JPH10303605A

JPH10303605A - アイソレータ

Info

Publication number: JPH10303605A
Application number: JP10902697A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Takeda; 茂武田; Amoru Kiruteika; アモルキルティカ; Shinji Yamamoto; 伸二山本; Akinori Misawa; 彰規三沢; Koji Ichikawa; 耕司市川; Shiro Murakami; 志郎村上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【目的】小型、高精度、高性能、高信頼性かつ高経済
性の移動体通信機器用集中定数型アイソレータを提供す
る。【構成】集中定数型アイソレータの容量素子は、半固
定容量素子であって金属ケースに固着し、かつ半固定容
量素子の容量調整部は接地電位の金属ケースに設けられ
た切欠部を介して露出するように配置する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
た移動体通信機器の部品である、小型、集中定数型のア
イソレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】数１００ＭＨｚから十数ＧＨｚの周波数
帯を利用した移動体通信機器すなわちＰＨＳ（パーソナ
ル・ハンデイ・ホン）基地局や携帯電話の端末機等に
は、アイソレータやサーキュレータといった非可逆回路
素子を用いる例が多い。この素子は、順方向のマイクロ
波は低損失で通過せしめ、逆方向のマイクロ波は阻止す
る機能を有する。また、移動体通信用の携帯機として
は、小型でかつ振動に耐える構造であることが求められ
ている。

【０００３】小型の集中定数型アイソレータは、永久磁
石、マイクロ波フェライト、中心導体、積層容量素子、
抵抗素子およびその他の部材をヨークを兼ねた鉄製のケ
ースの中に備えて構成されている。このアイソレータは
通常、一通り組み立て作業を済ませた後で、特定周波数
での目標特性規格に合わせるべく微調整を行う。

【０００４】すなわち、永久磁石の発生磁場を着磁、脱
磁の操作で調整し、またはコンデンサの電極パターンを
トリミングして容量を調整し、あるいは併用する空心コ
イルの線輪間隔を調整するなどして目標特性に合わせる
のが通常の手法であった。この磁場調整にしろ容量調整
にしろ、一度アイソレータを分解し、調整を行い、再度
組み上げて特性確認し、また分解して調整を行う方法が
採られていた。

【０００５】しかしかかる調整手段を採用する限り、組
立作業に伴って生ずるばらつきは調整の対象外とせざる
を得ないため、精密な調整を放棄せざるを得ない状況で
あった。また組立作業後空心コイルの線輪間隔を調整し
たアイソレータは、振動によって特性変化しやすく移動
体通信用携帯機にあっては実用性がない。

【０００６】このような調整作業の効率化と調整精度の
向上をねらって、仮にアイソレータの金属ケースの上部
に穴を設け、水平に配置された半固定コンデンサの電極
パターンを上記の穴を介してトリミングしようとすれ
ば、そのコンデンサのパターンは少なくとも永久磁石等
の陰になってはならないので、当該永久磁石の外側に離
して配置する必要がある。すなわち部品が大型化して市
場の要請からはかけ離れる。さらに、トリミングの結果
発生する切り屑は部品内に飛散し、短絡事故の原因とな
るので信頼性の面で致命的な欠陥となる。結果として上
述の様な調整方法は全く現実的ではない。

【０００７】従って、この性能のばらつきを特性調整作
業で目的性能に合わせるにあたっては、多大の時間と労
力を使った部品配置時の調整を必須とし、しかも不十分
な精度の調整しか行えず、当製品分野における生産の自
動化、信頼性の確保、部品の性能、精度、価格等の面で
の遅れをもたらし、当製品分野の発展を妨げる大きな原
因となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑
み、小型の集中定数型のアイソレータに関して、本発明
が解決しようとする課題は、以下の通りである。

【０００９】すなわち、以下の要請に応える移動体通信
機器用のアイソレータを提供することである。部品の小
型化に寄与する構造であること、部品点数が減少するこ
と、ハンダ作業に伴う位置ずれを生じにくい構造である
こと、振動に強く短絡を予防するなど信頼性を向上せし
めるものであること、望ましくは容量調整が容易、精密
であること。また、性能に優ればらつきが少ないこと、
製造工程の自動化に寄与する構造であること、および生
産性、生産効率の向上に寄与すること。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め鋭意研究の結果、本発明者らは、著しく構成を改善し
たアイソレータに想到したものである。すなわち第１の
発明は、接地電位の金属ケースと永久磁石と中心導体と
マイクロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子とを
有するアイソレータにおいて、前記半固定容量素子は前
記金属ケースに固着し、当該金属ケースは切欠部を有
し、かつ当該半固定容量素子の容量調整部は当該切欠部
を介して露出するように配置してなるアイソレータであ
る。

【００１１】また第２の発明は接地電位の金属ケースと
永久磁石と中心導体とマイクロ波フェライトと半固定容
量素子と抵抗素子とを有するアイソレータにおいて、前
記半固定容量素子は前記金属ケースに固着し、当該金属
ケースは切欠部を有し、当該半固定容量素子の容量調整
部は当該切欠部を介して露出するように配置し、当該半
固定容量素子はその容量調整部が接地側電極であり、か
つ当該半固定容量素子はその容量調整手段が当該切欠部
を介しておこなう当該接地側電極のトリミングであるよ
うに構成したアイソレータである。

【００１２】第３の発明は、接地電位の金属ケースと永
久磁石と中心導体とマイクロ波フェライトと積層型の容
量素子と抵抗素子と導体板とを有するアイソレータにお
いて、前記積層型の容量素子はその積層面が前記マイク
ロ波フェライトの中心軸と平行な面となるように配置し
たアイソレータである。

【００１３】第４の発明は、接地電位の金属ケースと永
久磁石と中心導体とマイクロ波フェライトと半固定容量
素子と抵抗素子とを有するアイソレータにおいて、前記
金属ケースは切欠部を有し、前記半固定容量素子はその
容量調整部が接地側電極であり、前記導体板は前記アイ
ソレータの外部端子であるとともに前記中心導体と当該
半固定容量素子の対向側外部電極とに電気的に接続する
ように構成したアイソレータである。

【００１４】第５の発明は、接地電位の金属ケースと永
久磁石と中心導体とマイクロ波フェライトと半固定容量
素子と抵抗素子と導体板とを有するアイソレータにおい
て、前記金属ケースは切欠部を有し、前記半固定容量素
子はその容量調整部が接地側電極であり、前記導体板は
前記アイソレータの外部端子であるとともに前記中心導
体と当該半固定容量素子の対向側外部電極と前記抵抗素
子の一方の電極とに電気的に接続し、かつ当該抵抗素子
の他方の電極は当該金属ケースに固着し電気的に接続し
て構成したアイソレータである。

【００１５】第６の発明は、接地電位の金属ケースと永
久磁石と中心導体とマイクロ波フェライトと半固定容量
素子と抵抗素子と導体板とを有するアイソレータにおい
て、前記導体板は前記アイソレータの外部端子であると
ともに前記中心導体と当該半固定容量素子の対向側外部
電極とに電気的に接続し、かつ当該導体板は樹脂と一体
成形されたものであって、当該アイソレータの外部端子
と当該中心導体と当該半固定容量素子の対向側外部電極
との電気的な接続部を除く部分のみで当該樹脂に覆われ
るように構成したアイソレータである。

【００１６】第７の発明は、第６の発明において、樹脂
は段差部を有し、当該段差部に上記半固定容量素子を配
置して構成したアイソレータである。

【００１７】さらに第８の発明は、上記第６、７の何れ
かの発明において、上記樹脂は上記マイクロ波フェライ
トの外周に接するように配置して構成したアイソレータ
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明においては、トリミングパ
ターンを有する積層型の容量素子をいわゆる垂直配置、
すなわち立てて使用する。さらにヨークを兼ねる金属ケ
ースに設けられた窓には上記トリミングパターンが露出
し、現実的にこの窓を介してトリミングが可能なように
する。また、上記積層型の容量素子の接地側電極はアイ
ソレータの金属ケースに接し、これと電気的に接続す
る。この構造にあって上記トリミングパターンは接地側
電極に形成してある方が簡明である。すなわち余計な配
線や絶縁距離の確保を省略できるので小型化の要請に沿
う。

【００１９】さらに、上記積層型の容量素子と上記金属
ケースとは上記窓を除く部分で密着させる。このことで
トリミング時発生する切り屑がこの窓を介して他の構成
部品に付着することがないようにする。

【００２０】上記積層型の容量素子の対向側電極には１
枚の導体を固着するとともに、例えばハンダ付けで両者
を電気的に接続する。この導体は上記固着する部分では
当然略鉛直となっている。上記導体としては銅板を用い
るが、銅板に限るものではない。

【００２１】この銅板は上記対向側電極を固着する部分
以外の部分で、中心導体の延出部を挟持するように折り
返した部分を有し、この部分で中心導体の仮止めを行
い、しかる後両者はハンダで固定し電気的に接続する。
この導体のこの部分は略水平にしておく方がより便利で
ある。

【００２２】上記銅板はさらにその余の部分において、
アイソレータの外部電極を形成している。銅板のこの部
分は略水平であるが、上記折り返した部分とは異なる平
面上に設ける方が便利である。すなわちこの間、２回程
度折り曲げることになる。

【００２３】以上の、少なくとも３つの機能部をもった
上記銅板は、樹脂とともに一体成形され、銅板の当該機
能部を除く部分の一部が当該樹脂に覆われるように形成
する。この方法の採用によって上記銅板のたわみや歪み
あるいは変形が防止される。さらに、上述の積層型の容
量素子や中心導体の配置は正確かつ能率的に行える。

【００２４】上記樹脂は、上記銅板の上記対向側電極を
固着する部分と略同一平面上に延びる鉛直な壁面を有す
る。さらに、この壁面に直交して最寄りの金属ケース側
に延びる水平面であって、かつその延びた部分の長さが
上記積層型の容量素子の積層厚さと略同じかそれ以下で
あるような水平面を、上記樹脂は有する。

【００２５】これらの直交する２面に沿って上述の積層
型の容量素子を配置する。この積層型の容量素子は、そ
の接地側電極が丁度金属ケースの内側に接し、その接地
側電極の中央部が前記金属ケースに設けられた窓の中央
部と略一致する位置に配置する。

【００２６】さらに上記銅板と樹脂との一体成形物は、
上記マイクロ波フェライトの外周側に直接または中心導
体を介して接することで当該マイクロ波フェライトの配
置を矯正する。この目的で当該樹脂成形物は適当な凹部
を設ければなおよい。

【００２７】また上記銅板と樹脂との一体成形物は、ア
イソレータの入出力ポートと対応する位置にそれぞれ配
置する。これら２個の樹脂成形物は、樹脂の部分が一体
であってもよい。

【００２８】また同様にして、上記アイソレータの抵抗
素子に繋がるポートに、銅板と樹脂との一体成形物およ
び積層型の容量素子と抵抗素子とを配設してもよい。こ
の場合もこれら３個の樹脂成形物は、樹脂の部分が一体
であってもよい。

【００２９】さらに、本発明はアイソレータに関するも
のであるが、上記抵抗素子を除けば３端子のサーキュレ
ータに容易に変更できる。従って、本発明に言うアイソ
レータは３端子サーキュレータを含むものとする。

【００３０】

【実施例】以下に発明の詳細を実施例に基づいて説明す
る。図１は、本発明の実施例を説明するための、アイソ
レータの分解斜視図である。また図２は図１に示した導
体部（５）の拡大斜視図である。

【００３１】まず、銅板（５）と樹脂（２）との一体成
形物を別途準備し、下の金属ケース（１）にはめ合わせ
た。続いて上記一体成形物の中央孔に中心導体（３）の
接地部を入れて下の金属ケース（１）にハンダ付けし
た。ただし下の金属ケース（１）と中心導体（３）の接
地部との間には銅製のアース板を配置する場合もある。

【００３２】この中心導体（３）の接地部の上、上記一
体成形物の中央孔の中にマイクロ波フェライトである円
板状のガーネット（１１）を配置し、上記中心導体
（３）の一つの端子を、上記ガーネット（１１）を包む
ように折り曲げた（ここに言う中心導体（３）の端子に
は網目部を含むものとする。）。続いて、上記中心導体
（３）の他の一つの端子を同様に折り曲げ、先の端子と
の間にポリイミド製の絶縁フィルムを挟み、同様の手順
を繰り返して残った端子を折り込んだ。

【００３３】中心導体（３）のひとつの端子の延出部
（１０）は、上記一体成形物のひとつの銅板（５）に設
けた折り返し部（２２）に挟んで仮止めした後ハンダで
電気的に接続した。同様にして他の端子も他の銅板の折
り返し部に接続した。

【００３４】続いて、下の金属ケース（１）と銅板
（５）の鉛直部（２１）との間に積層型の容量素子
（９）を立ててはめ込み、ハンダ付け固定した。なお上
記積層型の容量素子（９）の最外層表面には、接地側電
極でもあるところのトリミングパターンが設けられてお
り、この面がケース側となり、反対の最外層表面である
対向側電極が銅板（５）側となるように積層型の容量素
子（９）を配置した。

【００３５】抵抗素子（７）は積層型の容量素子（８）
と同じ厚さのものを用意し積層型の容量素子（８）の場
合と同様の要領ではめ込み、ハンダで固定した。なお、
この接地端子が下の金属ケース（１）と同電位であるこ
とは言うまでもない。

【００３６】上の金属ケース（１３）には永久磁石であ
るバリウムフェライト円板（１２）を接着し、電磁石で
着磁調整を施し、しかるのち、下の金属ケース（１）と
はめ合わせアイソレータとした。

【００３７】翻って、別途準備した銅板（５）と樹脂
（２）との一体成形物の作成方法について詳細に説明す
る。厚さ０．２ｍｍの一枚の銅板を、連続プレス加工機
を用いて、図２の展開面となるように打ち抜き、折り曲
げて、鉛直部（２１）、折り返し部（２２）、外部電極
（２３）となる各部分を形成し銅板（５）を作成した。
さらに同様にして対称形状の銅板やダミーポート用の銅
板等を作成した。

【００３８】これらの銅板はトランスファ成型機を用い
て樹脂とともに一体成形し、中央部にガーネット（１
１）や中心導体（３）を挿入するための孔部を有し、外
形が下の金属ケース（１）の内側と一致するサイズであ
って、外部電極（２３）の周辺以外で下の金属ケース
（１）の下部を跨持するような下面の凹部を有する一体
成形物（２）を得たものである。

【００３９】下の金属ケース（１）は連続プレスを用
い、厚さ０．２ｍｍの鉄板を打ち抜き折り曲げた後、表
面に高導電処理を施し、作成した。この際、積層型の容
量素子（６、８、９）を配置する予定の場所には窓（１
４、１５、１６）を設けた。ただしこれらの打ち抜き部
が窓状である必要はなく、積層型の容量素子（６、８、
９）を支えることさえできれば、外に開いた形状であっ
てもよい。

【００４０】以上のようにして組み上げたアイソレータ
は、ネットワークアナライザを用いて性能を測定し、上
記窓状の切り欠き部を通じて積層型の容量素子（６、
８、９）の容量パターンをトリミングし、目標特性とな
るように調整を施した。トリミングには先端が尖ったレ
ジンボンド砥石を高速回転させ、これを除去したい部分
に押しつけておこなった。

【００４１】（結果の確認）作成したアイソレータの外
形は、高さにおいて従来と変わらず、幅は辺々約１ｍｍ
すなわち約１５％小さくなった。これは薄い積層型の容
量素子を立てて使った効果である。

【００４２】部品点数は大幅に減少し大きな経済効果が
得られた。１枚の銅板により、外部電極、外部電極まで
の引出配線、中心導体延出部と左記引出配線までの中継
線、容量素子の対向側電極、容量素子の対向側電極と左
記引出配線までの中継線等々が不要となり、同様の効果
が他の銅板についても得られたことによる。このような
部品点数の減によってハンダ付け作業の工数は１０〜２
０％減少し品質ばらつきも減少した。

【００４３】トリミングが容易で調整工数が従来の約１
／３に激減した。しかも挿入損失の平均値は従来比０．
２２ｄＢも向上した。これは調整精度が高くなったこ
と、損失の原因となり易い上述の中継部品類が減少した
こと、損失の原因となり易い上述のハンダ作業が減少し
たこと、ガーネットの配置を容易かつ正確に行えるよう
になったこと等々に起因するものである。

【００４４】トリミングに伴い発生する切り屑の部品内
部への飛散が無くなった。よって部品の短絡事故を予防
し信頼性の面でも極めて有意義である。また、振動試験
器を用いた２４時間の振動試験においても諸特性の劣化
は皆無であり大幅の改善を得た。上述の銅板と樹脂とを
一体成形したことによって強い振動が掛かっても配線等
の位置ずれを生じにくく、部品配置の安定性が飛躍的に
向上したことによるものである。

【００４５】

【発明の効果】移動体通信機器用の集中定数型アイソレ
ータは、本発明を適用することにより以下の効果を得
た。製品が小型となった。部品点数が大幅に減少した。
ハンダ作業に伴う位置ずれが減少した。振動に強くなっ
た。短絡が予防でき、信頼性が向上した。容量調整が容
易かつ精密に可能となった。性能に優ればらつきの少な
い製品が得られた。

【００４６】この結果、製造工程の自動化、機械化が可
能となった。生産性、生産効率の向上が著しく、製造原
価の減に大幅に寄与した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関るアイソレータの分解斜
視図である。

【図２】本発明の一実施例に関るアイソレータの要部の
斜視図である。

【符号の説明】

１下の金属ケース２樹脂３中心導体５導体板（銅板）９積層型の容量素子１１ガーネット（マイクロ波フェライト）１２永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三沢彰規鳥取県鳥取市南栄町70番地２号日立金属株式会社鳥取工場内 (72)発明者市川耕司埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式会社磁性材料研究所内 (72)発明者村上志郎埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式会社磁性材料研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子とを有す
るアイソレータにおいて、前記半固定容量素子は前記金
属ケースに固着し、当該金属ケースは切欠部を有し、か
つ当該半固定容量素子の容量調整部は当該切欠部を介し
て露出するように配置したことを特徴とするアイソレー
タ。
【請求項２】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子とを有す
るアイソレータにおいて、前記半固定容量素子は接地電
位の前記金属ケースに固着し、当該金属ケースは切欠部
を有し、当該半固定容量素子の容量調整部は当該切欠部
を介して露出するように配置し、当該半固定容量素子は
その容量調整部が接地側電極であり、かつ当該半固定容
量素子はその容量調整手段が当該切欠部を介しておこな
う当該接地側電極のトリミングであることを特徴とする
アイソレータ。
【請求項３】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと積層型の容量素子と抵抗素子と導体
板とを有するアイソレータにおいて、前記積層型の容量
素子はその積層面が前記マイクロ波フェライトの中心軸
と平行な面となるように配置したことを特徴とするアイ
ソレータ。
【請求項４】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子とを有す
るアイソレータにおいて、接地電位の前記金属ケースは
切欠部を有し、前記半固定容量素子はその容量調整部が
接地側電極であり、前記導体板は前記アイソレータの外
部端子であるとともに前記中心導体と当該半固定容量素
子の対向側外部電極とに電気的に接続していることを特
徴とするアイソレータ。
【請求項５】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子と導体板
とを有するアイソレータにおいて、接地電位の前記金属
ケースは切欠部を有し、前記半固定容量素子はその容量
調整部が接地側電極であり、前記導体板は前記アイソレ
ータの外部端子であるとともに前記中心導体と当該半固
定容量素子の対向側外部電極と前記抵抗素子の一方の電
極とに電気的に接続し、かつ当該抵抗素子の他方の電極
は当該金属ケースに固着し電気的に接続していることを
特徴とするアイソレータ。
【請求項６】金属ケースと永久磁石と中心導体とマイ
クロ波フェライトと半固定容量素子と抵抗素子と導体板
とを有するアイソレータにおいて、前記導体板は前記ア
イソレータの外部端子であるとともに前記中心導体と当
該半固定容量素子の対向側外部電極とに電気的に接続
し、かつ当該導体板は樹脂と一体成形されたものであっ
て、当該アイソレータの外部端子と当該中心導体と当該
半固定容量素子の対向側外部電極との電気的な接続部を
除く部分のみで当該樹脂に覆われていることを特徴とす
るアイソレータ。
【請求項７】上記樹脂は段差部を有し、当該段差部に
上記半固定容量素子を載置したことを特徴とする請求項
６に記載のアイソレータ。
【請求項８】上記樹脂は、上記マイクロ波フェライト
の外周に接して配置されたことを特徴とする請求項６、
７の何れかに記載のアイソレータ。