(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下のヨーク内に永久磁石を配設して構成される磁気回路内に、磁性体に複数の中心電極を互いに電気的絶縁状態で交差させて配置してなる磁性組立体と、上記各中心電極の入出力ポートに接続される整合用コンデンサと、磁性組立体および整合用コンデンサを積み重ねて収納しかつ上記入出力ポートが接続される外部接続用端子をモールドした樹脂ケースとを配置した非可逆回路素子の組立方法において、
上記樹脂ケースの外部接続用端子上に、磁性組立体と整合用コンデンサとを半田ペーストを塗布して積み重ねる工程と、
上記樹脂ケースを間にして上下のヨークを組み合わせ、非可逆回路素子を仮組する工程と、
上記仮組された非可逆回路素子を誘導加熱により加熱し、ヨークの熱伝導によって上記半田ペーストを溶融させ、半田付けを行なう工程と、を含み、
上記誘導加熱は、上記仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持しながら実施され、
上記仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持するため、
非可逆回路素子を載置する非磁性のパレットと、
パレット上に載置された非可逆回路素子のヨークを、非磁性の押圧具を介して押圧するワーク押え機構とが用いられることを特徴とする非可逆回路素子の組立方法。
【請求項２】
上記非可逆回路素子の仮組工程と同時またはその前後に、上下のヨークの間に半田ペーストを塗布する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子の組立方法。
【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帯等の高周波帯域で採用される非可逆回路素子、例えばアイソレータやサーキュレータなどの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、集中定数型のアイソレータ、サーキュレータ等の非可逆回路素子は、信号の伝送方向には減衰量が極めて小さく、逆方向には極めて大きい特性を有しており、携帯電話、自動車電話等の送受信回路部に採用されている。
【０００３】
この種のアイソレータの場合、上ヨークと下ヨークとで構成される磁気閉回路内に、永久磁石、３本の中心電極とフェライトとからなる磁性組立体、整合用コンデンサ、終端抵抗及び樹脂ケースを配設した構造のものである。この樹脂ケースには、中心電極の入出力ポート（整合用コンデンサ）が接続される外部接続用端子がモールドされている。
【０００４】
このようなアイソレータにおいて、上記各部品同士の接続を行う場合、例えば各中心電極の入出力ポート部にクリーム半田（半田ペースト）を塗布し、これを樹脂ケースに配置するとともに、整合用コンデンサ、終端抵抗の各電極を当接配置し、これらの各部品を治具により保持した状態で、上記クリーム半田を溶融、凝固させ、この後上記冶具を取り外してヨーク内に組み込むようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記クリーム半田を溶融させる方法としては、例えば気相半田付け、高温雰囲気中でのリフロー半田付けしたり、ソフトビームによる半田付けなどがある。
しかし、気相半田付け法の場合、高価なガルデン液を使用することで、ランニングコストが高くつくという問題がある。
また、高温雰囲気中でのリフロー半田付けの場合、アイソレータのサイズが変更されると、温度カーブの再設定などが必要であり、設定変更が面倒であるという問題がある。
さらに、ソフトビームによる半田付け法の場合、１〜２個程度であれば同時に加熱できるが、５０〜１００個といった多数個の加熱はできず、しかも、半田付け時間が長いため、生産効率が悪いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、非可逆回路素子の内部部品を安価に半田付けでき、温度などの設定変更が容易で、かつ生産効率が高い非可逆回路素子の組立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】
本発明は、上下のヨーク内に永久磁石を配設して構成される磁気回路内に、磁性体に複数の中心電極を互いに電気的絶縁状態で交差させて配置してなる磁性組立体と、上記各中心電極の入出力ポートに接続される整合用コンデンサと、磁性組立体および整合用コンデンサを積み重ねて収納しかつ上記入出力ポートが接続される外部接続用端子をモールドした樹脂ケースとを配置した非可逆回路素子の組立方法において、上記樹脂ケースの外部接続用端子上に、磁性組立体と整合用コンデンサとを半田ペーストを塗布して積み重ねる工程と、上記樹脂ケースを間にして上下のヨークを組み合わせ、非可逆回路素子を仮組する工程と、上記仮組された非可逆回路素子を誘導加熱により加熱し、ヨークの熱伝導によって上記半田ペーストを溶融させ、半田付けを行なう工程と、を含み、上記誘導加熱は、上記仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持しながら実施され、上記仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持するため、非可逆回路素子を載置する非磁性のパレットと、パレット上に載置された非可逆回路素子のヨークを、非磁性の押圧具を介して押圧するワーク押え機構とが用いられることを特徴とするものである。
【０００８】
樹脂ケースの上に磁性組立体，整合用コンデンサなどの内部部品を半田ペーストを介して積み重ね、この樹脂ケースを間にして上下のヨークを組み合わせる。こうして仮組した非可逆回路素子を誘導加熱コイルの内部に配置し、コイルに高周波電流を流すことによって非可逆回路素子の表面を覆っている上下のヨークを誘導加熱で加熱する。そして、ヨークの熱は互いに接触状態で配置された内部部品に伝わり、半田ペーストを溶融させて内部半田付けを行なうことができる。
誘導加熱は、コイルに流れる電流を制御することにより、任意の熱量に調整できるため、温度条件の変更が非常に簡単である。また、誘導加熱は、気相半田付けや高温雰囲気中でのリフロー半田付けのような特殊な雰囲気中ではなく、常温の大気中で半田付けを行なうことができるため、作業工程が簡単になるとともに、半田付けの間、非可逆回路素子を保持しておく保持機構の自由度が大きい。
【０００９】
請求項２に記載のように、非可逆回路素子の仮組工程と同時またはその前後に、上下のヨークの間に半田ペーストを塗布すれば、内部半田付けと同時に上下のヨークの間に塗布された半田も溶融固化するので、半田によって上下のヨークを一体に固定することができる。
【００１０】
また、本発明では、仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持しながら誘導加熱を行なうので、最も高温になる上下のヨークから内部部品への熱伝導が良好となり、半田付けが確実になるとともに、非可逆回路素子の厚みのばらつきも小さくなる。
【００１１】
上下のヨークを押圧保持するため、本発明では、非可逆回路素子を載置する非磁性のパレットと、パレット上に載置された非可逆回路素子のヨークを非磁性の押圧具を介して押圧するワーク押え機構とを用いる。この場合には、パレットや押圧具は非磁性体であるため、ヨークほど発熱せず、温度条件が変化する恐れがない。また、パレットの上に多数の非可逆回路素子を並べ、これら回路素子をワーク押え機構によって同時に押えながら誘導加熱を行なえば、多数個の非可逆回路素子を同一条件で半田付けでき、品質が安定するとともに、生産効率が非常に高くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の一実施例によるアイソレータを示す。
図において、１は集中定数型のアイソレータであり、これは磁性体金属からなるキャップ状の上ヨーク２の内面に矩形状の永久磁石３を貼着するとともに、上ヨーク２に同じく磁性体金属からなる下ヨーク４を装着することによって、磁気閉回路を形成している。下ヨーク４は断面略Ｕ字形に形成され、その内側には樹脂ケース５が配設されており、底面４ａ上には樹脂ケース５の挿通穴を介して磁性組立体６の下面が当接している。なお、永久滋石３は矩形状に限らず、例えば円板状のものでもよい。下ヨーク４を上ヨーク２に対して嵌合させると、下ヨーク４の起立部４ｂが上ヨーク２の側面２ａの外側に嵌合し、起立部４ｂと側面２ａとの間が半田付けされる。
【００１３】
上記磁性組立体６は、円板状のフェライト７と中心電極８とで構成されている。中心電極８は、中心にアース部Ｇを有し、このアース部Ｇから放射方向に突出する３本のポート部Ｐ１〜Ｐ３を有するものであって、アース部Ｇをフェライト７の下面側に配置し、３本のポート部Ｐ１〜Ｐ３をフェライト７の上面側に折り返して１２０度角度ごとに交差させたものである。なお、各ポート部Ｐ１〜Ｐ３は絶縁シート（図示せず）を介して重ね合わせられており、互いに絶縁されている。この磁性組立体６に対して上記永久磁石３より磁界が加えられる。
【００１４】
上記樹脂ケース５は矩形枠状の側壁５ａに底壁５ｂを一体形成した構造のもので、この底壁５ｂの中央部には円形の挿通孔５ｃが形成されている。挿通孔５ｃの周縁には、図２に示すように３個のコンデンサ収納凹部５ｄ〜５ｆと１個の抵抗収納凹部５ｇとが形成されている。また、樹脂ケース５には入，出力端子９，１０がインサート成形されており、各端子９，１０の内端部は底壁５ｂの一側角部に露出しており、外端部は上記側壁５ｂの外面に形成された端子部９ａ，１０ａに導出されている。樹脂ケース５の下面には、下ヨーク４の底面部が嵌合する凹溝５ｈが形成されている。
【００１５】
また、樹脂ケース５には２本のアース端子１１，１２もインサート成形されており、一方のアース端子１１の内端部は図２に斜線で示すようにコンデンサ収納凹部５ｄの底面と抵抗収納凹部５ｇの底面とに露出しており、他方のアース端子１２の内端部はコンデンサ収納凹部５ｅ，５ｆの底面に露出している。なお、抵抗収納凹部５ｇには、アース端子１１だけでなく、他の端子と接続されていない独立のダミー端子１３も固定されている。アース端子１１，１２の外端部は側壁５ｂの外面に形成された端子部１１ａ，１２ａに導出されている。なお、アース端子１１，１２の一部は樹脂ケース５の下面側にも露出している。  各端子９〜１２の端子部が導出された側壁５ａの中央部には、樹脂ケース５を後述するリードフレーム１７に保持しておくための保持用端子１８（図１参照）が突出している。
【００１６】
上記挿通孔５ｃ内には上記磁性組立体６が嵌合されており、磁性組立体６のアース部Ｇは下ヨーク４の底面４ａ上に半田付けされている。上記各収納凹部５ｄ〜５ｆ内には整合用チップコンデンサＣ１〜Ｃ３が、残りの収納凹部５ｇにはチップ終端抵抗Ｒがそれぞれ配置されており、コンデンサＣ１の下面電極と終端抵抗Ｒの一端側の裏面電極がアース端子１１に半田付けされ、コンデンサＣ２，Ｃ３の下面電極はアース端子１２に半田付けされている。中心電極８の入出力ポート部Ｐ１〜Ｐ３はコンデンサＣ１〜Ｃ３の上面電極にそれぞれ半田付けされており、この内の２つのポート部Ｐ１，Ｐ２の先端は入，出力端子９，１０にもそれぞれ半田付けされている。また、残りの入出力ポート部Ｐ３の先端は終端抵抗Ｒの他端側の表面電極にも半田付けされている。なお、終端抵抗Ｒの他端側の裏面電極はダミー端子１３に半田付けされ、固定されている。
【００１７】
上記磁性組立体６と永久磁石３との間にはスペーサ１５が配設されている。このスペーサ１５はバネ性，耐熱性，絶縁性を有する液晶ポリマー等からなるもので、本体部１５ａから３つの腕部１５ｂを一体に突設してある。各腕部１５ｂは入出力ポート部Ｐ１〜Ｐ３を押しつけるためのものであり、その先端下面にはＲ状の押圧部１５ｃが形成されており、各腕部１５ｂには軽量化とばね性を図るための肉抜き孔１５ｄが形成されている。また、本体部１５ａには磁性組立体６を下ヨーク４に対して押しつけるバネ片１５ｅが一体に形成されている。なお、腕部１５ｂの寸法や形状は、要求される押圧力に応じて設計するものであり、特に限定するものではない。
【００１８】
上記スペーサ１５は、下ヨーク４に上ヨーク２を嵌合すると同時に永久磁石３によって上方から押され、腕部１５ｂが入出力ポート部Ｐ１〜Ｐ３をコンデンサＣ１〜Ｃ３，終端抵抗Ｒを樹脂ケース５（入，出力端子９，１０およびアース端子１１，１２）に対して押圧固定するとともに、本体部１５ａがフェライト７を介して中心電極８のアース部Ｇを下ヨーク４の底面上に押圧固定している。
【００１９】
次に、本実施例のアイソレータの組立方法について説明する。
この集中定数型アイソレータ１を組付けるには、まず樹脂ケース５の底面上に露出する端子９〜１３上にそれぞれクリーム半田１６（図１参照）を塗布する。そして、下ヨーク４の底面４ａ上にも、磁性組立体６のアース部Ｇと対応する箇所と、樹脂ケース５の下面のアース端子部と対応する箇所とにクリーム半田１６を塗布する。次に、下ヨーク４に樹脂ケース５を嵌合させるとともに、樹脂ケース５の収納凹部５ｄ〜５ｇ内にそれぞれ整合用コンデンサＣ１〜Ｃ３及び終端抵抗Ｒを配置し、コンデンサＣ１〜Ｃ３及び終端抵抗Ｒを端子９〜１３上にクリーム半田１６を介して積み重ねる。次に、コンデンサＣ１〜Ｃ３の上面電極上および終端抵抗Ｒの一端部上面にもクリーム半田１６を塗布する。次いで挿入孔５ｃに磁性組立体６を嵌合させ、中心電極８の入出力ポート部Ｐ１〜Ｐ３を入出力端子９，１０、コンデンサＣ１〜Ｃ３及び終端抵抗Ｒ上にクリーム半田１６を介して積み重ねる。その後、磁性組立体６上にスペーサ１５を配置し、その上から内面に永久磁石３を配置した上ヨーク２を被せる。これにより、永久磁石３によってスペーサ１５が押されて弾性変形し、その本体部１５ａのバネ片１５ｅが中心電極８のアース部Ｇを下ヨーク４の底面４ａ上に押圧するとともに、各腕部１５ｂの押圧部１５ｃが入出力ポート部Ｐ１〜Ｐ３をコンデンサＣ１〜Ｃ３および終端抵抗Ｒを介して端子９〜１２上に押圧固定することとなる。下ヨーク４と上ヨーク２とを嵌合させた状態で、下ヨーク４の起立部４ｂと上ヨーク２の側面２ａとの間にもクリーム半田１６が塗布される。このようにしてアイソレータ１の仮組が終了する。
【００２０】
ところで、樹脂ケース５は図１に示すようにリードフレーム１７に保持端子１８を介して一体に固定されている。したがって、上記のように仮組した状態では、複数のアイソレータ１がリードフレーム１７に一体的に取り付けられた状態にある。このようなリードフレーム１７を図４に示すパレット２０に整列させて載置する。パレット２０は、セラミックのような非磁性で耐熱性を有する材料で形成され、その上面には溝２１が設けられており、この溝２１の底部中央には２本の細いリブ２２が連続的に形成されている。溝２２を間にしてその両側には位置決めピン２３が突設されている。そのため、リードフレーム１７のパイロット穴１７ａを位置決めピン２３に嵌合させることによって、リードフレーム１７をパレット２０の所定位置に正確に位置決めできる。このとき、アイソレータ１の下ヨーク４の下面がリブ２２によって支持されるので、後述する押圧時にアイソレータ１が下方へ撓むのを防止している。なお、下ヨーク４とリブ２２との接触面積が小さいので、下ヨーク４の熱がパレット２０に伝わるのを防止できる。
なお、図４では、パレット２０に１本の溝２１のみを形成したが、パレット２０を幅広とし、複数本の溝２１を設けてもよいことは勿論である。
【００２１】
上記のようにリードフレーム１７をパレット２０に整列させて載置した後、このパレット２０を図４，図５に示す加熱装置３０へ搬送する。加熱装置３０は、ワーク押え機構３１を備えており、ワーク押え機構３１は下部にパレット２０を載置するための水平な支持台３２を有し、上部にエアーシリンダ３３を有している。エアーシリンダ３３はブロック３４を昇降させるものであり、このブロック３４には、１本のリードフレーム１７に取り付けられたアイソレータ数に相当する数の押え棒３５が上下方向に移動自在にガイドされている。ブロック３４の前面には複数のガイド溝３６ａを有するガイド板３６が固定されており、このガイド板３６の前面には下端部が固定された加圧バネ３７が配置されている。加圧バネ３７の上端部は、ガイド板３６のガイド溝３６ａを摺動自在なボルト３８に連結されている。ボルト３８は押え棒３５に固定されている。なお、押え棒３５の中間部には、ブロック３４の上面に当たって下方への移動を規制するストッパ３９が固定されている。また、押え棒３５の下端部には、セラミックなどの非磁性体よりなる押圧具４０が取り付けられている。この押圧具４０の先端は、上ヨーク２に塗布されたクリーム半田１６と接触しないように、細幅に形成されている。
【００２２】
上記エアーシリンダ３３を下方へ駆動すると、ブロック３４、押え棒３５、ガイド板３６が一体に下方へ移動し、押圧具４０がアイソレータ１の上面に圧接するとともに、加圧バネ３７が引き延ばされ、所定のバネ圧でアイソレータ１をパレット２０に対して押しつける。
なお、ワーク押え機構３１は上記のような構造に限るものではない。例えば、加圧バネ３７を省略してエアーシリンダ３３でアイソレータ１を直接押圧するようにしてもよい。
【００２３】
パレット２０の周囲には誘導加熱コイル４１が配置され、コイル４１のほぼ中心にアイソレータ１が位置している。コイル４１に高周波電流を流すと、誘導加熱によりコイル４１の内側に位置する金属が加熱される。特に、上下のヨーク２，４は磁性体であり、かつコイル４１に最も近い位置に配置されているので、最も高温に加熱される。ヨーク２，４の熱は、互いに接触する部品同士の熱伝導によって内部部品にも伝えられ、クリーム半田１６を溶融させる。このようにして半田付けを行なうと、ワーク押え機構３１によって上下のヨーク２，４が押圧された状態で誘導加熱されるので、内部部品どおしも確実に接触し、熱伝導効率がよい。したがって、半田付けを確実に行なうことができるとともに、厚みの均一なアイソレータ１を得ることができる。半田付けを終了した後、リードフレーム１７と各アイソレータ１を連結している保持端子１８をカットすることにより、アイソレータ１の製造を終了する。
【００２４】
上記誘導加熱を行なう際、上下ヨーク２，３の温度を検出するため、赤外線温度計などの非接触型温度計を用いるのが望ましい。すなわち、誘導加熱コイル４１への電流制御を赤外線温度計の設定により行い、加熱→ピーク温度保持→冷却のサイクルをシーケンサによって自動的に行うことで、上下ヨーク２，３の温度に一定に制御するのがよい。これにより、内部部品への熱伝導時間，速度を均一にし、品質のよい内部半田付けを行なうことができる。
【００２５】
なお、本実施例ではアイソレータ１の内部にスペーサ１５を配置したが、スペーサ１５は必須ではない。しかし、実施例のように上、下ヨーク２，４内にスペーサ１５を配置し、磁性組立体６、コンデンサＣ１〜Ｃ３、終端抵抗Ｒを樹脂ケース５に電気的、機械的に押圧固定するようにすれば、内部部品どおしを確実に接触状態にでき、ワーク押え機構３１と相俟って半田付けが確実になる。
【００２６】
なお、上記実施例では、集中定数型アイソレータを例に説明したが、本発明はサーキュレータにも適用できるとともに、他の高周波部品に採用される非可逆回路素子にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の発明によれば、上下のヨークの間に内部部品を積み重ね、こうして仮組した非可逆回路素子を誘導加熱で加熱するようにしたので、最も高温となるヨークの熱は接触状態で配置された内部部品の熱伝導によって半田ペーストを溶融させ、半田付けを行なうことができる。そのため、従来のような気相半田付け、高温雰囲気中でのリフロー半田付け、ソフトビームによる半田付けなどに比べて、ランニングコストが安く、温度カーブの設定変更も容易である。また、常温の大気中で半田付けを行なうことができるため、非可逆回路素子を保持するワーク押え機構の選択の自由度が大きい。したがって、多数個の非可逆回路素子を同一条件で半田付けでき、生産効率が非常に高い。また、仮組された非可逆回路素子のヨークを上下から押圧保持しながら誘導加熱を行なうのが望ましい。これによって、最も高温になる上下のヨークから内部部品への熱伝導が良好となり、半田付けが確実になるとともに、非可逆回路素子の厚みのばらつきも小さくなる。更に、パレットや押圧具は非磁性体であるため、ヨークほど発熱せず、温度条件が変化する恐れがない。また、パレットの上に多数の非可逆回路素子を並べ、これら回路素子をワーク押え機構によって同時に押えながら誘導加熱を行なえば、多数個の非可逆回路素子を同一条件で半田付けでき、品質が安定するとともに、生産効率が非常に高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜４の発明の一実施形態による集中定数型のアイソレータを説明するための分解斜視図である。
【図２】図１に示すアイソレータの樹脂ケースの平面図である。
【図３】図２の樹脂ケース上にコンデンサ，終端抵抗および磁性組立体を収納した状態の平面図である。
【図４】加熱装置とリードフレームとパレットとを示す斜視図である。
【図５】加熱装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１                    アイソレータ（非可逆回路素子）
２                    上ヨーク
３                    永久磁石
４                    下ヨーク
５                    樹脂ケース
６                    磁性組立体
７                    フェライト（磁性体）
８                    中心電極
９〜１２              端子
１５                  スペーサ
１６                  クリーム半田（半田ペースト）
Ｐ１〜Ｐ３            入出力ポート部
Ｃ１〜Ｃ３            整合用コンデンサ
２０                  パレット
３１                  ワーク押え機構
４０                  押圧具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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