JP2016119596A - Circulator and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面実装型のサーキュレータおよびサーキュレータの製造方法に係り、特にその実装構造に関する。 The present invention relates to a surface mount type circulator and a manufacturing method of the circulator, and more particularly to a mounting structure thereof.
サーキュレータ(CIR:Circulator)は、フェライト素子を用いた信号分離装置である。電磁波の進行方向に磁化されたフェライト素子を電磁波が通過すると、その偏波面は進行軸を中心にして右回りに回転するが、進行方向に対し下から上へ垂直に磁化されたフェライト素子を通過した電磁波は、偏波面を水平に保ちながら、右斜め前方へ進路を曲げる。電磁波が、どの入口から進入しても、常に右方の出口に誘導される。たとえば、サーキュレータの第1のパッド電極をアンテナに接続すると、受信した電波を第2のパッド電極で受け、第3のパッド電極を介して信号を送れば、同じアンテナで送信も受信も行うことができる。従って、サーキュレータは、アンテナと送信機と受信機の間の信号の分離に使用することができる。また、サーキュレータの1ポートに整合を取った負荷を接続し、一方向だけに高周波電力を通すように構成されるアイソレータ(ISO:Isolator)も、サーキュレータと同様、レーダーにおいて有用なデバイスである。以下の説明において、実装方法においては、アイソレータも同様であり、サーキュレータとあるところは、アイソレータも含むものとする。 A circulator (CIR: Circulator) is a signal separation device using a ferrite element. When an electromagnetic wave passes through a ferrite element magnetized in the traveling direction of the electromagnetic wave, its plane of polarization rotates clockwise around the traveling axis, but passes through a ferrite element magnetized perpendicularly from bottom to top with respect to the traveling direction. The electromagnetic wave bends its path forward diagonally to the right while keeping the plane of polarization horizontal. Electromagnetic waves are always guided to the right exit regardless of the entrance. For example, when the first pad electrode of the circulator is connected to the antenna, the received radio wave is received by the second pad electrode, and if a signal is transmitted through the third pad electrode, transmission and reception can be performed by the same antenna. it can. Thus, the circulator can be used for signal separation between the antenna, transmitter and receiver. In addition, an isolator (ISO: Isolator) configured to connect a matched load to one port of a circulator and pass high-frequency power in only one direction is also a useful device in radar, like the circulator. In the following description, in the mounting method, the isolator is the same, and the term “circulator” includes the isolator.
近年、送受信モジュールの実装コスト削減、小型化のため、回路基板上に、他部品とともに一括リフローを行うことが可能なサーキュレータが必要とされている。サーキュレータまたはアイソレータを基板に対して全面接合する構造も考えられるが、サーキュレータの主構造物であるフェライト板は脆性材料であり、かつ、回路基板との線膨張差が大きい。例えば、樹脂製の回路基板の線膨張率は14ppm、フェライト板は10ppmであり、温度上昇が生じた場合、線膨張率の差に起因して発生する熱応力から、高接続信頼性を保証するのが困難となる。 In recent years, there has been a need for a circulator capable of performing batch reflow together with other components on a circuit board in order to reduce the mounting cost and size of a transmission / reception module. Although a structure in which a circulator or an isolator is entirely bonded to a substrate is also conceivable, the ferrite plate which is the main structure of the circulator is a brittle material and has a large difference in linear expansion from the circuit substrate. For example, the linear expansion coefficient of a resin circuit board is 14 ppm, and the ferrite plate is 10 ppm. When the temperature rises, high connection reliability is guaranteed from the thermal stress generated due to the difference in linear expansion coefficient. It becomes difficult.
回路基板からフェライト板を離すことによって線膨張差により発生する応力を緩和し、かつ、複数の裏面電極を形成することで小型化できる構造としては、リード端子に代えて基板実装面に複数接続箇所を持つ表面実装構造が提案されている。表面実装構造としては、接続端子として、半田ボールを用いたボールグリッドアレイ(BGA:Ball Grid Array)構造、ピンを用いたピングリッドアレイ(PGA:Pin Grid Array)構造、カラムを用いたカラムグリッドアレイ(CGA:Column Grid Array)がある。 As a structure that can relieve the stress caused by the linear expansion difference by separating the ferrite plate from the circuit board and can be miniaturized by forming multiple backside electrodes, multiple connection points on the board mounting surface instead of lead terminals A surface-mount structure having the following has been proposed. The surface mounting structure includes a ball grid array (BGA) structure using solder balls, a pin grid array (PGA) structure using pins, and a column grid array using columns as connection terminals. (CGA: Column Grid Array).
サーキュレータは、所望の電気特性を得るための磁気回路を形成するため、フェライト板に対して外部磁場源である永久磁石と反対側に磁性体を有し、フェライト板に外部磁場を収束させる構造が必要となる。そこで、表面実装構造では、回路基板の対向面に磁性体を実装する構造、基板内層に磁性体を内蔵する構造、磁性体をなしにした磁性体レス構造、あるいは、特許文献1のようにフェライト板に磁性体を実装する構造が提案されている。磁性体をなしにした磁性体レス構造は、サーキュレータを構成するフェライト板に、異方性磁界の大きいマグネトプランバイトを材料とするマグネトプランバイト型フェライトを用いたものである。 In order to form a magnetic circuit for obtaining desired electrical characteristics, a circulator has a magnetic body on the opposite side of a permanent magnet that is an external magnetic field source with respect to a ferrite plate, and has a structure that converges an external magnetic field on the ferrite plate. Necessary. Therefore, in the surface mounting structure, a structure in which a magnetic body is mounted on the opposite surface of the circuit board, a structure in which the magnetic body is built in the inner layer of the board, a magnetic body-less structure without the magnetic body, or a ferrite as in Patent Document 1 A structure in which a magnetic body is mounted on a plate has been proposed. The magnetic body-less structure without a magnetic body uses a magnetoplumbite type ferrite made of a magnetoplumbite having a large anisotropic magnetic field for the ferrite plate constituting the circulator.
しかしながら、回路基板の対向面に磁性体を実装すると、実装占有面積の増大を招くことになり、サーキュレータを構成するフェライト板を回路基板に接合するための接合領域が、磁性体によって大きな制限を受けることになる。また、回路基板に磁性体を内蔵しようとすると、基板製造コスト増、あるいは回路基板内での線膨張差による信頼性劣化を招くことになる。さらにまた、磁性体レス構造は、他部品または回路基板への磁場の悪影響を招くことになる。さらにまた、特許文献1のように、フェライト板に磁性体を実装する場合、フェライト板上の磁性体の占有領域は、回路基板との接合に使用できないことになる。従って、接合面積の著しい低下による熱応力耐性および振動衝撃耐性低下を招くことにより、信頼性面にリスクを抱えるという問題がある。また、磁性体を小さくすると、十分に磁界を印加することができず、外部磁界をフェライト板に収束することができず、サーキュレータとして十分な感度を得ることができないという問題がある。 However, mounting a magnetic body on the opposite surface of the circuit board increases the mounting area, and the bonding area for bonding the ferrite plate constituting the circulator to the circuit board is greatly limited by the magnetic body. It will be. Further, if a magnetic material is to be built in the circuit board, the manufacturing cost of the board will increase or the reliability will be deteriorated due to the difference in linear expansion within the circuit board. Furthermore, the magnetic body-less structure causes an adverse effect of the magnetic field on other components or the circuit board. Furthermore, as in Patent Document 1, when a magnetic body is mounted on a ferrite plate, the area occupied by the magnetic body on the ferrite plate cannot be used for bonding to the circuit board. Therefore, there is a problem in that there is a risk in terms of reliability due to a decrease in thermal stress resistance and vibration shock resistance due to a significant decrease in the bonding area. Further, if the magnetic material is made small, there is a problem that a magnetic field cannot be sufficiently applied, an external magnetic field cannot be converged on a ferrite plate, and sufficient sensitivity as a circulator cannot be obtained.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、小型でかつ熱応力に対する信頼性も高く、高感度の表面実装型サーキュレータを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a highly sensitive surface-mounted circulator that is small in size and highly reliable against thermal stress.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回路基板と、回路基板上の回路部に接続された複数の接続端子を有するフェライト板からなる表面実装型のサーキュレータと、回路基板とフェライト板との間に配され、内壁を絶縁膜で被覆された貫通孔を有する磁性体とを有し、接続端子は、貫通孔を介して回路基板上の回路部に接続されたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a circuit board, a surface mount type circulator comprising a ferrite plate having a plurality of connection terminals connected to a circuit portion on the circuit board, and a circuit. A magnetic body having a through hole disposed between the substrate and the ferrite plate and having an inner wall covered with an insulating film, and the connection terminal is connected to the circuit portion on the circuit board through the through hole; It is characterized by.
本発明によれば、小型でかつ熱応力に対する信頼性も高く高感度の表面実装型サーキュレータを得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to obtain a surface mount type circulator that is small in size and highly reliable with respect to thermal stress and is highly sensitive.
以下に、本発明の実施の形態にかかるサーキュレータおよびサーキュレータの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。尚、図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。又、わかりやすくするために、断面であってもハッチングを付さない場合もある。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各層あるいは各部材の縮尺が実際と異なる場合があり、各図面間においても同様である。 Hereinafter, a circulator according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the circulator will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals. In addition, for easy understanding, even a cross section may not be hatched. In addition, this invention is not limited by this embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each layer or each member may be different from the actual for easy understanding, and the same applies to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の表面実装型サーキュレータを示す図、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(b)のB−B断面図である。実施の形態1の表面実装型サーキュレータは、回路基板10と、回路基板10上の回路部12に接続された複数の接続端子23を有するフェライト板21を有する表面実装型のサーキュレータ素子20と、回路基板10とフェライト板21との間に挟みこまれた磁性体30とを有する。接続端子23は、磁性体30に形成された貫通孔32を介して回路基板10上の回路部12に接続することを特徴とする。なお貫通孔32の内壁は、絶縁膜33で覆われている。また、サーキュレータ素子20は、フェライト板21上にスペーサ40を介して、接続された永久磁石50を具備している。
Embodiment 1.
1A and 1B are diagrams showing a surface-mounted circulator according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A, and FIG. It is -B sectional drawing. The surface mount type circulator according to the first embodiment includes a
本実施の形態では、磁性体30としてニッケル板を用い、磁性体30の、フェライト板21と回路基板10間の接続点に対応する領域に予め複数の貫通孔32を開けておき、貫通孔32内壁を含む磁性板31全表面に絶縁処理を施し絶縁膜33を形成している。絶縁膜33は、ニッケル板からなる磁性板31に、複数の貫通孔32を形成した後、熱酸化を行うことで形成される。貫通孔32付の磁性体30をサーキュレータ素子20の表面実装時に、回路基板10-フェライト板21間に挟み実装することで、回路接続部を除く、フェライト板21の対向面の全面に、磁性体30が配される。そして磁性体30と永久磁石50の位置関係についても理想的な構造を達成することができる。
In the present embodiment, a nickel plate is used as the
磁性体30には、サーキュレータ素子20の接続端子23の位置に対応して貫通孔32が予め形成されており、表面全体に絶縁膜33が形成され、電気的に絶縁されている。磁性体30は、表面実装型のサーキュレータ素子20の実装時に回路基板10との間に挟み込まれて実装される。サーキュレータ素子20の接続端子23である半田ボールは、磁性体の貫通孔32を介して回路基板10上の回路部12に接続される。磁性体30を予めサーキュレータ素子20の実装前にサーキュレータ素子20を構成するフェライト板21または回路基板10に接合させておいてもよい。
A through
回路基板10としては、エポキシ樹脂などの樹脂基板、アルミナセラミックなどのセラミック基板などの絶縁性基板11表面に導体パターンからなる回路部12を形成したもの、あるいは多層配線構造を有する積層基板などが適用可能である。
As the
サーキュレータ素子20は、YIGからなるフェライト板21に金薄膜などの導体層を形成してパターニングし、配線部22を形成したものである。配線部22は、図示しないが第1から第3の電極パッドを備え、3つのポートを構成するものである。そして配線部22の第1から第3の電極パッドに相当する領域に、接続するように半田ボールからなる接続端子23が分布配置されている。ここでは、配線部22が図示しない再配列配線部を含み、フェライト板21の回路基板10側の面全体に接続端子23が分布するように形成されているが、接続端子23は必ずしもフェライト板21の面全体に分布されていなくてもよい。ここで用いられるフェライト板21としては、YIGなどのガーネットフェライトの他、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライトなどのスピネルフェライト、などのフェライトが適用可能である。
The
ここで用いられる磁性板31としては、ニッケル、ステンレス、酸化鉄、酸化クロム、コバルトなどの組成物で構成された強磁性体が適用可能である。
As the
回路基板10へのサーキュレータ素子20の接続構造としては、半田ボールからなる接続端子23を用いたボールグリッドアレイ(BGA:Ball Grid Array)構造が用いられる。BGAは、アレイ状に二次元分布された半田ボールを接続端子とするものであり、フェライト板21上の回路パターンに接続された再配列配線を含めてBGAということもある。なお、接続構造としては、上記の接続構造以外にもピンを用いたピングリッドアレイ(PGA:Pin Grid Array)構造、格子状に配列されたカラムを用いたカラムグリッドアレイ(CGA:Column Grid Array)などが適用可能である。
As a connection structure of the
本実施の形態の構造をとることによって、信頼性が高く高感度の表面実装型サーキュレータを得ることが可能となる。特に、回路基板10とサーキュレータ素子20との接続を妨げることなく、磁性体30を配することができるため、最適な配置を実施することができ、実装信頼性を損なうことなく所望の電気特性を得ることができる。又、他部品も所望の位置に配することができ、永久磁石50から発生する磁界をサーキュレータ素子20近傍に収束させることができるため、実装時に他部品、基板への永久磁石50の影響を低減することができる。
By adopting the structure of the present embodiment, it is possible to obtain a highly reliable and highly sensitive surface mount circulator. In particular, since the
次に、本実施の形態の表面実装型サーキュレータの製造方法について説明する。まず、図2(a)に示すように、回路基板としてアルミナセラミック基板からなる絶縁性基板11を用意する。次いで絶縁性基板11表面に真空蒸着法によりクロムおよび金の2層薄膜を成膜し、フォトリソグラフィにより、パターニングし、図2(b)に示すように、回路部12を形成する。
Next, a method for manufacturing the surface-mounted circulator according to the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2A, an insulating
次いで、図3(a)に示すように、サーキュレータ素子20を形成するためのフェライト板21としてYIG板を用意する。次いでフェライト板21表面に真空蒸着法により、Cu−Ni−Au膜などの多層薄膜を成膜し、フォトリソグラフィにより、パターニングし、図3(b)に示すように、配線部22を形成する。配線部22としては多層薄膜に限定されることなく、ニッケル膜などの単層膜でもよいし、他の多層薄膜でもよい。そして、図3(c)に示すように、配線部22上に半田ボールからなる接続端子23を配し、加熱することで配線部22に接続端子23を半田接合する。こののち図3(d)に示すように、スペーサ40を介して永久磁石50を固着する。スペーサ40としては絶縁性接着剤を用いる。
Next, as shown in FIG. 3A, a YIG plate is prepared as a
次いで、図4(a)に示すように、磁性体30を形成するための磁性板31としてニッケル板を用意する。次いで図4(b)に示すように、磁性板31にエッチングにより貫通孔32を形成する。そして熱酸化により表面に酸化ニッケル膜からなる絶縁膜33を成膜し、図4(c)に示すように、磁性体30を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a nickel plate is prepared as the
以上のようにして回路基板10、サーキュレータ素子20、磁性体30を形成した後、実装工程を実施する。まず、図5(a)に示すように、回路基板10上に、回路部12に位置あわせをして磁性体30を絶縁性接着剤により接合する。この後図5(b)に示すように、磁性体30の貫通孔32の位置に接続端子23としての半田ボールが入るように位置あわせをし、サーキュレータ素子20を仮接続する。そして、半田リフローのための熱処理を行い、図5(c)に示すように、接続端子23を回路基板10上の回路部12に接続する。
After forming the
本実施の形態の方法では、貫通孔32を基準位置として容易に半田ボールを位置あわせすることができ、容易に高精度の実装が実現される。また、一括リフロー工程で接続することができるため、製造作業性が良好である。
In the method of the present embodiment, the solder balls can be easily aligned using the through
特に、本実施の形態ではBGA構造を用いており、BGA構造では、穿孔穴である貫通孔32をフェライト板21へのボールすなわち接続端子23搭載時の位置決め治具として使用することも可能であり、実装作業性が向上するとともに、部品製造時のコスト低減も可能である。永久磁石50、スペーサ40、フェライト板21は接着等の接合方法で接合されており、スペーサ40は永久磁石50とフェライト板21の電気絶縁の役割をもつものである。スペーサ40はシート接着材、フィラー入りの非導電性接着剤などの絶縁性材料で代替してもよい。
In particular, the BGA structure is used in the present embodiment, and in the BGA structure, the through
実施の形態2.
図6は実施の形態2の表面実装型のサーキュレータを示す断面図である。本実施の形態では、磁性体130を、フェライト板21と回路基板10の内部に接続配線を備えた中間基板として実装した構造である。磁性体130は第1主面130Aで回路基板10と、第2主面130Bでフェライト板21と、電気的に接続できるように導体層が表面および内部に配線され、内部に貫通導体部136を備えた貫通孔132を備えている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a surface-mounted circulator according to the second embodiment. In the present embodiment, the
本実施の形態では、図7に表面実装型サーキュレータの要部拡大断面図を示すように、磁性体130は、回路基板10側である第1主面130Aに形成された第1配線部134と、フェライト板21側である第2主面130Bに形成された第2配線部135とを備えている。そして、複数の貫通孔132内に形成された貫通導体部136を備え、貫通導体部136を介して第1配線部134と第2配線部135とが電気的に接続され、配線基板を構成している。そして、フェライト板21上の配線部22に形成された接続端子23は第2配線部135に接続される。回路基板10側の第1配線部134は、基板接続端子としての異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)60を介して回路基板10に接続される。
In the present embodiment, as shown in an enlarged cross-sectional view of the main part of the surface-mounted circulator in FIG. 7, the
図6のような実装構造をとることにより、実施の形態1のメリットを担保しつつ、さらにフェライト板21と回路基板10の線膨張差を緩和でき、かつ磁性体30の表面絶縁処理が不要な構造となる。
By adopting the mounting structure as shown in FIG. 6, the linear expansion difference between the
次に、本実施の形態の表面実装型サーキュレータの製造方法について説明する。実施の形態1と大きく異なる点は、磁性体130の製造工程である。本実施の形態では、磁性体130の製造工程について説明する。図8(a)に示すように、磁性体130を形成するための磁性板131として酸化鉄基板を用意する。130Aは磁性体の第1主面、130Bが磁性体の第2主面に相当する。次いで磁性板131にエッチングにより、磁性板131の第1主面131Aから第2主面131Bに貫通する、貫通孔132を形成する。この後、図8(b)に示すように、ソルダレジストに浸漬し、乾燥、硬化させ、樹脂膜からなる絶縁膜133を成膜する。そして、図8(c)に示すように、磁性板131の第2主面131Bに真空蒸着およびフォトリソグラフィにより第2配線部135を形成する。このとき貫通孔132内には貫通導体部136が形成される。そしてさらに図8(d)に示すように、磁性体131の第1主面131Aに真空蒸着およびフォトリソグラフィにより第1配線部134を形成する。なお、絶縁膜133は樹脂膜に限定されることなく、熱酸化による酸化膜でもよく、熱酸化で均一な酸化膜を形成することで、ち密で信頼性の高い絶縁膜の形成が可能となる。
Next, a method for manufacturing the surface-mounted circulator according to the present embodiment will be described. A significant difference from the first embodiment is the manufacturing process of the
そして、図8(e)に示すように、前記実施の形態1と同様にして形成されたサーキュレータ素子20の接続端子23である半田ボールを、第2配線部135に位置合わせして配置し、磁性体130上に半田ペーストで仮止めする。
Then, as shown in FIG. 8 (e), solder balls that are
また、回路基板10についても実施の形態1と同様に形成する。
The
以上のようにして回路基板10、磁性体130を搭載したサーキュレータ素子20を形成した後、実装工程を実施する。まず、図9(a)に示すように、回路基板10上に、異方性導電膜60を配し、図9(b)に示すように、さらにこの上層に磁性体130付きサーキュレータ素子20を配し、仮接続する。この後図9(c)に示すように、半田リフローのための熱処理を行い、接続端子23を磁性体130上の第2配線部135に接続するとともに第1配線部134を回路基板10上の回路部12に異方性導電膜60を介して接続する。なお、磁性板131の第1主面131Aの第1配線部134と、第2主面131Bの第2配線部135とは、貫通導体部136を介して接続されている。磁性板131は貫通孔132の内壁を含む表面全体が絶縁膜133で覆われている。
After forming the
以上説明したように、本実施の形態は、サーキュレータ素子20を適用する製品の周波数帯によってフェライト板21が大型化せざるを得ない設計の場合、回路基板10との線膨張差により発生する熱応力によって要求される信頼性を満足できない場合に適用すると有効である。また、異方性導電膜を用いることで、アンダーフィルの充填が不要であり、接続の作業性が良い。
As described above, in the present embodiment, in the case where the
磁性体130とフェライト板21および磁性体130と回路基板10との接続構造は実施の形態1とは異なる構造でも、同一の構造でもよい。磁性体130とフェライト板21との接続についてはBGA、PGA、CGA以外にもACF(Anisotropic Conductive Film)、ACP(Anisotropic Conductive Paste)のような異方性導電材料でも可能である。
The connection structure between the
また、回路基板10と磁性体130との間についても、異方性導電膜のほか、BGA、PGA、CGA以外にもACF、ACPのような異方性導電材料でも可能である。
In addition to the anisotropic conductive film, an anisotropic conductive material such as ACF or ACP can be used between the
また、磁性体130が絶縁膜133で被覆されているため、磁性体130を回路基板10に接合することが可能となり、磁性体130と回路基板10とを密着することが可能となり、更なる小型化が可能となる。
Further, since the
ただし、本実施の形態では、磁性体130と回路基板10との接続は異方性導電膜を用いているため、回路基板10側の面には絶縁膜を形成しなくてもよい。CVD(Chemical Vapour Deposition)法によって形成した酸化シリコン膜などを絶縁膜133として用いる場合には片面への成膜のみでよいため、作業性が向上する。
However, in this embodiment, since the anisotropic conductive film is used for the connection between the
さらにまた、磁性体130を中間基板として、フェライト板21からなるサーキュレータ20と回路基板10間を接合することで磁性体130とフェライト板21間の接続が容易となる。
Furthermore, the connection between the
変形例.
前記実施の形態2では磁性体130と回路基板10との接続にACFを用いたが、本発明の実施の形態2の変形例として、磁性体130と回路基板10との接続構造をBGA接続とした構成も有効である。図10に、実施の形態2の変形例として、磁性体130とフェライト板21および磁性体130と回路基板10との接続構造をBGA接続とした場合を示す。
Modified example.
In the second embodiment, the ACF is used for the connection between the
前記実施の形態2では、回路基板10と磁性体130との間を異方性導電膜60で構成したが、本実施の形態では、図10に示すように、半田ボールからなる基板接続端子13を用いた点が異なるのみである。この基板接続端子13は回路基板上に形成される。他は前記実施の形態2と同様であるためここでは説明を省略する。
In the second embodiment, the
実装に際しては、回路基板10の回路部12上に、半田ボールからなる基板接続端子13を位置合わせし仮止めする。一方、磁性体130上に、サーキュレータ素子20を配し、サーキュレータ素子20の接続端子23としての半田ボールを磁性体130上の第2配線部135に位置あわせし半田ペーストで仮接続する。この後、磁性体130の第1配線部134と回路基板10の半田ボールからなる基板接続端子13とを位置合わせし、仮接続する。そして、半田リフローのための熱処理を行い、接続端子23を磁性体130上の第2配線部135に接続するとともに第1配線部134を回路基板10上の回路部12に基板接続端子13を介して接続する。
At the time of mounting, the
本実施の形態では、異方性導電膜に代えて半田ボールを用いているため、実施の形態2に比べて、回路基板10との距離をとるとともに接合面積を少なくしている。このため、回路基板10の熱に起因する磁性体130の反りあるいは変形を抑制し、信頼性の高いサーキュレータを得ることが可能となる。
In this embodiment, since solder balls are used instead of the anisotropic conductive film, the distance from the
なお、この半田ボールからなる基板接続端子13は、回路基板10上に形成したが、磁性体130上に形成してもよい。また基板接続端子13は半田ボールに限定されることなく、他の面実装部材あるいは面実装部材以外の実装部材を用いて実装してもよい。
The
以上説明してきたように、実施の形態1および2によれば、磁気回路形成のための回路基板対面へのキャリア実装あるいは基板内蔵が不要となるため、実装占有面積およびコストの低減が可能となる。また、フェライト板への外部磁場が集中するため、他部品、基板への外部磁場の影響を低減することができる。またフェライト板と回路基板間の接合構造に影響を与えることなく、実装することができ、かつ磁性体の配置もフェライト板上の全面に分布させることができることになり、サーキュレータの出力特性も良好となる。 As described above, according to the first and second embodiments, it is not necessary to mount a carrier on a circuit board facing a circuit board or to incorporate a board for forming a magnetic circuit, so that it is possible to reduce the mounting occupation area and cost. . In addition, since the external magnetic field concentrates on the ferrite plate, the influence of the external magnetic field on other components and the substrate can be reduced. In addition, it can be mounted without affecting the joint structure between the ferrite plate and the circuit board, and the magnetic material can be distributed over the entire surface of the ferrite plate, and the output characteristics of the circulator are also good. Become.
前記各実施の形態では、基板間接続にBGAを用いたが、BGAに限定されることなく、PGA、CGA、ACFなど他の面実装法を用いてもよいことはいうまでもない。また、前記各実施の形態では半田ボールを用いたBGAによって基板間接続を行ったが、半田ボールでない場合は、各端子あるいは配線部に半田層を形成しておき、リフロー工程で半田を溶融させることで容易に一括接続を行うことが可能となる。 In each of the above embodiments, BGA is used for inter-substrate connection, but it is needless to say that other surface mounting methods such as PGA, CGA, and ACF may be used without being limited to BGA. Further, in each of the above embodiments, the board-to-board connection is performed by the BGA using the solder ball. However, when the solder ball is not used, a solder layer is formed on each terminal or wiring portion, and the solder is melted in the reflow process. This makes it possible to easily make a batch connection.
また前記各実施の形態では、永久磁石50は、スペーサ40を介してサーキュレータ20上に搭載されたが、永久磁石50は、別途設置筐体側に装着されていてもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
10 回路基板、11 絶縁性基板、12 回路部、13 基板接続端子、20 サーキュレータ素子、21 フェライト板、22 配線部、23 接続端子、30,130 磁性体、31 磁性板、32 貫通孔、33 絶縁膜、40 スペーサ、50 永久磁石、60 異方性導電膜、130A 第1主面、130B 第2主面、131 磁性板、132 貫通孔、133 絶縁膜、134 第1配線部、135 第2配線部、136 貫通導体部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記回路基板上の回路部に接続された複数の接続端子を有するフェライト板からなるサーキュレータ素子と、
前記回路基板と前記フェライト板との間に配され、内壁を絶縁膜で被覆された貫通孔を有する磁性体とを有し、
前記接続端子は、前記貫通孔を介して前記回路基板上の前記回路部に接続されたことを特徴とするサーキュレータ。 A circuit board;
A circulator element comprising a ferrite plate having a plurality of connection terminals connected to a circuit portion on the circuit board;
A magnetic body having a through hole disposed between the circuit board and the ferrite plate and having an inner wall covered with an insulating film;
The circulator, wherein the connection terminal is connected to the circuit portion on the circuit board through the through hole.
前記貫通孔の内壁を含む前記磁性板表面全体が絶縁膜で被覆されたことを特徴とする請求項1に記載のサーキュレータ。 The magnetic body is composed of a magnetic plate having a plurality of through holes,
The circulator according to claim 1, wherein the entire surface of the magnetic plate including the inner wall of the through hole is covered with an insulating film.
前記貫通孔毎に1つの前記接続端子が配されることを特徴とする請求項2に記載のサーキュレータ。 The plurality of through holes are formed corresponding to the arrangement positions of the connection terminals,
The circulator according to claim 2, wherein one connection terminal is arranged for each through hole.
前記複数の貫通孔は、前記半田ボールの配列位置に対応して形成され、
前記貫通孔毎に1つの前記半田ボールが配されることを特徴とする請求項3に記載のサーキュレータ。 The connection terminal is a ball grid array in which a plurality of solder balls are arranged,
The plurality of through holes are formed corresponding to the arrangement positions of the solder balls,
The circulator according to claim 3, wherein one solder ball is arranged for each through hole.
前記フェライト板上の前記接続端子は前記第2配線部に接続されるとともに、
前記フェライト板上の前記第1配線部は、前記回路基板上に形成された基板接続端子を介して前記回路基板に接続されることを特徴とする請求項2に記載のサーキュレータ。 The magnetic body includes a first wiring portion formed on a first main surface on the circuit board side, a second wiring portion formed on a second main surface on the ferrite plate side, and the plurality of through holes. A wiring board made of a magnetic plate having a through conductor portion formed therein, and wherein the first wiring portion and the second wiring portion are electrically connected via the through conductor portion,
The connection terminal on the ferrite plate is connected to the second wiring portion,
The circulator according to claim 2, wherein the first wiring portion on the ferrite plate is connected to the circuit board via a board connection terminal formed on the circuit board.
内壁を絶縁膜で覆われた貫通孔を有する磁性体を形成する工程と、
前記回路基板上に前記磁性体を配置する工程と、
複数の接続端子を有するフェライト板からなる表面実装型のサーキュレータ素子を、前記貫通孔内に前記接続端子が符合させて、位置合わせし、前記フェライト板を配置する工程と、
前記回路基板を加熱し、前記接続端子を前記回路部に接続するリフロー工程とを含むことを特徴とするサーキュレータの製造方法。 Forming a circuit board having a circuit portion;
Forming a magnetic body having a through hole whose inner wall is covered with an insulating film;
Disposing the magnetic body on the circuit board;
A surface-mounting type circulator element comprising a ferrite plate having a plurality of connection terminals, the connection terminals being aligned in the through hole, aligned, and the step of arranging the ferrite plate;
And a reflow process for heating the circuit board and connecting the connection terminal to the circuit part.
磁性体に複数の貫通孔を穿孔する工程と、
前記貫通孔を含む、前記磁性体表面に絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項8に記載のサーキュレータの製造方法。 The step of forming the magnetic body includes
Drilling a plurality of through holes in the magnetic body;
The method of manufacturing a circulator according to claim 8, further comprising: forming an insulating film on the surface of the magnetic body including the through hole.
前記貫通孔毎に1つの前記接続端子が配されるように前記接続端子を位置あわせし、仮接続する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載のサーキュレータの製造方法。 The step of arranging the ferrite plate includes:
The circulator manufacturing method according to claim 9, further comprising a step of aligning and temporarily connecting the connection terminals so that one connection terminal is arranged for each through-hole.
前記複数の貫通孔は、前記半田ボールの配列位置に対応して形成され、
前記貫通孔毎に1つの前記半田ボールが配されることを特徴とする請求項10に記載のサーキュレータの製造方法。 The connection terminal is a ball grid array in which a plurality of solder balls are arranged,
The plurality of through holes are formed corresponding to the arrangement positions of the solder balls,
The circulator manufacturing method according to claim 10, wherein one solder ball is arranged for each through hole.
磁性体に複数の貫通孔を穿孔する工程と、
前記磁性体表面に絶縁膜を形成する工程と、
前記回路基板側である第1主面に第1配線部を形成する工程と、
前記フェライト板側である第2主面に第2配線部を形成する工程と、
前記複数の貫通孔内に貫通導体部を形成し、前記貫通導体部を介して前記第1配線部と前記第2配線部とが電気的に接続された配線基板を形成する工程であり、
前記フェライト板を配置する工程は、
前記フェライト板上の前記接続端子を前記第2配線部に位置決めするとともに、
前記フェライト板上の前記第1配線部に接続された基板接続端子を、前記回路基板上に形成された回路部に位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項9に記載のサーキュレータの製造方法。
The step of forming the magnetic body includes
Drilling a plurality of through holes in the magnetic body;
Forming an insulating film on the surface of the magnetic material;
Forming a first wiring portion on the first main surface on the circuit board side;
Forming a second wiring portion on the second main surface on the ferrite plate side;
Forming a through conductor portion in the plurality of through holes, and forming a wiring board in which the first wiring portion and the second wiring portion are electrically connected via the through conductor portion;
The step of arranging the ferrite plate includes:
While positioning the connection terminal on the ferrite plate to the second wiring portion,
The method for manufacturing a circulator according to claim 9, comprising a step of positioning a substrate connection terminal connected to the first wiring portion on the ferrite plate in a circuit portion formed on the circuit board. .
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10403958B2 (en) * | 2016-12-19 | 2019-09-03 | Raytheon Company | Method for making a composite substrate circulator component |
CN111834716A (en) * | 2020-08-17 | 2020-10-27 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | Silicon-based total parameter circulator circuit module for communication and circulator formed by same |
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2014
- 2014-12-22 JP JP2014258797A patent/JP2016119596A/en active Pending
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CN111834716A (en) * | 2020-08-17 | 2020-10-27 | 中国电子科技集团公司第九研究所 | Silicon-based total parameter circulator circuit module for communication and circulator formed by same |
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