソレータＩＳＯを経由し、送信用フィルタ
ＴＸを通してアンテナＡＮＴから発信される。また、ア
ンテナＡＮＴで受信された受信信号は受信用フィルタＲ
Ｘを通して受信回路に入力される。

【００３３】ここに、アイソレータＩＳＯとして、上記
実施形態のアイソレータを使用することができる。本発
明に係る非可逆回路素子を用いることにより、信頼性の
高い特性が良好な通信装置を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る非可
逆回路素子によれば、異方性導電接着剤で接続された箇
所の導通不良（オープン不良）や不要な部分とのショー
ト不良等の接続不良を無くすことができるとともに、異
方性導電接着剤の塗布作業が容易となり生産性を向上す
ることができる。

【００３５】また、異方性導電接着剤は、半田よりも低
い温度で硬化することができ、構成部材同士の接続時に
加わる熱ストレスは大幅に軽減され、この熱ストレスに
よる特性の劣化を防止することができる。また、実装の
際などの高温が加わった場合でも異方性導電接着剤は溶
融して流動することがないので、高温によるショート不
良やオープン不良を防止することができる。

【００３６】また、本発明に係る非可逆回路素子を実装
することにより、信頼性の高い特性が良好な通信装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るアイソレータの分解斜視図

【図２】同アイソレータの上ヨーク及び永久磁石を取り
除いた状態での平面図

【図３】同アイソレータの樹脂ケース内の異方性導電接
着剤の塗布位置を示す平面図

【図４】同アイソレータのコンデンサ素子及び抵抗素子
上の異方性導電接着剤の塗布位置を示す平面図

【図５】同アイソレータのコンデンサ素子と中心導体及
びアース引出電極とを異方性導電接着剤で接続するとき
の状態を示す部分断面図

【図６】第２実施形態に係る通信装置のブロック図

【符号の説明】

２上ヨーク３永久磁石５磁性組立体５１〜５３中心導体５５磁性体７樹脂ケース７１、７２入出力端子７３アース端子８下ヨーク９異方性導電接着剤９ａ導電性粒子Ｃ１〜Ｃ３コンデンサ素子Ｒ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ３ポート部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属ケース内に、永久磁石、磁性体、前
記磁性体に配置された複数の中心導体、回路部品素子を
収納してなる非可逆回路素子において、非可逆回路素子を構成する部材同士の接続部の少なくと
も一部を異方性導電接着剤を用いて接続したことを特徴
とする非可逆回路素子。
【請求項２】前記中心導体と前記回路部品素子とを異
方性導電接着剤を用いて接続したことを特徴とする請求
項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】前記中心導体に外部接続端子が接続され
ており、中心導体と外部接続端子、前記回路部品素子と
外部接続端子とをそれぞれ異方性導電接着剤を用いて接
続したことを特徴とする請求項１、または２に記載の非
可逆回路素子。
【請求項４】前記外部接続端子が樹脂ケースに埋設さ
れており、該樹脂ケースに磁性体、各中心導体、及び回
路部品素子が収納されていることを特徴とする請求項１
〜３に記載の非可逆回路素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の非可逆
回路素子を備えたことを特徴とする通信装置。