JP4049230B2 - マイクロ波デバイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波デバイス、特にＳＭＴ（表面実装型）のフェライトアイソレータ／サーキュレータ等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェライトアイソレータ／サーキュレータ等のデバイスはマイクロ波用として広い用途がある。このフェライトアイソレータ／サーキュレータの設計や機能の信頼性や再現性については既に立証済であるが、デバイスの構成やフェライトアイソレータ／サーキュレータを信号伝送線に接続するコンタクトについては構造上及び／又は組立てその他の点で多くの問題点があることが知られている。
【０００３】
ここで、従来のフェライト／サーキュレータの構成を図１（Ａ）乃至（Ｃ）を参照して説明する。図１（Ａ）に正面図を示す構成は、典型的なフェライトハウジング（キャン）１０１であり、内部にフェライトアイソレータ／サーキュレータが取り付けられており、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す如くＳＭＴ用電気接続コンタクト１０２が設けられている。フェライトハウジング１０１の上面図を典型用途のコンタクト１０２と共に図１（Ｃ）に示す。
【０００４】
マイクロ波産業においては、ＳＭＴ技術が大変普及しており、十分に受入れられている。図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示す如き構成はＳＭＴに適合する。図１（Ｂ）に示すリード組立体はフェライトハウジング１０１の底面１０３と同一面となるよう設計されたリード（コンタクト）１０２を有するように設計されている。この目的は、良好な電気的接続を行うと共に、主にハウジングのベースがプリント基板（ＰＣボード）上の各コンタクト面と良好な電気的接触を行うようにすることである。誤差のないコプラナリティ（平面性）が理想であるが、通常の製造工程によるとある程度の許容誤差は不可避的に生じ、フェライトからコンタクト１０２による信号ラインへの通常の半田付パッドにより許容される以上の大きな誤差が生じるのが一般的である。その後、コンタクト１０２を半田パットに半田付けし、プリント基板上に形成された信号伝送線に接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示す設計は、一定の成功を収めたが、この設計では今だ解決すべき欠点があった。上述の如く、業界ではＳＭＴの使用が標準化している。しかし、図１（Ａ）乃至（Ｃ）に示す構成は、ハウジングのベースに対するコンタクトリードのコプラナリティが十分でない為に、一般的な真空吸着ノズルによる自動取付けではなく手作業による取付けを必要とした。従って、これが製造工程のスピードを落とし、結合組立てコストの上昇をもたらした。この手作業取付けを必要とする理由は、コンタクト１０２がプリント基板上の信号線に正しく且つ高信頼性で接続されるのを保証する為である。
【０００６】
図示したコンタクトに関連する問題点の１つは、デバイスの取扱時及び運搬中にコンタクト１０２が曲げられることである。図１（Ｂ）に示した理想的な構成にあっては、コンタクトリード１０２がフェライトハウジング１０１の底面１０３と同一面にある。しかし、取扱中及び運搬中に、図示したコンタクトリード１０２は曲げられるので、正しい位置とはならない。その後の組立段階でコンタクトリード１０２を正しい位置にアライメントし直す必要がある。コンタクトリード１０２を正しい位置に曲げ且つ配置した後にあっても、最終組立製品が電気的及び機械的に正常であるかを確かめる為に更にテストすることが必要であるという信頼性の問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、完全に自動取付け且つ半田付けが可能なフェライトアイソレータ／サーキュレータ等のマイクロ波デバイスを提供することである。これにより、マイクロ波デバイスを他の電子デバイスと同様に取り扱うことができ、最終マイクロ波製品の組立製造時間を短縮してコスト低減を可能にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロ波デバイスは、ハウジングから複数のコンタクトリードが延出するプリント基板に表面実装されるデバイスである。特に、剛性の高いコンタクトリード用支持部材（コンタクトサポ−ト）を設け、ハウジングの底面とコンタクトリードの半田付面のコプラナリティ（平面性）を保証すると共に取付け時又は搬送時に外力によりコンタクトリードが変形し上述したコプラナリティが損なわれるのを効果的に阻止することを特徴とする。
【０００９】
コンタクトリード用支持部材は絶縁性材料又は導電性金属材料のいずれであってもよい。
【００１０】
特に本発明のマイクロ波デバイスは他のデバイスと同様に真空吸着ノズルによりプリント基板上に配置取付けされるフェライトアイソレータ／サーキュレータに好適である。
【００１１】
即ち、本発明のマイクロ波デバイスによると構造上の強度が大であってハウジング内のデバイスをプリント基板の信号伝送線に対して容易且つ高信頼性で接続することが可能になる。信号線とデバイス間の接続用コンタクトリードは従来デバイスのものよりも十分に短く且つ堅牢であり、完全自動配置且つＳＭＴ技法による半田付を可能にする。このデバイスのハウジング構成は金属であり、そのハウジング（キャン）の底面には剛性のコンタクトリード支持部（サポート）が金属ハウジングから延出している。フェライト回路からプリント基板上の信号伝送線へのコンタクトリード用の耐久性且つ剛性の支持体により、コンタクトリードをハウジングの底面と正確にコプラナリティを維持し、正しいＳＭＴ構成とすることが可能であるが、好適実施例では、コンタクトリードを誘電体材料中に挿入し、その後でコンタクトリードと誘電体とをフェライトハウジングのリード支持部材の孔に挿入する。その結果、デバイスは堅牢なリード組立体を具え完全自動配置且つ半田付に容易に適用できるＳＭＴ構造となる。これにより、最終製品への処理（組立）時間が大幅に短縮可能で且つ堅牢にすることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例を添付図、特に図２乃至図５を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、図２を参照して本発明の好適実施例のマイクロ波デバイスであるフェライトアイソレータ／サーキュレータ（以下、デバイスという）のハウジング２０１を説明する。このハウジング２０１は、金属製であって、例えば特別級のステンレス鋼の冷間圧延体であり、磁気エネルギーに対する高い透磁率を有する。ここで重要な特性は剛性である。デバイスのコンタクト用支持体（サポート）２０２ではデバイスリードの支持と接続を行う。孔２０３が設けられ、リードと誘電体材料の支持を行う。この誘電体材料は内部に圧着され、コンタクトリードを金属製ハウジング２０１から絶縁する。金属製ハウジング２０１の底面２０４はデバイスの接地コンタクトを形成する。
【００１４】
図３はデバイスとプリント基板上の信号伝送線間のＳＭＴ接続用コンタクトリード３０１を示す。コンタクトリード３０１は好ましくはベリリウム銅、銅或いは他の適当な導電材料で製造され、コンタクト３０１とハウジング２０１間の絶縁体をなす誘電体材料３０２内に配置される。この誘電体材料３０２はコンタクト３０１にオーバーモールドされてもよい。好適実施例にあっては、コンタクト３０１の中央部にアンダーカットが設けられ、一体状の構成とする。次にコンタクト３０１はリード支持部材２０２の孔２０３内に配置する。
【００１５】
図４は最終デバイスの斜視図を示す。この最終デバイスにあって、リード支持部材２０２は誘電体材料３０２が孔２０３内に圧着されて、そこにコンタクト３０１が挿入配置される。このコンタクト３０１はデバイスのリード４０１に接続される。図４に示す最終製品は、図４中ハウジング２０１の底面４０４と実質的にコプラナリティは保たれているピンコンタクト３０１を有する。リード支持体２０２は本質的には大変堅牢であるので、コンタクトリード３０１の底面とハウジング（キャン）４０４の底面とのコプラナリティを一度確立すると、プリント基板へのＳＭＴの為に再度調整をする必要はない。これが本発明のデバイスをプリント基板に取付ける為の特徴の１つであって、電気接地とハウジング４０４間及び信号線（図示せず）とコンタクト３０１の底面間の真のコプラナリティが得られる。
【００１５】
図５は、本発明のデバイスの別の実施例を示す。このデバイスは、孔５０２を有する誘電体支持部材５０１を具え、アイソレータ／サーキュレータ用中心導体とフェライト材料をアライメントする。誘電体支持部材は、本発明の他の誘電体材料と同様に、製造工程における半田付けによる比較的高温に耐える必要がある。好適材料は例えばフォートロン（ｆｏｒｔｒｏｎ）であり、２６０°Ｃ以上の温度でリフロー半田付けが可能である。図５に示す誘電体インサートを使用することにより、フェライトが配置されるハウジング用の標準キャンとなすことができる。即ち、この標準キャンは、誘電体支持体内に配置されたフェライト材料と共に使用でき、その後誘電体支持体は種々の用途の必要に応じてキャン内に適当に取付ける。
【００１６】
更に、ハウジング及びコンタクト部材の構成は種々のものが可能である。また、図２に示すコンタクトリード支持部材の孔２０３の代わりにスロットを使用することも可能である。これらスロット付コンタクトリード支持部材は（１）半田接続の破断回避又は（２）組立の支援の為に必要である。ある場合には、デバイスに使用される部品（コンポーネント）の熱膨張率により、コンタクトピンが支持部材に対してある程度相対移動できる必要がある。そこで、スロットは各部品の熱膨張により生じる方向にコンタクト組立体を移動可能にする。熱膨張率の及び熱膨張の大きさのバラツキにより、ある程度の自由な距離を必要とする。また、ある場合には、デバイスの中心に対してコプラナリティラジアルを必要とする高さに直交方向のスロットが有効であるかも知れないが、ハウジング内でのコンタクトピンの組立体の他の方向も受け入れられるかも知れない。
【００１７】
以上、本発明のデバイスの好適実施例を詳述したが、ここに例示したデバイスを変形変更可能であることが当業者には容易に理解されよう。
【００１８】
【発明の効果】
上述の説明から理解される如く、本発明のマイクロ波デバイスによると、複数のコンタクトリードを配置する剛性のコンタクトリード用支持部材（サポート）を使用することにより、ハウジング底面と各コンタクトリードの半田付部のコプラナリティを正確に確立することが可能である。また、デバイスの取扱中又は搬送中に加えられる外力によりコンタクトリードが変形することがないので、このデバイスを他のデバイスと同様に真空吸着ノズル等を用いて、自動配置（取付け）することが可能になり、手作業を排して斯るデバイスを使用するマイクロ波製品の製造コストを大幅に改善することができるという実用上の顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 弾性コンタクトリードを有する従来のフェライトアイソレータ／サーキュレータであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は部分断面図、及び（Ｃ）は上面図。
【図２】 本発明のマイクロ波デバイスの好適実施例の斜視図であり、（Ａ）は全体図及び（Ｂ）はキャップを除いた図である。
【図３】 図２のマイクロ波デバイスの部分拡大断面図。
【図４】 本発明のマイクロ波デバイスの完成状態を示す斜視図。
【図５】 本発明のマイクロ波デバイスの他の実施例を示す斜視図であり、（Ａ）はコンタクトサポート組立前及び（Ｂ）は組立後の状態を示す。
【符合の説明】
２０１ ハウジング
２０２、５０１ コンタクトリード用支持体
２０３ 孔
３０１ 中心導体
３０２ 絶縁体

Claims (3)

1. ハウジングから外部に延出する複数のリードを有する表面実装型のマイクロ波デバイスであって、実質的に剛性を有するコンタクト支持部材を設け、該コンタクト支持部材に沿って前記リードを配置したマイクロ波デバイスにおいて、
   前記コンタクト支持部材の孔に、前記リードに接続され平坦な底面を有する略円柱状のコンタクトが挿入配置され、
   前記コンタクトの周囲であって前記コンタクト支持部材の孔との間に誘電体材料が配置され、
   前記ハウジングの底面と前記コンタクトの前記底面とを略同一面に形成することを特徴とするマイクロ波デバイス。
2. 前記コンタクト支持部材は金属製であり、
   前記コンタクトは前記コンタクト支持部材の孔に、前記コンタクトと一体状の前記誘電体材料を介して挿通することを特徴とする請求項１のマイクロ波デバイス。
3. 前記マイクロ波デバイスはフェライトアイソレータ／サーキュレータであり、
   前記コンタクトリードは前記ハウジングに放射状に配置することを特徴とする請求項１又は２のマイクロ波デバイス。

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