JP2006174161A - 非可逆回路素子 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも著しく小型で、しかも、小型化した場合でも、十分に大きなはんだフィレットを形成し、実装時のはんだ付け強度の信頼性を向上させ得る非可逆回路素子を提供する。
【解決手段】磁気回転子１と、永久磁石２と、ヨーク３１、３２とを含む。永久磁石２は、少なくとも磁気回転子１の一面側に備えられ、磁気回転子１に直流磁界を印加する。ヨーク３１、３２は、永久磁石２の生じる磁界に対する磁路を構成する。支持基板４は、一面側に永久磁石２及び磁気回転子１を搭載し、側面に、凹溝４１〜４８が間隔を隔てて設けられている。凹溝４１〜４８の内面には、少なくとも、磁気回転子１の中心導体に電気的に導通する導体が付与され、端子部を構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子に関する。

アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、例えば携帯電話等の移動体無線機器等に使用されている。この種の非可逆回路素子は、例えば、特許文献１、２などで代表されるように、ヨークとして機能する磁性金属ケース内に、軟磁性基体と中心電極等で構成された磁気回転子や永久磁石等の磁性部品及び整合用コンデンサさらには終端抵抗等の電気部品を収容して構成される。

軟磁性基体には、中心電極が組み合わされ、永久磁石から直流磁界が印加される。中心電極は、複数本の中心導体を含み、一端が軟磁性基体の一面上に配置され、グランド部として金属ケースにアースされ、中心導体が、軟磁性基体の他面上で互いに所定の角度をもって交差するように絶縁して配置され、先端が外部端子とされる。

中心導体のそれぞれには、整合用コンデンサが接続される。アイソレータとして用いる場合は、入出力端子に接続されることのない１つの中心導体に、更に、終端抵抗器が接続される。

中心導体のための入出力端子や、グランド端子などは、ケースの絶縁部分に埋設し、ケース外部に露出させた金属端子によって構成され、金属端子を直接にはんだ付けして、回路基板の導体パターンなどに固定する。

ところで、この種の非可逆回路素子は、その市場性から限りなく小型化が要求されている。小型化の要請に応える手段としては、例えば、特許文献１、２に開示されているように、円板状軟磁性基体に代えて、四角形状軟磁性基体を用い、これを、四角形状の内部空間を有するケース内に収納し、軟磁性基体とケース内壁面との間のスペースを利用して、コンデンサや終端抵抗器を、高密度で収納する構造などが提案されている。

しかし、ケースが小型化されるほどに、金属端子の面積が小さくならざるを得ないから、回路基板への実装時に十分な面積、容積のはんだフィレットが形成されず、実装時のはんだ付け強度が不十分になる虞があった。

しかも、金属端子は、一般に、リードフレームを切断して得られるものであるため、リードフレームからの制約を受け、はんだ付けに適した形状を任意に選択することができない。また、切断面にいわゆるバリが残り、信頼性を低下させる原因ともなりかねない。

特許文献１、２は、ケースに、入出力端子や接地端子を構成する金属端子を埋め込むことが前提であり、非可逆回路素子が小型化された場合に、金属端子に付随する問題点の解決手段は開示していない。
特開平１１−２０５０１１号公報 特開平１１−９７９１０号公報

本発明の課題は、著しく小型化された非可逆回路素子を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、小型化した場合でも、十分に大きなはんだフィレットを形成し、実装時のはんだ付け強度の信頼性を向上させ得る非可逆回路素子を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、磁気回転子と、永久磁石と、支持基板と、ヨークとを含む。前記永久磁石は、少なくとも前記磁気回転子の一面側に備えられ、前記磁気回転子に直流磁界を印加する。前記支持基板は、一面側に前記永久磁石及び前記磁気回転子を搭載する。前記ヨークは、前記永久磁石の生じる磁界に対する磁路を構成する。

この構成は、従来の非可逆回路素子に共通するものである。本発明の特徴は、前記支持基板は、側面に、複数の凹溝が間隔を隔てて設けられており、前記凹溝の内部には、少なくとも、前記磁気回転子の中心導体に電気的に導通する導体が付与され、端子部を構成しており、前記ヨークは、前記支持基板の前記側面、つまり、凹溝の設けられた側面とは異なる側面を通って導かれている。

上述したように、ヨークは、支持基板の凹溝の設けられた側面とは異なる側面を通って導かれているから、ヨークによって全体を組み立てた構造になる。従来必須と考えられていたケースは、これを有しない。この構成によれば、ケースによる制限を受けることなく、小型化が可能になる。

ケースを持たない構造を前提として、支持基板は、側面に、複数の凹溝が間隔を隔てて設けられており、凹溝の内面には、少なくとも、磁気回転子の中心導体に電気的に導通する導体が付与され、端子部を構成している。従って、少なくとも、磁気回転子の中心導体に対する電気的導通を、凹溝の内部に設けられた導体を介して実行することができる。

しかも、磁気回転子の中心導体が接続される導体は、凹溝の内面に設けられており、その表面積が拡大されている。従って、小型化された場合でも、表面積の拡大された導体を利用し、回路基板への実装時に、十分に大きなはんだフィレットを形成し、はんだ付け強度の信頼性を向上させることができる。

好ましくは、支持基板は、磁気回転子及び永久磁石を搭載する面とは反対側の面に、ヨークを通す凹部が設けられる。この構造によれば、ヨークの入る凹部の深さを適切に設定することにより、ヨークの下面と、凹溝の設けられた凸部の下面を位置合わせし、実装時の安定性を確保することができる。

好ましくは、永久磁石は，両側面が外装面の一部を構成すること、換言すれば、永久磁石の相対する両側面が、非可逆回路素子の相対する両側面に露出する構成とする。この構成の場合は、永久磁石の幅寸法が、非可逆回路素子全体としての幅寸法を定めることになる。このため、小型化が可能になる。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）著しく小型化された非可逆回路素子を提供することができる。
（ｂ）小型化した場合でも、十分に大きなはんだフィレットを形成し、実装時のはんだ付け強度の信頼性を向上させ得る非可逆回路素子を提供することができる。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

図１は本発明に係る非可逆回路素子の一実施例を示す分解斜視図、図２は図１に図示した非可逆回路素子の組立状態における斜視図、図３は磁気回転子の斜視図である。図はアイソレータの例を示している。

図示する非可逆回路素子は、磁気回転子１と、永久磁石２と、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、支持基板４とを有する。実施例では、更に、キャパシタ５１、５２及び終端抵抗器５３を有している。

磁気回転子１は、図３に図示するように、中心電極１１と、軟磁性基体１２とを含んでいる。中心電極１１は、第１〜第３の中心導体１１１〜１１３を含む。第１〜第３の中心導体１１１〜１１３は、図３において、軟磁性基体１２の下面に接触させた略四角形状のグランド部の３辺から分岐されている。第１〜第３の中心導体１１１〜１１３は、軟磁性基体１２の主面上で互いに所定の角度で交差するように、互いに絶縁体１１５、１１６を介して設けられている。最下側に位置する第３の中心導体１１３は、軟磁性基体１２の上に設けられた絶縁体１1４の上に形成される。

軟磁性基体１２としては、イットリウム／鉄／ガーネット（ＹＩＧ）等の軟磁性材料（フェライト）が好適である。軟磁性基体の形状は、限定するものではないが、４角形であることが好ましい。

永久磁石２は、磁気回転子１に直流磁界を印加するものであって、実施例では、磁気回転子１の一面側に備えられている。但し、磁気回転子１の両面に備えられていてもよい。

第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は、永久磁石２の生じる磁界に対する磁路を構成する。当然のことであるが、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は磁性材料でなる。実施例の第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は、磁性金属板を折り曲げ加工したものである。

第１のヨーク３１は、永久磁石２の側面が露出する両側面とは異なる側面、つまり長さ方向の側面を通って導かれる。第２のヨーク３２は永久磁石２に重ねられる。そして、両端が第１のヨーク３１と結合され、永久磁石２の生じる磁界に対する磁路を構成する。第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２の固定的な結合は、機械的な結合のほか、はんだなどを用いた接合によっても実現できる。

支持基板４は、一面にキャパシタ５１、５２、終端抵抗器５３、５３及び中心導体１１１〜１１３を接続するための導体パターン４０が、所定のパターンで形成されている。また、支持基板４の側面には、凹溝４１〜４８が設けられており、凹溝４１〜４８の内面には導体パターン４０に連続する導体が付与され、端子部を構成している。導体は、導体膜であることが好ましい。凹溝４１〜４８の拡大された表面積を、そのまま利用して表面積を拡大した導体が形成されるからである。

凹溝４１〜４８のうち、例えば、凹溝４１、４２は入力端子として用いられ、凹溝４３、４４、４７、４８はグランド端子として用いられ、凹溝４５、４６は出力端子として用いられる。

凹溝４１〜４８が設けられた支持基板４の側面は、永久磁石２の側面の露出する両側面と一致する。従って、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は、支持基板４の凹溝４１〜４８の設けられた側面とは異なる側面を通って導かれ、全体を拘束することになる。

上述したように、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は、支持基板４の凹溝４１〜４８の設けられた側面とは異なる側面を通って導かれ、全体を拘束するから、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２によって全体を組み立てた構造になる。従来必須と考えられていたケースは、これを有しない。この構成によれば、ケースによる制限を受けることなく、小型化が可能になる。

ケースを持たない構造を前提として、支持基板４は、側面に、複数の凹溝４１〜４８が間隔を隔てて設けられており、凹溝４１〜４８の内部には、少なくとも、磁気回転子１の第１〜第３の中心導体１１１〜１１３に電気的に導通する導体が付与されている。従って、少なくとも、磁気回転子１の中心導体に対する電気的導通を、凹溝４１〜４８の内部に設けられた導体を介して実行することができる。

しかも、磁気回転子１の第１〜第３の中心導体１１１〜１１３が接続される導体は、凹溝４１〜４８の内部にあり、その表面積が拡大されている。従って、小型化された場合でも、回路基板への実装時に、表面積の拡大された凹溝４１〜４８の内面の導体を利用して、十分に大きなはんだフィレットを形成し、はんだ付け強度の信頼性を向上させることができる。

実施例において、支持基板４は、磁気回転子１及び永久磁石２を搭載する面とは反対側の面に、第１のヨーク３１を通す凹部４９が設けられる。この場合、凹溝４１〜４８は凹部４９の外側の凸部５１、５２に設けられる。この構造によれば、第１のヨーク３１の入る凹部４９の深さを適切に設定することにより、第１のヨーク３１の下面と、凹溝４１〜４８の設けられた凸部５１、５２の下面を位置合わせし、実装時の設置安定性を確保することができる。

実施例に示す磁気回転子１は、外形が永久磁石２よりも小さくなっている。磁気回転子１の外形が永久磁石２よりも小さくなっている場合、磁気回転子１と、永久磁石２との外形差に起因する空間が生じる。この空間は、絶縁樹脂８によって埋めることが好ましい。こうすることにより、信頼性が向上する。

更に実施例では、支持基板４の外形を、永久磁石２に合わせてある。支持基板４は、その外形が、永久磁石２とほぼ同じであり、磁気回転子１を、支持基板４の上方に配置した場合、磁気回転子１の外周と、支持基板４の外周との間に両者の外形差に応じたスペースが生じる。キャパシタ５１、５２及び終端抵抗器５３は、上述したスペース内に配置され、支持基板４に形成された導体パターンにはんだなどによって固着されるとともに、周知の回路構成となるように、中心導体１１１〜１１３のうちの所定のものに、はんだ付けなどの手段によって固着される。そして、周りが、絶縁樹脂８によって埋められる。図１に示すように、空間全てを埋める必要はなく、露出している面のみを絶縁樹脂８で、埋めてもよい。

図４は本発明に係る非可逆回路素子の一実施例を示す分解斜視図である。図において、図１〜図３に現れた構成部分に相当する部分については同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。図４に示した実施例の特徴は、磁気回転子１の構成にある。即ち、磁気回転子１は、軟磁性基体１２の一面に、中心電極１１を、導体膜として形成してある。中心電極１１を構成する中心導体１１１〜１１３は、無機又は有機絶縁膜によって相互に絶縁して、軟磁性基体１２の一面に形成されている。中心導体１１１〜１１３の導出に当たっては、スルーホール技術などが適用できる。

磁気回転子１は、回路構成に必要なキャパシタ、終端抵抗器を含む機能性基板８２を介して支持基板４に接合される。その際、前述したように、空間は接着樹脂８で埋めるとよい。空間全てを埋める必要はなく、露出している面のみを絶縁樹脂８で、埋めてもよい。また、前述した絶縁樹脂8には、接着機能を持たせてもよい。この場合、永久磁石２、支持基板４、磁気回転子１などの構成部品間の固着強度を増大させることができる。

この実施例の場合も、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２と、支持基板４は、本発明の特徴を全て備えている。まず、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２は、支持基板４の凹溝４１〜４８の設けられた側面とは異なる側面を通って導かれ、全体を拘束する。従って、ケースによる制限を受けることなく、小型化が可能になる。

支持基板４において、磁気回転子１の第１〜第３の中心導体１１１〜１１３が接続される導体は、凹溝４１〜４８の内部にあり、その表面積が拡大されている。従って、小型化された場合でも、回路基板への実装時に、表面積の拡大された凹溝４１〜４８の内面の導体を利用して、十分に大きなはんだフィレットを形成し、はんだ付け強度の信頼性を向上させることができる。

以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。

本発明に係る非可逆回路素子の一実施例を示す分解斜視図である。 図１に図示した非可逆回路素子の組立状態における斜視図である。 磁気回転子の斜視図である。 本発明に係る非可逆回路素子の他の実施例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 磁気回転子
１１ 中心導体
１２ 軟磁性基体
２ 永久磁石
３１ 第１のヨーク
３２ 第２のヨーク
４ 支持基板
４１〜４８ 凹溝

Claims (3)

1. 磁気回転子と、永久磁石と、支持基板と、ヨークとを含む非可逆回路素子であって、
   前記永久磁石は、少なくとも前記磁気回転子の一面側に備えられ、前記磁気回転子に直流磁界を印加するものであり、
   前記支持基板は、一面側に前記永久磁石及び前記磁気回転子を搭載し、側面に、複数の凹溝が間隔を隔てて設けられており、前記凹溝の内面には、少なくとも、前記磁気回転子の中心導体に電気的に導通する導体が付与され、端子部を構成しており、
   前記ヨークは、前記永久磁石の生じる磁界に対する磁路を構成するものであって、前記支持基板の前記側面とは異なる側面を通って導かれている、
   非可逆回路素子。
2. 請求項１に記載された非可逆回路素子であって、前記支持基板は、前記磁気回転子及び前記永久磁石を搭載する面とは反対側の面に、前記ヨークを通す凹部が設けられている
   非可逆回路素子。
3. 請求項１又は２に記載された非可逆回路素子であって、前記永久磁石は，両側面が外装面の一部を構成する非可逆回路素子。

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