JP4864922B2 - 電子素子、非可逆回路素子及び固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板が有する凹部にはめ込んで固定される電子素子、非可逆回路素子及び固定方法に関する。

マイクロ波回路に用いられる非可逆回路素子などの電子素子は、マイクロ波回路基板に設けられた凹部に嵌め込まれて回路が構成される。

図１１は従来の非可逆回路素子を示した図である。従来の非可逆回路素子１０１は従来のマイクロ波基板１０２に設けられた凹部に嵌め込まれ、ネジ１００を用いて固定されていた（例えば、特許文献１）。
特開平７−２８３６１７号公報

しかし、非可逆回路素子は永久磁石を備えており、従来の非可逆回路素子１０１を従来のマイクロ波基板１０２に固定する際にネジ１００が永久磁石に吸着され、取り付け作業の工数を増加させるという問題点があった。

また、従来の非可逆回路素子１０１の取り付けられる高さを合わせるために、従来のマイクロ波回路１０２の凹部の内部にスペーサーを設けなければならない場合があり、部品点数と作業工数を増加させるという問題点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、取り付け作業が容易な電子素子及び非可逆回路素子及び固定方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、導体パターンを導体パターン設置上層基板表面に備える導体パターン設置上層基板と、導体パターン設置上層基板に第１の面が接し、導体パターン設置上層基板に接している部分である基底部分の両端を導体パターン設置上層基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、掛止部の第１の面に対向する面である掛止部底面の基底部分の第１の面からの高さと導体パターン設置上層基板表面の基底部分の第１の面からの高さが略等しい掛止下層基板と、掛止下層基板の基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部を備え、基底部分が嵌合凹部に嵌め込まれ、掛止部底面とはんだ又は電導性接着剤によって固定されている回路基板と、を含むことを特徴とする電子素子を提供する。

本発明によれば、電子素子又は非可逆回路素子は、マイクロ波回路基板にネジを用いずに固定される。このため、取り付け工数を削減することができると言う効果がある。

また、電子素子又は非可逆回路素子の導体パターンが設けられる面の高さはマイクロ波回路の凹部の深さに関わらず定まる。このため、スペーサーを用いる必要がなく、部品点数を削減できるという効果がある。

以下、本発明による電子素子及び非可逆回路素子及び固定方法の一実施の形態について、マイクロ波回路に用いられるサーキュレータやアイソレータなどの非可逆回路素子を例に、図面を用いて詳細に説明する。

＜本実施形態の概要＞
本実施形態の概要は次のごとくである。本実施形態の電子素子は、第１の基板である導体パターン設置上層基板と第２の基板である掛止下層基板を含む。これらの各基板の他に基板を備えていてもよい。

導体パターン設置上層基板は、導体パターンを導体パターン設置上層基板の１つの面である導体パターン設置上層基板表面に備える。掛止下層基板は、導体パターン設置上層基板に第１の面において接し、導体パターン設置上層基板に接している部分である基底部分の両端を導体パターン設置上層基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有する。掛止部の第１の面に対向する面である掛止部底面と導体パターン設置上層基板表面の基底部分の第１の面からの高さが略等しくなるように掛止部は設けられる。

本実施形態における電子素子は、回路基板に設けられた凹部に取り付けられる電子素子が好適である。このような電子素子には非可逆回路素子の他にマイクロ波モジュールに用いられるマイクロ波素子などが挙げられるがこれらに限られるものではない。

＜本実施形態の詳細＞
図１は、本実施形態の電子素子である非可逆回路素子１０と回路基板であるマイクロ波回路基板２０を表した図である。また、図３は非可逆回路素子の図１に示したＸＸ線における断面図である。

非可逆回路素子１０は、導体パターン設置上層基板である略板状のフェライト基板１３と掛止下層基板であるキャリアプレート１４とを備える。フェライト基板１３は、永久磁石１１と電導性材料により形成された導体パターン１２とをフェライト基板１３の１つの面、すなわち導体パターン設置上層基板表面であるフェライト基板表面１９に備える。フェライト基板表面１９には他の部品を設置してもよい。

キャリアプレート１４は、フェライト基板１３に第１の面において接する。キャリアプレート１４は、フェライト基板１３に接している部分である基底部分１５の両端をフェライト基板表面１９に略平行に屈曲させて設けた掛止部１７を有する。

マイクロ波回路基板２０は、地導体板２２の１つの面に地導体２１ｂと誘電体基板２３とを積層して設ける。誘電体基板２３には地導体２１ａと導体部２５が設けられる。マイクロ波回路基板２０は、基底部分１５を嵌め込むための嵌合凹部２７を有する。非可逆回路素子１０は、一点破線矢印の方向に嵌合凹部２７に基底部分１５を嵌め込んで載置される。

図２は非可逆回路素子１０をマイクロ波回路基板２０に取り付けた様子を表した図である。このように、非可逆回路素子１０は掛止部１７がマイクロ波回路基板２０の嵌合凹部２７の辺縁部、すなわち地導体２１ａに接して掛けられる。基底部分１５の長さ及び幅は嵌合凹部２７の長さ及び幅より短く、側面から見た場合、二つの掛止部１７の長さと基底部分１５の長さを合わせた長さは嵌合凹部２７の長さより長い。

図３は、非可逆回路素子１０の図１に示したＸＸ線における断面図である。図３に示すように、掛止部１７の第１の面に対向する面である掛止部底面１８の基底部分の第１の面１６からの高さとフェライト基板表面１９の基底部分の第１の面１６からの高さが略等しいように、掛止部１７が設けられる。

このように構成することは、掛止部１７をフェライト基板１３の厚さｈだけフェライト基板１３の方向に屈曲させることにより可能である。さらに、掛止部底面１８はフェライト基板表面１９と略平行になるように屈曲させる。

図４は、非可逆回路素子１０の断面図である。図４（ａ）は、非可逆回路素子１０の図２に示したＡＡ線における断面図である。図４（ａ）に示すように、非可逆回路素子１０は、誘電体基板２３と、誘電体基板２３の第１の面に設けられた地導体２１ａと、嵌合凹部２７と、を備えるマイクロ波回路基板２０に、基底部分が嵌合凹部２７に嵌め込まれ、掛止部底面１８と地導体２１ａとが、はんだ又は電導性接着剤によって固定される。

固定の方法は、はんだがクリームはんだ２４である場合には、非可逆回路素子１０がマイクロ波回路基板２０に載置される工程と、非可逆回路素子１０を載置したマイクロ波回路基板２０がリフロー炉により加熱される工程と、により非可逆回路素子１０がマイクロ波回路基板２０に固定される方法を用いることができる。

クリームはんだは公知のもの或いは市販されているものを用いることができる。クリームはんだはマイクロ波回路基板２０に印刷により塗布されれば、低廉で均質な製品を得ることが可能である。

リフロー炉はクリームはんだを溶解し、かつ非可逆回路素子１０及びマイクロ波回路基板２０を劣化させない温度にて過熱するように設定する。

図４（ｂ）は、非可逆回路素子１０の図２に示したＢＢ線における断面図である。図４（ｂ）に示すように、掛止部底面１８とフェライト基板表面１９の基底部分の第１の面１６からの高さが略等しいために、導体パターン１２はフェライト基板表面１９と平行に導体部２５に接する。このため、応力が発生しない。

図５は、嵌合凹部２７が深いマイクロ波回路基板２０に取り付けられた非可逆回路素子１０の断面図である。図５（ａ）は、嵌合凹部２７が深いマイクロ波回路基板２０に取り付けられた非可逆回路素子１０の図２に示したＡＡ線における断面図である。図５（ａ）に示すように、非可逆回路素子１０の基底部分１５とマイクロ波回路基板２０の地導体２１ｂとの間に間隙５０が生じる。

図５（ｂ）は、嵌合凹部２７が深いマイクロ波回路基板２０に取り付けられた非可逆回路素子１０の図２に示したＢＢ線における断面図である。図５（ｂ）に示すように、間隙５０が生じても掛止部底面１８とフェライト基板表面１９の基底部分の第１の面１６からの高さが略等しために、導体パターン１２はフェライト基板表面１９と平行に導体部２５に接する。このため、応力が発生しない。

また、間隙５０が生じても非可逆回路素子１０の電気的な設計を調整することにより、所望の性能を得ることが可能である。

図６は、非可逆回路素子１０の図１に示したＹＹ線における断面図である。図６を用いて、導体パターン１２の形状について説明する。図６（ａ）に示すように、導体パターン１２の形状は、屈曲のない板状のものを用いることができる。

さらに、導体パターン１２を銅のような柔軟性のある材質により形成し、導体部２５に接する先端をキャリアプレート１４側に屈曲させてもよい。この例を以下に２例挙げる。

図６（ｂ）は、湾曲部を有する導体パターン１２の図である。先端部１２ｂは非可逆回路素子１０がマイクロ波回路基板２０に取り付けられると矢印の方向に押し上げられ、フェライト基板表面１９と平行に導体部２５に接する。

図７は、接続部３０を備える非可逆回路素子１０とマイクロ波回路基板２０を表した図である。

図７に示すように、本実施形態の非可逆回路素子１０はキャリアプレート１４が、キャリアプレート１４とキャリアプレート１４が設置されるマイクロ波回路基板２０の地導体２１ｂとを電気的に接続する接続部３０を備えるように構成することができる。

この接続部３０はステンレスなどの導体によって形成され、キャリアプレート１４の基底部分の第１の面１６に対向する面に設置される。

図８は接続部３０を裏面から見た図である。図８に示すように、接続部３０はキャリアプレート１４とキャリアプレート１４が設置されるマイクロ波回路基板２０の地導体２１ｂとを電気的に接続する弾性体３１を有するように構成することができる。

この弾性体３１は図８に示すような屈曲部を有する板ばねでもつる巻バネでもよく、その形状は問わない。また、弾性体３１の数にも限定はない。

図９は、本実施形態の電子素子の図８のＣＣ線に相当する位置における断面図である。図９に示すように、接続部３０は弾性体３１が地導体２１ｂとキャリアプレート１４とに接触することによって、地導体２１ｂとキャリアプレート１４とを電気的に接続する。図９に示す弾性体３１はいずれも地導体２１ｂの方向に伸びており、その先端が地導体２１ｂに接触し、屈曲部がキャリアプレート１４に接触している。

図１０は、異なる方向に延びる弾性体３１の例を示した図である。図１０に示すように、接続部３０とキャリアプレート１４との間に間隙がある場合には、キャリアプレート１４の方向に伸びる弾性体３１ａと地導体２１ｂの方向に伸びる弾性体３１ｂとを有する接続部３０を用いる。これによりキャリアプレート１４と地導体２１ｂとが確実に電気的に接続される。

接続部３０は弾性体３１を有するため、嵌合凹部２７の深さが異なる電子素子においてもキャリアプレート１４と地導体２１ｂとを電気的に接続することが可能となる。

＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態の電子素子及び非可逆回路素子１０においては、電子素子又は非可逆回路素子１０に含まれる基板の両端を取り付けられる面とは反対方向に屈曲させてマイクロ波回路基板に掛ける掛止部を設けた。さらに、この掛止部のマイクロ波回路基板との接着面と、非可逆回路素子の非可逆回路素子と回路基板とを接続する導体パターンが設けられる面の高さを略等しくした。

このため、取り付け工数を削減することができるという効果がある。また、スペーサーを用いる必要がなく、部品点数を削減できるという効果がある。

また、はんだにクリームはんだを用い、非可逆回路素子１０を載置した回路基板をリフロー炉にて加熱して非可逆回路素子１０を回路基板に固定する方法によれば、従来行なわれていた導体パターン１２を人手によりはんだ付けし、さらにネジ止めするという作業を、リフロー炉による加熱と言う一つの作業に置き換えることができる。このため、生産性を向上させることができると言う効果がある。

さらに、キャリアプレート１４が、キャリアプレート１４とキャリアプレートが設置される回路基板の地導体２１ｂとを電気的に接続する接続部３０を備えるように構成することができる。

このため、本実施形態の電子素子のＲＦ特性と従来の電子素子のＲＦ特性とが略等しくなり、従来の電子素子の設計を本実施形態の電子素子の設計に用いることが可能となるという効果がある。

＜本発明の具体化における可能性＞
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

電子素子である非可逆回路素子とマイクロ波回路基板を表した図である。 非可逆回路素子をマイクロ波回路基板に取り付けた様子を表した図である。 非可逆回路素子の図１に示したＸＸ線における断面図である。 非可逆回路素子１０の断面図である。 嵌合凹部が深い回路基板に取り付けられた非可逆回路素子の断面図である。 非可逆回路素子の図１に示したＹＹ線における断面図である。 接続部３０を備える非可逆回路素子１０とマイクロ波回路基板２０を表した図である。 接続部３０を裏面から見た図である。 本実施形態の電子素子の図８のＣＣ線に相当する位置における断面図である。 異なる方向に延びる弾性体３１の例を示した図である。 従来の非可逆回路素子を示した図である。

符号の説明

１０：非可逆回路素子、
１１：永久磁石、
１２：導体パターン、
１３：フェライト基板、
１４：キャリアプレート、
２０：マイクロ波回路基板、
２１ａ，２１ｂ：地導体、
２２：地導体板、
２３：誘電体基板、
２５：導体部、
２７：嵌合凹部。

Claims (12)

1. 導体パターンを導体パターン設置上層基板表面に備える導体パターン設置上層基板と、
   前記導体パターン設置上層基板に第１の面が接し、前記導体パターン設置上層基板に接している部分である基底部分の両端を前記導体パターン設置上層基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記導体パターン設置上層基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しい掛止下層基板と、
   前記掛止下層基板の前記基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部を備え、前記基底部分が前記嵌合凹部に嵌め込まれ、前記掛止部底面とはんだ又は電導性接着剤によって固定されている回路基板と、
   を含むことを特徴とする電子素子。
2. 前記掛止下層基板が、前記掛止下層基板と前記掛止下層基板が設置される回路基板の地導体とを電気的に接続する接続部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。
3. 前記はんだがクリームはんだであり、
   前記電子素子が前記回路基板に載置される工程と、
   前記電子素子を載置した前記回路基板がリフロー炉により加熱される工程と、
   により前記電子素子が前記回路基板に固定されたことを特徴とする請求項１記載の電子素子。
4. 導体パターンを導体パターン設置上層基板表面に備える導体パターン設置上層基板と、
   前記導体パターン設置上層基板に第１の面が接し、前記導体パターン設置上層基板に接している部分である基底部分の両端を前記導体パターン設置上層基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記導体パターン設置上層基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しい掛止下層基板と、を含む電子素子が、前記掛止下層基板の前記基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部を備える、クリームはんだが塗布された回路基板に載置される工程と、前記電子素子を載置した前記回路基板がリフロー炉により加熱される工程と、
   により前記回路基板に固定することを特徴とする電子素子の固定方法。
5. 永久磁石と導体パターンとをフェライト基板表面に備えるフェライト基板と、
   前記フェライト基板に第１の面において接し、前記フェライト基板に接している部分である基底部分の両端を前記フェライト基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記フェライト基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しいキャリアプレートと、
   誘電体基板と、前記誘電体基板の第１の面に設けられた地導体と、前記基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部と、を備え、前記基底部分が前記嵌合凹部に嵌め込まれ、前記掛止部底面と前記地導体とが、はんだ又は電導性接着剤によって固定されている回路基板と、
   を含むことを特徴とする非可逆回路素子。
6. 前記キャリアプレートが、前記キャリアプレートと前記キャリアプレートが設置される回路基板の地導体とを電気的に接続する接続部を備えることを特徴とする請求項５に記載の非可逆回路素子。
7. 前記はんだがクリームはんだであり、
   前記非可逆回路素子が前記回路基板に載置される工程と、
   前記非可逆回路素子を載置した前記回路基板がリフロー炉により加熱される工程と、
   により前記非可逆回路素子が前記回路基板に固定されたことを特徴とする請求項５に記載の非可逆回路素子。
8. 永久磁石と導体パターンとをフェライト基板表面に備えるフェライト基板と、前記フェライト基板に第１の面において接し、前記フェライト基板に接している部分である基底部分の両端を前記フェライト基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記フェライト基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しいキャリアプレートと、を含む非可逆回路素子が、誘電体基板と前記誘電体基板の第１の面に設けられた地導体と前記非可逆回路素子の基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部とを備え、クリームはんだが塗布された回路基板に載置される工程と、
   前記非可逆回路素子を載置した前記回路基板がリフロー炉により加熱される工程と、
   により前記非可逆回路素子を前記回路基板に固定することを特徴とする非可逆回路素子の固定方法。
9. 前記接続部が、前記掛止下層基板と前記掛止下層基板が設置される回路基板の地導体とを電気的に接続する弾性体を有することを特徴とする請求項２に記載の電子素子。
10. 前記接続部が、前記キャリアプレートと前記キャリアプレートが設置される回路基板の地導体とを電気的に接続する弾性体を有することを特徴とする請求項６に記載の非可逆回路素子。
11. 導体パターンを導体パターン設置上層基板表面に備える導体パターン設置上層基板を具備し、
    前記導体パターン設置上層基板に第１の面が接し、前記導体パターン設置上層基板に接している部分である基底部分の両端を前記導体パターン設置上層基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記導体パターン設置上層基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しく、
    前記基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部を備える回路基板前の記嵌合凹部に前記基底部分が嵌め込まれ、前記掛止部底面とはんだ又は電導性接着剤によって固定されるための掛止下層基板。
12. 永久磁石と導体パターンとをフェライト基板表面に備えるフェライト基板と、
    前記フェライト基板に第１の面において接し、前記フェライト基板に接している部分である基底部分の両端を前記フェライト基板表面に略平行に屈曲させて設けた掛止部を有し、前記掛止部の前記第１の面に対向する面である掛止部底面の前記基底部分の第１の面からの高さと前記フェライト基板表面の前記基底部分の第１の面からの高さが略等しく、誘電体基板と、前記誘電体基板の第１の面に設けられた地導体と、前記基底部分をはめ込む凹部である嵌合凹部と、を備える回路基板の前記嵌合凹部に前記基底部分が嵌め込まれ、前記掛止部底面と前記地導体とが、はんだ又は電導性接着剤によって固定されているためのキャリアプレート。

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