JP4605501B2 - Non-reciprocal circuit element - Google Patents
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Description
本発明は、高周波信号に対して非可逆伝送特性を有する非可逆回路素子に関し、特には複数のキャパシタンス素子を内蔵した積層基板を収容する下ケースの改良に関する。 The present invention relates to a nonreciprocal circuit device having a nonreciprocal transmission characteristic with respect to a high-frequency signal, and more particularly to an improvement of a lower case that accommodates a multilayer substrate incorporating a plurality of capacitance elements.
従来、マイクロ波帯、UHF帯で使用される携帯電話、自動車電話等の送受信回路部品の一つとしてアイソレータ,サーキュレータ等の非可逆回路素子がある。一般にアイソレータやサーキュレータは、アンプの破損を防止する目的で使用され、信号の伝送方向の挿入損失は小さく、かつ逆方向への逆方向損失は大きくなるような機能を持たせたものである。以下、本明細書では非可逆回路素子のうちアイソレータを例にとって説明する。 Conventionally, there are non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators as one of transmission / reception circuit components such as mobile phones and automobile phones used in the microwave band and UHF band. In general, an isolator or a circulator is used for the purpose of preventing the amplifier from being damaged, and has a function of reducing the insertion loss in the signal transmission direction and increasing the reverse loss in the reverse direction. Hereinafter, the present specification will be described by taking an isolator as an example of the non-reciprocal circuit device.
図11に従来のアイソレータの一例を分解斜視図で示す。このアイソレータは、磁気ヨークとして機能する金属ケース(上ケース1、下ケース30)、永久磁石2、中心導体組立体20、複数のキャパシタンス素子を内蔵し、上面、下面に電極パターンが形成された積層基板15、抵抗素子(図示せず)を備えるものである。この従来例において前記中心導体組立体20は、中心導体を電極パターンでガーネットフェライト(フェリ磁性体)に積層形成した構造のものであるが、この他にも所定形状に打ち抜いたり、エッチングしたりして形成された銅薄板をガーネットフェライトに巻き回した構成のものもある。
FIG. 11 is an exploded perspective view showing an example of a conventional isolator. This isolator is a metal case which serves as a magnetic yoke (
図12は、従来のアイソレータを構成する下ケースの平面図である。この下ケースは、アース電極や外部端子IN,OUT,GND、立設する壁部25となる部分を構成する下ケースと、耐熱性を備えたエンジニアリングプラスチック(図中斜線で表示)等の樹脂でインサート成形して構成され、実装基板との接続のための外部端子IN、OUT、GNDを有するものであり、四方を前記樹脂35,36で形成された壁部で囲まれた構成となっている。
積層基板15の下面には、下ケースとの接続のための電極パターンが形成されており、半田ペーストが塗布された下ケースの内底面に表れたアース電極上に前記積層基板を載置して、積層基板15と下ケースとが半田リフローにより半田付けされる。また、積層基板15の上面に形成された電極パターン17と中心導体組立体20の中心導体(図示せず)が、適宜はんだ接続される。
FIG. 12 is a plan view of a lower case constituting a conventional isolator. This lower case is made of a resin such as a ground electrode, external terminals IN, OUT, GND , a lower case that constitutes the
An electrode pattern for connection with the lower case is formed on the lower surface of the
携帯電話の小型化、多機能化に伴い、非可逆回路素子も小型化が強く求められている。前記特許文献1の実施例には、外形寸法が5mm×5mm×2mmといった非可逆回路素子が開示されているが、現在では外形寸法が4mm×4mm×1.7mmといった小型の非可逆回路素子が広く用いられるようになり、さらに3.2mm×3.2mm×1.6mmといった外形寸法の非可逆回路素子も提案されている。このような非可逆回路素子の小型化に伴い、上下ケース、中心導体組立体、積層基板といった構成部品も小型化される。
As mobile phones become smaller and more multifunctional, nonreciprocal circuit elements are also strongly required to be smaller. The embodiment of
下ケースに形成される入出力端子、アース端子は振動や衝撃、あるいは変形に対する接続信頼性の確保と言った観点から、可能限り広い面積で形成するのが好ましいが、構成部品の小型化に伴い小面積化せざるを得ない。特に入出力端子は、下ケースの前記樹脂壁部を構成する樹脂で保持されるのみであるため、強固な機械的な保持力を期待出来ない。このため入出力端子が小面積化すると、非可逆回路素子を回路基板にはんだ実装して曲げ試験等に供する場合に、前記入出力端子が下ケースから脱落することがあった。
そこで本発明では、入出力端子を下ケースから脱落し難い形状に構成することで、振動や衝撃、あるいは変形に対する接続信頼性に優れた可非可逆回路素子を提供することを目的とする。
The input / output terminal and ground terminal formed on the lower case are preferably formed in as wide an area as possible from the viewpoint of ensuring connection reliability against vibration, impact, or deformation. The area must be reduced. Particularly, since the input / output terminals are only held by the resin constituting the resin wall portion of the lower case, a strong mechanical holding force cannot be expected. For this reason, when the input / output terminals are reduced in area, the input / output terminals may fall out of the lower case when the nonreciprocal circuit element is solder-mounted on a circuit board and used for a bending test or the like.
Therefore, an object of the present invention is to provide an irreversible circuit element having excellent connection reliability against vibration, impact, or deformation by configuring the input / output terminals in a shape that is difficult to drop off from the lower case.
第1の発明は、フェリ磁性体に複数の中心導体が配された中心導体組立体と、前記中心導体と共振回路を構成する複数のキャパシタンス素子が形成された積層基板を収容する略箱形状の下ケースと、前記フェリ磁性体に直流磁界を印加する永久磁石と、前記永久磁石を収容する上ケースを備えた非可逆回路素子であって、前記下ケースは、その下面部と、前記下面部から立ち上がり対向する2つのヨーク壁部を構成する磁気ヨーク部と、残余の2つの壁部を構成する樹脂壁部を備え、前記樹脂壁部のそれぞれには、複数のアース端子と、前記アース端子に挟まれて入出力端子が形成され、前記樹脂壁部を構成する樹脂の一部が前記下ケースの下面部側にまで及んで入出力端子を保持し、前記入出力端子と連続する端子部、前記アース端子と連続する磁気ヨーク部が下ケースの内側底面として同一平面に露出しており、前記中心導体と端子部及び磁気ヨーク部とは前記積層基板の電極パターンにより電気的に接続し、前記端子部は、下ケースの内側底面に表れて前記積層基板の入出力用電極と接続する第1の主面と、下ケースの裏面に表れる第2の主面と、これら主面間を連結する側面を備え、前記端子部の側面は段差部及び又は傾斜部を備えるとともに、前記樹脂壁部を構成する樹脂で覆われており、前記端子部の第1の主面側は第2の主面側よりも大面積であることを特徴とする非可逆回路素子である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a substantially box-shaped housing that accommodates a central conductor assembly in which a plurality of central conductors are arranged on a ferrimagnetic body, and a multilayer substrate on which a plurality of capacitance elements constituting a resonance circuit with the central conductor is formed. A nonreciprocal circuit device comprising a lower case, a permanent magnet that applies a DC magnetic field to the ferrimagnetic material, and an upper case that houses the permanent magnet, wherein the lower case includes a lower surface portion and the lower surface portion A magnetic yoke part constituting two yoke wall parts rising and facing each other and a resin wall part constituting the remaining two wall parts, each of the resin wall parts having a plurality of ground terminals and the ground terminal An input / output terminal is formed between the terminals, and a part of the resin constituting the resin wall extends to the lower surface side of the lower case to hold the input / output terminal and to be continuous with the input / output terminal. Connected to the ground terminal It is exposed to the same plane magnetic yoke section as the inner bottom surface of the lower case that, said central conductor and the terminal portion and the magnetic yoke portion electrically connected to the electrode pattern of the multilayer substrate, wherein the terminal portion, the lower comprising a first major surface appearing inside bottom of the case to connect the input and output electrodes of the multilayer substrate, and the second major surface is the table on the back surface of the lower case, the side surfaces connecting between these main surfaces The side surface of the terminal portion includes a stepped portion and / or an inclined portion and is covered with a resin constituting the resin wall portion, and the first main surface side of the terminal portion is more than the second main surface side. A nonreciprocal circuit device having a large area .
本発明においては、前記端子部を、下ケースの裏面側よりも下ケースの内側底面側が幅広く形成するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the terminal portion is formed wider on the inner bottom surface side of the lower case than on the rear surface side of the lower case.
本発明によれば、入出力端子を下ケースから脱落し難い形状に構成することで、振動や衝撃、あるいは変形に対する接続信頼性に優れた可非可逆回路素子を提供するこが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide an irreversible circuit element that is excellent in connection reliability against vibration, impact, or deformation by configuring the input / output terminals in a shape that does not easily drop from the lower case.
本発明の一実施例に係る非可逆回路素子について以下詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る非可逆回路素子の外観図であり、図2はその分解斜視図であり、図3は下ケースの平面図であり、図4は下ケースの裏面図である。なお図1〜図4において斜線部は樹脂で構成された部分を示す。また図5〜図7は入出力端子の外観図であり、図8〜図10は下ケースの製造方法を説明するための図である。
A nonreciprocal circuit device according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.
1 is an external view of a non-reciprocal circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, FIG. 3 is a plan view of a lower case, and FIG. 4 is a back surface of the lower case. FIG. In FIG. 1 to FIG. 4, hatched portions indicate portions made of resin. 5 to 7 are external views of the input / output terminals, and FIGS. 8 to 10 are views for explaining a method of manufacturing the lower case.
まず下ケース30の作製方法について図8〜図10を用いて説明する。磁性金属材料からなる長尺状のシート材を、プレス加工機で所定の形状に打ち抜き、図8に示すような、フープ60と連接する複数の支持部53の先端部に下ケースの一部をなす磁気ヨーク部を一体的に形成する。
しかる後、金型で所定部位を折り曲げ加工して、図9に示すように、下ケースの下面部を形成する磁気ヨーク部から立設して対向する2つの壁部25を形成する。他の支持部54の先端は磁気ヨーク部と分離して形成される。この支持部54は下ケースとしたときに、非可逆回路素子の入出力端子を構成する。
支持部53、54の途中には、その幅を狭くした部位が形成されている。後工程で、この幅狭部でフープ60と切り離されるが、このように幅狭部で切り離しを行うことで、磁気ヨーク部の金属表面が露出する面積を極力小さくし、露出部の酸化を低減している。
First, a method for manufacturing the
Thereafter, by bending the predetermined portion in the mold, as shown in FIG. 9, to form two
In the middle of the
フープ60を構成する磁性金属材料は、SPCC,42Ni・Fe合金,45Ni・Fe合金、Fe−Co合金などの磁気特性に優れるものであって、これらの金属材料は、100〜300μm程度に冷間圧延又は熱間圧延されている。磁気ヨーク部は磁気回路の一部として用いられるので、磁気特性に優れた磁性材料を選択するのが好ましい。その磁気特性は、最大透磁率が5000以上で飽和磁束密度は0.6テスラ以上、好ましくは1.4テスラ以上が好ましい。このような磁性材料を選択すれば、非可逆回路素子を小型化する際に、厚みが160μm以下の薄板を利用しても、磁束の漏れが少なくて済み、ガーネットフェライトに必要十分な直流磁界を与えることが出来る。
さらに、その表面には、銀、銅、金、アルミニウムのうち少なくとも一つを含む金属または合金で電気抵抗率が5.5μΩ・cm以下の導電性の高い金属皮膜が形成されている。このときの皮膜厚さは0.5〜25μmである。磁気ヨークはグランドとしても機能するが、このように構成することで前記金属皮膜が高周波電流のアース端子への経路となり、よって高周波信号の伝送効率を高めるとともに、外部との相互干渉を抑制して損失を低減することができる。
導電性の高い金属皮膜のうち銀は、半田付け性がよく、接触抵抗が小さく、金に比べ安価等、優れた特性を持っている。しかしながら、銀表面は非常に活性で表面吸着傾向をもつ空気中の硫黄,塩素.水分等の腐食媒体との反応により変色が容易に生じる。この変色膜は半田付け性を損ない、接触抵抗を増大させる。このため銀表面に有機キレート皮膜などの保護膜を形成させ、銀の表面を保護するのが好ましい。
The magnetic metal material constituting the
In addition, a highly conductive metal film having an electrical resistivity of 5.5 μΩ · cm or less made of a metal or alloy containing at least one of silver, copper, gold, and aluminum is formed on the surface. The film thickness at this time is 0.5 to 25 μm. The magnetic yoke also functions as a ground, but with this configuration, the metal film serves as a path to the ground terminal for high-frequency current, thereby improving the transmission efficiency of high-frequency signals and suppressing mutual interference with the outside. Loss can be reduced.
Among highly conductive metal films, silver has excellent properties such as good solderability, low contact resistance, and low cost compared to gold. However, the silver surface is very active and has a tendency to adsorb on the surface. Discoloration easily occurs due to reaction with corrosive media such as moisture. This discoloration film impairs the solderability and increases the contact resistance. For this reason, it is preferable to form a protective film such as an organic chelate film on the silver surface to protect the silver surface.
フープ60には、所定の間隔でスプロケットホール52が設けられており、スプロケットにより射出成形用金型内にフープ60が順次送られる。射出成形機に配置された磁気ヨーク部には、液晶ポリマーやポリフェニレンサルファイド等、高耐熱の熱可塑性エンジニアリングプラスチック等の樹脂が射出されてインサート成形を行い、図10に示す様に、前記樹脂により2つの壁部35を形成した。さらに、後工程においても,幅狭部でフープ60と切り離すことで,磁気ヨーク部、入出力端子を一体化した、下ケース30となる。
この下ケース30は、図3の平面図に示すように、その内側底面に入出力端子IN、OUTと連続する端子部TT1,TT2、アース端子GNDと連続する磁気ヨーク部が露出しており、前記下ケース30の内側底面は、磁気ヨーク部、端子部TT1、TT2、前記端子部を支持する樹脂とで同一平面として形成される。
図5〜図7に入出力端子の外観図を示す。入出力端子の先端部にあたる端子部TT1、TT2は、下ケースの内側底面に表れる側が、下ケースの裏面に表れる側と比較して幅広くなるように形成されている。具体的には、端子部の側面は、図5に示すように段差を形成したり、図7に示すように斜面を形成したり、あるいは図6に示す様に段差を形成するとともに、一部に斜面を形成したりして構成して、容易に脱落しない形状とするとともに、樹脂で覆われる面積を増加させて機械的な保持力を向上させている。
As shown in the plan view of FIG. 3, the
5 to 7 show external views of the input / output terminals. The terminal portions TT1 and TT2 corresponding to the tip portions of the input / output terminals are formed so that the side that appears on the inner bottom surface of the lower case is wider than the side that appears on the back surface of the lower case. Specifically, the side surface of the terminal portion forms a step as shown in FIG. 5, forms a slope as shown in FIG. 7 , or forms a step as shown in FIG. In addition to forming a slope to form a shape that does not easily fall off, the area covered with the resin is increased to improve the mechanical holding force.
このように形成された下ケース30は、スプロケットホール52を利用し、フープに連接されたまま、各組立工程を順次搬送される。次工程において、下ケース30の入出力端子IN、OUTと連続する端子部TT1,TT2、アース端子GNDと連続する磁気ヨーク部にはんだを塗布した後、複数のコンデンサを一体化した積層基板を配置した。
The
積層基板15は、誘電体セラミックグリーンシートに、キャパシタンス素子を形成する電極パターンを印刷し、電極パターンどうしを適宜対向するように積層してなり、所定のコンデンサ容量を有する複数のキャパシタンス素子が形成されてなるものである。セラミックグリーンシートは積層、圧着され、積層体とした後焼成され積層基板15となる。積層基板内部の電極は、セラミックとの同時焼成によって形成される。この積層基板において、異なる層にまたがる電極は、基板内に形成されたビア電極によって導通されている。積層基板15の上面には複数の電極パターン17が形成されており、前記電極パターン間には印刷、焼き付け法により抵抗11が形成されている。
The
また、積層基板15の下面、すなわち下ケースの内底面側との接続面には、下ケース30に形成された端子電極TT1,TT2と接続する入出力用電極と、積層基板15の下面の略中央部を含む領域に、下ケースに形成されたアース端子GNDと連続する磁気ヨーク部と接続するアース用電極が形成されている。前記端子部は、下ケースの裏面側よりも下ケースの内側底面側が幅広く形成されているため、積層基板15の入出力用電極との接続を容易に行うことが出来るとともに、振動や衝撃、あるいは変形に対する接続強度を向上させることが出来る。
また、アース用電極は下ケース30の内底面に対して広面積に接触するように載置している。このように構成することで、下ケース30の内底面における高周波電流の分布を均一にして電気的な特性を安定なものとしている。
In addition, on the lower surface of the
Further, the ground electrode is placed so as to contact the large area relative to the inner bottom surface of the
次いで、積層基板15の上面に形成された電極パターン17に、はんだを塗布し、中心導体5,6とガーネットフェライト3とでなる中心導体組立体20に載置し、半田リフローして、積層基板15、下ケース30、中心導体組立体20の接触部を機械的かつ電気的に接続した。本実施例においては、積層基板15の外周縁の極近傍まで電極パターン17を形成することが出来るため、その形成面積をより大きくすることが出来る。なお、前記抵抗11は、チップ抵抗として中心導体組立体20とともに電極パターン17に載置することも当然可能である。
Next, solder is applied to the
次いで、中心導体組立体20に直流磁界を印加するように永久磁石2を配置した上ケース1を下ケース30に被せた。
前記上ケース1は、下ケース30と同様に磁性金属材料からなる長尺状のシート材を、プレス加工機で所定の形状に打ち抜き、さらに金型で折り曲げ加工して、上面部および4つの壁部を備えた略箱形状に形成され、隣り合う側面の稜部には高さ方向に連続するスリット部22が形成されている。前記スリット部22と前記下ケース30の樹脂柱状部26とをあわせて、上ケース1を下ケース30に被せている。
Next, the
The
しかる後、長尺状のフープ60の連接部53,54を切断して、図1に示す非可逆回路素子を得た。本実施例ではフープ60の状態で非可逆回路素子の組立を行ったが、下ケース形成後、連接部53,54を切断し、個々の下ケースを用いて組立を行っても良いことは、言うまでも無い。
Thereafter, the connecting
本発明によれば、入出力端子を下ケースから脱落し難い形状に構成することで、振動や衝撃、あるいは変形に対する接続信頼性に優れた可非可逆回路素子を提供するこが出来る。 According to the present invention, it is possible to provide an irreversible circuit element that is excellent in connection reliability against vibration, impact, or deformation by configuring the input / output terminals in a shape that does not easily drop from the lower case.
1 上ケース
2 永久磁石
3 ガーネットフェライト
5,6,7 中心導体
12 下ケース
15 積層基板
20 中心導体組立体
28 樹脂突部
35,35 樹脂壁
TT1、TT2 端子部
IN、OUT 入出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記下ケースは、その下面部と、前記下面部から立ち上がり対向する2つのヨーク壁部を構成する磁気ヨーク部と、残余の2つの壁部を構成する樹脂壁部を備え、
前記樹脂壁部のそれぞれには、複数のアース端子と、前記アース端子に挟まれて入出力端子が形成され、前記樹脂壁部を構成する樹脂の一部が前記下ケースの下面部側にまで及んで入出力端子を保持し、前記入出力端子と連続する端子部、前記アース端子と連続する磁気ヨーク部が下ケースの内側底面として同一平面に露出しており、前記中心導体と端子部及び磁気ヨーク部とは前記積層基板の電極パターンにより電気的に接続し、
前記端子部は、下ケースの内側底面に表れて前記積層基板の入出力用電極と接続する第1の主面と、下ケースの裏面に表れる第2の主面と、これら主面間を連結する側面を備え、前記端子部の側面は段差部及び又は傾斜部を備えるとともに、前記樹脂壁部を構成する樹脂で覆われており、前記端子部の第1の主面側は第2の主面側よりも大面積であることを特徴とする非可逆回路素子。 A center conductor assembly in which a plurality of center conductors are arranged on a ferrimagnetic body; a substantially box-shaped lower case that houses a laminated substrate on which a plurality of capacitance elements that constitute a resonance circuit with the center conductors; A nonreciprocal circuit device comprising a permanent magnet for applying a DC magnetic field to a magnetic body, and an upper case for housing the permanent magnet,
The lower case includes a lower surface portion thereof, a magnetic yoke portion constituting two yoke wall portions rising from and opposed to the lower surface portion, and a resin wall portion constituting the remaining two wall portions,
Each of the resin wall portions includes a plurality of ground terminals and an input / output terminal sandwiched between the ground terminals, and a part of the resin constituting the resin wall portion extends to the lower surface side of the lower case. The input / output terminal is held, the terminal portion continuous with the input / output terminal, the magnetic yoke portion continuous with the ground terminal are exposed on the same plane as the inner bottom surface of the lower case, and the central conductor and the terminal portion The magnetic yoke part is electrically connected by the electrode pattern of the laminated substrate,
The terminal portion has a first major surface to connect the input and output electrodes of the multilayer substrate appearing on the inside bottom surface of the lower case, and the second major surface is the table on the back surface of the lower case, between the main surface The side surface of the terminal portion is provided with a stepped portion and / or an inclined portion, and is covered with a resin constituting the resin wall portion, and the first main surface side of the terminal portion is the second side. A non-reciprocal circuit device characterized by having a larger area than the main surface side .
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