(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流磁界が印加される磁性体と、該磁性体に近接配置される中心導体とをケース内に収納して成る非可逆回路素子の製造方法であって、
複数の非可逆回路素子用の中心導体が連結した状態に、フープ形状の金属箔を金型で打ち抜き、該フープ形状の金属箔から中心導体を切り離して前記磁性体に近接配置するとともに、前記ケース内に収納する非可逆回路素子の製造方法。
【請求項２】
前記金属箔は、鉄、銅、アルミニウムのいずれかを成分に含む金属材料から成り、表面に電気抵抗率が５．５μΩ・ｃｍ以下の金属被膜を形成したものである請求項１に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属箔は、圧延銅箔である請求項１または２に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項４】
前記中心導体は前記磁性体を載置する載置部から放射方向に延びていて、該中心導体を前記磁性体を包むように折り曲げ、且つ、当該折り曲げにより層を成す中心導体同士を電気絶縁シートで絶縁するとともに、該シートの基材をポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリアミドイミド、またはフッ素樹脂のうちいずれかとし、基材厚さを０．０５ｍｍ以下とした、請求項１、２または３に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯等の高周波帯域で使用される、たとえばアイソレータ等の非可逆回路素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の携帯電話の加入者数は増加の一途を辿り、新規加入者数の増加とともに、新モデルへの買換え需要も増加している。このような背景で、携帯電話に必要な部品については短納期で且つ低コスト化がますます要求されている。携帯電話の必須部品であるアイソレータ等の非可逆回路素子についても例外ではない。
【０００３】
従来、集中定数型サーキュレータは、フェライト板に近接配置される互いに交差した複数の中心導体と、フェライト板に直流磁界を印加する磁石とをケース内に収納して構成されている。また、サーキュレータの３つのポートのうち所定のポートを抵抗終端させることによってアイソレータが構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記非可逆回路素子の構成要素である中心導体は、従来、金属箔をエッチングすることにより、または打ち抜くことによって作成されていた。しかし、エッチング法では、その製法上、製造時間が長く、発注から納入までのリードタイムが長く、急な増産に対応できないという問題があった。しかも製造コストが嵩み、コストダウンが図りにくいという問題もあった。さらに、いわゆるオーバーエッチングやアンダーエッチング等によって、断面形状が台形になるなど、線幅にばらつきが生じやすく、このことが非可逆回路素子の特性上のばらつきの要因となるものであった。
【０００５】
一方の打ち抜き加工法によれば、エッチング法に比べて製造時間が短く、コストダウンも可能であり、線幅のばらつきも小さく、非可逆回路素子の特性ばらつきも抑えられるという利点があるが、単品での供給に際して、輸送時に折れや曲がりが発生し易いという問題があった。また、自動機を用いて製造工程に中心導体を投入するには、複数の中心導体を整列させておく必要があり、手間がかかるため、自動機を用いるメリットが半減するという問題もあった。
【０００６】
この発明の目的は、上記エッチング法による問題および打ち抜き加工法による問題を解消して、生産性を極めて向上させ、特性の優れた非可逆回路素子を得ることのできる、非可逆回路素子の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、直流磁界が印加される磁性体に中心導体を近接配置するとともにケース内に収納して非可逆回路素子を構成するが、複数の非可逆回路素子用の中心導体が連結した状態に、フ−プ形状の金属箔を金型で打ち抜き、その金属箔から中心導体を切り離して磁性体に近接配置するとともにケース内に収納することによって製造する。
【０００８】
このように複数の非可逆回路素子用の中心導体が連結した状態でフ−プ形状の金属箔を打ち抜くことによって、中心導体の輸送時の折れや曲がりを無くし、自動機で製造工程へ中心導体を投入する際に、既に整列した状態で投入できるようにする。
【０００９】
また、この発明は、上記金属箔を、鉄、銅、アルミニウムのいずれかを成分に含む金属材料で構成し、その表面に電気抵抗率が５．５μΩ・ｃｍ以下の金属被膜を形成したものとする。これにより、薄い金属箔を用いても中心導体の折れや曲がりが発生しにくくし、且つ導体損失を低減する。
【００１０】
また、この発明は、上記金属箔を圧延銅箔とする。これにより金属箔両面の表面粗さを小さくして導体損失を低減し、また厚みを薄くしても、一定の強度を保つようにする。
【００１１】
また、この発明は、前記中心導体は前記磁性体を載置する載置部から放射方向に延びていて、該中心導体を前記磁性体を包むように折り曲げ、且つ、当該折り曲げにより層を成す中心導体同士を電気絶縁シートで絶縁するとともに、該シートの基材をポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリアミドイミド、またはフッ素樹脂のうちいずれかとし、基材厚さを０．０５ｍｍ以下とする。これにより絶縁シートを含んだ非可逆回路素子全体の厚さを薄くし、且つ積層状態の中心導体間の電気的絶縁状態を確実に保つ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態に係るアイソレータの構成およびその製造方法を図１〜図４を参照して説明する。
図１はアイソレータの分解斜視図である。ここで、２は磁性体金属からなる箱状の上ヨーク、３は上ヨーク２の内面に配置する矩形板形状の永久磁石である。また、５は磁性組立体であり、円板形状のフェライト５４と中心導体５１，５２，５３からなる。中心導体５１，５２，５３はフェライト５４を載置する円形の磁性体載置部で連結していて、この磁性体載置部にフェライト５４を載置し、フェライト５４を包むように、中心導体５１，５２，５３を折り曲げて構成している。この図では、図が煩雑になるために細部の外観描画を省略しているが、フェライト５４を包み込むように中心導体５１，５２，５３を順次折り曲げる際に、中心導体間を電気的に絶縁するために、フェライト５４と同形状の円形の絶縁シートを積層している。中心導体５１，５２，５３の端部はポート部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３としている。７は樹脂ケースであり、この樹脂ケースには、ケース内の上面に一部が露出するアース電極、底面から側面にかけて露出する端子７１，７２等をインサートモールド成型している。整合用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３はポート部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と樹脂ケース７内のアース電極との間に接続される。また、終端抵抗Ｒはポート部Ｐ３に導通する電極とアース電極との間に接続される。８は磁性体金属からなる下ヨークであり、上ヨーク２に組み合わせることによって、閉磁路を構成する。これにより、永久磁石３による磁界をフェライト５４に対してその厚み方向に印加する。
【００１３】
図２の（Ａ）は上記中心導体の折り曲げ前の平面図、（Ｂ）は折り曲げ途中の斜視図である。（Ａ）において５０で示す部分が磁性体載置部であり、この上にフェライト５４を載置する。この磁性体載置部５０から３方向に中心導体５１，５２，５３を伸ばしていて、それぞれの先端部をポート部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３として形成している。この磁性体載置部５０および、それに連結された中心導体５１，５２，５３は、後述するように金属箔のプレス加工により打ち抜く。
【００１４】
（Ａ）に示した状態で、磁性体載置部５０にフェライト５４を載置し、中心導体５１を折り曲げ、その上に、下面に粘着膜を形成した絶縁シートを貼り付け、続いて中心導体５２を折り曲げて上記絶縁シート上に重ね、その上に、下面に粘着膜を形成した絶縁シートを貼り付け、さらに中心導体５３を上記絶縁シート上に折り重ねるようにし、その上面に、下面に粘着膜を形成した絶縁シートを貼りつける。このことによって図１に示した磁性組立体５を構成する。
【００１５】
上記絶縁シートの基材は、ポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）のうちいずれかを用いる。上記中心導体は金属箔のプレス加工により成形するため、いわゆるバリが生じるが、上記合成樹脂は、薄くしても耐貫通性が高いので、上記絶縁シートの基材の厚みを０．０５ｍｍ程度またはそれ以下として、全体に低背化を図る。
【００１６】
たとえば、近年の携帯電話では、小型・軽量性がユーザーの求める大きなポイントとなっていて、これに使われるアイソレータの部品高さも２ｍｍ以下であることが求められる。上述したように、中心導体間の絶縁に用いられる絶縁シートは、アイソレータ１個につき３枚、中心導体を挟んで重ね合わせて用いられるので、僅かな厚さでも３倍に効いてくる。たとえば、厚さ０．１ｍｍの絶縁シートと厚さ０．０５ｍｍの絶縁シートを用いた場合とでは、アイソレータの高さは（０．１−０．０５）×３＝０．１５ｍｍの差となり、２ｍｍ高さの約７．５％も占めることになり、上記絶縁シートの基材を薄くすることは、アイソレータ全体を低背化する上で非常に効果的である。
【００１７】
図３は上記アイソレータの等価回路図である。図３において、Ｌは、中心導体５１，５２，５３とフェライト５４とにより形成される等価的なインダクタである。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３のキャパシタンスは、上記インダクタＬのインダクタンスと整合して、所定の周波数を中心として所定帯域幅にわたって低挿入損失特性を得るために設けている。７１は入力端子、７２は出力端子であり、入力端子７１に入力される信号は出力端子７２へ出力される。出力端子７２に入力される信号は入力端子７１側へは殆ど出力されず、抵抗Ｒで終端される。
【００１８】
さて、図４は上記中心導体の製造方法を示す図である。（Ａ）は、中心導体を打ち抜く前のフープを示していて、打ち抜くべきパターンを破線で示している。（Ｂ）は、フープ１０の、一点鎖線で示すパターン部分を打ち抜いた後の状態を示している。ここで１１は中心導体部分の打ち抜き部であり、中心導体５１，５２，５３の端部に形成したポート部の一部を連結部６１，６２，６３としてフープ１０に連結したままとしている。中心導体５１，５２，５３の内側の端部は磁性体載置部５０で連結しているので、各中心導体はそれぞれの両端が支持された構造となり、中心導体はフープに対して十分な強度で支持される。
【００１９】
また、（Ｂ）に示したように、中心導体とフープとの連結箇所が３か所以上あり、少なくとも２か所の連結部がフープの送り方向の中心線に対してほぼ左右対称位置にあるため、フープに対する中心導体の位置が安定し、フープをリールに巻き取る際、フープ形状のまま中心導体を輸送する際、または巻き取られたリールからフープを引き出す際に、中心導体の折れや曲がりが確実に防止できる。また、連結部６１，６２，６３の幅を０．１ｍｍ以下に定めると金型では抜くことができず、またその幅を１ｍｍ以上にすると中心導体の先端部（ポート部）に連結部の確保が困難となる。したがって連結部６１，６２，６３の幅は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とする。
【００２０】
また、図４において、フープ１０の全体の幅は、中心導体部分の幅の１．９倍としている。フープの全体幅が、中心導体形成領域の幅の４倍以下であれば、材料の廃棄量が過度とならず、また１．２倍以上とすれば中心導体を金型で打ち抜いた後のフープの幅が狭くなって、フープを自動送りする際にフープ１０が切れることもない。したがって、フープ全体の幅は、中心導体形成領域の幅の１．２〜４倍の範囲に定める。
【００２１】
上記スプロケットホール１２の直径は０．２〜５ｍｍ以下とする、またはスプロケットホールを矩形として、その一辺を０．２〜５ｍｍ以下とする。これにより、材料の廃棄量が多くならず、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
上記フープ１０は、厚さ０．０１〜０．１０ｍｍの鉄、銅、またはアルミニウムのいずれかを成分に含む金属材料を箔状にしたものとする。母材が鉄の場合には材料コストの低減により、全体に低コスト化が図れる。また、その表面に電気抵抗率が５．５μΩ・ｃｍ以下の、たとえば金、銀、銅、アルミニウム等の金属被膜を形成すれば、高周波電流が流れる表皮部分の電気抵抗率が小さくなり、且つ全体に薄型化が図れる。また、上記母材として鉄を用いればフープおよび中心導体の剛性が高まるので、輸送時の折れや曲がりがより確実に防止できる。また母材として、電気抵抗率が５．５μΩ・ｃｍ以下の銅またはアルミニウムを用いれば、上記表皮抵抗を低減するための金属被膜の形成は不要となる。さらに、母材にアルミニウムを用いれば、全体に軽量化を図ることもできる。
【００２３】
なお、上記母材表面の金属被膜は、フープ１０を形成する前のロール状の金属箔状態でメッキにより形成するか、図４の（Ａ）に示したように、金属箔を切り出してフープを形成し、その段階で表面に上記金属被膜をメッキするか、図４の（Ｂ）に示したように、フープに中心導体等を形成した状態でメッキする。
【００２４】
このように中心導体をフープ１０に連結した状態でメッキすれば、中心導体のエッジ（打ち抜きによる切断面）部分にもメッキ膜が形成されるので、表皮効果による導体損失の低減効果が向上する。
【００２５】
上記フープ１０の母材として圧延銅箔を用いれば、その両面の表面粗さが小さいため、高周波電流の流れる領域での損失を低減することができる。因みに電解銅箔の場合には、一方の面のみが平滑で、他方の面の表面粗さが大きいので、そのまま用いた場合に表皮効果による導体損失が問題となる。
【００２６】
また、フープ１０には、中心導体の送り方向のピッチと等しいピッチでスプロケットホール１２を形成している。このフープ１０を自動機で送る際に、スプロケットホール１２にスプロケットを係合させて送ることにより、中心導体を送る間隔を一定にし、且つ中心導体の位置決め精度を高める。たとえばこのフープ１０を送る自動送り装置を用いて、フープ１０を送りながら金型で中心導体を打ち抜く自動化ラインを構築する際に、フープ１０の単位送り量を一定にして金型で打ち抜くことができ、且つそのカットの位置精度を高めることができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、複数の非可逆回路素子用の中心導体が連結した状態でフ−プ形状の金属箔を打ち抜くことによって、中心導体の輸送時の折れや曲がりを無くし、自動機で製造工程へ中心導体を投入する際に、既に整列した状態で投入できるようになる。
【００２８】
また、この発明によれば、上記金属箔を、鉄、銅、アルミニウムのいずれかを成分に含む金属材料で構成し、その表面に電気抵抗率が５．５μΩ・ｃｍ以下の金属被膜を形成したものとすることにより、薄い金属箔を用いても中心導体の折れや曲がりが発生しにくく、且つ導体損失を低減する。
【００２９】
また、この発明によれば、上記金属箔を圧延銅箔とすることにより、金属箔両面の表面粗さを小さくして導体損失を低減し、また厚みを薄くしても、一定の強度を保つので、折れや曲がりが発生せず、非可逆回路素子の生産性が高まる。
【００３０】
また、この発明によれば、磁性体を包むように中心導体を折り曲げて、中心導体同士の層間に、厚さを０．０５ｍｍ以下のポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリアミドイミド、またはフッ素樹脂のうちいずれかを基材とする絶縁シートを介在させることにより、中心導体間の電気的絶縁状態が確実に保たれた、且つ薄型の非可逆回路素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るアイソレータの分解斜視図
【図２】同アイソレータで用いる中心導体の平面図およびその折り曲げ途中の状態を示す斜視図
【図３】同アイソレータの等価回路図
【図４】同アイソレータで用いる中心導体の製造方法を示す図
【符号の説明】
２−上ヨーク
３−永久磁石
５−磁性組立体
５０−磁性体載置部
５１，５２，５３−中心導体
５４−フェライト
７−樹脂ケース
７１，７２−端子
８−下ヨーク
１０−フープ
１１−打ち抜き部
１２−スプロケットホール
６１，６２，６３−連結部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３−整合用コンデンサ
Ｒ−終端抵抗
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３−ポート部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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