JP2517561Y2

JP2517561Y2 - セラミック共振装置

Info

Publication number: JP2517561Y2
Application number: JP1990047497U
Authority: JP
Inventors: 昇増田; 康生藤井; 哲夫大澤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2005-05-07
Also published as: JPH048510U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、セラミック共振形静電センサ等に使用され
るセラミック共振装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、情報媒体に記録された情報を静電容量の変化と
して検出するVHD方式等のビデオディスク装置が普及し
ている。この装置に使用される信号ピックアップ装置に
はストリップラインを用いた同軸共振器に替え、共振器
としてのＱの大きい誘電体共振器が用いられている。誘
電体共振器の利用はピックアップ装置を簡略にかつ小型
に構成できる利点を持っている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、小型のビデオディスク装置に使用する
場合や類似装置において非常に狭い空間内を移動するよ
うな使用形態が考えられ、このような使用形態の要求に
応えるためには、さらに静電センサの小型化が必要とな
り、このためにはケースと回路基板とセラミック共振器
とからなるセラミック共振装置をさらに小型化すること
が必要となる。

このセラミック共振装置をより一層小型化するために
は、まず、セラミック共振器の長さを短くすればよい
が、そうすると、共振周波数が非常に高くなり、セラミ
ック共振器に接続される発振回路１や検波回路４のトラ
ンジスタ等の周辺回路に対するインピーダンスや浮遊分
布容量の影響が大きくなり、これにも限界が生じる。ま
た、セラミック共振器の断面積を小さくするとＱが低下
し、周波数特性が悪化するという問題が生じる。さら
に、セラミック共振器の誘電率を大きくすれば、セラミ
ック共振器の長さを短くでき、装置の小型化を図れる
が、これも、材料面から限界が生じる。このような種々
の限界から、セラミック共振器の最小断面寸法は４×4m
mが限度と考えられていた。

本考案者は、試作と実験をくりかえし、セラミック共
振器のより小型化を進める中で、回路基板のグランド面
上にセラミック共振器を配設し、このグランド面に対向
するセラミック共振器のグランド対向平面をグランド電
位に接続することにより、Ｑの低下を防止することがで
きた。

本考案は、この点に着目してなされたものであり、本
考案の目的は、セラミック共振器の超小型化が可能なセ
ラミック共振装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、次のように構成
されている。すなわち、本考案は、第１に、回路基板の
表面に形成された導体のグランド実装面上に断面が角型
をしたセラミック共振器がその底面側をハンダ付けする
ことによって実装されているセラミック共振装置におい
て、前記回路基板は側壁を有して上面が開放されたグラ
ンドの導体ケースにセラミック共振装置の実装面を導体
ケースの上面開放側にして固定収容されており、この導
体ケースには回路基板を覆う頂壁と該頂壁の端縁から垂
設された側壁を有する導体上蓋がその側壁を導体ケース
の側壁の内側に嵌合し、導体上蓋の側壁の下端を回路基
板上面に当接させて導体ケースの上面開放側から被せら
れており、前記導体上蓋の頂壁にはセラミック共振器の
上端部が嵌まる開口部が設けられ、この開口部の少なく
とも一端面に沿って対応するセラミック共振器の上端側
面が当接され、この当接部でセラミック共振器のグラン
ド対向平面側が導体上蓋にハンダ接続されてグランドに
導通されていることを特徴として構成されており、ま
た、本考案は第２に、回路基板の表面に形成された導体
のグランド実装面上に断面が角型をしたセラミック共振
器がその底面側をハンダ付けすることによって実装され
ているセラミック共振装置において、前記回路基板はグ
ランドの導体ケースに固定収容されており、この導体ケ
ースにはセラミック共振器の上端部が嵌まる開口部を有
する導体上蓋が設けられ、この開口部の少なくとも一端
面に沿って対応するセラミック共振器の上端側面が当接
され、この当接部でセラミック共振器のグランド対向平
面側が導体上蓋にハンダ接続されてグランドに導通され
ており、前記グランド実装面のパターンの外側輪郭で囲
まれる面積はセラミック共振器の実装底面以上の面積に
形成され、グランド実装面の少なくとも一辺はセラミッ
ク共振器が当接する側の導体上蓋の開口端面に位置合わ
せされた基準辺となっており、グランド実装面のパター
ンはこの基準辺側がその反対辺側よりも面積を大にした
非対称のパターンに形成されていることを特徴として構
成されている。

〔作用〕

本考案では、導体ケースに収容されている回路基板の
上側から導体上蓋を被せると、グランド実装面の上側に
実装されているセラミック共振器の上端部が導体上蓋の
開口部に入り込み、セラミック共振器の上端側面が開口
部の開口端面に当接する。この当接部においてセラミッ
ク共振器のグランド対向平面側は導体上蓋にハンダ接続
されることで、グランドに導通される。このグランド対
向平面側のグランドへの導通接続により、Ｑの改善が図
られる。

また、グランド実装面のパターンを非対称のパターン
に形成した構成にあっては、このグランド実装面にセラ
ミック共振器をハンダ固定する場合に、パターンの上側
に形成されるハンダ層を熔かしたとき、ハンダの表面張
力は、面積の大きい基準辺側が大きくなり、上側に載せ
られるセラミック共振器はこの表面張力の大きい基準辺
側に寄せられ、この基準辺に沿って位置合わせされた状
態でグランド実装面に接続固定される。この状態で導体
上蓋を被せると、セラミック共振器の上端側面は開口部
の端面に自動的に位置合わせされて当接する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図および第２図には本考案に係るセラミック共振装置
の第１の実施例が示されている。

これらの図において、回路基板として機能するプリン
ト基板６の上面側には銅箔等の導体によってグランド実
装面７と出力導体パターン８とが互いに分離絶縁状態で
形成されている。前記グランド実装面７には同面７をグ
ランドに接続するための適当数のグランドリードパター
ン12が分岐形成されている。セラミック共振器９の底面
に対向する領域のグランド実装面７のパターンの外側輪
郭で囲まれる面積は角形のセラミック共振器９の実装底
面の投影面積（実装底面面積）と等しいかあるいはわず
かに大きく、つまり、セラミック共振器９の実装底面以
上の面積に形成されており、このグランド実装面７の上
にはセラミック共振器９が載せられ、ハンダ接続により
固定されている。このハンダ付けに際しては、例えばセ
ラミック共振器９の底面側に予めハンダペーストを設け
ておき、セラミック共振器９の底面をグランド実装面７
の上に載せてハンダ鏝で加熱するかあるいは熱風を吹き
つけることにより行われる。

このセラミック共振器９の実装状態で、セラミック共
振器９の出力端子の電極10は前記出力導体パターン８に
ハンダを用いて接続される。なお、グランド実装面７
は、第３図に示すように、ハンダレジスト材16を用いて
形成することもできる。この場合は、プリント基板６の
上面に、セラミック共振器９の形状よりも十分大きいア
ース導体面15をプリント回路の形成技術等により形成し
ておき、このアース導体面15の上側にセラミック共振器
９の形状と同一かあるいはわずかに大きい領域を残して
周りをハンダレジスト材16により覆い、このハンダレジ
スト材16により覆われていない領域をグランド実装面７
および出力導体パターン８として構成することができ
る。

セラミック共振器９が実装されたプリント基板６は銅
等の金属板からなる導体ケース11に収容固定されてお
り、この収容固定状態で、前記グランド実装面７はグラ
ンドリードパターン12を利用して導体ケース11と一か所
以上の点でハンダ付けにより接続されている。このグラ
ンド実装面７と導体ケース11との接続箇所（グランドリ
ードパターンの数）は、セラミック共振器９の共振周波
数によって適宜決定されるもので、共振周波数が高い場
合には、接続箇所を多くすることが好ましく、本実施例
では、共振周波数を1GHz〜3GHzに設定しており、この場
合には、少なくとも３点以上の箇所で接続するように構
成することが望ましい。

導体ケース11はアースに接続されてグランドとなって
いる。導体ケース11は側壁11aを有して、上下の両側が
開放されており、導体ケース11の上面開放側には銅等の
導体金属の板によって形成された導体上蓋13が嵌め込み
によって被せられている。この導体上蓋13はプリント基
板６の上面を覆う頂壁13aと、該頂壁13aの端縁から垂設
された側壁13bとを有し、側壁13bが導体ケース11の側壁
11aの内側に嵌合して、導体上蓋13は導体ケース11に該
導体ケース11の上面開放側から嵌め込まれている。この
嵌合状態で、導体上蓋13の側壁13aの下端はプリント基
板６の上面に当接され、プリント基板６の上面と導体上
蓋13aとの間隔がいずれの場所においても一定に規制さ
れている。導体上蓋13の頂壁13aには、前記セラミック
共振器９と対向する位置に、開口部17が設けられてい
る。この開口部17の開口幅は、セラミック共振器９とほ
ぼ等しい幅にしてあり、この開口部17にセラミック共振
器９の上端部が導体上蓋13を越えない位置まで挿入さ
れ、セラミック共振器９の上端側面は前記開口部17の端
面に沿って当接され、開口部17の端面とセラミック共振
器９の上端稜線部はハンダによって接続されている。こ
のハンダ接続により、セラミック共振器９のグランド対
向平面14は導体上蓋13を介して導体ケース11のグランド
に導通されている。

上記のように構成されている本第１の実施例によれ
ば、セラミック共振器９のグランド対向平面14側は導体
上蓋13により導体ケース11のグランドに導通接続されて
いるから、セラミック共振器９のＱの大幅な改善を図る
ことができる。本実施例では、セラミック共振器９の断
面を３×3mmという従来では限界とされた大きさをはる
かに越えて小型化したにもかかわらず、従来の実装方
法、すなわち、セラミック共振器９のグランド対向平面
をグランドに導通接続しない実装方式に比べ、Ｑが30％
以上向上し、総合特性が50％以上向上した。この結果、
従来の実装方法で断面が５×5mmのセラミック共振器を
実装した場合と同等の特性を得ることができ、特性低化
の支障を生じることなくセラミック共振装置の超小型化
を達成することができた。

また、本実施例では、グランド実装面７の面積をセラ
ミック共振器９の投影面積、つまり、底面積とほぼ同じ
大きさとしているから、グランド実装面７にセラミック
共振器９を実装したとき、セラミック共振器９からはみ
出すグランド実装面７の面積が非常に小さくなり、した
がって、このはみ出した部分のグランド面が周囲に配置
される例えば静電センサの回路素子等と浮遊分布容量を
持つ等してＱが低下したり回路定数が変動したりするこ
とがなく、これにより、セラミック共振装置の回路動作
の安定化とＱの改善をよりいっそう図ることが可能とな
る。

第４図および第５図には本考案に係るセラミック共振
装置の第２の実施例の要部構成が示されている。この第
２の実施例が前記第１の実施例と異なることは、導体上
蓋13に設けた開口部17の端縁部に折り返し部18を設け、
この折り返し部18とセラミック共振器９の上端側面との
接触面積を大きくし、セラミック共振器９を安定に支持
するとともに、セラミック共振器９の上端側面と導体上
蓋13との導通接触面積を大きくしてその導通状態の安定
化を図ったものであり、それ以外の構成は前記第１の実
施例と同様である。この第２の実施例においても、グラ
ンド対向平面14側がグランドへ導通接続されることによ
り、Ｑの大幅な改善が達成され、前記第１の実施例と同
様に、特性の低化を生じることなく、非常に小型のセラ
ミック共振装置を作り出すことができる。

第６図には本考案に係るセラミック共振装置の第３の
実施例を示す各種形態例が示されている。この第３の実
施例は、導体上蓋13に設ける開口部17をセラミック共振
器９の形状よりも大きく形成し、少なくとも開口部17の
端面の一辺側をセラミック共振器９の位置規制を行う基
準面20としている。

周知のように、セラミック共振器は、セラミック材料
を焼結して製造するが、セラミック共振器９の形状を正
確に作るのは非常に困難であり、寸法のばらつきが大き
い。このため、開口部17の大きさにセラミック共振器９
の大きさを合わせるのが難しく、共振器９が大きすぎて
開口部17に入らないという問題が生じやすい。このよう
な問題を解消するために、第３の実施例では開口部17を
セラミック共振器９の形状よりも十分大きく形成し、基
準面20によって開口部17とセラミック共振器９との位置
合わせを行うようにしている。

また、第３の実施例ではプリント基板６に形成するグ
ランド実装面７の形状に、特有な工夫を凝らしている。
一般に、第７図（ｃ）の斜線領域に示すようなグランド
実装面７の上に、ハンダを熔かしてセラミック共振器９
を真直にハンダ接続しようとしても、実際は第７図
（ｄ）に示すように、グランド実装面７の上にセラミッ
ク共振器９が傾いた状態で接続されてしまうという不都
合がある。このようにセラミック共振器９が傾いて固定
されると、開口部17を大きく形成しても、導体上蓋13を
被せるとき、同共振器９が開口部17の縁に当接して開口
部17に挿入できないという不都合が生じやすい。また、
挿入できたとしても、共振器９の上端側面と基準辺20と
の傾き接触により接触面積が小さくなり、グランド導通
状態が不安定になるという不都合が生じる。このような
不都合を解消するために、第３の実施例では、第７図
（ａ）に示すように、グランド実装面７のパターンを上
下左右とも非対称に形成し、上下左右で面積の大きい側
の辺を位置合わせの基準辺としている。すなわち、縦の
中心線に対して面積の大きい側の辺を縦基準辺21とし、
横の中心線に対して面積の大きい側の辺を横基準辺22と
している。このようにグランド実装面７を縦と横それぞ
れに非対称に形成することにより、ハンダが熔かされて
いるグランド実装面７の上側にセラミック共振器９を載
せると、熔けたハンダの表面張力は面積の大きい側が大
きくなり、これにより、セラミック共振器９は表面張力
の大きい方に引き寄せられ、第７図（ｂ）に示すよう
に、セラミック共振器９は縦基準辺21と横基準辺22に位
置合わせされ、グランド実装面７の上で傾くことなく定
位置に固定されるのである。この第３の実施例では、グ
ランド実装面７の縦基準辺21は開口部17の基準面20と一
致させてあり、また、横基準辺22は開口部17を角穴にし
たときにはこれに対向する開口部17の横側の基準面に一
致される。

このように、グランド実装面７の形状を非対称に形成
し、その少なくとも一辺を基準辺とすれば、セラミック
共振器９はこの基準辺に沿って位置合わせされた状態で
グランド実装面７上に固定されることとなり、上側から
導体上蓋13を被せたときに、セラミック共振器の上端側
面が開口部17の基準面20に位置ずれすることなく当接
し、これにより、セラミック共振器９のグランド対向平
面14側と導体上蓋13との導通接続を確実に行うことがで
き、また、セラミック共振器９のグランド実装面７への
実装位置合わせ作業の大幅な容易化が達成される。

なお、本考案は上記各実施例に限定されることはな
く、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記各実施
例では、回路基板としてプリント基板を用いているが、
このプリント基板の代わりに多層基板を用いてもよい。

また、グランド実装面７のパターン形状は様々な形態
を採り得るものであり、例えば、第８図に示すように、
グランド実装面７のパターンをＵ字状に分割して設ける
ことも可能であり、また、第９図に示すように、この分
割したＵ字状のパターンのうち、セラミック共振器９が
載る先端側の部分を除いて残りをハンダレジスト材16で
覆うようにしてもよい。この場合、セラミック共振器９
が載る部分のパターンを縦の中心線と横の中心線に対し
てそれぞれ非対称に形成すれば、面積の大きい側の辺が
縦基準辺21と横基準辺22とになり、セラミック共振器９
を傾くことなく定位置に実装することが可能となる。

〔考案の効果〕

本考案は、グランド実装面にセラミック共振器を実装
し、そのセラミック共振器のグランド対向平面に導体上
蓋を被せ、この導体上蓋を介してグランド対向平面側を
グランドに導通接続したものであるから、セラミック共
振器のＱの大幅な改善が図られ、セラミック共振器を従
来では到底考えられなかった超小型にしても特性の大幅
な低下を生じることがなく、感度の高い超小型のセラミ
ック共振装置を提供することが可能となる。さらに、導
体上蓋はその側壁下端を回路基板上面に当接させて導体
ケースに被せられているので、回路基板と導体上蓋の頂
壁との対向間隔が回路基板面の場所によらず一定とな
り、かつ、導体ケースに対するセラミック共振器の位置
は導体上蓋の開口部の端面にセラミック共振器の上端側
面が当接されることで一定に規制されることとなり、こ
れにより、セラミック共振器と導体上蓋間の浮遊分布容
量は個々の装置ごとに変動することなく一定となり、セ
ラミック共振器および該セラミック共振器を含む回路の
動作を超高周波の駆動においても個々の装置ごとにばら
つきなく安定に行うことができるという優れた効果を奏
することができる。しかも、セラミック共振器は導体上
蓋側に設けた開口部に挿入され、セラミック共振器の上
端側面が開口部の端面に当接した状態で互いにハンダ接
続するように構成されているから、セラミック共振器の
上端側が開口部に挿入される分だけ回路基板に対して導
体上蓋の高さを低くすることができ、これにより、装置
の小型化をより一層達成することが可能となる。

また、装置の超小型化により装置の軽量化を図ること
ができ、装置の取扱いも非常に容易となる。

さらに、グランド実装面を非対称のパターンに形成し
て少なくともその一辺をセラミック共振器の実装に際し
ての位置合わせ用の基準辺にした構成にあっては、グラ
ンド実装面上にハンダを熔かしてセラミック共振器を載
置するときに、非対称パターン上での基準辺側とその反
対側とで熔融ハンダの表面張力の違いが生じ、面積の大
きい基準辺側の表面張力が大きくなることで、セラミッ
ク共振器を基準辺側に引き寄せ、セラミック共振器をこ
の基準辺に沿って位置合わせ状態で実装することが可能
となり、これにより、導体上蓋を被せたときに、導体上
蓋側の開口部の基準面にセラミック共振器の上端側面が
隙間なく当接することとなり、セラミック共振器の実際
に際しての位置合わせが非常に容易となる。その上、セ
ラミック共振器と導体上蓋との導通接続が確実となり、
信頼性の高いセラミック共振装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るセラミック共振装置の第１の実施
例を示す縦断正面図、第２図は同実施例におけるセラミ
ック共振器のグランド実装面への実装状態を示す斜視
図、第３図はグランド実装面の他の構成例を示す説明
図、第４図は本考案に係るセラミック共振器の第２の実
施例を縦断正面図、第５図は同実施例装置の縦断側面
図、第６図は本考案に係るセラミック共振装置の第３の
実施例の各種形態例を示す縦断正面図、第７図はグラン
ド実装面に対するセラミック共振器の各種実装挙動を示
す説明図、第８図および第９図はグランド実装面の他の
形態例を示す説明図である。６……プリント基板、７……グランド実装面、８……出
力導体パターン、９……セラミック共振器、10……電
極、11……導体ケース、12……グランドリードパター
ン、13……導体上蓋、14……グランド対向平面、15……
アース導体面、16……ハンダレジスト材、17……開口
部、18……折り返し部、20……基準面、21……縦基準
辺、22……横基準辺。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−138985（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−208902（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−102312（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回路基板の表面に形成された導体のグラン
ド実装面上に断面が角型をしたセラミック共振器がその
底面側をハンダ付けすることによって実装されているセ
ラミック共振装置において、前記回路基板は側壁を有し
て上面が開放されたグランドの導体ケースにセラミック
共振装置の実装面を導体ケースの上面開放側にして固定
収容されており、この導体ケースには回路基板を覆う頂
壁と該頂壁の端縁から垂設された側壁を有する導体上蓋
がその側壁を導体ケースの側壁の内側に嵌合し、導体上
蓋の側壁の下端を回路基板上面に当接させて導体ケース
の上面開放側から被せられており、前記導体上蓋の頂壁
にはセラミック共振器の上端部が嵌まる開口部が設けら
れ、この開口部の少なくとも一端面に沿って対応するセ
ラミック共振器の上端側面が当接され、この当接部でセ
ラミック共振器のグランド対向平面側が導体上蓋にハン
ダ接続されてグランドに導通されていることを特徴とす
るセラミック共振装置。
【請求項２】回路基板の表面に形成された導体のグラン
ド実装面上に断面が角型をしたセラミック共振器がその
底面側をハンダ付けすることによって実装されているセ
ラミック共振装置において、前記回路基板はグランドの
導体ケースに固定収容されており、この導体ケースには
セラミック共振器の上端部が嵌まる開口部を有する導体
上蓋が設けられ、この開口部の少なくとも一端面に沿っ
て対応するセラミック共振器の上端側面が当接され、こ
の当接部でセラミック共振器のグランド対向平面側が導
体上蓋にハンダ接続されてグランドに導通されており、
前記グランド実装面のパターンの外側輪郭で囲まれる面
積はセラミック共振器の実装底面以上の面積に形成さ
れ、グランド実装面の少なくとも一辺はセラミック共振
器が当接する側の導体上蓋の開口端面に位置合わせされ
た基準辺となっており、グランド実装面のパターンはこ
の基準辺側がその反対辺側よりも面積を大にした非対称
のパターンに形成されているセラミック共振装置。