JP4341777B2

JP4341777B2 - 非可逆回路素子の製造方法

Info

Publication number: JP4341777B2
Application number: JP2004297002A
Authority: JP
Inventors: 剛木之下; 俊祐出田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: US7316055B2; US20060130318A1; JP2006109381A

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を製造する方法に関する。

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、ヨークおよび絶縁体として機能するケース内に、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。

磁気回転子、永久磁石等及びケースは、互いに独立した部品であり、従って、これらを別々の工程で製造した後、ケース内に磁気回転子、永久磁石、更には、整合用コンデンサや終端抵抗等の電気部品を組み込んで、製造するのが従来の一般的な手法であった。

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、特許文献１、２に開示されているような構造を採用したとしても、従来、ケースは、磁気回転子やマグネットなどの中心的構成部分を、確実に結合するために必要不可欠な構成部分として捉えられており、それ故に小型化に限界を生じていた。

しかも、磁気回転子、永久磁石等及びケースを別々の工程で製造した後、ケース内に磁気回転子、永久磁石、更には、整合用コンデンサや終端抵抗等の電気部品を組み込んで、製造する必要があったため、量産性向上にも限界があった。
特開平１１−２０５０１１号公報特開平１１−９７９１０号公報

本発明の課題は、従来よりも著しく小型の非可逆回路素子を、量産性よく製造する製造方法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の製造方法では、支持基板集合体の一面上に磁気回転子を配置する。前記支持基板集合体は、非可逆回路素子のための支持基板要素を、格子状に配列して多数備えている。前記磁気回転子は、前記支持基板要素毎に配置する。

次に、前記磁気回転子の群の上に永久磁石板を配置する。前記永久磁石板は前記磁気回転子の全てをカバーする平面積を有する。

次に、全体を、前記磁気回転子及び前記支持基板要素毎の境界上で切断して、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を取り出す。

つまり、多数の支持基板要素を格子状に配列した支持基板集合体を製造し、支持基板要素の製造プロセスを高効率化するとともに、この支持基板集合体に、磁気回転子及び永久磁石板を重ね合わせた後、切断加工を施して、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を個別的に取り出すというプロセスを経ることになるので、量産性が著しく向上し、小型で安価な非可逆回路素子を提供できることになる。

本発明によって得られる支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体は、接着剤などによって一体化されており、基本的には、ヨークを付加するだけで、非可逆回路素子として利用できる。このことは、ケースなど、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を拘束するための部品が不要であることを意味する。この場合、切断面には、永久磁石の相対する両側面が露出し、非可逆回路素子全体としての幅寸法を定める。従来必須と考えられていたケースは有しない。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。

別の態様として、支持基板集合体と磁気回転子集合体とを重ねあわせる。前記支持基板集合体は、非可逆回路素子のための支持基板要素を、格子状に配列して多数備える。前記磁気回転子集合体は、磁気回転子要素を格子状に配列して多数備える。支持基板集合体と磁気回転子集合体との重ねあわせは、前記支持基板要素の一つに、前記磁気回転子要素の一つが対応するように行なう。更に、前記磁気回転子集合体の上に永久磁石板を配置する。

次に、全体を、前記磁気回転子要素及び前記支持基板要素毎の境界上で切断して、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を取り出す。

この製造方法によっても、量産性が著しく向上し、小型で安価な非可逆回路素子を提供できる。

以上述べたように、本発明によれば、従来よりも著しく小型の非可逆回路素子を、量産性よく製造する製造方法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。

本発明に係る製造方法についての説明に先立ち、この製造方法によって製造され得る非可逆回路素子について説明する。図１は本発明に係る製造方法によって得られる非可逆回路素子の一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、その不可欠な構成部分として、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とを有する。実施例では、更に、支持基板４、キャパシタ５１、５２及び終端抵抗器５３、及び、入出力端子及びグランド端子となる複数の金属ボール６１〜６４とを有している。

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の上に付着させた絶縁体１４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、永久磁石は、磁気回転子１の両面側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。

再び図１及び図２を参照すると、非可逆回路素子としての全幅寸法Ｗ０が、永久磁石２の幅寸法Ｗ１によって定まっている。つまり、永久磁石２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し、非可逆回路素子全体としての幅寸法Ｗ０を定める。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。

しかも、相対する両側面間の全幅寸法Ｗ０が、永久磁石２の幅寸法Ｗ１によって定まること、換言すれば、永久磁石２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なる。

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。長さ方向では、ヨークの厚みによる寸法増大を考慮しなければならないが、第１のヨーク３１は板状部材で構成できるから、第１のヨーク３１による厚み増加はそれほど問題となるものではない。第１のヨーク３１は、底面板の両側を立ち上げた形状を持っているが、必ずしも、このような形状には限定されない。

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。

図示の非可逆回路素子は、更に、支持基板４を含み、磁気回転子１及び永久磁石２を、支持基板４の一面上に搭載し、全体を、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２によって拘束する。この構成によれば、ケースを持たない構造において、永久磁石２、磁気回転子１及び支持基板４を、所定の位置関係で確実に拘束し、所定の特性を得ることができる。

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。

支持基板４には、更に、適当な電極が形成されており、電極及び導体パターンを利用して、入出力端子及びグランド端子となる金属ボール６１〜６４が取り付けられる。金属ボール６１〜６４には、中心導体１１１〜１１３、キャパシタ５１、５２及び終端抵抗器５３が、所定の電気回路となるように接続される。

図４は本発明に係る製造方法によって得られる非可逆回路素子の別の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。

また、磁気回転子１は、その外形が永久磁石２の外形とほぼ同じである。支持基板４も、その平面外形が磁気回転子１及び永久磁石２とほぼ同じである。

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、空間は絶縁樹脂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、接着機能も持たせることもできる。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あげることができる。

次に、上述した２種類の非可逆回路素子の製造方法について、図５〜図１２を参照して説明する。図５〜図９は、図１〜図３に図示した非可逆回路素子の製造方法を示している。

まず、図５〜図７に示すように、多数の支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍを格子状に配列した支持基板集合体４００を製造し、支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍのそれぞれに、予め、製造した磁気回転子１を接合する。磁気回転子１とともに、キャパシタ５１、５２、及び、終端抵抗器５３（図１〜図３参照）を取り付けてもよい。また、支持基板集合体４００の外周縁には、注入樹脂漏れ止めのための枠部８３を設けておくとよい。

次に、支持基板集合体４００の上の磁気回転子１の周りに絶縁樹脂8を注入する。その後、図８、図９に示すように、永久磁石板２００を接着する。永久磁石板２００は、磁気回転子１の全てをカバーする平面積を有している。

次に、図８、図９に示すように、磁気回転子１の個々毎に、切断線Ｘ１−Ｘ１、Ｙ１−Ｙ１に沿って切断する。これにより、図１〜図３に示した非可逆回路素子において、支持基板４、磁気回転子１及び永久磁石２を含む組立体が一挙に得られる。この後、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２を取り付けることによって、図１〜図３に示した非可逆回路素子が得られる。絶縁樹脂８を用いない場合は、磁気回転子１と永久磁石板２００とが接する面に接着層を設けて接着し、切断後、組立体を得た後、露出面を絶縁樹脂８で埋めてもよい。

上述したように、本発明に係る製造方法は、多数の支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍを格子状に配列した支持基板集合体４００を製造することにより、支持基板の製造プロセスを高効率化するとともに、この支持基板集合体４００の各支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍに磁気回転子１を組み付け、更に、永久磁石板２００を組み付けた後、切断加工を施して、非可逆回路素子を個別的に取り出すというプロセスを経るので、量産性が著しく向上することになる。

図１０〜図１５は、図４に図示した非可逆回路素子の製造方法を示している。まず、図１０、図１１に示すように、一つの非可逆回路素子のための支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍを、格子状に配列して多数備える支持基板集合体４００を準備し、この支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍに対応した位置に機能性基板８２を配置する。次に、必要に応じて、図１２に示すように、機能性基板８２の周りの空間を、絶縁樹脂８を埋める。絶縁樹脂８は、接着性を有することが好ましい。

次に、図１３に示すように、支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍに対応した位置に配置された機能性基板８２の群、及び、その周りを埋める絶縁樹脂８の上に、磁気回転子集合体１００を配置する。絶縁樹脂８に接着性を持たせておくと、空間を埋めると同時に、支持基板集合体４００と磁気回転子集合体１００を接着できる。支持基板集合体４００の外周縁には、注入樹脂漏れ止めのための枠部８３を設けておくとよい。

磁気回転子集合体１００は、磁気回転子要素Ｐ１１〜Ｐｎｍを格子状に配列して多数備えたもので、その重ねあわせに当たっては、一個の支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍに、一個の磁気回転子要素Ｐ１１〜Ｐｎｍを対応させる。

更に、磁気回転子集合体１００の上に永久磁石板２００を配置し、接着剤を用いて接着する。永久磁石板２００は、磁気回転子集合体１００とほぼ同じ外形を有する。

次に、図１４、図１５に図示するように、全体を、磁気回転子要素Ｐ１１〜Ｐｎｍ及び支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍ毎の境界Ｘ１−Ｘ１、Ｙ１−Ｙ１線上で切断する。これにより、図４に示したように、支持基板４、磁気回転子１及び永久磁石２の組立体を取り出すことができる。この後、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２を取り付けることによって、図４に示した非可逆回路素子が得られる。絶縁樹脂８を用いない場合は、機能性基板８２と磁気回転子集合体１００とが接する面に接着層を設けて接着し、組立体を得た後、露出面を絶縁樹脂８で埋めてもよい。

図１０〜図１５に示した製造方法によれば、多数の支持基板要素Ｑ１１〜Ｑｎｍを格子状に配列した支持基板集合体４００と、多数の磁気回転子要素Ｐ１１〜Ｐｎｍを格子状に配列した磁気回転子集合体１００を製造し、支持基板及び磁気回転子の製造プロセスを高効率化するとともに、これらの集合体１００、４００及び永久磁石板２００を重ね合わせ、切断加工を施して、非可逆回路要素となる組立体を個別的に取り出すというプロセスを経ることになるので、量産性が著しく向上する。

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。

本発明に係る製造方法の適用によって製造される非可逆回路素子の一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。本発明に係る製造方法の適用によって製造される非可逆回路素子の一例を示す分解斜視図である。本発明に係る製造方法を説明する斜視図である。図５に示した工程の後の工程を示す一部拡大断面図である。図６に示した工程の後の工程を示す一部拡大断面図である。図７に示した工程の後の工程を示す一部拡大断面図である。図８に示した工程の一部拡大断面図である。本発明に係る製造方法の別の例を示す斜視図である。図１０に示した工程の後の工程を示す一部拡大断面図である。図１０、図１１に示した工程の後の構成を示す一部拡大断面図である。図１２に示した工程の後の工程を示す図である。図１３に示した工程の後の工程を示す図である。図１４に示した工程の一部拡大断面図である。

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
１００磁気回転子集合体
２００永久磁石板
４００支持基板集合体

Claims

非可逆回路素子のための支持基板要素を格子状に配列して多数備えている支持基板集合体の一面上に、磁気回転子を、前記支持基板要素毎に配置し、
次に、前記磁気回転子の上に永久磁石板を配置し、前記永久磁石板は前記磁気回転子の全てをカバーする平面積を有しており、
次に、全体を、前記磁気回転子及び前記支持基板要素毎の境界上で切断して、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を取り出す、
工程を含む非可逆回路素子の製造方法。
非可逆回路素子のための支持基板要素を、格子状に配列して多数備えた支持基板集合体支持基板集合体と、前記支持基板要素に対応した磁気回転子要素を格子状に配列して多数備えた磁気回転子集合体とを重ね合わせ、
更に、前記磁気回転子集合体の上に永久磁石板を配置し、
次に、全体を、前記磁気回転子要素及び前記支持基板要素毎の境界上で切断して、支持基板、磁気回転子及び永久磁石の組立体を取り出す
工程を含む非可逆回路素子の製造方法。