JP2010239414A - 誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】高性能化を目指して共振部品面積を大きくしても安定に実装でき、低背化の実現が容易な誘電体共振部品を提供する。
【解決手段】第１の面２１及び第２の面２２を有する誘電体ブロック２と、誘電体ブロック２に第１の面２１から第２の面２２にかけて形成された貫通孔３０と、貫通孔３０の内面に付された内導体３１と、誘電体ブロック２の第２の面２２、第３の面２３，２３’及び第４の面２４，２４’に付された外導体３２と、第１の面２１に付され且つ内導体３１に接続された結合電極３３と、貫通孔３０のそれぞれに対応して形成される共振器のうちいずれかと結合する入出力電極３４，３４’とを有する。入出力電極３４，３４’は、第２の面２２に外導体３２から絶縁されて付された入出力端子部と、第３の面２３，２３’に外導体３２から絶縁されて付された接続部３４ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体ブロックに複数の共振器を形成してなる誘電体共振部品、及びそれを用いた実装構造体に関する。

携帯電話機などの移動通信機器に用いられる誘電体フィルタや誘電体送受共用器としては、誘電体ブロックを用い、これに複数の共振器を作り込んでなる一体型の誘電体共振部品がしばしば用いられる。そのような誘電体共振部品を用いた実装構造体は、たとえば、特許文献１の図１１に記載されている。

以上のような実装構造体を構成する誘電体共振部品である誘電体フィルタの従来例を図７に示す。図７において、長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの略六面体形状の誘電体ブロック５２は、互いに対向する第１の面５２１及び第２の面５２２と、これら２つの面に連なる第３の面５２３とを有する。誘電体ブロック５２には、第１の面５２１から第２の面５２２にかけて貫通する複数の貫通孔５３０が形成されている。貫通孔５３０は第３の面５２３に沿って配列されている。貫通孔５３０の内壁面には内導体５３１が付されており、第１の面５２１を除く誘電体ブロック５２の外面には外導体５３２が付されている。かくして、貫通孔５３０に対応して１／４波長型の共振器が形成される。第１の面５２１には、各内導体５３１に接続された結合電極５３３が形成されている。結合電極５３３により互いに隣接する共振器同士の結合がとられる。第１の面５２１には、また、結合電極５３３を介して両端の共振器に対して容量結合するように、入出力電極５３４，５３４’が形成されている。入出力電極５３４，５３４’は、それぞれ、第３の面５２３に外導体５３２から絶縁されて付された入出力端子部５３４ａ，５３４ａ’を有する。これら入出力端子部５３４ａ，５３４ａ’は外部回路との接続に用いられる。

図７に示した誘電体共振部品は、実装基板に半田付けなどによって表面実装して用いられるが、その際、入出力端子部５３４ａ，５３４ａ’を形成した第３の面５２３が、所要の配線を形成した実装基板表面に接合される。

しかるに、近年、移動体通信機器、特に基地局用途のものにおいて高性能化が要請されており、これに伴い移動体通信機器に用いられる誘電体共振部品にも高性能化が要請されている。そのため、幅Ｗ及び高さＨで決まる面積（共振部品面積）を大きくし誘電体共振器の無負荷Ｑ値を向上させる手法が考えられる。しかし、長さＬに対して高さＨが２倍以上になると誘電体共振部品の重心が高くなり形状的に安定せず、リフローなどによる半田実装が不安定になり歩留まりが低下するという問題があった。また、移動体通信機器には低背化の要請もあるが、高さＨが大きいと低背化の実現が困難になる。

このような問題を解決し、誘電体共振部品の低背化を実現し高性能な特性を得るために、たとえば、上記特許文献１の図１〜３には、貫通孔部に大径孔部と小径孔部とを設け、開放端部に台座と非メタライズ部の窪みを設け、開放端部が実装基板の表面と対向するようにして実装する方法が提案されている。しかしながら、このような誘電体共振部品を実現するためは、複雑な構造の誘電体ブロックが必要になり、更にメタライズ部分と非メタライズ部分とを形成するために複雑な手法が必要になり、従ってコスト高になるという問題があった。

また、特許文献２には、誘電体共振部品の貫通孔部分の実装面から奥まった部分に内導体非形成部を設けることで、実装基板と開放端面とのギャップを確保しなくても実装可能となるような構造が提案されている。しかしながら、このような誘電体共振部品を実現するためには、内導体非形成部を形成するための特殊な製造プロセスが必要になり、また高性能化を実現するための回路を作り込むことが難しい。

特開２０００−４１０３号公報 特開平７−１０６８０３号公報

本発明の目的は、高性能化を目指して幅Ｗ及び高さＨで決まる共振部品面積を大きくしても安定に実装でき、低背化の実現が容易な誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体を提供することにある。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面を有する誘電体ブロックと、該誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成された複数の貫通孔と、該貫通孔の内面に付された内導体と、前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に付された外導体と、前記貫通孔のそれぞれに対応して形成される共振器のうちいずれかと結合する入出力電極と、を含んでなる誘電体共振部品であって、
前記入出力電極は、前記第２の面に前記外導体から絶縁されて付された入出力端子部と、前記誘電体ブロックの前記第１及び第２の面に連なる第３の面に前記外導体から絶縁されて付された接続部とを有することを特徴とする誘電体共振部品、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記誘電体共振部品は、更に、前記第１の面に付され且つ前記内導体に接続された結合電極を含む。本発明の一態様においては、前記貫通孔は前記誘電体ブロックの第１乃至第３の面に連なり且つ互いに反対側に位置する２つの第４の面に沿って配列されている。本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックの第１及び第２の面の間の寸法Ｌに対する前記２つの第４の面の間の寸法Ｈの比Ｈ／Ｌが２以上である。本発明の一態様においては、前記誘電体共振部品は、更に、前記第１の面から離隔した部分を有するシールドカバーを含む。

また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、上記の誘電体共振部品を実装基板に実装してなる実装構造体であって、前記実装基板は一方の表面に形成された配線接続端子部を有しており、前記誘電体共振部品は、前記入出力端子部が前記配線接続端子部に接続されるように、前記実装基板に接合されていることを特徴とする実装構造体、が提供される。

本発明によれば、誘電体ブロックの第２の面に入出力端子部を形成し、該第２の面を実装基板に対向させて表面実装するので、共振部品面積を大きくしても安定に実装でき、低背化を実現した誘電体共振部品及びその実装構造体が提供できる。

また、本発明によれば、実装基板に対向させて実装する第２の面には結合電極などがないので実装基板とのギャップを確保する必要もなく、安価で歩留まりの良い誘電体共振部品及びその実装構造体を提供できる。

本発明による誘電体共振部品の一実施形態を示す模式的上側斜視図である。 図１の実施形態の誘電体共振部品の模式的下側斜視図である。 図１の実施形態の誘電体共振部品を用いた本発明による実装構造体の一実施形態を示す模式的部分分解斜視図である。 本発明による誘電体共振部品の他の実施形態を示す模式的上側斜視図である。 図４の実施形態の誘電体共振部品の模式的側面図である。 本発明による誘電体共振部品の更に別の実施形態を示す模式的上側斜視図である。 従来の誘電体共振部品を示す模式的斜視図である。 図１及び２の実施形態の誘電体共振部品の周波数特性図である。 図４及び５の実施形態の誘電体共振部品の周波数特性図である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。

図１及び図２に、本発明による誘電体共振部品の第１の実施形態を示す。本実施形態では、誘電体共振部品は誘電体フィルタである。

誘電体フィルタは誘電体ブロック２を有する。誘電体ブロック２の材質としては、たとえばＡｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナ系セラミックであり比誘電率ε_ｒが１３程度の誘電体セラミックスを使用することができる。

誘電体ブロック２は、長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの略直方体の基本形状を持つ。長さＬはたとえば約６．７ｍｍであり、幅Ｗはたとえば約３４ｍｍであり、高さＨはたとえば約１６ｍｍである。誘電体ブロック２は、長さＬを隔てて互いに反対側に位置する第１の面２１および第２の面２２と、幅Ｗを隔てて互いに反対側に位置する２つの第３の面２３，２３’と、高さＨを隔てて互いに反対側に位置する２つの第４の面２４，２４’とを有する。第３の面２３，２３’は、第１及び第２の面２１，２２並びに第４の面２４，２４’に連なり且つ互いに反対側に位置する。第４の面２４，２４’は、第１乃至第３の面２１，２２，２３，２３’に連なり且つ互いに反対側に位置する。

以上のように、長さＬに対する高さＨの比Ｈ／Ｌが２以上である場合（すなわち、誘電体ブロック２の第１及び第２の面２１，２２の間の寸法（長さ）Ｌに対する２つの第４の面２４，２４’の間の寸法（高さ）Ｈの比Ｈ／Ｌが２以上である場合）において、後述のような本発明の利点が顕著に表れる。

誘電体ブロック２には、第１の面２１から第２の面２２にかけて形成された複数の貫通孔３０が形成されている。貫通孔３０は第４の面２４，２４’に沿って配列されている。各貫通孔３０の内面には、内導体３１が付されている（形成されている）。第１の面２１を除く誘電体ブロック２の外面すなわち第２の面２２、第３の面２３，２３’及び第４の面２４，２４’には外導体３２が付されている。かくして、貫通孔３０のそれぞれに対応して１／４波長型の共振器が形成される。第１の面２１には、各内導体３１に接続された結合電極３３が付されている（形成されている）。結合電極３３により互いに隣接する共振器同士の結合がとられる。

第１の面２１には、また、結合電極３３を介して両端の共振器に対して容量結合するように、入出力電極３４，３４’が形成されている。入出力電極３４，３４’は、それぞれ、第２の面２２に外導体３２から絶縁されて付された入出力端子部３４ａ，３４ａ’と、第３の面２３，２３’に外導体３２から絶縁されて付された接続部３４ｂ，３４ｂ’とを有する。入出力端子部３４ａ，３４ａ’は、実装基板を介して外部回路との接続に用いられる。

図３に、図１及び２の実施形態の誘電体共振部品を用いた実装構造体の一実施形態を示す。ここで、誘電体共振部品は、誘電体ブロック２の第２の面２２を実装面として（すなわち第２の面２２を実装基板に向けて）実装基板４０（例えば通信機器の回路基板）に実装される。実装基板４０は、一方の表面（図では上面）に、誘電体共振部品との電気的接続のための配線４１ａ，４１ａ’及び該配線から絶縁された接地電極４２が形成されている。配線４１ａ，４１ａ’の先端は配線接続端子部４１ｂ，４１ｂ’とされている。該配線接続端子部４１ｂ，４１ｂ’は、それぞれ誘電体共振部品の入出力端子部３４ａ，３４ａ’に対応して位置している。

誘電体共振部品は、入出力端子部３４ａ，３４ａ’が実装基板４０の配線接続端子部部４１ｂ，４１ｂ’に接続され、更に外導体３２が実装基板４０の接地電極４２に接続されるように、半田または導電性接着剤により実装基板４０に接合される。すなわち、誘電体共振部品は、貫通孔３０の軸が実装基板４０に垂直となるように第１の面２１を上側にして実装される。

以上のように、第２の面２２を実装面として実装されるので、長さＬに対して高さＨが２倍以上の誘電体共振部品であっても重心が低くなり安定的な実装が可能になる。また、低背化が実現できる。更に、本実施形態によれば、入出力電極の接続部３４ｂ，３４ｂ’が貫通孔３０の配列方向に垂直な第３の面２３，２３’に形成されているので、信号の隔離が良好で、減衰が良いフィルタ特性を得ることができる。

図４及び図５に、本発明による誘電体共振部品の第２の実施形態を示す。本実施形態の誘電体共振部品の構成は、シールドカバー１０を更に含むことのみ上記第１の実施形態のものと異なる。シールドカバー１０は、例えば金属などの導電性材料からなるチャンネル状部材であり、第１の面２１から離隔した部分（チャンネル形状の中央部分）を有する。シールドカバー１０は、チャンネル形状の両端縁部分が２つの第４の面２４，２４’に接するように半田付け接合などにより付される。

尚、シールドカバーは、以上のようなものに限定されない。例えば、本発明においては、誘電体ブロック２の第１の面２１の両端縁領域であって第４の面２４，２４’に隣接する領域にも外導体３２を形成しておき、更にチャンネル状のシールドカバーの両端縁部分の先端をチャンネル形状の中央部分と平行になるように内側に折り曲げ、この折り曲げにより形成された先端部分と誘電体ブロック２の第１の面２１上の外導体３２とが接するようにしてもよい。

上記第１の実施形態の誘電体共振部品及び第２の実施形態の誘電体共振部品についての周波数特性図を、それぞれ図８及び図９に示す。これらの図の比較から、第２の実施形態の誘電体共振部品の方が、電波の漏洩が低減され、特に高周波の領域でより高減衰のフィルタ特性を得られることがわかる。さらに、誘電体共振部品を実装基板に実装して実装構造体とし、通信機器に組み込んだ場合、第２の実施形態の誘電体共振部品の方が、上側に筐体等が近づいても特性変化は少ない。

図６に、本発明による誘電体共振部品の第３の実施形態を示す。本実施形態では、誘電体共振部品は誘電体送受共用器である。これらの図において、図１〜５におけると同様の機能を有する部分には同一の符号が付されている。

誘電体送受共用器は、１つの誘電体ブロック２に作り込まれた３段の送信用フィルタ部Ｔｘ及び３段の受信用フィルタ部Ｒｘを有する。送信用フィルタ部Ｔｘ及び受信用フィルタ部Ｒｘの基本的構成は、上記第１の実施形態のものと同等である。但し、共通の入出力電極（共通電極）３４”の接続部３４ｂ”は、第４の面（貫通孔３０の配列方向に平行な面）に外導体３２から絶縁されて付されている。

誘電体ブロック２の材質としては第１の実施形態と同様に、たとえばＡｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナ系セラミックであり比誘電率ε_ｒが１３程度の誘電体セラミックスを使用することができる。誘電体ブロック２は、長さＬがたとえば約６．７ｍｍであり、幅Ｗがたとえば約７４ｍｍであり、高さＨがたとえば約１６ｍｍである。

本実施形態の誘電体共振部品の実装方法は第１の実施形態のものと同等である。尚、本実施形態においても、送信用フィルタ部Ｔｘ及び受信用フィルタ部Ｒｘに第２の実施形態と同様なシールドカバーを付することができる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、長さＬに対して高さＨが２倍以上の誘電体共振部品であっても重心が低くなり安定的な実装が可能になる。また、低背化が実現できる。

本発明は、高性能化が要請されている基地局用途などの移動体通信機器に好適に適用することができる。

２ 誘電体ブロック
２１ 第１の面
２２ 第２の面
２３，２３’ 第３の面
２４，２４’ 第４の面
３０ 貫通孔
３１ 内導体
３２ 外導体
３３ 結合電極
３４，３４’ 入出力電極
３４ａ，３４ａ’ 入出力端子部
３４ｂ，３４ｂ’ 接続部
３４” 共通電極
３４ｂ” 接続部
４０ 実装基板
４１ａ，４１ａ’ 配線
４１ｂ，４１ｂ’ 配線接続端子部
１０ シールドカバー

Claims (6)

1. 互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面を有する誘電体ブロックと、該誘電体ブロックに前記第１の面から前記第２の面にかけて形成された複数の貫通孔と、該貫通孔の内面に付された内導体と、前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に付された外導体と、前記貫通孔のそれぞれに対応して形成される共振器のうちいずれかと結合する入出力電極と、を含んでなる誘電体共振部品であって、
   前記入出力電極は、前記第２の面に前記外導体から絶縁されて付された入出力端子部と、前記誘電体ブロックの前記第１及び第２の面に連なる第３の面に前記外導体から絶縁されて付された接続部とを有することを特徴とする誘電体共振部品。
2. 前記誘電体共振部品は、更に、前記第１の面に付され且つ前記内導体に接続された結合電極を含むことを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振部品。
3. 前記貫通孔は前記誘電体ブロックの第１乃至第３の面に連なり且つ互いに反対側に位置する２つの第４の面に沿って配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘電体共振部品。
4. 前記誘電体ブロックの第１及び第２の面の間の寸法Ｌに対する前記２つの第４の面の間の寸法Ｈの比Ｈ／Ｌが２以上であることを特徴とする、請求項３に記載の誘電体共振部品。
5. 前記誘電体共振部品は、更に、前記第１の面から離隔した部分を有するシールドカバーを含むことを特徴とする、請求項３または４に記載の誘電体共振部品。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の誘電体共振部品を実装基板に実装してなる実装構造体であって、
   前記実装基板は一方の表面に形成された配線接続端子部を有しており、前記誘電体共振部品は、前記入出力端子部が前記配線接続端子部に接続されるように、前記実装基板に接合されていることを特徴とする実装構造体。

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