JP5556120B2 - Non-reciprocal circuit element - Google Patents
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Description
本発明は、自動車電話、携帯電話等のマイクロ波帯の高周波部品として採用される非可逆素子、例えばアイソレータ、サーキュレータの構造に関する。 The present invention relates to the structure of non-reciprocal elements such as isolators and circulators that are employed as high-frequency components in the microwave band of automobile phones, mobile phones, and the like.
アイソレータやサーキュレータ等の非可逆回路素子は、高周波信号を伝送方向のみに通過させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有している。例えばアイソレータは、電力増幅器などと共にマザーボードに搭載され、マイクロ波回路の不整合などで生じた反射波による電力増幅器の動作不安定の防止や、破壊防止に用いられる重要なマイクロ波回路部品である。 Non-reciprocal circuit elements such as isolators and circulators have a function of passing high-frequency signals only in the transmission direction and preventing transmission in the reverse direction. For example, an isolator is mounted on a motherboard together with a power amplifier and the like, and is an important microwave circuit component used to prevent instability of operation of the power amplifier due to a reflected wave caused by mismatching of the microwave circuit, and to prevent destruction.
非可逆回路素子は、入力端子、出力端子、及びダミー抵抗の接続などに使用されるポート部を有する。マイクロ波回路部品として電力増幅器などと共にマザーボードに搭載される。この場合、非可逆回路素子のマザーボードへの半田付けは、テープアンドリール(tape−and−reel)形式で供給された非可逆回路素子を、マウンターにて機械実装することで、生産性を格段に向上することが行なわれている。 The nonreciprocal circuit element has a port portion used for connection of an input terminal, an output terminal, a dummy resistor, and the like. It is mounted on the motherboard together with a power amplifier as a microwave circuit component. In this case, the soldering of the nonreciprocal circuit element to the motherboard is achieved by significantly mounting productivity by mechanically mounting the nonreciprocal circuit element supplied in a tape-and-reel format with a mounter. Improvements are being made.
前記ポート部は通常0.1〜0.25mmの薄い銅板などで形成されていることが多く、先端を折り曲げて、実装用基板に半田付けされる構成になっている。しかしながら、このような薄い銅板だと外力の作用に対して変形し易く、端子が変形し、マザーボードの配線との間にギャップが生じて半田付け不良が発生し易いという問題があった。 In many cases, the port portion is usually formed of a thin copper plate having a thickness of 0.1 to 0.25 mm. The port portion is bent and soldered to a mounting substrate. However, such a thin copper plate has a problem that it is easily deformed by the action of external force, the terminal is deformed, and a gap is formed between the wiring of the mother board and a soldering failure is likely to occur.
このような問題に対して特許文献1では、剛性を有する端子支持部材と、前記端子支持部材の端部に設けられる端子部材(以下タブ端子と呼ぶ場合がある)を用いることを提案している。図6はその非可逆回路素子の外観斜視図を示し、図7は下ケース(本発明では収納容器)と端子支持部材との構成を示す分解斜視図である。
上ケース250と下ケース201との間には永久磁石、板状フェライト、中心導体、アース板、端子支持部材501等が重ねられて配置されている。端子支持部材501は3つの腕部202を備え、下ケース201の側面開口部から延出しており、各腕部202の先端側には端子部材502が配置される。図8は端子部材502の構成を示す断面図である。導電材料で形成された円柱状コンタクトリード301とその胴部の周囲を覆う誘電体材料302を備えており、誘電体材料302は下ケース201や端子支持部材501との絶縁を確保している。
中心導体のリード部401は前記側面開口部から端子部材502の円柱状コンタクトリード301の天面側306まで延出して電気的に接続されており、円柱状コンタクトリード301の底面側305は下ケース201の底面24と略同一面となる様に構成される。
For such a problem, Patent Document 1 proposes to use a terminal support member having rigidity and a terminal member (hereinafter sometimes referred to as a tab terminal) provided at an end of the terminal support member. . FIG. 6 is an external perspective view of the non-reciprocal circuit element, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing a configuration of a lower case (storage container in the present invention) and a terminal support member.
Between the
The
また特許文献2では、剛性を有する端子支持部材を絶縁体として構成することが開示されている。図9はその構成を用いてなる非可逆回路素子の一例を示す斜視図であり、図10はその内部構造を示す分解斜視図である。端子支持部材18はガラスエポキシ樹脂や、液晶ポリマーなど曲げ強度に強い材質で作られているので、外力が加わった場合でも、変形がほとんど無い。端子支持部材18の腕の端部には貫通孔19が設けられており、端子部材(タブ端子)5が中心導体40のリード部20の端部に形成された貫通孔22と貫通孔19に挿通してはんだ固定されている。なお、図13、図14においては、後述する本発明の非可逆回路素子と共通する部分には、同じ符号を付与している。
何れの場合も端子支持部材により支持される端子部材を介して、中心導体のリード部をマザーボードの配線と接続することで、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能としている。
Patent Document 2 discloses that a terminal support member having rigidity is configured as an insulator. FIG. 9 is a perspective view showing an example of a non-reciprocal circuit device using the configuration, and FIG. 10 is an exploded perspective view showing the internal structure. Since the
In any case, by connecting the lead portion of the central conductor to the wiring of the mother board via the terminal member supported by the terminal support member, even if an external force acts on the terminal member, the flatness can be easily broken. And good electrical connection is possible.
しかしながら端子支持部材の剛性によって生じる幾つかの問題がある。従来技術の構成によれば、下ケースと端子部材の底面の平坦度は精度良く形成可能であり、形成後の変形も予防されるが、別途端子支持部材が必要であり、その分、部品費がかさみ、組立て工数を増加する。
また、各入出力端子のインピーダンスがずれてしまい、所望の電気的特性が得られない場合にその調整が困難であるという問題があった。
そこで本発明では、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能であり、各入出力端子のインピーダンスがずれる場合でも、その調整が容易な非可逆回路素子を提供することを目的とする。
However, there are some problems caused by the rigidity of the terminal support member. According to the configuration of the prior art, the flatness of the bottom surface of the lower case and the terminal member can be accurately formed, and deformation after the formation is prevented, but a separate terminal support member is required, and the parts cost Increases assembly man-hours.
In addition, the impedance of each input / output terminal is shifted, and there is a problem that it is difficult to adjust when the desired electrical characteristics cannot be obtained.
Therefore, in the present invention, even when an external force is applied to the terminal member, the flatness thereof is not easily lost, and a good electrical connection is possible. Even when the impedance of each input / output terminal is shifted, the adjustment is easy. An object of the present invention is to provide a non- reciprocal circuit device.
本発明は、収納容器に、板状フェライトと、中心導体と、永久磁石を重ねて配置し、前記収納容器から延出した中心導体のリード部の端部と接続する導電性のタブ端子を備えた非可逆回路素子であって、前記リード部は、板状フェライトと重ねられる中心導体の共通導体部を中心として放射状に所定の角度間隔をもって3方向へ放射状に延び、板状フェライトの外縁側部に現われて収納容器の外縁まで延出し、収納容器内においてリード部は接着剤により収納容器に固定されることを特徴とする非可逆回路素子である。 The present invention is provided with a conductive tab terminal connected to an end portion of a lead portion of a central conductor extending from the storage container by arranging a plate-shaped ferrite, a central conductor, and a permanent magnet on the storage container. The lead portion extends radially in three directions at a predetermined angular interval centered on the common conductor portion of the central conductor that is overlapped with the plate-like ferrite, and the outer edge side portion of the plate-like ferrite. The non-reciprocal circuit device is characterized in that the lead portion is fixed to the storage container with an adhesive in the storage container.
前記接着剤は、ペースト状で供され、硬化後には適度な弾性を備えるのが好ましい。例えばディスペンサ(液体定量吐出装置)により供給可能な程度の粘度を備えるのが好ましいが、低粘度であると接着剤が漏れ出すなどするため、扱いが困難となる場合がある。そこで、接着剤の粘度は100Pa・s以上とするのが好ましい。このような接着剤としてはシリコーンゴム接着剤を用いるのが好ましい。
接着剤は、中心導体のリード部と収納容器の内底面との間に充填される。収納容器は非可逆回路のグランドとして機能するため、リード部と収納容器、あるいは収納容器の内底面に配置されるアース板との間で生じる寄生容量によって接地コンデンサが形成され、インピーダンスを調整することが出来る。容量値はリード部とグランド間に充填される接着剤の量等によって調整することが出来る。また接着剤の硬化によって、収納容器にリード部が固着されるため、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されることが無い。
It is preferable that the adhesive is provided in a paste form and has appropriate elasticity after curing. For example, it is preferable to have a viscosity that can be supplied by a dispenser (liquid dispensing device). However, if the viscosity is low, the adhesive may leak out, which may make handling difficult. Therefore, the viscosity of the adhesive is preferably 100 Pa · s or more. As such an adhesive, a silicone rubber adhesive is preferably used.
The adhesive is filled between the lead portion of the center conductor and the inner bottom surface of the storage container. Since the storage container functions as the ground of the nonreciprocal circuit, a grounding capacitor is formed by the parasitic capacitance generated between the lead part and the storage container or the ground plate disposed on the inner bottom surface of the storage container, and the impedance is adjusted. I can do it. The capacitance value can be adjusted by the amount of adhesive filled between the lead portion and the ground. Further, since the lead portion is fixed to the storage container by the curing of the adhesive, even if an external force acts on the terminal member, the flatness is not easily lost.
中心導体はTM110モードで共振する前記共通導体部を中央部をとし、共通導体部から三方向に延長形成されたリード部とからなる。中心導体に高周波電流を流すと、板状フェライトに中心導体を囲む高周波磁界が生じ、永久磁石によって板状フェライトに回転磁界を生じさせることで、入力された高周波磁界は、板状フェライトを通過する際に偏波面が回転し、所定のリード部にのみ出力され、回路として非可逆性を持たせている。 The central conductor includes a lead portion extending in three directions from the common conductor portion with the common conductor portion resonating in the TM110 mode as a central portion. When a high-frequency current is passed through the center conductor, a high-frequency magnetic field surrounding the center conductor is generated in the plate-shaped ferrite, and a rotating magnetic field is generated in the plate-shaped ferrite by a permanent magnet, so that the input high-frequency magnetic field passes through the plate-shaped ferrite. In this case, the plane of polarization rotates, and the light is output only to a predetermined lead portion, so that the circuit has irreversibility.
前記中心導体は、ばね性を有する金属材料とするのが望ましい。例えばリン青銅からなる厚さ100〜250μmの薄板から形成するのが好ましい。これをエッチングしたり、金型で打ち抜いたりして中心導体が形成される。リン青銅は、優れた強度とばね特性から電気機器用材料として用いられ、また耐応力腐食割れに優れることにより、信頼性の高いばね材料として広く用いられている。この様なリン青銅を中心導体として用いることで、リード部は強度とばね性を兼ね備えたものとなる。なおリン青銅は、強度とばね性に対して電気抵抗率は相反する傾向にある。使用するばね性を有する金属材料の電気抵抗率が大きさによっては、表面にAu、AgあるいはCuなどの良導電率の金属をめっきするのが望ましい。 The central conductor is preferably made of a metal material having a spring property. For example, it is preferably formed from a thin plate made of phosphor bronze and having a thickness of 100 to 250 μm. This is etched or punched out with a mold to form a central conductor. Phosphor bronze is widely used as a highly reliable spring material because of its excellent strength and spring characteristics, and is excellent in stress corrosion cracking resistance. By using such phosphor bronze as the central conductor, the lead portion has both strength and springiness. Phosphor bronze tends to have a contradictory electrical resistivity with respect to strength and springiness. Depending on the electrical resistivity of the metal material having springiness to be used, it is desirable to plate a metal having a good conductivity such as Au, Ag or Cu on the surface.
リード部の端部には貫通孔が形成されており、導電性のタブ端子が挿通され半田等の電気的接続部材により固定される。本発明における導電性のタブ端子は、平坦な底面を有する略円柱形状、切頭円錐形状、押しピン形状であるのが望ましく、鉄系、銅系、銀系、金系のいずれかの金属、あるいはそれらの何れかの合金を用いるのが好ましい。用いる金属材料の電気抵抗率が大きさによっては、表面にAu、AgあるいはCuなどの良導電率の金属をめっきするのが望ましい。
またマザーボードの配線と接続する底面側の形状については、加工が難しく、また接続面積が減少するなどにより問題が生じない範囲であれば、球状あるいは針状などとすることは許容される。
A through hole is formed at the end of the lead portion, and a conductive tab terminal is inserted and fixed by an electrical connection member such as solder. The conductive tab terminal in the present invention preferably has a substantially cylindrical shape having a flat bottom surface, a truncated cone shape, and a push pin shape, and is an iron-based, copper-based, silver-based, or gold-based metal, Alternatively, any of these alloys is preferably used. Depending on the electric resistivity of the metal material to be used, it is desirable that the surface is plated with a metal having good conductivity such as Au, Ag, or Cu.
Further, the shape of the bottom side connected to the wiring of the mother board is allowed to be spherical or needle-shaped as long as it is difficult to process and does not cause a problem due to a decrease in the connection area.
タブ端子はリード部の端部に形成された貫通孔に挿通されるため、単純な円柱形状の他に、切頭円錐形状であったり、途中に段差が設けられ細軸部と太軸部で構成された押しピン形状であったりするのがより好ましい。どちらの場合もリード部の端部に形成された貫通孔の孔径によって挿通が規制される。このためリード部の貫通孔にタブ端子が必要以上に差し込まれる事が無く、段差、あるいは傾斜によって、一義的にリード部からマザーボード側に現れるタブ端子の高さが決まり、タブ端子とマザーボートとの間隔を、容易にほぼ平行とすることが出来る。タブ端子のマザーボード側を太軸側とすることで、固着面積を増やして強度を増加させるとも出来る。 Since the tab terminal is inserted through the through hole formed at the end of the lead part, in addition to a simple columnar shape, it has a truncated cone shape, or a step is provided in the middle, with a thin shaft part and a thick shaft part. It is more preferable that the push pin is configured. In either case, insertion is restricted by the diameter of the through hole formed at the end of the lead portion. For this reason, the tab terminal is not inserted more than necessary into the through hole of the lead part, and the height of the tab terminal appearing on the motherboard side from the lead part is uniquely determined by the step or inclination, and the tab terminal and the mother boat Can be made substantially parallel. By setting the motherboard side of the tab terminal to the thick shaft side, the fixing area can be increased to increase the strength.
本発明によれば、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無く、良好な電気的接続を可能であり、各入出力端子のインピーダンスがずれる場合でも、その調整が容易な非可逆回路素子を提供することが出来る。 According to the present invention, even when an external force is applied to the terminal member, the flatness thereof is not easily lost, and a good electrical connection is possible. Even when the impedance of each input / output terminal is shifted, the adjustment is possible. An easy non- reciprocal circuit device can be provided.
終端抵抗を備えたアイソレータを例として、図面を用いて本発明の一実施例に係る非可逆回路素子について詳細に説明する。図1は、マザーボードに実装された本発明の一実施例に係る面実装型の非可逆回路素子の斜視図であり、図2は、本発明の一実施例に係る面実装型の非可逆回路素子の分解斜視図である。
この非可逆回路素子は、3方向に開口13を有し、その内の一箇所には収納容器10の外周から突き出た延長部12が形成されている収納容器(下ケース)10を備え、収納容器10の内側に中心導体40が配置され、そのリード部20の内の一部を前記開口13から外部へ延出させ、前記延長部の端部でタブ端子5と接続している。タブ端子5と接続されないリード部20は延長部12の上に配置された吸収抵抗Rと接続している。収納容器(下ケース)10内には中心導体40を含む複数の収容部材が配置され、内底面側から、下アース板63、板状フェライト30b、中心導体40、板状フェライト30a、シールド板60、下鉄板65、永久磁石3、上鉄板70が順に重ねられて収容される。さらに蓋15が被せられて、収納容器10と蓋15とがはんだ等によるロウ付け、或いは、かしめ、溶接等により固定され、前記固定により生じる押圧力が前記収容部材に作用して、それらも合わせて固定される。
Examples isolator with a termination resistor, the non-reciprocal circuit element engaging Ru to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a perspective view of a nonreciprocal circuit device of the surface mount type according to an embodiment of the present invention mounted on the motherboard, 2, non-reciprocal circuit surface mount type according to an embodiment of the present invention It is a disassembled perspective view of an element.
The nonreciprocal circuit device includes a storage container (lower case) 10 having
3箇所の開口13からリード部20と収納容器10との間にシリコーンゴム接着剤をディスペンサ(定量吐出装置)により塗布する。リード部20とタブ端子5に外力が作用しない状態にて乾燥器にて接着剤を硬化させる。硬化は接着剤の性能を劣化させない程度の温度で行なうが、条件は100℃〜200℃の温度で、30分〜2時間程度の保持時間とするのが好ましい
A silicone rubber adhesive is applied between the
図3は本実施例の面実装型非可逆回路素子で用いた中心導体40の平面図である。中央部の共通導体部45からリード部20がθa、θb、θcの角度をもって三方向に延長形成され、途中でθdの角度で屈曲している。基本的な設計として入出力端のインピーダンスを同じくするのであれば角度θa、θb、θcをそれぞれ120°とするが、アイソレータにおいては、動作周波数において、付加される終端抵抗Rにリアクタンス成分が多く含まれると、インピーダンスのずれが生じて電気的特性の劣化を招く。そこで、これを補償するため終端抵抗Rと接続するリード部20と他のリード部20との角度を100°〜120°とする場合もある。この場合には高周波信号が入出力する他のリード部20間の角度は120°〜160°となる。
中心導体40の厚みは、リード部20にばね性が付与される程度の厚みであれば良く、リン青銅薄板であれば、50μm〜250μmであるのが望ましい。中心導体40の厚みが厚くなるに従って板状フェライト30a,30b間に形成される空間が増加し、非可逆回路素子として動作するのに寄与しない漏洩磁束が増えるため薄く構成するのが望ましい。
またリード部の幅は捻りや横方向からの外力により、容易に変形が生じない程度の幅で設定すれば良く、リン青銅薄板で構成すれば、2mm〜5mmであるのが望ましい。
FIG. 3 is a plan view of the
The thickness of the
Further, the width of the lead portion may be set to a width that does not easily deform due to twisting or external force from the lateral direction, and is preferably 2 mm to 5 mm if it is made of a phosphor bronze thin plate.
図4(a)〜(d)にタブ端子5の形状の一例を示す。円柱状(a)や切頭円錐形状(b)、あるいは押しピン形状(c),(d)に形成される。なお押しピン形状とする場合に、細軸と太軸の中心は同心に無くても良い。中心を異ならせることも当然可能である。加工の容易さからは同心にあるのが好ましく、細軸側を円柱、あるいは切頭円錐形状とし、太軸側を多角形状にて形成しても良い。
An example of the shape of the
図5はタブ端子5をリード部20の端部の貫通孔22に挿通し、はんだで固定した後、実装用部材204に配置して配線205と接続した場合の部分拡大断面図である。リード部20はタブ端子5の近くまでシリコーンゴム接着剤により固定支持される。この為、前記収納容器10の底面11と前記タブ端子5の底面6とが略同一面に形成することが出来、端子部材に外力が作用しても容易にその平坦度が崩されること無い。
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view when the
(実施例)
以下本発明に係る非可逆回路素子を詳細に説明する。なお、全体の構成は前項で既に説明した図1及び図2と同様なので、重複する部分については説明を略すこととする。SPCCからなる収納容器10の内側底面に0.1mm厚みの下アース板63を配置した。収納容器10には、下部Cu−中間部Ni−上部Auの順に総厚み10〜30μmのめっき層を形成している。
下アース板63上には板状フェライト30bが配置される。更にその上に中心導体40を配置した。この中心導体40は、厚さ150μmのリン青銅をエッチングして形成されたものである。リード部20は120°の角度をもって延出している。
(Example)
Hereinafter, the nonreciprocal circuit device according to the present invention will be described in detail. Since the entire configuration is the same as that of FIGS. 1 and 2 already described in the previous section, the description of the overlapping parts will be omitted. A
A plate-
高周波信号が入出力するリード部20の端部にはφ0.6mmの貫通孔22が形成されている。細軸側がφ0.50mm、太軸側がφ1.0mmの押しピン形状に形成されたタブ端子5が前記貫通孔22に挿通されて、タブ端子5の細軸側とリード部20が半田にて接続されている。リード部20の下部に現れるタブ端子5の長さは、その低面が収納容器10の低面よりも約0.1m低くなるように形成されている。
A through
中心導体40の上には板状フェライト30aが配置される。板状フェライト30a、30bとしてφ17mm、0.5mm厚みで、比誘電率εrが11、飽和磁化4πMsが115mTであり、誘電損失tanδεが2×10−4のガーネットフェライトを用いた。
A plate-
板状フェライト30aの上には、0.1mm厚みのシールド板60、厚みが0.8mmのSPCCからなる下鉄板65、φ20mmで厚みが5mmの永久磁石3、厚みが0.8mmの上鉄板70が順に重ねられて収容される。さらにSPCCからなり厚みが0.2mmの蓋15が配置され、収納容器10の上端の折り返し部に、蓋15の端部をかしめて収容部材とともに固定した。
前記永久磁石3はLa−Co置換型フェライト磁石を用いた。磁気特性は、残留磁束密度(Br)が430〜450mTで、固有保磁力(iHc)は382〜414KA/mである。
On the plate-
The
3箇所の開口13にディスペンサによりシリコーンゴム接着剤を塗布した。粘度が110Pa・s、1MHzにおける比誘電率が3.5、誘電正接が5×10−3、硬度がデュロメータA 50のシリコーンゴム接着剤である。150℃で30分保持し硬化させて、リード部20と収納容器10とを固定した。
A silicone rubber adhesive was applied to the three
得られた面実装型非可逆回路素子をマザーボードに載置した。面実装型非可逆回路素子のタブ端子5との接続状態を確認する様に、配線に半田などの接続部材を塗布しないで載置し、この状態で2つのリード部20と接続する配線間の抵抗値を確認した。その結果、面実装型非可逆回路素子のタブ端子間の抵抗値と差がなく良好な実装状態が得られることを確認した。
The obtained surface mount type nonreciprocal circuit device was placed on a motherboard. In order to check the connection state with the
5 タブ端子
10 収納容器
20 リード部
30a、30b 板状フェライト
40 中心導体
300 接着剤
5
Claims (3)
前記リード部は、板状フェライトと重ねられる中心導体の共通導体部を中心として放射状に所定の角度間隔をもって3方向へ放射状に延び、板状フェライトの外縁側部に現われて収納容器の外縁まで延出し、
収納容器内において前記リード部は接着剤により収納容器の内底面に直接固定され、もって前記リード部と前記収納容器との間でインピーダンス調整用のコンデンサを形成することを特徴とする非可逆回路素子。 A nonreciprocal circuit comprising a conductive tab terminal connected to an end portion of a lead portion of a central conductor extending from the storage container, in which a plate-shaped ferrite, a central conductor, and a permanent magnet are arranged in a storage container. An element,
The lead portions extend radially in three directions at a predetermined angular interval centered on the common conductor portion of the central conductor that is overlapped with the plate-like ferrite, appear on the outer edge side of the plate-like ferrite, and extend to the outer edge of the storage container. broth,
The lead portion in accommodating container is fixed directly to the inner bottom surface of the container by an adhesive, a non-reciprocal circuit device, which comprises forming a capacitor for impedance adjustment between the container and the lead portion has .
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