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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein dielektrisches Filter für eine Hochfrequenz-Funkkommunikationsvorrichtung,
wie beispielsweise ein Mobiltelefon, und insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung ein dielektrisches Filter, das streifenlinienförmige Resonatorelektroden,
die elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind, umfasst, die auf
einem dielektrischen Substrat vorhanden sind.
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Hintergrund der Technik
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Dielektrische
Filter wurden in der letzten Zeit als Hochfrequenzfilter in Mobiltelefonen
verwendet, und sie müssen
insbesondere eine reduzierte Gesamtgröße und Dicke aufweisen. Zum
gegenwärtigen
Zeitpunkt liegt der Fokus auf einem flachen Mehrschichtfilter anstatt
auf einem koaxialen Filter.
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Das
Dokument
US-A-5497130 offenbart
ein Sendeleitungsfilter, das Folgendes umfasst: einen dielektrischen
Körper;
eine erste Masseelektrode, die auf einer äußeren Fläche des dielektrischen Körpers vorhanden
ist; einen ersten Resonator, der in dem dielektrischen Körper vorhanden
ist, der einen Endabschnitt, der mit der ersten Masseelektrode kurzgeschlossen
wird, einen Kurzschluss-Endabschnitt, sowie erste und zweite gegenüberliegende
Hauptflächen
aufweist; einen zweiten Resonator, der in dem dielektrischen Körper vorhanden
ist und leitend mit dem ersten Resonator verbunden ist, wobei der
zweite Resonator einen Endabschnitt, der mit der ersten Masseelektrode
kurzgeschlossen wird, einen offenen Endabschnitt, sowie erste und
zweite gegenüberliegende
Hauptflächen
aufweist; eine erste Kopplungseinstell-Elektrode, die eine Hauptfläche aufweist
und in dem dielektrischen Körper
so angeordnet ist, dass die Hauptfläche der ersten Kopplungseinstell-Elektrode
einem Abschnitt der ersten Hauptfläche des ersten Resonators und
einem Abschnitt der ersten Hauptfläche des zweiten Resonators
gegenüberliegt. In
diesem herkömmlichen
dielektrischen Filter sind die Leitermuster auf die ungebrannte
Folie unter Verwendung einer Silberpaste als Leiterpaste aufgedruckt.
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In
Bezug auf die relevanten Zeichnungen wird ein herkömmliches
flaches dielektrisches Mehrschichtfilter erläutert.
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17 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des herkömmlichen
flachen dielektrischen Mehrschichtfilters. Das dielektrische Filter,
das eine dargestellte Schichtenstruktur aufweist, umfasst sechs
dielektrische Substrate 1a bis 1f. Eine Abschirmelektrode 2a ist
auf der oberen Fläche
des dielektrischen Substrates 1b ausgebildet. Eine Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 3 ist
auf der oberen Fläche
des dielektrischen Substrates 1c ausgebildet. Resonatorelektroden 4a und 4b sind
auf der oberen Fläche
des dielektrischen Substrates 1d ausgebildet. Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 5a und 5b sind
auf der oberen Fläche des
dielektrischen Substrates 1e ausgebildet. Eine Abschirmelektrode 2b ist
auf der oberen Fläche
des dielektrischen Substrates 1f ausgebildet.
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Endelektroden 6a und 6b als
Masseanschlüsse
sind jeweils sowohl auf der rechten Seite als auch auf der linken
Seite ausgebildet. Eine Endelektrode 7 ist auf der Rückseite
als ein Masseanschluss, der mit den jeweiligen offenen Enden der
Abschirmelektroden 2a und 2b und den Resonatorelektroden 4a und 4b verbunden
ist, ausgebildet. Eine Endelektrode 8, die auf der Vorderseite
der dielektrischen Substrat-Schichtenstruktur
vorhanden ist, ist an einem Ende mit dem jeweiligen Kurzschlussende
der Resonatorelektroden 4a und 4b verbunden, und
sie ist an dem anderen Ende mit den Abschirmelektroden 2a und 2b verbunden.
Die Endelektroden 9a und 9b auf der linken Seite
und auf der rechten Seite sind jeweils mit den Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 5a und 5b verbunden
und arbeiten auf diese Weise als Eingangs-/Ausgangsanschlüsse.
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Die
Resonatorelektroden, die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode
und die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden des flachen
dielektrischen Mehrschichtfilters werden mit gedruckten Mustern
einer leitenden Paste hergestellt und weisen dementsprechend kaum eine
einheitliche Dicke auf.
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18 ist
eine Querschnittsdarstellung der dielektrischen Substrate 1c und 1d,
die in 1 dargestellt sind. Wie dies dargestellt ist,
sind die Resonatorelektroden 4a und 4b in der
Mitte dick und weisen zu den Kanten hin eine sich verringernde Dicke auf.
Wenn die dielektrischen Substrate laminiert werden, können die
Elektroden, die durch Bedrucken bereitgestellt werden, an ihrer
Kante geschärft
werden. An den Kanten wird ein Hochfrequenzstrom konzentriert. Dadurch
wird ein Q-Faktor der Resonatorelektrode reduziert, und auf diese
Weise weist das Filter eine verschlechterte Leistung auf. Die Leiterpaste, die
hauptsächlich
Metallstaub enthält,
kann bei Durchführen
des Siebdruckes eine wellenförmige Oberfläche aufgrund
einer Siebdruckmasche aufweisen, wodurch die Leistung des Filters
verschlechtert wird.
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Die
Resonatorelektroden, die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode
und die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden des flachen
dielektrischen Mehrschichtfilters sind auf den jeweiligen Flächen der
keramischen Substrate eines identischen Materials vorhanden, das
eine identische dielektrische Konstante aufweist. Da sich dementsprechend
ein Strom in einem Resonator, ein essentielles Element des dielektrischen
Filters, an jeder Kante der Resonatorelektroden 4a und 4b konzentriert,
erhöht
der Strom einen Leiterverlust, und verringert auf diese Weise den
Q-Faktor des Resonators und die Leistung des dielektrischen Filters.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu lösen und
ein dielektrisches Filter bereitzustellen, das kostengünstig hergestellt wird,
einen verbesserten Q-Faktor aufweist und einen geringen Verlust
sowie eine hohe Dämpfung
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Leistungsmerkmale, wie diese in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt
sind, erfüllt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein
dielektrisches Filter umfasst Resonatorelektroden, die aus Metallfolie
hergestellt sind undmiteinander elektromagnetisch gekoppelt sind,
eine Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode zum
Koppeln der Resonatorelektroden, eine Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektrode zum
Eingeben und Ausgeben eines Signals in die/aus den Resonatorelektroden,
und dielektrische Substrate, auf denen die Resonatorelektroden,
die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode und die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden
vorhanden sind. In dem Filter weist jede Resonatorelektrode eine
einheitliche Dicke auf, wodurch ein hoher Q-Faktor eines Resonators,
ein geringer Verlust und eine hohe Dämpfung erzielt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines dielektrischen
Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
1.
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2A ist
eine Querschnittsdarstellung der dielektrischen Substrat-Schichtenstruktur
an einer Linie 2A-2A in 1.
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2B ist
eine vergrößerte Querschnittsdarstellung
einer Resonatorelektrode.
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2C ist
eine perspektivische Darstellung eines dielektrischen Substrates
eines Resonators, das eine Resonatorelektrode umfasst, die darauf
vorhanden ist und einen breiten Abschnitt aufweist.
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Die 3A bis 3F illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens eines dielektrischen Filters
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform 2.
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Die 4A und 4B illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens des dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
2.
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Die 5A und 5F illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens des dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
1 der Erfindung.
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Die 6A und 6D illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens des dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
2 der Erfindung.
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7 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung,
die einen Antennen-Duplexer in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
3 der Erfindung umfasst.
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8 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
6.
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Die 9A bis 9C illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens eines dielektrischen Filters
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
7.
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Die 10A bis 10C illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens eines dielektrischen Filters
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
7.
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11 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
8.
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12 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
9.
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13 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
10.
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Die 14A und 14B sind
schematische Diagramme, die Profile eines Stroms in einer Elektrode
des Filters in Übereinstimmung
mit den Ausführungsformen
und eines Stroms in einer Elektrode eines herkömmlichen Filters darstellen.
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15 ist
eine Draufsicht, die die Form der Resonatorelektroden in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
4 der Erfindung darstellt.
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16 ist
ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung, die einen Antennen-Duplexer in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
12 umfasst.
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17 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des herkömmlichen
dielektrischen Filters.
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18 ist
eine Querschnittsdarstellung einer Resonatorelektrode, die in dem
herkömmlichen
dielektrischen Filter vorhanden ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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(Ausführungsform
1)
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des dielektrischen Filters
in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
1. Das dielektrische Filter, das eine grundlegende Anordnung ähnlich der, die
in 17 dargestellt ist, aufweist, umfasst sechs dielektrische
Substrate 11a bis 11f. Das dielektrische Resonatorsubstrat 11d,
das Resonatorelektroden enthält,
ist ein keramisches Substrat, das eine hohe dielektrische Konstante
aufweist, es kann jedoch auch ein Harzsubstrat oder ein mit Harz
zusammengesetztes Substrat, das Harzmaterial und ein anorganisches
Füllmittel
enthält,
sein.
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Ein
dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 11b umfasst
eine Abschirmelektrode 12a auf der oberen Fläche davon.
Ein dielektrisches Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 11c weist eine
Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 13 auf der oberen
Fläche
davon auf. Das dielektrische Resonator-Substrat 11d umfasst
Resonatorelektroden 14a und 14b, die aus einer
Folie, die Gold, Silber oder Kupfer aufweist, hergestellt ist und eine
Dicke von 10 μm
bis 400 μm
aufweist, auf der oberen Fläche
davon. Jede Resonatorelektrode weist einen Querschnitt mit einer
vierseitigen Form mit abgerundeten Ecken auf. Ein dielektrisches
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 11e umfasst
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 15a und 15b auf
der oberen Fläche
davon. Ein dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 11f umfasst
eine Abschirmelektrode 12b auf der oberen Fläche davon.
Die dielektrischen Substrate 11a bis 11f werden
zusammen in einer Schichtenanordnung laminiert und bilden auf diese Weise
ein dielektrisches Filter.
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Ähnlich dem
herkömmlichen
dielektrischen Filter sind die Endelektroden 16a und 16b auf
der linken Seite und der rechten Seite davon vorhanden. Die Endelektroden 19a und 19b sind
als Eingangs-/Ausgangsanschlüsse
sowohl auf der linken Seite als auch auf der rechten Seite vorhanden
und jeweils mit den Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 15a und 15b verbunden.
Die Endelektroden 17 und 18 sind auf der Vorderseite und
auf der Rückseite
der laminierten dielektrischen Substrate vorhanden.
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Das
Filter in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung weist eine Anordnung der Resonatorelektroden
auf. Die Resonatorelektroden 14a und 14b sind
aus Metallfolie hergestellt, die Gold, Silber oder Kupfer auf der
oberen Fläche
des dielektrischen Resonatorsubstrates 11d enthält, wie
dies in 1 dargestellt ist.
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2A ist
eine Querschnittsdarstellung der dielektrischen Substrate 11c, 11d und 11e an
einer Linie 2A-2A in 1. Die Resonatorelektroden 14a und 14b aus
Metallfolie, die Gold, Silber oder Kupfer enthält, sind auf der oberen Fläche des
dielektrischen Resonatorsubstrates 11d positioniert, dessen
Herstellungsverfahren zu einem späteren Zeitpunkt ausführlicher
beschrieben wird. Darüber
hinaus sind die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 13 und
die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 15a und 15b mit
aufgedruckten Mustern aus einer Leiterpaste jeweils auf den oberen Flächen des
dielektrischen Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrates 11c und
des Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrates 11e vorhanden.
Die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 13 und
die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 15a und 15b können aus
derselben Metallfolie wie die Resonatorelektroden 14a und 14b hergestellt
sein.
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Jede
der Resonatorelektroden 14a und 14b dieser Ausführungsform
kann einen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und einer runden Kante
für eine verbesserte
elektrische Leistung aufweisen. Die abgerundeten Ecken und die runde
Kante können
einen Radius von 1 μm
oder mehr aufweisen. Die Resonatorelektroden 14a und 14b weisen
einen Querschnitt eines Rechteckes mit abgerundeten Ecken auf, die mit
einem Streifen aus einem elektrischen Elektrodenrahmen durch chemisches Ätzen oder
elektrolytisches Polieren zu einer gewünschten Elektrodengröße ausgebildet
wird. Es wird stärker
bevorzugt, dass die Resonatorelektroden 14a und 14b einem
Oberflächenpolieren
oder einer Metall-Beplankung unterzogen werden können, um glatte Oberflächen aufzuweisen,
die eine Oberflächenrauhigkeit
von 0,5 μm bis
0,01 μm
aufweisen.
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Die
Resonatorelektroden 14a und 14b bilden bei ihrer
Herstellung aus der Metallfolie, die eine glatte Oberfläche besitzt,
den Resonator aus, der einen verbesserten Q-Faktor aufweist, wodurch
folglich ein Beitrag zu dem geringeren Verlust und der besseren Dämpfungseigenschaft
des dielektrischen Filters geleistet wird.
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Die
Resonatorelektroden 14a und 14b sind nicht auf
die Form eines einheitlichen breiten Streifens beschränkt, wie
dieser in 1 dargestellt ist, sondern sie
können
auch in Übereinstimmung
mit einer erforderlichen Eigenschaft in einer T-Form angeordnet
sein, die einen breiten Abschnitt 14aw oder 14ab aufweist,
wie dies in 2C dargestellt ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfasst das Filter die Steifenelektrode
aus der Metallfolie, die eine Dicke von 10 μm bis 400 μm aufweist. In dem dielektrischen
Filter, das bei einer Hochfrequenz arbeitet, fließt ein Hochfrequenzstrom nicht
einheitlich durch die Dicke der Elektroden sondern wird möglicherweise
in einem Bereich in der Nähe
seiner Oberfläche
zu den Elektroden intensiviert. Der Leiter des Resonators weist
eine Dicke auf, die größer ist
als die Dicke des Bereiches, eine Oberflächendicke. Die Streifenelektrode,
bei der ein Hochfrequenzstrom entlang der oberen und der unteren Flächen fließt, weist
eine Dicke auf, die zweimal so groß wie die Dicke des Leiters
ist. Es wird dementsprechend bevorzugt, dass, wenn die Oberflächentiefe
im Wesentlichen von 1 μm
bis 3 μm
bei einer Frequenz von GHz reicht, die Metallfolie eine Dicke von
10 μm oder
mehr aufweist, was größer als
das Zweifache der Tiefen ist. Bei dem Resonator steigt der Q-Faktor
so lange an, bis eine Dicke von 100 μm erreicht wird, und der Faktor
bleibt bei einer Dicke von 200 μm
unverändert
oder wird in Übereinstimmung
mit Experimenten sogar ein wenig erhöht. Das dielektrische Filter
wird dick, da der Streifen, den es enthält, dick wird. In Übereinstimmung
mit den voranstehenden Überlegungen
kann die Metallfolie vorzugsweise eine Dicke von 400 μm oder weniger
aufweisen.
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Die
Metallfolie der Resonatorelektroden, die Kupfer und Silber enthält, mit
einer Dicke von 100 μm,
stellt einen Q-Faktor von 280 bereit. Die Resonatorelektroden, die
durch ein bekanntes Aufdruckverfahren zu einer Dicke von 40 μm ausgebildet
werden, weisen den Q-Faktor 240 auf. Dementsprechend stellt
die Metallfolie in dieser Ausführungsform
den Resonator mit dem verbesserten Q-Faktor bereit.
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(Ausführungsform
2)
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Die 3A bis 3F illustrieren
ein Verfahren zum Herstellen eines dielektrischen Resonatorsubstrates 27,
einem essentiellen Element eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
2.
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3A ist
eine Querschnittsdarstellung des Substrates an einer Linie 3A-3A
der Draufsicht von 3B. Identische Muster einer ätzresistiven Schicht 22 sind
durch Photolithographie auf beiden, auf der oberen und auf der unteren
Oberfläche
einer Metallfolie 21, die Gold, Silber oder Kupfer enthält, vorhanden.
Die Metallfolie 21 wird, wenn sie von beiden Seiten geätzt wird
und anschließend
die Oberfläche
durch einen chemischen oder einen elektrolytischen Prozess poliert
wird, als ein Elektrodenrahmen 24 fertiggestellt, der Resonatorelektroden 23 aufweist,
wie dies in 3B dargestellt ist. Der Elektrodenrahmen 24 umfasst
Positionierungsführungen 25 auf
den innenliegenden Seiten davon. Der Elektrodenrahmen 24 kann
durch Spritzgießen
hergestellt werden.
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3C illustriert
einen Querschnitt des Elektrodenrahmens 24. Anschließend wird
der Elektrodenrahmen 24 auf eine dielektrische Folie 26 platziert und
von beiden Seiten, von der oberen Seite und von der unteren Seite
aus, zusammengepresst, wie dies in 3D durch
die Pfeile dargestellt ist. Als ein Ergebnis, das in 3E dargestellt
ist, wird der Elektrodenrahmen 24 in der dielektrischen
Folie 26 eingebettet. Anschließend wird die Folie in die
dielektrische Resonatorsubstrate 27 unterteilt, wie dies
in 3F dargestellt ist.
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Die 4A und 4B illustrieren
eine Vorgehensweise des Herstellens eines dielektrischen Filters,
wobei das dielektrische Resonatorsubstrat 27 (identisch
mit dem Substrat 11d, das in 1 dargestellt
ist) Resonatorelektroden 14a und 14b aus Metallfolie
besitzt. Die Vorgehensweise wird beschrieben, wobei gleiche Elemente
durch die gleichen Referenznummern wie die, die in 1 dargestellt
sind, bezeichnet werden.
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In 4A werden
ein keramisches dielektrisches Schutz-Substrat 11a als
eine Schutzschicht, ein keramisches dielektrisches Abschirmelektrodensubstrat 11b mit
einer Schutzelektrode 12a, ein dielektrisches Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 11C mit
einer Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 13,
ein keramisches dielektrisches Resonatorsubstrat 11d mit
Resonatorelektroden 14a und 14b aus Metallfolie,
die darin eingebettet sind, die durch die in den 3A bis 3F dargestellte
Vorgehensweise hergestellt werden, ein keramisches dielektrisches
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 11e mit
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator- Elektroden 15a und 15b und
ein keramisches dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 11f mit
einer Abschirmelektrode 12b übereinander laminiert und in
eine Richtung zusammengedrückt,
die durch die Pfeile bezeichnet wird. Dadurch wird eine dielektrische Substrat-Anordnung 28 bereitgestellt,
die in 4B dargestellt wird. Die dielektrische
Substrat-Anordnung 28 wird in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer
Temperatur von 900°C
gebrannt, um ein geschichtetes keramisches dielektrisches Filter
hervorzubringen.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Ausführungsform
kann jedes keramische dielektrische Substrat, das eine hohe dielektrische
Konstante aufweist, aus einer Bi-Ca-Nb-O-Basis, einer Ba-Ti-O-Basis [Zr(Mg,
Zn, Nb)]TiO4 + MnO2-Basis und
einem gemischten dielektrischen Ba-Nd-Ti-O-Material hergestellt
sein. Ein Abschnitt der keine Kapazitanz bildet, kann aus einem
Forsterit- oder einem Aluminium-Borosilikat-Glas hergestellt sein.
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Ausführungsform
1 der Erfindung
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Die
Ausführungsform
1 der Erfindung wird von der Ausführungsform 2 dahingehend unterschieden,
dass ein dielektrisches Substrat, das eine Resonatorelektrode aus
einer Metallfolie, die darin eingebettet ist, umfasst, aus einem
zusammengesetzten Material hergestellt ist, das wärmehärtendes
Harz, wie beispielsweise Epoxyharz und ein anorganisches Füllmaterial
wie beispielsweise Al2O3-Pulver
oder MgO-Pulver enthält.
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Das
wärmehärtende Harz
des zusammengesetzten Materials kann nicht nur aus Epoxyharz sondern
auch aus Phenolharz und Cyanatharz hergestellt sein.
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Die 5A bis 5F sind
schematische Diagramme, die im Wesentlichen ein Verfahren in Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform
illustrieren. Wie dies in 5A dargestellt
ist, werden ein keramisches dielektrisches Schutz-Substrat 31a als eine
Schutzschicht in Form einer ungebrannten Folie (green sheet), ein
keramisches dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 31b in
Form einer ungebrannten Folie (green sheet) mit einer Abschirmelektrode 32a und
ein dielektrisches Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 31c in
Form einer ungebrannten Folie (green sheet) mit einer Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 33 übereinander
laminiert und in Richtungen, die durch die Pfeile dargestellt werden,
zusammengepresst. Die laminierten Substrate werden anschließend bei ungefähr 900°C gebrannt,
um einen ersten dielektrischen Block 34, der in 5B dargestellt
ist, zu entwickeln. Anschließend
werden, wie dies in 5C dargestellt ist, ein keramisches
dielektrisches Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 36 in
Form einer ungebrannten Folie (green sheet) mit Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 35a und 35b und
ein keramisches dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 37 in
Form einer ungebrannten Folie (green sheet) mit einer Abschirmelektrode 32b laminiert
und zusammengepresst. Die laminierten Substrate werden anschließend bei
ungefähr
900°C gebrannt,
um einen zweiten dielektrischen Block 38, der in 5D dargestellt ist,
zu entwickeln.
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Anschließend wird
ein dielektrisches zusammengesetztes Resonatorsubstrat 40,
das durch die Prozesse, die in den 3A bis 3F beschrieben werden,
hergestellt wird, das Resonatorelektroden 39a und 39b,
die darin eingebettet sind, zwischen den ersten dielektrischen Block 34 und
den zweiten dielektrischen Block 38 platziert, wie dies
in 5E dargestellt ist, und in Richtungen, die durch
die Pfeile dargestellt sind, zusammengepresst. Das Substrat 40 enthält die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 35a und 35b,
die auf der unteren Oberfläche
davon eingebettet sind. Die Substrate werden bei einer Temperatur
im Bereich zwischen 150 bis 200°C
zum Aushärten
des zusammengesetzten Materials erhitzt, wodurch der erste dielektrische Block 34,
das zusammengesetzte dielektrische Resonatorsubstrat 40 und
der zweite dielektrische Block 38 dazu veranlasst werden,
miteinander verbunden zu werden, um ein dielektrisches Filter bereitzustellen,
das in 5F dargestellt ist.
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Um
eine Leistung des Filters zu verbessern, kann das zusammengesetzte
dielektrische Resonatorsubstrat 40 einen hohen Gehalt an
keramischem dielektrischem Pulver enthalten, das eine hohe dielektrische
Konstante als den anorganischen Füllstoff aufweist, der nicht
nur aus Al2O3 und
MgO sondern auch aus Bi-Ca-Nb-O, Ba-Ti-O, [Zr(Mg, Zn, Nb)]TiO4 + MnO2 und Ba-Nd-Ti-O-Mischungen
ausgewählt wird.
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Die
Resonatorelektroden 39a und 39b aus einer Metallfolie
dieser Ausführungsform
ermöglichen,
da sie in dem zusammengesetzten Substrat, das Harz enthält, eingebettet
sind, dass das dielektrische Filter durch einfache Prozesse, die
in den 5A bis 5F dargestellt
sind, hergestellt wird.
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Der
anorganische Füllstoff
in dem zusammengesetzten Material in dieser Ausführungsform kann vorzugsweise
ungefähr
zu 70% bis 90% enthalten sein, so dass das zusammengesetzte Material eine
identische thermische Ausdehnung wie das keramische Material aufweist.
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Um
die dielektrische Konstante des zusammengesetzten Materials zu erhöhen, kann
der Füllstoff
noch zu einem höheren
Grad enthalten sein. Für eine
Bondingstärke
kann der Füllstoff
zu einem geringeren Grad als wie der voranstehend beschriebene Bereich
enthalten sein.
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Der
Resonator besitzt den Q-Faktor, der signifikant durch die Elektroden
aus Metallfolie, die einen hohen Leiter-Q-Faktor aufweist, und das
dielektrische Substrat, das einen hohen Q-Material-Faktor aufweist,
erhöht
wird.
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Das
dielektrische Filter von Ausführungsform 1
der Erfindung umfasst die Resonatorelektroden 39a und 39b,
die in dem dielektrischen Material eingebettet sind, die eine niedrige
dielektrische Konstante aufweisen. Jede Elektrode berührt das
Material, das eine hohe dielektrische Konstante aufweist, an seinen
oberen und unteren Oberflächen
und berührt
das Material, das eine hohe dielektrische Konstante aufweist, an
ihren Seiten.
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Das
dielektrische Filter von Ausführungsform 1
der Erfindung weist eine Elektrode wie beispielsweise eine Kondensatorkopplungs-Elektrode
oder eine Eingangs-/Ausgangselektrode
in dem Material einer hohen dielektrischen Konstante auf, weist
jedoch selbst dann denselben Vorteil auf, wenn das Material der
hohen dielektrische Konstante die Elektrode nicht enthält. Um die
Elektrode zu integrieren, wird das dielektrische Material zusammen
mit der Elektrode gebrannt. Das dielektrische Material, und zwar
ein LTCC-(low temperature co-fired ceramic) Material, das zusammen
mit der Elektrode gebrannt werden kann, weist jedoch im Wesentlichen
einen niedrigen Q-Faktor
auf (den Material-Q-Faktor). In Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
2 der Erfindung sind die Resonatorelektroden so angeordnet, dass
sie in direkten Kontakt mit einem bei einer hohen Temperatur gebrannten
keramischen Material kommen, das einen hohen Q-Faktor aufweist,
jedoch nicht zusammen mit der Elektrode gebrannt werden kann. Das
dielektrische Material versieht beim Ausschließen der Elektrode das dielektrische
Filter mit dem Vorteil des HTCC-Materials, das heißt, dem
hohen Q-Material-Faktor.
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Ausführungsform
2 der Erfindung
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Ein
dielektrisches Filter in Übereinstimmung mit
der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung wird durch das folgende Verfahren hergestellt. Wie
dies in 6A dargestellt ist, wird ein
Elektrodenrahmen 24, der durch die Vorgehensweise, die
in den 3A bis 3F dargestellt
ist, hergestellt wird, durch Druck-Bonding mit einem zusammengesetzten
Material 41 verbunden, das dieselbe Dicke aufweist, wie
der Elektrodenrahmen 24. Als ein Ergebnis, das in 6B dargestellt
ist, werden Öffnungen 42 in
dem Elektrodenrahmen 24 mit dem zusammengesetzten Material 41 gefüllt, wodurch
auf diese Weise ein zusammengesetztes Elektrodensubstrat 43 gebildet
wird.
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Anschließend wird
ein dielektrisches Substrat 44 aus keramischem Material,
das eine hohe dielektrische Konstante aufweist, in Form einer ungebrannten
Folie (green sheet) auf die obere Oberfläche eines zweiten dielektrischen
Blockes 38 in Form einer ungebrannten Folie, der durch
die Vorgehensweise, die in 5C dargestellt
wird, hergestellt wird, platziert und unter derselben Bedingung
wie die der Ausführungsform
1 der Erfindung gebrannt, um einen dritten dielektrischen Block 45 zu
entwickeln. Wie dies in 6C dargestellt
wird, wird ein dielektrisches zusammengesetztes Resonatorsubstrat 46, das
von dem zusammengesetzten Elektrodensubstrat 43 getrennt
ist, zwischen dem dritten dielektrischen Block 45 und einem
ersten dielektrischen Block 34 platziert, der durch die
in 5B dargestellte Vorgehensweise hergestellt wird.
Anschließend werden
sie zusammengepresst, um ein dielelektrisches Filter auszubilden,
das in 6D dargestellt ist. Das Filter
enthält
das dielektrische Substrat 44, das eine hohe dielektrische
Konstante aufweist, das zwischen den Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 35a und 35b und
den Resonatorelektroden 39a und 39b positioniert
ist, und weist dementsprechend einen verbesserten Q-Faktor auf, obgleich
es durch einen kostengünstigen
Prozess hergestellt wird. Bei dem Resonator wird der Q-Faktor signifikant
durch die Elektroden aus Metallfolie, die einen hohen Q-Faktor aufweisen
und das dielektrische Substrat, das einen hohen Material-Q-Faktor aufweist,
erhöht.
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Das
dielektrische Filter der Ausführungsform 2
der Erfindung umfasst die Resonatorelektroden 39a und 39b,
die in dem dielektrischen Material eingebettet sind, das eine niedrige
dielektrische Konstante aufweist. Jede Elektrode berührt das
Material, das eine hohe dielektrische Konstante aufweist an ihren
oberen und unteren Oberflächen
und berührt
das Material, das eine hohe dielektrische Konstante aufweist, an
ihren Seiten.
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Anstelle
des zusammengesetzten Substrates 43 kann das Filter dieser
Ausführungsform
durch ein Verfahren, ein Verfahren in dem Prozess, der in 6C dargestellt
ist, des Bereitstellens der Resonatorelektroden 39a und 39b direkt
auf der oberen Oberfläche
des dritten dielektrischen Blockes 45, des Füllens der Öffnungen 42 des
Elektrodenrahmens 24 mit flüssigem Harz, wie beispielsweise
Epoxy-, Phenol-, Cyanat-, Poly-Phenylenphthalat-
oder Poly-Phenylenätherharz
als Klebstoff und durch anschließendes Bonding des dielektrischen
Blockes 34 von oben hergestellt werden. Sie können mit
einer Paste aus Glassplitt anstelle des Harzklebstoffes miteinander
durch Bonding verbunden werden, womit die Öffnungen 2 des Elektrodenrahmens 24 gefüllt werden,
und bei ungefähr
900°C gebrannt
werden, um glasversiegelt zu werden.
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In
den Prozessen, die in den 3A bis 3E und
den 6A und 6B dargestellt
sind, wird eine Vielzahl von Resonatorelektroden mit einem Mal in
dem Elektrodenrahmen erhalten. In den anderen Prozessen wird jedes
dielektrische Filter für eine
einfache Erläuterung
illustriert.
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Die
Resonatorelektrode aus Metallfolie der voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen wird
auf ihrer Oberfläche
durch Au, Ag oder Cu poliert oder Metallbeplankung unterzogen, um
eine durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit
in dem Bereich von 0,5 bis 0,01 μm
zu erzielen. Die Resonatorelektrode weist, da sie eine glättere Oberfläche als
die Elektrode aufweist, die durch einen herkömmlichen Aufdruckprozess mit
Leiterplaste hergestellt wird und eine durchschnittliche Oberflächenrauhigkeit
im Bereich von 1 bis 3 μm
aufweist, einen erhöhten
Q-Faktor auf und verbessert auf diese Weise die Leistung des Filters.
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Das
dielektrische Filter der Ausführungsform 2
der Erfindung weist eine Elektrode, wie beispielsweise eine Kondensatorkopplungs-Elektrode
oder eine Eingangs-/Ausgangselektrode
in dem Material einer hohe dielektrischen Konstante auf, weist jedoch denselben
Vorteil selbst dann auf, wenn das Material der hohen dielektrischen
Konstante nicht die Elektrode enthält. Um die Elektrode zu integrieren,
wird das dielektrische Material zusammen mit der Elektrode gebrannt.
Das dielektrische Material, das heißt, ein LTCC-(low temperature
co-fired ceramic) Material, das zusammen mit der Elektrode gebrannt
werden kann, weist jedoch einen im Wesentlichen niedrigen Q-Faktor (den Material-Q-Faktor)
auf. In Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
2 der Erfindung werden die Resonatorelektroden so angeordnet, dass
sie direkt mit einem HTCC-(high temperature co-fired ceramic) Material
in Kontakt kommen, das einen hohen Q-Faktor aufweist, jedoch nicht
zusammen mit der Elektrode gebrannt werden kann, und weist dementsprechend
einen hohen Q-Faktor auf. Das dielektrische Material stellt beim
Ausschließen der
Elektrode dem dielektrischen Filter den Vorteil des HTCC-(high temperature
co-fired ceramic) Materials, das heißt, den hohen Material-Q-Faktor
bereit.
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Der
Resonator der Ausführungsform
4 enthält
ein Paar der Resonatorelektroden aus Metallfolie liefert dem Filter
jedoch denselben Effekt beim Integrieren von drei oder mehr Resonatorelektroden.
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Die
herkömmliche
Resonatorelektrode, die mit einem aufgedruckten Muster aus Leiterpaste
ausgebildet wird, ist hinsichtlich ihrer Dicke beschränkt. Die
Resonatorelektrode dieser Ausführungsform,
die aus Metallfolie hergestellt ist, weist, da sie durch einen photolithographischen
Prozess und einen Ätzprozess
hergestellt werden kann, eine gewünschte Dicke entsprechend den
gewünschten
Eigenschaften auf und verfügt über einen
reduzierten Leiterverlust. Das Filter mit der Elektrode ermöglicht,
dass eine Kommunikationsvorrichtung kleine Abmessungen und eine
hohe Leistung aufweist.
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Ausführungsform
3 der Erfindung
-
Diese
Ausführungsform
betrifft einen Antennen-Duplexer 65, der das dielektrische
Filter der Ausführungsformen
1 und 2 als ein Sendefilter 62 oder ein Empfängerfilter 61 zum
Trennen eines Signals in ein empfangenes Signal und in ein gesendetes
Signals in einer Kommunikationsvorrichtung 67 wie beispielsweise
ein Mobiltelefon enthält.
Wie dies in 7 dargestellt ist, sind die
dielektrischen Filter der voranstehend beschriebenen Ausführungsform
mit den jeweiligen Enden einer Abgleichungsschaltung 266 verbunden,
die einen Antennenanschluss 63 aufweist, der mit einer
Antenne 64 verbunden ist. Dadurch wird ein koaxialer Resonator
beseitigt, der einen großen
Raum einnimmt, und der allgemeinhin in einem Antennen-Duplexer verwendet
wird. Der Antennen-Duplexer dieser Ausführungsform weist insgesamt
reduzierte Abmessungen auf.
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Der
Antennen-Duplexer dieser Ausführungsform
kann, da er das dielektrische Filter enthält, das eine Resonatorelektrode
hat, die aus einer Metallfolie hergestellt ist, zu einer kleineren
Größe und zu
der verbesserten Leistung der Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise
dem Mobiltelefon beitragen.
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Die
Resonatorelektrode des dielektrischen Filters in dem Antennen-Duplexer
weist, da sie eine Oberfläche
besitzt, die durch Polieren oder Metallbeplankung geglättet worden
ist, einen hohen Q-Faktor auf.
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Die
Resonatorelektrode des dielektrischen Filters in dem Antennen-Duplexer
wird mit einem Elektrodenrahmen hergestellt, der durch die Prozesse
des Versehens mit einer Fotomaske und des Ätzens beider Oberflächen einer
Folie der Metallfolie, die Gold, Silber oder Kupfer enthält, und
des anschließenden
Abrundens seiner Kanten und Ecken durch chemisches oder elektrolytisches
Polieren hergestellt wird. Als Ergebnis kann die Resonatorelektrode
die abgerundeten Kanten und Ecken aufweisen.
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(Ausführungsform
6)
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8 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
6. Das dielektrische Filter, das eine ähnliche grundlegende Anordnung
aufweist, wie die, die in 17 dargestellt
ist, umfasst sechs dielektrische Substrate 111a bis 111f.
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Elektroden
in dem dielektrischen Filter können
unter Verwendung desselben leitfähigen
Materials wie dem des herkömmlichen
Filters hergestellt werden. Jede Elektrode in dieser Ausführungsform weist
einen rechteckförmigen
Querschnitt auf, wie dies in der Querschnittsdarstellung von 8 zum Zwecke
einer einfachen Erläuterung
dargestellt ist. Der Querschnitt kann eine beliebige geeignete Form aufweisen,
wie beispielsweise eine Spulenform, wie dies in 18 dargestellt
ist und kann durch Aufdrucken eines Musters aus leitfähiger Paste
bereitgestellt werden.
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Das
obere dielektrische Abschirmelektrodensubstrat 111b umfasst
eine Abschirmelektrode 112a auf der oberen Oberfläche davon.
Das Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 111c umfasst
eine Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 113 auf
der oberen Oberfläche
davon. Das dielektrische Resonatorsubstrat 111d umfasst Resonatorelektroden 114a und 114b auf
der oberen Oberfläche
davon. Das dielektrische Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 111e umfasst
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 115a und 115b auf
der oberen Oberfläche
davon. Das untere dielektrische Abschirmelektrodensubstrat 111f umfasst
eine Abschirmelektrode 112b auf der oberen Oberfläche davon.
Die Substrate 111b bis 111f werden mit dem Schutzsubstrat 111a,
das am weitesten oben liegt, zusammen laminiert, um das dielektrische
Filter dieser Ausführungsform
bereitzustellen. Das Schutzsubstrat 111a kann aus einem
anderen Material als dem dielektrischen Material hergestellt sein,
so beispielsweise aus einem organischen Material, das die Abschirmelektroden
vor umgebenden Bedingungen schützen
kann.
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Das
dielektrische Filter dieser Ausführungsform,
die in 8 dargestellt ist, weist Endelektroden, wie dies
in 17 dargestellt ist, auf der linken Seite und auf
der rechten Seite davon auf, was nicht illustriert und erläutert wird.
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Das
dielektrische Filter dieser Ausführungsform
umfasst eine Anordnung der Substrate. Wie dies in 8 dargestellt
ist, ist jedes des oberen dielektrischen Abschirmelektrodensubstrates 111b,
des Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrates 111c,
des dielektrischen Resonatorsubstrates 111d und des dielektrischen
Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrates 111e aus
Materialien hergestellt, die unterschiedliche dielektrische Konstanten
aufweisen, so ein erstes dielektrisches Material, das eine relativ
hohe dielektrische Konstante aufweist (im Folgenden als ein Material
mit hoher dielektrischer Konstante bezeichnet), und ein zweites
dielektrisches Material 117, das eine niedrigere dielektrische
Konstante als die erste dielektrische Konstante aufweist (dementsprechend
im Folgenden als ein Material mit niedriger dielektrischer Konstante
bezeichnet). Insbesondere werden das Material mit hoher di elektrischer
Konstante und das Material mit niedriger dielektrischer Konstante
abwechselnd entlang einer quer verlaufenden Richtung angeordnet.
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Dementsprechend
befindet sich das Material mit hoher dielektrischer Konstante 116 in
der Mitte einer jeden Resonatorelektroden 114a und 114b in dem
dielektrischen Filter. Das Material mit niedriger dielektrischer
Konstante 117 befindet sich an einer äußeren Seite einer jeden Resonatorelektrode 114a und 114b.
Dadurch werden elektrische Stromlinien einheitlich auf die Resonatorelektroden 114a und 114b positioniert.
Die Linien sind in einem herkömmlichen
dielektrischen Filter in der Nähe
eines jeden Endes der Elektroden verstreut. Eine Stromdichte durch
die Resonatorelektroden 114a und 114b reduziert,
da sie einheitlich ist, einen Leiterverlust der Resonatorelektroden 114a und 114b und
reduziert auf diese Weise einen Verlust in dem dielektrischen Filter.
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In
dem dielektrischen Filter dieser Ausführungsform wird jeder überlappte
Bereich zwischen den Resonatorelektroden 114a und 114b und
der Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 113 und
jeder überlappte
Bereich zwischen den Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 115a und 115b und
der Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 113 mit
dem Material mit niedriger dielektrischer Konstante 117 befüllt. Dadurch
können
Kapazitanzen und Eigenschaften des Filters auf einfache Weise ausgelegt
werden.
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(Ausführungsform
7)
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Die 9A bis 9C illustrieren
Prozesse zum Herstellen eines zusammengesetzten dielektrischen keramischen
Substrates in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
7. Wie dies in 9A dargestellt ist,
werden abwechselnd nicht gebrannte Folien (green sheets) 121a und 121b,
die aus einem keramischen Bi-Ca-Nb-O-Material, das eine hohe dielektrische
Konstante aufweist, hergestellt sind, und nicht gebrannte Folien
(green sheets) 122a, 122b und 122c, die
aus einem Forsterit-basierten keramischen Material, das eine niedrige
dielektrische Konstante aufweist, hergestellt sind, laminiert. Jede
der nicht gebrannten Folien 121a und 122b umfasst
keramische nicht gebrannte Schichten, die eine Dicke von einigen
wenigen Mikrometern bis zu Hunderten von Mikrometern aufweisen,
die durch ein Streichverfahren mit Rakel mit einem Aufschlämmung ent haltenen Pulver
aus dielektrischem Material und organischem Bindemittel hergestellt
werden.
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Ein
zusammengesetzter keramischer dielektrischer Block 123 (im
Folgenden als Block aus ungebrannter Folie (green sheet) bezeichnet),
der ungebrannten Folien (green sheets) 121a und 122b wird entlang
der Linien A-A, B-B, C-C und D-D aufgeschnitten, wie dies in 9B dargestellt ist. Dadurch werden vier
zusammengesetzte keramische dielektrische ungebrannte Substrate 124 bis 127 bereitgestellt,
wie dies in 9C dargestellt ist. Jedes
Substrat umfasst zwei unterschiedliche dielektrische keramische
Materialien, ein keramisches Material, das eine hohe dielektrische
Konstante aufweist und ein keramisches Material, das eine niedrige
dielektrische Konstante aufweist.
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Die 10A bis 10C sind
perspektivische Darstellungen, die die letzteren Prozesse des Herstellens
des dielektrischen Filters dieser Ausführungsform illustrieren. Wie
dies in 10A dargestellt ist, ist eine
obere Abschirmelektrode 131a auf der oberen Oberfläche des
keramischen dielektrischen ungebrannten Substrates 124 vorhanden. Eine
Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 132 ist auf
der oberen Oberfläche
des keramischen dielektrischen ungebrannten Substrates 125 vorhanden.
Resonatorelektroden 133a und 133b, bei denen ein
Ende als ein Kurzschlussende und das andere Ende als ein offenes
Ende ausgebildet ist, sind auf der oberen Oberfläche des keramischen dielektrischen
ungebrannten Substrates 126 vorhanden. Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 134a und 134b sind
auf der oberen Fläche des
keramischen dielektrischen ungebrannten Substrates 127 vorhanden.
Sie werden zusammen laminiert und an den jeweiligen Seiten davon
mit einem keramischen ungebrannten Schutzsubstrat 136 und einem
keramischen dielektrischen ungebrannten Substrat 137 bedeckt,
das eine untere Abschirmelektrode 131b, die darauf vorhanden
ist, enthält,
wie dies in 10B dargestellt ist. Sie werden
anschließend
zusammengepresst und bei einer vorgegebenen Temperatur gebrannt,
wodurch das dielektrische Filter bereitgestellt wird, das in 10C dargestellt ist.
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Das
ungebrannte Schutzsubstrat 136 und das keramische dielektrische
ungebrannte Substrat 137 mit der unteren Abschirmelektrode 131b,
die in den 10A bis 10C dargestellt
sind, sind aus demselben Material wie das keramische Material 122a hergestellt,
das die niedrige dielektrische Konstante aufweist. Sie können aus
einem keramischen Material hergestellt sein, das eine hohe dielektrische Konstante
aufweist. Bei der Resonatorelektrode in dem dielektrischen Filter
dieser Ausführungsform
ist ein Ende das Kurzschlussende und das andere Ende ist das offene
Ende, bei ihr können
jedoch auch beide Enden offen sein.
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Die
keramischen dielektrischen ungebrannte Substrate 124, 125, 126 und 127 dieser
Ausführungsform,
die in den 9A bis 9C und
in den 10A bis 10C dargestellt
sind, sind mit den Scheiben des Blockes aus ungebrannter Folie 123 zu einer
gewünschten
Dicke ausgebildet. Die Substrate können mit den jeweiligen Blöcken aus
ungebrannter Folie ausgebildet werden, wobei jeder zwei unterschiedliche
dielektrische Materialien aufweist. Die Abschnitte der hohen dielektrischen
Konstante in jedem keramischen dielektrischen ungebrannten Substrat
können
voneinander unterschiedliche Breiten im Querschnitt aufweisen. Dadurch
wird ermöglicht, dass
das dielektrische Filter flexibel gestaltet werden kann.
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Die
Elektroden, die auf den dielektrischen ungebrannten Substraten vorhanden
sind, können mit
aufgedruckten Mustern aus einer leitfähigen Paste oder geätzten Metallfolien
hergestellt sein. Die keramischen dielektrischen ungebrannten Substrate können mit
den Elektroden unter diesen Bedingungen gebrannt werden.
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Die
voranstehend beschriebene Vorgehensweise der Ausführungsform
7 wird erläutert,
wobei der Block der ungebrannten Folie (green sheet) 123 in
die keramischen dielektrischen ungebrannten Substrate 124, 125, 126 und 127 unterteilt
wird, die anschließend
mit den Elektroden versehen werden, laminiert und gebrannt werden.
Die Vorgehensweise kann modifiziert werden, wobei die keramischen
dielektrischen ungebrannten Substrate 124, 125, 126 und 127,
die von dem Block ungebrannter Folie 123 erhalten werden,
erst gebrannt und anschließend
mit den Elektroden versehen werden. Durch die modifizierte Vorgehensweise
wird verhindert, dass die Substrate während des Brennens Risse bekommen.
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Die
gebrannten keramischen dielektrischen Substrate in der modifizierten
Vorgehensweise können
mit einem Klebstoff durch Bonden miteinander verbunden werden, der
von dem wärmehärtenden Harz,
dem zusammengesetzten Material, das wärme härtenden Harz und einen anorganischen
Füllstoff enthält und einem
Glassplitt ausgewählt
wird und das eine niedrige Schmelztemperatur und Ähnliches
aufweist.
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Wie
dies voranstehend beschrieben worden ist, umfasst das dielektrische
Filter dieser Ausführungsform
die laminierten zusammengesetzten dielektrischen Substrate, die
aus zusammengesetzten Materialien hergestellt sind, die unterschiedliche
relative dielektrische Konstanten aufweisen. Dementsprechend kann
das dielektrische Filter Substrate umfassen, die aus dem zusammengesetzten
dielektrischen Substrat und dem dielektrischen Substrat, das eine
einzige relative dielektrische Konstante aufweist, entsprechend
einer gewünschten
Form und gewünschten
Eigenschaften ausgewählt
werden.
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(Ausführungsform
8)
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11 ist
eine Querschnittsdarstellung eines dielektrischen Filters in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
8. Das dielektrische Filter der Ausführungsform 8 unterscheidet
sich von dem dielektrischen Filter der Ausführungsform 6 durch eine modifizierte
Anordnung einer Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 143 auf
einem dielektrischen Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 111c und
von Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 145a und 145b auf
einem dielektrischen Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 111e.
Wie dies in 11 dargestellt ist, sind beide
Enden der Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode 143 und
ein Ende einer jeden Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektroden 145a und 145b in
einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante 116 angeordnet.
Durch diese Anordnung wird ermöglicht,
dass Kondensatorabschnitte, die Kapazitanzen aufweisen, in dem Material
mit der hohen dielektrischen Konstante angeordnet werden können, wodurch
auf diese Weise die Kapazitanzen auf den Kondensatorabschnitten
in dem dielektrischen Filter erhöht werden.
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(Ausführungsform
9)
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12 illustriert
ein dielektrisches Filter in Übereinstimmung
mit der Ausführungsform
9, die dielektrische Substrate 111a bis 111f umfasst,
die eine Konstruktion mit drei Platten aufweisen, die aus einem
zusammengesetzten Material, einschließlich einem Material mit einer
hohen dielektrischen Konstante 116 und einem Material mit
einer niedrigen dielektrischen Konstante 117 hergestellt
sind. Die dielektrischen Substrate werden, da sie mit einem aufgeschnittenen
Block aus ungebrannter Folie (green sheet) ausgebildet werden, durch
eine einfache Vorgehensweise hergestellt.
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(Ausführungsform
10)
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13 illustriert
ein dielektrisches Filter der Ausführungsform 10. Das Filter umfasst
ein Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Substrat 11c und
ein dielektrisches Resonatorsubstrat 111d, die aus einem
zusammengesetzten Material einschließlich einem Material mit einer
hohen dielektrischen Konstante 116 und einem Material mit
einerniedrigen dielektrischen Konstante 117 hergestellt
sind. Das Filter umfasst des Weiteren ein dielektrisches Schutzsubstrat 111a,
ein oberes dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 111b,
ein dielektrisches Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Substrat 111e und
ein unteres dielektrisches Abschirmelektroden-Substrat 111f,
die aus dem Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante 117 hergestellt
sind. Diese Anordnung dieser Ausführungsform unterdrückt Probleme
wie die Entstehung von Rissen, die nach dem Brennen verursacht werden,
aufgrund einer Differenz von Kontraktion zwischen unterschiedlichen
dielektrischen Materialien, verglichen mit der voranstehend beschriebenen
Ausführungsform,
bei der alle dielektrischen Substrate aus einem einzelnen Block
erhalten werden.
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Die 14A und 14B illustrieren
Profile eines Stroms, der in einem herkömmlichen dielektrischen Filter
fließt
und eines Stroms, der in dem dielektrischen Filter der Ausführungsformen
in dem Querschnitt der Resonatorelektrode fließt. Elektrische Stromlinien,
die im Allgemeinen in Richtung zu beiden Seiten der Resonatorelektrode
ausgerichtet sind, die in einem einzelnen dielektrischen Material
in dem herkömmlichen
dielektrischen Filter eingebettet ist, sind durch die Anordnung
dieser Ausführungsform
gleichmäßig entlang
der Breitenrichtung ausgerichtet. Dadurch wird ermöglicht,
dass der Strom gleichmäßig durch
den Querschnitt der Resonatorelektrode fließt.
-
Ausführungsform
4 der Erfindung
-
Ein
dielektrisches Filter in Übereinstimmung mit
der Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen identisch mit dem
dielektrischen Filter der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen
mit Ausnahme einer Anordnung einer Resonatorelektrode.
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Die
Resonatorelektrode des dielektrischen Filters der voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen
weist eine rechteckförmige
Form mit einer einheitlichen Breite auf. Die Resonatorelektroden 163a und 163b dieser
Ausführungsform
besitzen breite Abschnitte 163aw und 163bw an
jeweiligen offenen Enden davon, wie dies in 15 dargestellt
ist. Die breiten Abschnitte 163aw und 163bw sind
in der Form so ausgelegt, dass sie die Eigenschaften des Filters
bestimmen.
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Wie
dies in der Zeichnung der Ausführungsform
dargestellt ist, ist bei einer jeden der Resonatorelektroden 163a und 163b die
Mitte auf einem Material mit einer hohen dielektrischen Konstante
ausgebildet, und die beiden Enden einschließlich der breiten Abschnitte 163aw und 163bw sind
auf einem Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante ausgebildet.
Diese Anordnung stellt das Filter mit demselben Vorteil wie die
voranstehend beschriebenen Ausführungsformen
bereit.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst das Filter zwei Resonatorelektroden und kann drei oder mehr Resonatorelektroden
aufweisen, wobei bei jeder jeweils die Mitte und die beiden Kanten
in den dielektrischen Materialien mit den unterschiedlichen dielektrischen
Konstanten ausgebildet sind.
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(Ausführungsform
12)
-
Die
Ausführungsform
12 betrifft einen Antennen-Duplexer 256, der ein dielektrisches
Filter der Ausführungsform
4 als ein Sendefilter 261 oder als ein Empfängerfilter 261 zum
Trennen eines Signals in ein empfangenes Signals und in ein gesendetes Signal
in einer Kommunikationsvorrichtung 267 wie beispielsweise
ein Mobiltelefon umfasst. Wie dies in 16 dargestellt
ist, umfasst der Antennen-Duplexer 256 die dielektrischen
Filter der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen, die mit den jeweiligen
Enden einer Abgleichungsschaltung 266, die einen Antennenanschluss 263,
der mit einer Antenne 264 verbunden ist, aufweist, verbunden
sind. Durch diese Anordnung wird ein koaxialer Resonator beseitigt,
der einen großen
Raum einnimmt, und der allgemeinhin in einem herkömmlichen
Antennen-Duplexer verwendet wird. Der Antennen-Duplexer dieser Ausführungsform weist insgesamt
reduzierte Abmessungen auf.
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Der
Antennen-Duplexer dieser Ausführungsform
kann, da er das dielektrische Filter enthält, das eine Resonatorelektrode
hat, die aus einer Metallfolie hergestellt ist, zu einer kleineren
Größe und zu
der verbesserten Leistung der Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise
dem Mobiltelefon beitragen.
-
Die
Resonatorelektroden, die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektroden
und die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensatorelektroden dieser
Ausführungsform
können
mit einem aufgedruckte Muster aus leitfähiger Paste, die Gold, Silber oder
Kupfer enthält,
hergestellt sein.
-
Die
Resonatorelektroden, die Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektroden
und die Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensatorelektroden dieser
Ausführungsform
können
aus einer Metallfolie hergestellt sein, die im Wesentlichen Gold,
Silber oder Kupfer enthält.
-
Das
erste dielektrische Material ist nicht darauf beschränkt, aus
einer Bi-Ca-Nb-O-Mischung
zu bestehen, sondern kann aus einer Gruppe von keramischen Materialien
einschließlich
Ba-Ti-O und Zr(Mg, Zn, Nb)Ti-Mn-O ausgewählt werden. Das zweite dielektrische
Material ist Forsterit durch die gesamten Ausführungsformen hinweg, es kann
jedoch auch ein auf Aluminium-Borosilikat-Glas basierendes keramisches
Material sein.
-
Das
dielektrische Filter der Ausführungsformen
kann ein keramisches Material aus Bi-Ca-Nb-O, Ba-Ti-O oder Zr(Mg, Zn, Nb)Ti-Mn-O
als das erste dielektrische Material und ein keramisches Material aus
einem Forsterit- oder Aluminium-Borosilikat-Glas als das zweite
dielektrische Material sein, und weist dementsprechend eine verbesserte
Betriebszuverlässigkeit
und Materialeigenschaften auf.
-
Das
dielektrische Filter kann durch die folgenden Prozesse hergestellt
werden:
- (a) Verbinden des ersten dielektrischen
Materials in Form einer ungebrannten Folie (green sheet) mit dem
zweiten dielektrischen Material in Form einer ungebrannten Folie,
das eine niedrigere dielektrische Konstante als das erste dielektrische Material
in einer quer verlaufenden Richtung aufweist, um den zusammengesetzten,
keramischen dielektrischen Block als ungebrannte Folie bereitzustellen;
- (b) Schneiden des zusammengesetzten, keramischen dielektrischen
Blockes als ungebrannte Folie in quer verlaufender Richtung, um
zusammengesetzte dielektrische Substrate in Form einer ungebrannten
Folie (green sheet) bereitzustellen, die das erste dielektrische
Material und das zweite dielektrische Material enthalten; und
- (c) Bereitstellen einer oberen Abschirmelektrode, einer Zwischenstufen-Kopplungskondensator-Elektrode,
von Resonatorelektroden und einer Eingangs-/Ausgangs-Kopplungskondensator-Elektrode
auf den jeweiligen oberen Oberflächen
der zusammengesetzten dielektrischen Substrate in Form einer ungebrannten
Folie (green sheet) und anschließendes Laminieren und Brennen
der zusammengesetzten dielektrischen Substrate unter spezifischen
Bedingungen.
-
Diese
Prozesse ermöglichen,
dass die dielektrischen Substrate und die Elektroden auf einfache
Weise mit einem Mal gebrannt werden können.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Ein
dielektrisches Filter der vorliegenden Erfindung umfasst Resonatorelektroden,
die aus einer Metallfolie hergestellt ist, die eine einheitliche
Dicke aufweisen, elektromagnetisch miteinander gekoppelt sind und
glatte Oberflächen
aufweisen. Das Filter wird auf diese Weise kostengünstig hergestellt,
weist einen verbesserten Q-Faktor auf und weist einen geringen Verlust
und eine hohe Dämpfung
auf.
-
Das
dielektrische Filter der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
dass eine Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise ein Mobiltelefon,
das das Filter enthält,
eine kleine Größe und eine
hohe Leistung aufweist.
-
- 11a–11f
- DIELEKTRISCHE
SUBSTRATE
- 12a,
12b
- ABSCHIRMELEKTRODE
- 13
- ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 14a,
14b
- RESONATORELEKTRODE
- 15a,
15b
- EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 14aw,
14bw
- BREITER
ABSCHNITT
- 21
- METALLFOLIE
- 23
- RESONATORELEKTRODE
- 24
- ELEKTRODENRAHMEN
- 26
- DIELEKTRISCHE
FOLIE
- 27
- DIELEKTRISCHES
RESONATOR-SUBSTRAT
- 28
- DIELEKTRISCHE
SUBSTRATANORDNUNG
- 31a
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES SCHUTZSUBSTRAT
- 31b
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES ABSCHIRMELEKTRODEN-SUBSTRAT
- 32a
- ABSCHIRMELEKTRODE
- 31c
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-SUBSTRAT
- 33
- ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 34
- DIELEKTRISCHER
BLOCK
- 35a,
35b
- EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 36
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-SUBSTRAT
- 37
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES ABSCHIRMELEKTRODEN-SUBSTRAT
- 38
- DIELEKTRISCHER
BLOCK
- 39a,
39b
- RESONATORELEKTRODE
- 40
- ZUSAMMENGESETZTES
DIELEKTRISCHES RESONATOR-SUBSTRAT
- 41
- ZUSAMMENGESETZTES MATERIAL
- 42
- ÖFFNUNG
- 43
- ZUSAMMENGESETZTES ELEKTRODENSUBSTRAT
- 44
- DIELEKTRISCHES
SUBSTRAT
- 45
- DIELEKTRISCHER
BLOCK
- 46
- ZUSAMMENGESETZTES
DIELEKTRISCHES RESONATOR-SUBSTRAT
- 111a
- SCHUTZSUBSTRAT
- 111b
- OBERES
DIELEKTRISCHES ABSCHIRMELEKTRODEN-SUBSTRAT
- 111c
- DIELEKTRISCHES
ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-SUBSTRAT
- 111d
- DIELEKTRISCHES
RESONATOR-SUBSTRAT
- 111e
- DIELELEKTRISCHES
EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-SUBSTRAT
- 111f
- UNTERES
DIELEKTRISCHES ABSCHIRMELEKTRODEN-SUBSTRAT
- 112a,
112b
- ABSCHIRMELEKTRODE
- 113
- ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 114a,
114b
- RESONATORELEKTRODE
- 115a,
115b
- EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 116
- MATERIAL
MIT HOHER DIELEKTRISCHER KONSTANTE
- 117
- MATERIAL
MIT HOHER DIELEKTRISCHER KONSTANTE
- 121a,
121b
- UNGEBRANNTE
FOLIE
- 122a,
122b, 122C
- UNGEBRANNTE
FOLIE
- 123
- KERAMISCHER
ZUSAMMENGESETZTER DIELEKTRISCHER BLOCK
- 124
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES UNGEBRANNTES SUBSTRAT
- 125
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES UNGEBRANNTES SUBSTRAT
- 126
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES UNGEBRANNTES SUBSTRAT
- 127
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES UNGEBRANNTES SUBSTRAT
- 131a
- OBERE
ABSCHIRMELEKTRODE
- 131b
- UNTERE
ABSCHIRMELEKTRODE
- 132
- ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 133,
133b
- RESONATORELEKTRODE
- 134a,
134b
- EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 136
- KERAMISCHES
UNGEBRANNTES SCHUTZSUBSTRAT
- 137
- KERAMISCHES
DIELEKTRISCHES UNGEBRANNTES SUBSTRAT
- 143
- ZWISCHENSTUFEN-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 145a,
145b
- EINGANGS-/AUSGANGS-KOPPLUNGSKONDENSATOR-ELEKTRODE
- 163a,
163b
- RESONATORELEKTRODE
- 163aw,
163bw
- BREITER
ABSCHNITT