(57)【要約】【課題】金属ケースを構成する金属部材同士を安定して確実に抵抗溶接することができる非可逆回路素子および通信装置を提供する。【解決手段】上側ケース８は、平面視矩形状であり、上壁８ａと左右の側壁８ｂを有している。対向する二つの側壁８ｂの外面は下側ケース４の両側壁４ａの内面と接合される面であり、それぞれの側壁８ｂには略半球状の突起部３１が２箇所形成されている。各突起部３１は下側ケース４の側壁４ａ側に突出するようにプレス加工により一体に設けられている。さらに、二つの側壁８ｂには、各突起部３１の両側にスリット３２が設けられている。スリット３２は側壁８ｂの下端から所定の長さだけ延在している。これにより、側壁８ｂには突起部３１を持つばね部３３が形成されることになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属部材を接合して構成した金属ケースと、
前記金属ケースに収納された永久磁石と、
前記金属ケースに収納され、前記永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
前記金属ケースに収納され、前記フェライト上もしくは内部に電気的絶縁状態で交差して配置されている複数の中心電極とを備え、
前記複数の金属部材のうちの少なくとも一つの金属部材の接合面が突起部を有するとともに、前記突起部で互いに接合される二つの接合面の少なくとも一方の接合面がばね部を有し、該ばね部のばね性により前記突起部と接合面が圧接した状態で抵抗溶接され、前記突起部が他の金属部材の接合面に接合していること、
を特徴とする非可逆回路素子。
【請求項２】
接合面にスリットを設けることにより、前記ばね部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項３】
接合面に溝を設けることにより、前記ばね部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項４】
接合面の板厚を薄くすることにより、前記ばね部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項５】
接合面の板幅を狭くすることにより、前記ばね部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項６】
接合面の少なくとも一部分を、ばね性を有する材質にて構成することにより、前記ばね部を形成していることを特徴とする請求項１に記載の非可逆回路素子。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載された非可逆回路素子を備えたことを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非可逆回路素子および通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話などの移動体通信装置に採用されるアイソレータやサーキュレータなどの非可逆回路素子は、信号を所定の伝送方向にのみ通過させ、逆方向への伝送を阻止する機能を有している。
【０００３】
この種の非可逆回路素子は、例えば、特許文献１に記載されているように、永久磁石、この永久磁石により直流磁界が印加されるフェライト、このフェライトに配置された複数の中心電極などの構成部品を、磁性体金属製の上側ケースと下側ケースとを接合して構成した金属ケース内に収納している。そして、上側ケースまたは下側ケースのうち少なくともいずれか一方のケースの接合面に形成された突起部が、他方のケースの接合面に抵抗溶接により接合されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６１５１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の非可逆回路素子では、上側ケースや下側ケースの寸法ばらつきや構成部品の組み込みのばらつきにより、突起部と接合面の接触状態が安定しないという問題があった。具体的には、上側ケースのサイズが小さ過ぎて上側ケースの突起部が下側ケースの接合面に接触しなかったり、上側ケースのサイズが大き過ぎて下側ケースに嵌めた際に突起部が変形したりして、接触面積が安定せず、接触抵抗が変わるということがあった。このため、所定の溶接条件（一定の溶接電流、一定の通電時間）では、接合強度のばらつきが大きかった。
【０００６】
また、溶接される箇所や接合強度が安定しないので、電気回路や磁気回路が変化したり、接合部における磁気抵抗が高くなったりして、非可逆回路素子の電気特性に大きなばらつきが生じるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、金属ケースを構成する金属部材同士を安定して確実に抵抗溶接することができる非可逆回路素子および通信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を解決するため、本発明に係る非可逆回路素子は、
（ａ）複数の金属部材を接合して構成した金属ケースと、
（ｂ）金属ケースに収納された永久磁石と、
（ｃ）金属ケースに収納され、永久磁石により直流磁界が印加されるフェライトと、
（ｄ）金属ケースに収納され、フェライト上もしくは内部に電気的絶縁状態で交差して配置されている複数の中心電極とを備え、
（ｅ）複数の金属部材のうちの少なくとも一つの金属部材の接合面が突起部を有するとともに、突起部で互いに接合される二つの接合面の少なくとも一方の接合面がばね部を有し、該ばね部のばね性により突起部と接合面が圧接した状態で抵抗溶接され、突起部が他の金属部材の接合面に接合していること、
を特徴とする。
【０００９】
具体的には、ばね部は接合面にスリットや溝を設けたり、接合面の板厚を薄くしたり、接合面の板幅を狭くしたりすることにより、形成される。また、ばね部は、接合面の少なくとも一部分を、ばね性を有する材質にて構成することにより形成される。
【００１０】
ばね部のばね性により、突起部と接合面の接触状態が安定するため、突起部と接合面間の接触抵抗が安定し、所定の溶接条件（一定の溶接電流、一定の通電時間）で接合強度のばらつきが小さい抵抗溶接となる。
【００１１】
また、本発明に係る通信装置は、前述の特徴を有する非可逆回路素子を備えることにより、高信頼性が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る非可逆回路素子及び通信装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１実施形態、図１〜図５］
本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態の構成を示す分解斜視図を図１に示す。図２は上側ケースと下側ケースを示す断面図である。図３は上側ケースと下側ケースの抵抗溶接方法を示す概略断面図であり、両ケースのみを図示している。該非可逆回路素子１は、集中定数型アイソレータである。
【００１４】
図１に示すように、集中定数型アイソレータ１は、概略、上側ケース８及び下側ケース４と、樹脂ケース３と、中心電極組立体１３と、永久磁石９と、抵抗素子Ｒと、整合用コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３と樹脂部材７等を備えている。
【００１５】
下側ケース４は、左右の側壁４ａと底壁４ｂとを有している。この下側ケース４は、インサートモールド法によって、樹脂ケース３と一体成形されている。下側ケース４の底壁４ｂの対向する一対の辺からは、それぞれ２本のアース端子１６が延在している（奥側の２本のアース端子は図示せず）。
【００１６】
また、上側ケース８は、平面視矩形状であり、上壁８ａと左右の側壁８ｂを有している。対向する二つの側壁８ｂの外面は下側ケース４の両側壁４ａの内面と接合される面であり、それぞれの側壁８ｂには略半球状の突起部３１が２箇所形成されている。各突起部３１は下側ケース４の側壁４ａ側に突出するようにプレス加工により一体に設けられている。さらに、二つの側壁８ｂには、各突起部３１の両側にスリット３２が設けられている。スリット３２は側壁８ｂの下端から所定の長さだけ延在している。これにより、側壁８ｂには突起部３１を持つばね部３３が形成されることになる。なお、本第１実施形態では、スリット３２は金属ケースに形成される磁気回路に悪影響を及ぼさないように直線形状にしているが、仕様に合わせてＬ字形状などの任意の形状を採用することができる。
【００１７】
下側ケース４及び上側ケース８は、例えばＦｅやケイ素鋼などの高透磁率からなる板材を打ち抜き、曲げ加工した後、下地にＣｕをめっきして、その上からＡｇをめっきしてなるものである。上側ケース８と下側ケース４とからなる金属ケースは、磁気回路を形成するとともに他の構成部材を収納保持する外部ケースとしての機能も有している。
【００１８】
より具体的には、この金属ケースは縦横約４ｍｍの外形寸法である。そして、上側ケース８は、厚みが０．２ｍｍのＳＰＣＣ板の母材に１次（下地）めっきとして２〜３μｍのＣｕめっき層を形成し、２次めっきとして厚みが３〜５μｍのＡｇめっき層を形成している。下側ケース４は、厚みが０．１６３ｍｍのＳＰＣＣ板の母材に１次めっきとして１〜２μｍのＣｕめっき層を形成し、２次めっきとして厚みが３〜５μｍのＡｇめっき層を形成している。
【００１９】
図２に示すように、上側ケース８の両側壁８ｂの突起部３１を含む外側間の寸法Ａと下側ケース４の両側壁４ａの内側間の寸法Ｃは、上側ケース８と下側ケース４とを嵌合した状態で、上側ケース８の各突起部３１の先端部がそれぞれ下側ケース４の二つの側壁４ａに押圧接触するように形成されている。すなわち、Ａ＞Ｃの関係を満足している。さらに、寸法Ａ，Ｃの公差は、寸法Ａが最少で寸法Ｃが最大となった場合でも、上側ケース８と下側ケース４が圧接接触するように設定する。これにより、組み立て時に、上側ケース８と下側ケース４の嵌合が外れるという不具合を防止できる。
【００２０】
一方、寸法Ａが最大で寸法Ｃが最少の場合、すなわち、下側ケース４のサイズに比べて上側ケース８のサイズの方が大きく、両者の嵌合がきつい場合を考える。この場合でも、上側ケース８の側壁８ｂには突起部３１を持つばね部３３が形成されているので、ばね部３３のばね性により、ばね部３３が内側に撓む。従って、上側ケース８は下側ケース４に円滑に嵌まり、その際の突起部３１と側壁４ａの接触状態も安定する。本第１実施形態の場合、Ａ＝３．８０ｍｍ、Ｂ＝３．７０ｍｍ、Ｃ＝３．７０ｍｍに設定した。また、各突起部３１は、例えば接合面から先端までの高さ５０μｍの略半球状に形成されている。そして、本第１実施形態のアイソレータ１は、後述するように、上側ケース８と下側ケース４が、上側ケース８の両側壁８ｂの突起部３１にて下側ケース４の両側壁４ｂに抵抗溶接により接合されている。
【００２１】
中心電極組立体１３は、矩形状のマイクロ波フェライト２０の上面に三つの中心電極２１〜２３を絶縁シート（図示せず）を介在させて略１２０度ごとに交差するように配置している。これら中心電極２１〜２３は、各々の一端側のポート部Ｐ１〜Ｐ３を水平に導出するとともに、他端側の中心電極２１〜２３の共通のアース電極２５をフェライト２０の下面に当接させている。共通のアース電極２５は、フェライト２０の下面を略覆っており、後述する樹脂ケース３の窓部３ｃを通して、下側ケース４の底壁４ｂにはんだ付け等の方法により接続され、接地される。中心電極２１〜２３とアース電極２５は、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｂｅ等の導電性材料からなり、金属薄板を打ち抜き加工や、エッチング加工することによって一体に形成される。
【００２２】
整合用コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３は、誘電体セラミック基板の上面に位置するホット側電極２７がポート部Ｐ１〜Ｐ３に電気的に接続され、下面に位置するコールド側（アース側）電極２８が樹脂ケース３の窓部３ｄに露出している下側ケース４の底壁４ｂにそれぞれはんだ付けされている。
【００２３】
抵抗素子Ｒは、一方の端子電極が樹脂ケース３の窓部３ｄに露出している下側ケース４の底壁４ｂにはんだ付けされ、他方の端子電極がポート部Ｐ３にはんだ付けされる。つまり、図５に示すように、整合用コンデンサ素子Ｃ３と抵抗素子Ｒとは、中心電極２３のポート部Ｐ３とアース端子１６との間に電気的に並列に接続される。
【００２４】
図１に示すように、樹脂ケース３は、底部３ａと二つの側部３ｂを有している。この底部３ａの中央部には矩形状の窓部３ｃが形成されており、窓部３ｃの周縁にはそれぞれ整合用コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３や抵抗素子Ｒがそれぞれ収納される窓部３ｄが形成されている。窓部３ｃ，３ｄには下側ケース４の底壁４ｂが露出している。樹脂ケース３には、入力端子１４（図５参照）及び出力端子１５がインサートモールドされている。入力端子１４及び出力端子１５は、それぞれ一端が樹脂ケース３の外側面に露出し、他端が樹脂ケース３の底部３ａに露出して入力引出電極及び出力引出電極とされている。アース端子１６はそれぞれ、樹脂ケース３の対向する外側面から外方向へ導出している。
【００２５】
以上の構成部品は、下側ケース４と一体成形している樹脂ケース３内に、中心電極組立体１３や整合用コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ３や抵抗素子Ｒ等を収容し、さらに、その上に樹脂部材７及び永久磁石９を積み重ねる。永久磁石９は中心電極組立体１３に直流磁界を印加する。
【００２６】
さらに、上側ケース８が下側ケース４に嵌合される。この組み立ての過程において、両ケース４，８の接合部を除く、他の構成部材同士の接続部には、はんだペーストが塗布され、上側ケース８を下側ケース４に嵌合させた状態で構成部品同士をはんだ付けする。
【００２７】
次に、図３に示すように、抵抗溶接機の一方の電極端子６１を上側ケース８の上壁８ａに、他方の電極端子６２を下側ケース４の底壁４ｂに押し当てる。上側ケース８と下側ケース４を電極端子６１，６２で加圧した状態で溶接電流を流し、上側ケース８の突起部３１を溶融させて、この突起部３１の部分で上側ケース８と下側ケース４とを抵抗溶接により接合する。
【００２８】
このとき、上側ケース８の側壁８ｂのばね部３３のばね性により、突起部３１と下側ケース４の側壁４ａの間の接触状態は安定している。従って、突起部３１と側壁４ａ間の接触抵抗が安定し、所定の溶接条件（一定の溶接電流、一定の通電時間）で接合強度のばらつきが小さい抵抗溶接が可能となる。
【００２９】
さらに、本第１実施形態では、下側ケース４の両側壁４ａを加圧治具６３により、矢印Ｐで示す方向に加圧している。これにより、各突起部３１での接触抵抗をさらに安定させることができ、より安定で確実な溶接を行うことができる。なお、左右の両加圧治具６３を下側ケース４に当接する抵抗溶接機の電極端子としてもよい。すなわち、６３と６２は両方を電極端子としてもよく、いずれか一方を電極端子としてもよい。
【００３０】
こうして、図４に示す集中定数型アイソレータ１が得られる。また、図５は、集中定数型アイソレータ１の電気等価回路図である。
【００３１】
［第２実施形態、図６〜図９］
図６に示すように、第２実施形態のアイソレータ４１は、上側ケース８と下側ケース４の双方に、ばね部４２，４６を設けたものである。すなわち、アイソレータ４１は、スリット４５を設けた下側ケース４と、側壁８ｂの板厚が薄い上側ケース８とからなる金属ケースを備えている。なお、永久磁石やフェライトや中心電極などの内部部品は前記第１実施形態のアイソレータ１と同様のものであり、図６においてこれら内部部品は省略している。
【００３２】
上側ケース８の対向する二つの側壁８ｂの外面には略半球状の突起部３１が２箇形成されている。この突起部３１が形成されている側壁８ｂの板厚は他の部分より薄くなっている。これにより、側壁８ｂには突起部３１を持つばね部４２が形成されることになる。
【００３３】
一方、下側ケース４の対向する二つの側壁４ａには、突起部３１が当たる部分の両側にスリット４５が設けられている。スリット４５は側壁４ａの上端から所定の長さだけ延在している。これにより、側壁４ａには、ばね部４６が形成されることになる。
【００３４】
上側ケース８が下側ケース４に嵌合されると、上側ケース８の側壁８ｂのばね部４２のばね性と、下側ケース４の側壁４ａのばね部４６のばね性とが協働して、突起部３１と下側ケース４の側壁４ａ間の接触状態を安定させる。従って、突起部３１と側壁４ａ間の接触抵抗が安定し、所定の溶接条件（一定の溶接電流、一定の通電時間）で接合強度のばらつきが小さい抵抗溶接が可能となる。
【００３５】
また、側壁８ｂのばね部４２や側壁４ａのばね部４６は、側壁８ｂの板厚を薄くしたり、側壁４ａにスリット４５を設けたりして形成する以外に、種々の方法が考えられる。例えば、図７に示すように、側壁８ｂの根元部に長手方向に延在する溝５１を設けてばね部４２を形成してもよい。また、図８に示すように、突起部３１を設けた部分を残して側壁８ｂの板幅を狭くし、ばね部４２を形成してもよい。あるいは、図９に示すように、側壁８ｂをばね性を有する材質（例えばリン青銅）にて構成することにより、ばね部４２を形成してもよい。
【００３６】
［第３実施形態、図１０］
第３実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００３７】
図１０は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図１０において、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側増幅器、１３３は送信側段間用帯域通過フィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側増幅器、１３６は受信側段間用帯域通過フィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３９はローカル用帯域通過フィルタである。
【００３８】
ここに、送信側アイソレータ１３１として、前記第１実施形態や第２実施形態のアイソレータ１，４１を使用することができる。このアイソレータ１，４１を実装することにより、優れた電気特性を有する携帯電話を実現することができる。
【００３９】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の構成に変更することができる。例えば、前記第１実施形態ではアイソレータに適用したが、本発明は、勿論サーキュレータにも適用できる。また、それぞれの中心電極２１〜２３はフェライトの内部に配置されていてもよく、その交差角は、１１０〜１４０度の範囲であればよい。また、フェライト２０は直方体形状に限定されるものではなく、円板や六角形等の他の形状でもよい。
【００４０】
また、前記実施形態では、上側ケースの形状がコの字型で、下側ケースの形状が樹脂ケースと一体形成された箱型であるが、上側ケースおよび下側ケースの形状は、これに限るものではない。上側ケースの形状は箱型であってもよいし、下側ケースの形状はコの字型であってもよい。上側ケースと下側ケースの双方を箱型形状にした場合には、上側ケースと下側ケースを３面または４面で接合することも可能である。
【００４１】
また、上側ケースの外形寸法を下側ケースの外形寸法より大きくして、上側ケースの側壁の内面と下側ケースの側壁の外面に設けた突起部とが接合する構造であってもよい。さらに、金属ケースは平面視正方形に限ったものではなく、また、金属ケースは三つ以上に分割されていてもよい。
【００４２】
また、前記実施形態では、上側ケース８の接合面である両側壁８ｂにそれぞれ突起部３１を２個形成したが、一つの接合面に形成される突起部の数は１個以上形成されておればよい。
【００４３】
また、前記実施形態では、上側ケース８の接合面に溶接用の突起部３１を設けたもので説明したが、突起部３１を下側ケース４の接合面に設けるようにしてもよい。しかし、突起部３１での安定な接触を得るために、またケースのコストを低減するために、突起部３１はいずれか一方のケースの接合面に設けられる。
【００４４】
また、突起部の形状も前記実施形態のものに限るものではなく、略円筒状、略角筒状、略円錐状、略角錐状であってもよく、突起部は金属部材の接合面の溶接したい箇所にプレス加工等により所定の形状で形成される。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ばね部のばね性により、突起部と接合面の接触状態が安定するため、突起部と接合面間の接触抵抗が安定し、所定の溶接条件（一定の溶接電流、一定の通電時間）で金属部材同士を安定して確実に抵抗溶接することができる。従って、所定の接合強度を有し、接合強度のばらつきの小さい金属ケースを得ることができ、信頼性が高い非可逆回路素子や通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非可逆回路素子の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】上側ケースと下側ケースを示す断面図。
【図３】上側ケースと下側ケースの抵抗溶接方法を示す概略断面図。
【図４】図１に示した非可逆回路素子の外観斜視図。
【図５】図４に示した非可逆回路素子の電気等価回路図。
【図６】本発明に係る非可逆回路素子の別の実施形態を示す分解斜視図。
【図７】図６に示した非可逆回路素子の上側ケースの変形例を示す斜視図。
【図８】図６に示した非可逆回路素子の上側ケースの別の変形例を示す斜視図。
【図９】図６に示した非可逆回路素子の上側ケースのさらに別の変形例を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る通信装置の一実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１，４１…アイソレータ（非可逆回路素子）
４…下側ケース
４ａ…側壁
８…上側ケース
８ｂ…側壁
９…永久磁石
１３…中心電極組立体
２０…マイクロ波フェライト
２１〜２３…中心電極
３１…突起部
３２，４５…スリット
３３，４２，４６…ばね部
５１…溝
１２０…携帯電話（通信装置）
【図１】
2004193905.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004193905.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004193905.tif 000011
【図１０】
2004193905.tif 000012