JP2011055317A - フィルタ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は信号の通過損失のばらつきの小さなフィルタ装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、この課題を解決するために共振素子２３にはパイプ３１の表面全体に形成された銅もしくは銀によるメッキ層とを有し、少なくともパイプ３１の下端面３１ｂのメッキ層と筐体２２内面とがはんだ２８によって接合された接合部を有する構成とする。そして、この筐体２２の製造方法は、枠体２４もしくは蓋２５のいずれかへ共振素子２３を装着するとともに、接合部の位置へクリーム状のはんだ２８を塗布し、その後に加熱して筐体を得るものであり、接合部においてはんだ２８は共振素子２３の内周面と前記筐体内面とが交差する位置の近傍へ塗布されるものである。これにより、はんだ２８が共振素子２３の外周へ流れ出しにくくでき、接合部にはんだ２８の溜まりなどが発生しにくくなるので、形状が安定し、Ｑ値のばらつきが小さくできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信用などの基地局に用いられるフィルタ装置の製造方法に関するものである。

以下、従来のフィルタ装置１について図面を用いて説明する。図５は従来のフィルタ装置の断面図である。図５において、フィルタ装置１は、コネクタ（図示せず）と、このコネクタが取り付けられる金属製の筐体２により構成される。ここで、筐体２は、枠体３と、仕切り４と、蓋５と、共振素子６によって構成されている。

筐体２の外形を形成する枠体３は金属製であり、一方に開口３ａを有している。枠体３の開口３ａには金属製の蓋５が装着され、開口３ａが塞がれる。枠体３には、金属製の仕切り４が接合され、枠体３内が複数の中空部７へと仕切られる。

共振素子６は、このようにして形成された中空部７のそれぞれに配置され、枠体３の内面へはんだ８によって接合されている。共振素子６は円筒状であり、いわゆる表面処理鋼板を打ち抜きし、その後にカーリング加工を行うことによって成形される。ここで表面処理鋼板には、冷間圧延鋼板の両面に銅めっき処理が施されたものを用いている。

次に従来のフィルタ装置１の製造方法について説明する。共振素子６を準備する工程では、あらかじめ銅めっきが施された表面処理鋼板を打ち抜き、カーリングすることで、共振素子６を得る。したがって、共振素子６には分断部６ｂが設けられる。

一方、枠体３や仕切り４や蓋５はそれぞれを準備する工程で、あらかじめ銅めっきが施された表面処理鋼板を打ち抜き（枠体３については打ち抜きと折り曲げ）することにより、枠体３や仕切り４や蓋５を得る。

図６は、本実施の形態における組み立て工程でのフィルタ装置１の断面図である。組み立て工程では、共振素子６や枠体３、仕切り４、蓋５を準備する工程の後で、これらを組み立てる。具体的には枠体３の中に仕切り４や共振素子６を配置し、所定の位置にディスペンサなどによってクリーム状のはんだ８を塗布し、蓋５を装着する。このとき仕切り４と枠体３との接合部と、枠体３の開口３ａ側の端部とにクリーム状のはんだ８が塗布される。

ここで従来のフィルタ装置１における共振素子６はカーリング加工によって成形されているので、側面に分断部６ｂを有する。ところがこの分断部６ｂは電位が高くなるので、この分断部６ｂの抵抗値の値がフィルタのＱ値に大きく影響する。そこで、この分断部６ｂもはんだ８によって埋められることが必要となる。さらに、共振素子６の上端面６ａも電位が高くなるので、上端面６ａでの抵抗値の値もフィルタのＱ値に大きく影響する。そこで共振素子６の上端面６ａもはんだ８で覆うことが必要となる。そこでこの組み立て工程では、共振素子６の上端面６ａ、分断部６ｂ、共振素子６の下端側の外周面全周にクリーム状のはんだ８を塗布する。

そしてこの組み立て工程の後で、加熱してクリーム状のはんだ８を溶かして、仕切り４の下端部と枠体３や、共振素子６の下端と枠体３、仕切り４上端部と蓋５、さらに枠体３の開口３ａ端部と蓋５とを同時に接合する。なお、このとき共振素子６の下端部や分断部６ｂへ塗布したクリーム状のはんだ８が、上端面６ａへ集中してしまわないように、筐体２は蓋５側が上となる向きで加熱される。

ところがこの加熱工程は、蓋５を装着し閉じた状態で加熱する。したがって、所定の箇所におけるはんだ付け状態を目視で検査することができない。そこで、共振素子６の上端面６ａ、分断部６ｂや共振素子６の下端部において確実にはんだ付けがなされるために、組み立て工程においては共振素子６の上端面６ａの全周と、分断部６ｂの上端から下端までと、さらに共振素子６の下端側の外周面全体にクリーム状のはんだ８を塗布している。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

国際公開第２００８／０２６４９３号

しかしながら、従来のフィルタ装置１では、共振素子６の下端側の外周面全体にクリーム状のはんだ８を塗布しているので、余分なはんだ８が生じる。そしてこの余分なはんだ８は加熱工程の加熱によって粘度が下がると分断部６ｂに沿って下方へと流れ出し、分断部６ｂの下端あたりではんだ８の溜まりなどが生じてしまうこととなる。

ここで共振素子６と枠体３との交差する角の形状は、フィルタ装置１のＱ値に大きく影響する。従って、このようなはんだ８の溜まりなどが生じると共振素子６と枠体３との交差する角の形状が安定せず、フィルタ装置１のＱ値も安定しない。これにより、フィルタ装置１の信号の通過損失の値にばらつきが発生するという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、安定した通過損失を実現できるフィルタ装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために共振素子にはパイプの表面全体に形成された銅もしくは銀によるメッキ層を有し、少なくとも前記パイプの下端面のメッキ層と筐体内面とがはんだによって接合された接合部を設けたフィルタ装置の製造方法において、枠体もしくは蓋のいずれかへ前記共振素子を装着するとともに、前記接合部の位置へクリーム状のはんだを塗布する工程では、前記接合部において前記はんだは前記共振素子の内周面と前記筐体内面とが交差する位置の近傍へ塗布されたものである。これにより所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、アンテナ端子と、このアンテナ端子が接続された中空状の筐体と、この筐体の内に設けられた中空円筒形状の共振素子とを含み、前記筐体には下方に開口を有した金属製の枠体と、この枠体の開口に装着される蓋と、前記枠体の前記開口側の端部近傍と前記蓋とがはんだによって接合された第１の接合部とを備え、前記共振素子にはパイプの表面全体に形成された銅もしくは銀によるメッキ層とを有し、少なくとも前記パイプの下端面のメッキ層と前記筐体内面とが前記はんだによって接合された第２の接合部を設けたフィルタ装置の製造方法において、前記枠体もしくは前記蓋のいずれかへ前記共振素子を装着するとともに、前記第１と第２の接合部の位置へクリーム状のはんだを塗布し、その後に加熱して前記はんだを溶融させて前記共振素子を前記筐体へ接合する工程を有し、前記第２の接合部において前記はんだは前記共振素子の内周面と前記筐体内面とが交差する位置の近傍へ塗布されたものであり、これにより共振素子の外側へ流れ出すはんだの量を少なくできる。したがって、共振素子の周囲でのはんだの溜まりや欠落などが生じにくくなり、共振素子と筐体との接合部の形状が安定する。これにより、フィルタ装置のＱ値のばらつきが小さくできるので、信号の通過損失値のばらつきが小さなフィルタ装置を実現できる。

本実施の形態におけるフィルタ装置の組み立て工程におけるフィルタ装置の断面図 同装置の側面から見た断面図 同装置を上方から見た断面図 （ａ）同、共振素子の要部上面図、（ｂ）同、共振素子の要部拡大断面図 従来のフィルタ装置の断面図 同装置の組み立て工程におけるフィルタ装置の断面図

（実施の形態１）
以下、本実施の形態におけるフィルタ装置２１について、図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態におけるフィルタ装置の断面図であり、図３は、同、上方からの断面図であり、図４（ａ）は、同共振素子の要部上面図であり、図４（ｂ）は同、共振素子の要部拡大断面図である。なお、これら図２〜図４において図５、図６と同じものには同じ番号を用いており、その説明は簡略化している。

図２、図３において、フィルタ装置２１は、エアーキャビティ方式のフィルタ装置２１であり、金属製の筐体２２と、この金属製の筐体２２内に設置される共振素子２３と、筐体２２に接続されるコネクタ２２ａによって構成されている。

筐体２２は、枠体２４と、蓋２５と仕切り２７とを含み、それらはすべて金属製であり、本実施の形態では、両面に銅めっきによる層を有した表面処理鋼板が用いられている。枠体２４は、枠体２４の底面を形成する底部２４ａと、この底部２４ａの端部かに立設された側面２４ｂとによって構成されている。本実施の形態では、側面２４ｂは底部２４ａから一体に折り曲げられて形成されている。蓋２５は、枠体２４の上方に設けられた開口２４ｃを塞ぐように装着され、枠体２４の開口２４ｃ端で蓋２５とはんだ２８によって接合されている。

仕切り２７は、筐体２２内を複数の中空部２６（キャビティともいう）に仕切るように配置され、上端でははんだ２８によって蓋２５と接合され、下端でははんだ２８によって枠体２４と接合される。なお、仕切り２７が側面２４ｂと交差する箇所ではその場所もはんだ２８によって接合される。本実施の形態において、仕切り２７は十字形状であり、筐体２２内に４つの中空部２６が形成される。そして、隣接する中空部２６同士を連結する結合窓２９によって、中空部２６が電磁結合し４段のフィルタが形成されることとなる。

このようなフィルタ装置２１の製造方法について説明する。図１は組み立て工程でのフィルタ装置の断面図である。枠体２４と蓋２５とはそれぞれプレス加工によって加工し、準備する。この工程の後で、筐体２２の組み立てが行われる。この組み立て工程では、枠体２４へ仕切り２７を装着するとともに、枠体２４へ共振素子２３を装着する。これらを装着した後に、ディスペンサ３０によって、枠体２４と蓋２５との接合部ならびに共振素子２３と枠体２４との接合部へクリーム状のはんだ２８を塗布する。そしてこの工程の後で、枠体２４に蓋２５を装着し、その後で加熱して共振素子２３を筐体２２へはんだ２８によって接合する。

なお、本実施の形態において共振素子２３は、枠体２４に接合したが、これは蓋２５へ接合してもかまわない。この場合、共振素子２３と蓋２５とが交差する接合部へはんだ２８が塗布される。また、共振素子２３を装着・固定した後にクリーム状のはんだ２８を塗布したが、これはあらかじめ定められた位置へクリーム状のはんだ２８を塗布し、その後に共振素子２３を装着してもよい。特に共振素子２３を蓋２５側へ接合する場合には、蓋２５は板状であるのでメタルマスクなどを用いてはんだ２８を供給することもできる。具体的には、蓋２５と枠体２４との接合部、蓋２５と仕切り２７との接合部、や共振素子２３と蓋２５との接合部とへメタルマスクなどによってあらかじめ一括でスクリーン印刷を行う。

いずれにしても共振素子２３と枠体２４との間の接合部においてはんだ２８は、共振素子２３の下端部（共振素子２３の内周面と枠体２４とが交差する位置近傍）へ塗布される。さらに本実施の形態では、円周全周に塗布するのではなく、離散的に塗布している。これは、ディスペンサなどにおいて連続して塗布する場合、温度などの影響により塗布量が大きく変動しやすくなるためである。そこで、点塗布を行えば、１箇所の塗布量のばらつきを小さくでき、はんだ２８があふれて流れ出すなどが生じにくくなる。本実施の形態においてはんだ２８は２箇所に塗布され、これらのはんだ２８は円周をほぼ均等に２分割するような位置に塗布されるので、共振素子２３の全周へはんだ２８が流れ易くなる。したがって、共振素子２３と筐体２２との接合部にはんだ２８の欠落部などが生じにくくなるので、フィルタ装置２１のＱ値を大きくかつばらつきも小さくできる。

図４（ａ）本実施の形態における共振素子の要部上面図であり、図４（ｂ）は同、共振素子の要部拡大断面図である。図１から図４を用いて、共振素子２３について説明する。共振素子２３は中空の円筒形状であり、冷間圧延鋼板（鉄板）などを所定の形状にプレス切断した平板をカーリングしてパイプ３１を形成し、このパイプの全面に金属製のめっき層が形成されたものである。このように鉄をカーリングして形成するので、非常に安価な共振素子２３を得ることができる。ここで、パイプ３１はプレス加工によって加工されるので切断面は粗面となり、上面と下面にはそれぞれ上端面３１ａと下端面３１ｂが形成される。そして、バルクめっきなどによって上端面３１ａや下端面３１ｂを含め、パイプ３１の全面にめっきが施される。このようにめっき層は、バルクめっきなどの方法で形成できるので、非常に安価な共振素子２３を実現できる。本実施の形態においてパイプの表面には、銅めっき層が形成されているので、非常に導体抵抗が小さい。従ってＱ値が高く、信号の通過損失を小さくできる。

そして、このようにして形成された共振素子２３は、下面側の下端面３１ｂ側が筐体２２と対向する方向で装着され、下端面３１ｂと筐体２２内面とがはんだ２８によって接合される。なお、本実施の形態において共振素子２３は枠体２４の内面へ接合しているが、これは蓋２５に対して接合してもよい。このとき、分断部３１ｃの両隣に塗布されたはんだ２８と分断部３１ｃとの間の距離は、それぞれほぼ同じ距離としておくと良い。これによって共振素子２３全周ではんだ２８の欠落などが発生しにくくなる。したがって、フィルタ装置２１のＱ値を大きくかつばらつきも小さくできる。

以上の構成によって、共振素子２３を中空状とし、共振素子２３と筐体２２との接合部へのはんだ２８の塗布は、共振素子２３の内周と筐体２２とが交差する位置の近傍に塗布されるので、はんだ２８は毛細管現象によって共振素子２３の下端面３１ｂと筐体２２との間を流れる。これによりはんだ２８が共振素子の外側へ流れ出しにくくできる。したがって、共振素子の周囲でのはんだの溜まりや欠落などが生じにくくなり、共振素子と筐体との接合部の形状が安定する。これにより、フィルタ装置のＱ値のばらつきが小さくできるので、信号の通過損失値のばらつきが小さなフィルタ装置を実現できる。

また共振素子２３全体が銅めっきされているので、従来のように上面にはんだを塗布する必要もない。また下面も銅めっきが施されるとともに、粗面であるので、非常にはんだ２８のなじみが良好である。従って、下端面３１ｂと枠体２４（あるいは蓋２５）の内面との間が接合するだけのはんだ２８の量でよいので、少量のはんだで確実に共振素子２３と筐体２２との間を接合できる。従って、はんだ２８の量のばらつきが少なくなり、共振素子２３の周囲でのはんだ２８の溜まりや欠落などが生じにくくなる。これにより、Ｑ値のばらつきを小さくでき、信号の通過損失のばらつきの小さなフィルタ装置２１を実現できる。

ここで、パイプ３１はカーリング加工によって形成されるため、パイプ３１の上端から下端まで連続した分断部３１ｃが形成される。ここで分断部３１ｃの幅３１ｄは、パイプ３１の内面から外面に向かって狭くしている。これによって、パイプ３１の外周面では分断部３１ｃの間隔が非常に小さくなるので、この分断部３１ｃに銅めっきが埋まり、分断部３１ｃは銅めっきで接続されることとなる。本実施の形態ではパイプ３１の表面側における分断部３１ｃの幅は０．０５ｍｍとしているので、安価なバルクめっき法を用いて容易に分断部３１ｃを銅めっきで接続させることができる。

さらに本実施の形態では、パイプ３１をカーリング加工するときに、バリ方向がパイプ３１の外方となる方向で曲げられる。これにより分断部３１ｃの幅３１ｄは、パイプ３１の内周に比べて外周面側を狭くできるので、さらに確実に分断部３１ｃを銅めっきで埋めて接続させることができる。

このように分断部３１ｃがめっきによって接続されているので、分断部３１ｃへはんだ２８を塗布する必要がない。従って、さらに共振素子２３の周囲でのはんだ２８の溜まりなどが生じにくくなる。これにより、さらにＱ値のばらつきが小さく、信号の通過損失のばらつきが小さなフィルタ装置２１を実現できる。

本実施の形態では、さらに信号の通過損失の値や周波数特性のばらつきを小さくするために、共振素子２３は枠体２４にあらかじめスポット溶接によって機械的に固定しておく。これによって、クリーム状のはんだ２８を塗布する工程において、共振素子２３は固定されているので、ディスペンサの先端を共振素子２３と枠体２４との接合部に近づけてはんだ２８を塗布できる。これによって、余分にはんだ２８が塗布されることを防ぐことができる。したがって、さらに共振素子２３と枠体２４との間の接合部のはんだ２８の形状のばらつきが少なくなるので、Ｑ値のばらつきが小さくなり、信号の通過損失のばらつきの小さなフィルタ装置２１を得ることができる。また、あらかじめスポット溶接されているので、ディスペンサの先端が共振素子２３に接触したとしても、共振素子２３の装着位置がずれない。したがって、共振素子２３の固定位置の精度を高くでき、さらに信号の通過損失のばらつきの小さなフィルタ装置２１を得ることができる。

なお、この場合、枠体２４において共振素子２３が装着される位置には、共振素子２３側（内方）へ突出した突起３２を形成しておく。そして、共振素子２３は下端面３１ｂが突起３２へ当接するように搭載されて、共振素子２３の上面と枠体２４の下面とにスポット溶接の電極を接触させて、電圧がかけられる。このとき共振素子２３と突起３２との接点部分に電流が流れて、この接点部が溶接される。このように接点部のみを溶接すればよいので、スポット溶接によって発生する金属の酸化の範囲を小さくできる。したがって、はんだ２８のなじみの悪化を防ぐことができる。

また、スポット溶接時に位置決め冶具などによって、固定位置を決めることにより、共振素子２３の固定位置の精度を高くでき、さらに信号の通過損失のばらつきの小さなフィルタ装置２１を得ることができる。

本発明にかかるフィルタ装置とその製造方法は、信号の通過損失のばらつきが小さいという効果を有し、携帯電話の基地局などに用いられるフィルタ等に用いると有用である。

２２ 筐体
２２ａ コネクタ
２３ 共振素子
２４ 枠体
２４ｃ 開口
２５ 蓋
２６ 中空部
２８ はんだ
３１ パイプ
３１ｂ 下端面

Claims (5)

1. アンテナ端子と、このアンテナ端子が接続された中空状の筐体と、この筐体の内に設けられた中空円筒形状の共振素子とを含み、前記筐体には下方に開口を有した金属製の枠体と、この枠体の開口に装着される蓋と、前記枠体の前記開口側の端部近傍と前記蓋とがはんだによって接合された第１の接合部とを備え、前記共振素子にはパイプの表面全体に形成された銅もしくは銀によるメッキ層とを有し、少なくとも前記パイプの下端面のメッキ層と前記筐体内面とが前記はんだによって接合された第２の接合部を設けたフィルタ装置の製造方法において、前記枠体もしくは前記蓋のいずれかへ前記共振素子を装着するとともに、前記第１と第２の接合部の位置へクリーム状のはんだを塗布し、その後に加熱して前記はんだを溶融させて前記共振素子を前記筐体へ接合する工程を有し、前記第２の接合部において前記はんだは前記共振素子の内周面と前記筐体内面とが交差する位置の近傍へ塗布されるフィルタ装置の製造方法。
2. はんだは少なくとも２箇所以上の位置に離散的に塗布された請求項１に記載のフィルタ装置の製造方法。
3. はんだは、共振素子の円周上をほぼ等分の間隔で分割する間隔で塗布された請求項２に記載のフィルタ装置の製造方法。
4. パイプには上端から下端まで連続して形成された分断部を有し、前記分断部では、メッキ層同士が接続された請求項３に記載のフィルタ装置の製造方法。
5. 分断部の両隣に塗布されたはんだと前記分断部との間の距離は、それぞれほぼ同じ距離とした請求項４に記載のフィルタ装置の製造方法。

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