(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体、該中心導体に近接するフェライトコア、および該フェライトコアに静磁界を印加する永久磁石を金属ケース内に備えた非可逆回路素子の製造方法であって、
前記金属ケースにレーザ光を照射してマーキングするマーキング工程と、
前記マーキング工程の後に、前記マーキングによる汚れの除去と、前記永久磁石の熱減磁とを兼ねた、非可逆回路素子全体を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の前段階に、前記永久磁石を着磁もしくは前記永久磁石を減磁する磁力調整工程と、を有する非可逆回路素子の製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程における加熱温度が１１０℃〜２１０℃の範囲である請求項１に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項３】
前記金属ケースを上部ヨークおよび下部ヨークの二つで構成し、上部ヨークと下部ヨークとの組立前に、前記マーキング工程で前記上部ヨークにマーキングを行う、請求項１又は請求項２に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項４】
前記マーキング工程でレーザ光を連続照射してマーキングする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項５】
前記マーキング工程でレーザ光をパルス照射してマーキングする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項６】
前記レーザ光の波長が１０μｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の非可逆回路素子の製造方法。
【請求項７】
前記レーザ光がＹＡＧレーザまたはＹＶＯ4 レーザである請求項１〜６のいずれか１項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、マイクロ波帯などで使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の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非可逆回路素子にマーキングを行う方法について、図１２、図１３を参照して説明する。
【０００３】
図１２は非可逆回路素子の製造工程フロー図である。
図１３の（ａ）は捺印による作業の概念図であり、（ｂ）は印判正面図であり、（ｃ）は印字拡大図である。
図１２に示すように、非可逆回路素子は順次工程を経て特性測定後に、品番、ロット番号等を印刷して、出荷検査へ送られる。印刷工程としては、捺印、転写、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が用いられる。
【０００４】
ここで、捺印による印刷について、図１３の（ａ）を参照して説明する。
特性検査合格の非可逆回路素子は所定の位置に置かれ、予め表面にインクをつけた印判で非可逆回路素子表面の所定の位置に、品番、ロット番号等を印字する。印字したインクは加熱することにより、乾燥して硬化させる。そして、完成品は次工程の出荷検査に送られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の構造の非可逆回路素子においては、次に述べる解決すべき課題があった。
【０００６】
印判を用いてインクを捺印をする方法では、インクの粘度が時間、作業環境の温度により変化し、同一印刷条件で印刷しても印字状態がばらつく。また、長時間捺印を繰り返すと、印判が摩耗し、印字状態がばらつく。
【０００７】
転写、スクリーン印刷法においても同様に、インクの粘度およびスクリーンの摩耗、摩滅の影響をうけ、印字がばらつく。また、これらの方法では、予め原版が必要であり、製品の種類が増えるとそれに伴い、原版の数が増えてしまい、保管場所が大きくなるとともに、版管理が煩雑になってしまう。
【０００８】
また、押しつけて印字する方法では、非接触の印字方法に比べ、印判や転写版などの原版の摩耗が激しく、寿命が短くなってしまうため、副材料コストが増加してしまう。
【０００９】
更に、インクを用いるため、印字作業環境が汚染され、非可逆回路素子の逆汚染が発生する場合がある。
【００１０】
また、ゴムを使用した版では、版自体の文字の成形は線幅５０μｍ程度まで可能であるが、印字する際に印刷面に押しつけるように接触させなければならず、印字が潰れるために文字の線幅は１００μｍ程度が最小となる。
【００１１】
この場合、文字の最小印字寸法は、図１３の（ｃ）に示すように、０．６×０．４ｍｍ程度となってしまい、これ以下の寸法の文字は印字できない。このため、非可逆回路素子を小型化した場合、それまでのサイズの場合と同じ内容を印字できないこともあり、文字数を減らさなければならなくなる。
【００１２】
しかし、文字数を減らした場合、製品情報の量が減少してしまうこととなり、以下に示す問題が発生する。
【００１３】
すなわち、ロットの文字数を減らした場合には、１ロットあたりの製品数が増加してしまい、次工程や、通信装置に搭載後に不良が発生した時にスクリーニング等の作業の負荷が増加してしまう。また、品名の文字数を減らした場合には、品種の識別ミスの発生する可能性が高くなり、他品種混入等の問題が発生するおそれが生じる。特に非可逆回路素子は、同一の外形でありながら、使用される周波数帯のみが異なる品種が数多く存在するために、マーキングを除けば、外形等の外観での識別がつかない場合が多くなる。
【００１４】
一方、インクジェット印刷方式では、原版がいらず非接触のため、生産コストは抑えられるが、インクの飛び散り等の汚れが頻発する。
【００１５】
また、インクの噴射ノズルが常時汚れてしまい、清掃やメンテナンスが頻繁に必要である。
【００１６】
また、インクジェット印刷方式も、インクを飛散させて印字することから印字の分解能があり、非可逆回路素子を小型化した場合に、捺印方式等と同様に文字の大きさに限界がある。
【００１７】
この発明の目的は、小型でありながら、充分な量の製品情報を鮮明にマーキングした、高信頼性の非可逆回路素子を安価に製造すること、およびその非可逆回路素子と、それを備えた通信装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、非可逆回路素子の金属ケースにレーザ光を用いてマーキングする工程と、前記マーキング工程の後に、前記マーキングによる汚れの除去と、前記永久磁石の熱減磁とを兼ねた、非可逆回路素子全体を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の前段階に、前記永久磁石を着磁もしくは前記永久磁石を減磁する磁力調整工程と、を有して非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２２】
また、この発明は、前記加熱工程における加熱温度を１１０℃〜２１０℃の範囲として非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２５】
また、この発明は、金属ケースが上部ヨークおよび下部ヨークの二つで構成されており、上部ヨークと下部ヨークとの組立て前に前記上部ヨークにレーザ光を用いてマーキングを行って非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２６】
また、この発明は、レーザ光を連続照射してマーキングすることにより非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２７】
また、この発明は、レーザ光をパルス照射してマーキングすることにより非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２８】
また、この発明は、レーザ光の波長を１０μｍ以下にして非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００２９】
また、この発明は、レーザ光をＹＡＧレーザまたはＹＶＯ4 レーザによるものとして非可逆回路素子を製造することを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る非可逆回路素子およびその製造方法を図１〜図７を参照して説明する。
【００３６】
図１は非可逆回路素子の製造フロー図である。
図２は非可逆回路素子の分解斜視図である。
図２において、１は樹脂ケース、２は金属ケースの一部である下部ヨーク、３は金属ケースの一部である上部ヨーク、４はフェライト、５は中心導体、６は永久磁石、７はスペーサ、８はアース端子、９は入出力端子、Ｒは抵抗器、Ｃはコンデンサである。
【００３７】
ここで、下部ヨーク２および上部ヨーク３の表面には、ニッケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）を下地メッキして、その上に銀（Ａｇ）をメッキしている。
このことにより、各ヨークの銀メッキ膜に表皮電流が流れ、アース電流の導体損失が抑えられる。また、ニッケルメッキ膜または銅メッキ膜を下地メッキにすることにより、母材である鉄へ直接に銀をメッキするよりも固着力が増し、信頼性が向上する。ここで、表皮電流は金属ケースの表面から０．５μｍ〜５μｍの深さに流れるため、銀メッキの厚みを１〜１０μｍ程度とすることにより、アース電流の導体損失が抑えられる。なお、ニッケルメッキおよび銅メッキの厚みは固着力を向上させるものであるので、厚みは０．１〜２μｍ程度あればよい。
【００３８】
次に、非可逆回路素子の製造工程について、図１に示した順に説明する。
〈組み立て〉
まず内部構成部品の組み立てを行う。図２に示すように、樹脂ケース１と下部ヨーク２とは一体形成されており、アース端子８と入出力端子９が備えられている。樹脂ケース１の中には、互いに所定の角をなすように中心導体５を配したフェライト４と、このフェライト４に静磁界を印加する永久磁石６とを、スペーサ７を挟んで配する。また、整合素子としてのコンデンサＣおよび終端抵抗としての抵抗器Ｒは、中心導体５と接続して樹脂ケース１内に配する。この状態で、上部ヨーク３を下部ヨーク２に被せて金属ケースを形成し、全体として非可逆回路素子を組み立てる。
【００３９】
〈内部半田半田付け〉
次に、全体の加熱により、中心導体５、コンデンサＣ、抵抗器Ｒ、アース端子８および入出力端子９をそれぞれ半田接合する。
【００４０】
〈磁力調整〉
次に、永久磁石（以下、単に「磁石」という。）に着磁もしくは磁石を減磁をし、最終的に所望の特性が得られるように磁力調整（特性調整）を行う。
【００４１】
〈レーザマーキング〉
このように非可逆回路素子を組み立てた状態で、上部ヨーク３の表面にレーザ光を連続照射してマーキングを行い、図３に示すようなロット番号等の製品情報を記載する。
【００４２】
図３（ａ）はレーザマーキング後の非可逆回路素子の外観斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）はマーキング文字の拡大図である。
レーザ光によるマーキングでは、レーザ光の径が１０μｍ〜４０μｍであり、この光を照射することにより、表面には３０μｍ〜５０μｍの溝が形成される。この溝を用いて英数字を記載することにより、図３に示すように、少なくとも３００×２００μｍ程度のマーキング文字の印字が可能となる。
【００４３】
このことにより、非可逆回路素子を小型化しても、文字数を減らすことなく、非可逆回路素子に製品情報等を記載できる。
【００４４】
一方、レーザ光は金属表面で反射するという問題がある。
図４は、レーザ光の波長と各金属表面の反射率との関係図である。
図４に示すように、レーザ光の波長が１０μｍを超えると各金属表面での反射率が高くなり、金属に吸収されるエネルギーが著しく低下し、マーキング効率が悪化する。よって、レーザ光の波長は１０μｍ以下とする必要がある。
【００４５】
また、ＣＯ2 レーザの波長は１０．６μｍであり、効率が良くない。しかし、ＹＡＧレーザおよびＹＶＯ4 レーザは、波長が１．０６μｍであり、効率良くレーザマーキングが行える。また、ＹＡＧレーザやＹＶＯ4 レーザは、その２倍高調波、３倍高調波、および４倍高調波である０．５３２μｍ、０．３５５μｍ、および０．２６６μｍの波長の光が利用できるため、さらに効率良くマーキングができる。
【００４６】
このことにより、レーザ光によるマーキング効率が向上し、レーザの出力を抑制でき、小さな電力量でマーキングできる。
【００４７】
ところで、銀メッキ表面にレーザマーキングを行った場合、その溝の深さは、±１μｍ程度の誤差を生じる。したがって、銀メッキ表面にレーザマーキングを行うには、最低２μｍの深さを基準として、マーキングしなければならない。
【００４８】
一方、マーキングによる溝が深すぎ、母材の鉄が露出してしまうと、露出部より錆が生じてしまい、信頼性が低下する場合がある。
【００４９】
ここで、レーザマーキングにより形成される溝深さの例を図５に示す。図５の（ａ）はレーザマーキングの深さが銀メッキ層でおさまっている上部ヨークの部分断面図であり、（ｂ）はレーザマーキングの深さが母材の鉄にまで達している上部ヨークの部分断面図である。
【００５０】
よって、基準の溝深さを２μｍとして、母材が露出しないためには、３μｍ以上のメッキ層が必要となる。
【００５１】
図６は波長１．０６μｍのＹＡＧレーザを３Ｗにて銀メッキ表面に照射した時間と溝深さの関係図である。
【００５２】
この関係図における深さは実験により求められた平均値であり、実際には１μｍ程度のばらつきを含んでいる。従って、２±１μｍの溝を形成するには、照射時間を約０．６秒とする必要がある。これは現状の設備で制御可能であるため、安定してマーキングが行え、信頼性の高い非可逆回路素子が構成できる。
【００５３】
〈エージング（加熱工程）〉
次に、マーキングを行った非可逆回路素子を、加熱エージングする。
図７の（ａ）はレーザマーキング直後の非可逆回路素子の上面図、（ｂ）は物理的方法でクリーニングした非可逆回路素子の上面図、（ｃ）はレーザマーキング後に加熱した非可逆回路素子の上面図である。
【００５４】
図７の（ａ）の示すように、銀メッキを行った上部ヨーク３にレーザマーキングを行うと、マーキング部周囲の表面に黒色の汚れが発生する。このため、マーキング文字の識別が難しくなる場合がある。これを除去する方法として、金属ブラシおよび樹脂ブラシ等で物理的に除去する方法があるが、図７の（ｂ）に示すように、黒色汚れが部分的に残ってしまい除去しきれない。一方、マーキング後に熱エージング（加熱）すれば、図７の（ｃ）に示すように、この黒色汚れが除去できる。
【００５５】
また、非可逆回路素子は、熱履歴により磁力が変化し、特性が初期状態から変化する熱減磁という現象が生じる。熱減磁が、非可逆回路素子を搭載した通信装置で起こると、通信装置の特性も劣化してしまう。熱減磁は、一度熱減磁を起こした温度範囲であれば再発しない。よって、非可逆回路素子を製造する工程に、加熱エージングした後に所望の特性となるように予め磁力調整を行い、加熱エージングをすることにより、使用環境以上の熱履歴を行っておき、所望の特性を維持する。
【００５６】
ここで、熱減磁を起こさせる熱エージングとレーザマーキングの黒色汚れを除去する熱エージングとを兼用することにより、一工程を省き、設備の共通化や工程リードタイムを削減する。このことにより、低コストで高信頼性の非可逆回路素子を製造する。
【００５７】
黒色汚れの主原因は、酸化銀であり、１６０℃以上の加熱を行えば、完全に除去できるが、実験的に１１０℃以上であれば、除去効果が現れる。
【００５８】
一方、非可逆回路素子の内部半田には、高温半田が用いられており、融点は２２０〜２４０℃である。このため、熱エージング工程の前段階で半田接合の加熱を行った場合には、該熱エージング工程で半田が再溶融し、接合部がはずれたり、接合部がはずれないまでも、半田中の錫が接合金属内に拡散して、もろい合金層が形成され、接合部の強度が劣化するなど信頼性が低下することから、熱エージング温度は２１０℃以下とする。よって熱エージング温度は１１０℃〜２１０℃の範囲とする。
【００５９】
〈特性チェック〉
完成した非可逆回路素子の電気的特性をチェックし、良品・不良品の選別を行う。
【００６０】
〈出荷検査〉
最終的な出荷検査を行う。
【００６１】
次に、参考として第２の参考実施形態に係る非可逆回路素子の製造方法について、図８を参照して説明する。
【００６２】
図８は非可逆回路素子の製造フロー図である。
ここで、非可逆回路素子の全体の構成は、第１の実施形態に示した非可逆回路素子と同じである。
【００６３】
この第２の参考実施形態では、内部半田塗布工程で、図８に示すように、構成部品は組み立てられ、半田接合を行う部分に、ディスペンサ等を用い半田ペーストを塗布する。
【００６４】
次に、磁石に着磁もしくは磁石を減磁をし、最終的に所望の特性が得られるように磁力調整（特性調整）を行い、ロット番号等の製品情報をレーザ光にてマーキングする。
【００６５】
その後、エージングのための加熱工程により、第１の実施形態に示したように、熱減磁とレーザマーキングの汚れ除去を同時に行うとともに、半田加熱（リフロー）をも同時に行う。
【００６６】
ここで、半田リフローの条件として、半田の融点２２０℃〜２４０℃を一定時間維持し、接合部の加熱温度が最高値２５０〜２７０℃とする必要がある。この条件を達成するには、非可逆回路素子の表面温度を最高値３１０℃程度としなければならず、一方で非可逆回路素子の温度が３１０℃を超えると樹脂ケースが変形する場合がある。このため、加熱温度は３１０℃以下とする。一方、加熱温度が２１０℃よりも低くなると半田は溶融せず、半田ペースト内に不純物が残るなどの不具合が発生し、接合不良が生じるおそれがある。よって、加熱温度は２１０℃〜３１０℃の範囲とする。
【００６７】
前述の工程を経た非可逆回路素子は、特性チェック、出荷検査を行い完成となる。
【００６８】
次に、第３の実施形態に係る非可逆回路素子の製造方法について、図９を参照して説明する。
【００６９】
図９は、レーザマーキング文字の拡大図である。
図９に示したレーザマーキングは、レーザ光をパルス照射したものであり、他の工程については、第１の実施形態に係る非可逆回路素子の製造方法と同じである。
【００７０】
この工程とすることにより、レーザ光の照射電力が減少でき、安価に非可逆回路素子が製造できる。
【００７１】
次に、第４の実施形態に係る非可逆回路素子の構成について、図１０を参照して説明する。
【００７２】
図１０は非可逆回路素子の金属ケースの一部である上部ヨークの部分断面図である。
図１０に示すように、銀メッキの表面に、更にニッケルメッキを施したものであり、他の構成は、第１の実施形態に示した非可逆回路素子と同様である。
【００７３】
ニッケルメッキは、その厚さを表皮深さより薄い０．１〜１．０μｍ程度としている。このことにより、アース電流は、表面のニッケル層よりもその下の銀メッキ層を主に流れるために、導体損失が抑えられる。
【００７４】
また、前述の第１の実施形態に示した図４より、ニッケルは波長１μｍ程度の光の反射率が銀に比べて低い。このため、レーザ光のエネルギーを効率よく吸収でき、より低出力でレーザマーキングが行える。
【００７５】
次に、第５の実施形態に係る通信装置の構成を図１１を参照して説明する。図１１において、ＡＮＴは送受信アンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＢＰＦａ，ＢＰＦｂ，ＢＰＦｃはそれぞれ帯域通過フィルタ、ＡＭＰａ，ＡＭＰｂはそれぞれ増幅回路、ＭＩＸａ，ＭＩＸｂはそれぞれミキサ、ＯＳＣはオシレータ、ＤＩＶは分配器、ＩＳＯはアイソレータである。
【００７６】
ＭＩＸａは入力されたＩＦ信号と、ＤＩＶから出力された信号を混合し、ＢＰＦａはＭＩＸａからの混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、ＡＭＰａはこれを電力増幅し、アイソレータＩＳＯおよびＤＰＸを介しＡＮＴより送信する。アイソレータＩＳＯは、ＤＰＸ等からのＡＭＰａへの反射信号を阻止して、ＡＭＰａでの歪みの発生を防止する。ＡＭＰｂはＤＰＸから取り出した受信信号を増幅する。ＢＰＦｂはＡＭＰｂから出力される受信信号のうち受信周波数帯域のみを通過させる。ＭＩＸｂは、ＤＩＶからＢＰＦｃを介して出力された周波数信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号ＩＦを出力する。
【００７７】
図１１に示したアイソレータＩＳＯ部分として、第１〜第４の実施形態で示したアイソレータを用いる。
【００７８】
【発明の効果】
この発明によれば、非可逆回路素子の金属ケースにレーザ光を用いてマーキングすることにより、非可逆回路素子を小型化しても製品情報を減らすことなく、高精度かつ安価に印字することができる。
【００７９】
また、レーザ光によるマーキング工程の後に、非可逆回路素子全体を加熱することにより、前記マーキングによる汚れを除去することができ、黒色汚れの問題が解消できる。
【００８０】
また、加熱工程の前段階である磁力調整工程で、永久磁石を着磁もしくは前記永久磁石を減磁しておくので、その後の加熱工程で熱減磁を容易に行うことができる。
【００８１】
また、レーザ光によるマーキング工程の後の加熱工程で、熱減磁とともにレーザマーキングによる汚れを除去することができる。これにより、少ない工程数で熱減磁による磁力調整と、マーキング文字の鮮明化を行うことができる。
【００８２】
また、この発明によれば、加熱工程の前段階に、磁石に着磁もしくは磁石を減磁する磁力調整工程を有し、その加熱温度を１１０℃〜２１０℃の範囲とすることにより、更に精度よく、所定の磁力を得ることができ、且つマーキングによる汚れを除去することができ、高信頼性の非可逆回路素子が製造できる。
【００８４】
また、この発明によれば、金属ケースが上部ヨークおよび下部ヨークの二つで構成されており、前記上部ヨークにレーザ光を用いてマーキングを行うことにより、部品組立以前にマーキングを行うことができ、マーキング工程の位置を状況に応じて変えることができる。
【００８５】
また、この発明によれば、レーザ光を連続照射してマーキングすることにより、マーキング文字が小型化しても鮮明にマーキングを行うことができる。
【００８６】
また、この発明によれば、レーザ光をパルス照射してマーキングすることにより、マーキングに要する電力量を少なくでき、安価に非可逆回を素子が製造できる。
【００８７】
また、この発明によれば、レーザ光の波長を１０μｍ以下にすることにより、金属ケース表面での反射が低減し、高効率にレーザマーキングを行うことができる。
【００８８】
また、この発明によれば、レーザ光をＹＡＧレーザまたはＹＶＯ4 レーザとすることにより、レーザ光の波長が１．０μｍ程度であるため、金属ケース表面での反射が低減し、高効率にレーザマーキングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る非可逆回路素子の製造フロー図
【図２】第１の実施形態に係る非可逆回路素子の分解斜視図
【図３】第１の実施形態に係る非可逆回路素子の外観斜視図、上視図、およびマーキング文字拡大図
【図４】レーザ光の波長と金属表面の反射率の関係図
【図５】第１の実施形態に係る非可逆回路素子の金属ケースの部分断面図
【図６】レーザ光照射時間と溝の深さの関係図
【図７】第１の実施形態に係る非可逆回路素子のレーザマーキング後の上面図
【図８】第２の参考実施形態に係る非可逆回路素子の製造フロー図
【図９】第３の実施形態に係る非可逆回路素子のマーキング文字の拡大図
【図１０】第４の実施形態に係る非可逆回路素子の部分断面図
【図１１】第５の実施形態に係る通信装置のブロック図
【図１２】従来の非可逆回路素子の製造フロー図
【図１３】従来のマーキング工程の作業概念図、印判正面図、および、印字拡大図
【符号の説明】
１−樹脂ケース
２−下部ヨーク
３−上部ヨーク
４−フェライト
５−中心導体
６−永久磁石
７−スペーサ
８−アース端子
９−入出力端子
Ｒ−抵抗器
Ｃ−コンデンサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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