JP2633387B2 - 誘電体共振器の製造方法 - Google Patents

誘電体共振器の製造方法

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JP2633387B2 JP2317263A JP31726390A JP2633387B2 JP 2633387 B2 JP2633387 B2 JP 2633387B2 JP 2317263 A JP2317263 A JP 2317263A JP 31726390 A JP31726390 A JP 31726390A JP 2633387 B2 JP2633387 B2 JP 2633387B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/04Coaxial resonators

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は通信機器等に用いられる高周波用の誘電体共
振器の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来、高周波用の誘電体共振器の導電膜として銀が一
般的に用いられている。銀の導電膜を形成させる場合、
銀の焼付け法が用いられてきた。そのために少なくとも
銀とガラスフリットを混合した銀ペーストを筆塗り等の
手段で誘電体セラミックに付着させ、熱処理によって誘
電体セラミック表面に銀金属を焼き付けて導電膜を形成
していた。このために銀は本来6.06×105(1/Ω・cm)
の導電率を有しているが、この焼付け方法による銀導電
膜はガラスフリットが混在しているために、その導電率
の膜約20%に低下する。しかし、このガラスフリットは
本来、高周波用の誘電体セラミックと銀金属の密着強度
を得る目的で添加されているので、このガラスフリット
が混在しない銀ペーストで導電膜を形成しようとする
と、導電膜と誘電体セラミックの密着強度が著しく低下
し、導電膜として用いる事ができない。また銀は高価な
金属でもあるので、製造コストが掛かるという事も懸念
されている。
そこで、高価な銀に対して安価な銅を導電膜として用
いる試みもなされている。通常、銅導電膜を形成する場
合、鍍金法による導電膜形成がなされる。しかし鍍金法
によって形成されたままの導電膜では導電率が低いため
に、その導電膜が形成された誘電体共振器のQ値が小さ
くなるので、導電膜をセラミックの上に形成した後に、
導電膜に窒素やアルゴン等の不活性ガス中で熱処理を施
し、導電膜の導電率を高くしていた。熱処理を不活性ガ
ス中で行なう理由は、導電膜が酸化して半田付け性が悪
くなったり、接触抵抗が大きくなるのを防止するためで
ある。
発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような銅導電膜の形成方法では、不
活性ガス中で熱処理を行なわなければならないために、
工程が複雑になり生産性が悪いという問題点を有してい
た。また一般的に銅で作成した導電膜は腐食し易いとい
う問題点も有していた。
本発明は前記従来の問題点を解決するもので、熱処理
を不活性ガス中等の工数の掛かる環境下ではなく工数の
掛からない大気中で熱処理を行なってQの値を高くする
事ができ、しかも耐侯性が良い誘電体共振器の製造方法
を提供する事を目的としている。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
基体の上に第1の導電膜及び第2の導電膜を順に形成
し、一方の端面に設けられた第1及び第2の導電膜を除
去するとともに第1及び第2の導電膜に第2の導電膜の
固相線温度以上300℃以下で熱処理した。
作用 この構成によって、第2の導電膜が第1の導電膜の上
に付着せず、第1の導電膜がむき出しになっている未被
覆部分が形成されたとしても、未被覆部分に第2の導電
膜が広がっていって、未被覆部分をより小さくすること
ができる。
実 施 例 第1図(a)(b)はそれぞれ本発明の一実施例にお
ける共振器の製造方法で構成された誘電体共振器を示す
斜視図及び断面図である。第1図(a)(b)において
1はBaTiO3系やMgTiO3系の高周波用の誘電体セラミック
材料で構成された円筒状の基体、2は基体1の一端面を
除いた全表面に形成された第1の導電膜で、第1の導電
膜は銅で構成されている。3は第1の導電膜の2の上に
厚さ2μmで形成された第2の導電膜で、第2の導電膜
3は半田か錫の少くとも一方によって形成されている。
この時第2の導電膜3は第1の導電膜2が設けられてい
ない一端面においては、第1の導電膜2のむき出しにな
った端面を覆うように、その一端面の周縁部のみに形成
される。
以上の様に構成された本実施例の誘電体共振器の製造
方法を説明する。
まずBaTiO3系やMgTiO3系の高周波用の誘電体セラミッ
ク材料でできた混練物を内径2.0mm、外径8.0mm、高さ1
4.0mmの円筒状に成形し焼成して基体1を作成する。こ
の時基体1の表面粗さを0.1μm〜15.0μmの間になる
ように調整する。次に基体1の内周面及び外周面及び両
端面、すなわち基体1の全表面に鍍金法によって第1の
導電膜2を形成する。次に第1の導電膜2の上に鍍金法
によって半田か錫の少なくとも一方によって形成された
第2の導電膜3を形成する。次に一端面に研磨加工等を
施して、その端面の第1及び第2の導電膜2,3を取り除
く。次に第1及び第2の導電膜2,3を形成した基体1を
大気中で半田の固相線温度以上300℃以下の間で熱処理
を施す。すると第1及び第2の導電膜2,3を研磨した面
においては、第2の導電膜3が溶けて第1の導電膜2が
むき出しになった部分を覆う。この様に第1図に示す様
な誘電体共振器を作成した。この様な誘電体共振器は第
1の導電膜が露出していないので、第1の導電膜が腐食
する事はなく、安定した特性が長続きする。
次に第1の導電膜2の厚さ及び熱処理の温度と誘電体
共振器のQ値の関係について説明する。
まず第1の導電膜2を無電解鍍金法によって形成す
る。この時第1の導電膜2の膜厚を2μm〜10μmの間
で変化させたサンプルを複数作成した。。次に第1の導
電膜2の上に電気半田鍍金法により第2の導電膜3を2
μmの厚さで形成した。次に大気中で熱処理を施すが、
その時の熱処理温度を80℃、100℃、200℃、300℃、350
℃とした。この時熱処理時間が350℃、300℃、200℃の
時は約30分、100℃の時は3時間、80℃の時は数十時間
行なった。そして第1の導電膜2の膜厚及び熱処理温度
によって誘電体共振器のQ値がどの様に変化するかを第
2図にまとめた。第2図は第1の導電膜の膜厚とQ値の
関係を表わしたグラフである。第2図から判るように第
1の導電膜の膜厚が3μm以上であればQ値はほぼ一定
で安定している。また第2図に示す一点鎖線Aは導電膜
として銀膜を用い、その銀膜の厚さを30μm〜40μm
(通常用いられる膜厚)とした時のQ値である。従って
第1の導電膜が3μm以上であれば、従来用いられてい
る銀の導電膜よりもQ値が大きいことが判る。また第2
図から熱処理温度も100℃から300℃であれば十分にQ値
が大きいことがわかる。また100℃以下または300℃以上
であるとQ値が他の温度に比べて非常に小さいことがわ
かる。以上の様にして第1の導電膜の膜厚は3μm以上
で、しかも熱処理温度を100℃〜300℃の間にすればQ値
を十分大きくすることができる。しかしながら第2の導
電膜が融解して第1の導電膜及び第2の導電膜を研磨し
た面にむき出しになった第1の導電膜を覆うためには半
田の固相線温度以上に加熱してやらなければならない。
第6図は半田の中の錫の含有率と固相線温度の関係を示
すグラフである。このグラフから判るように例えば錫の
含有率が約18wt%から約95wt%の半田を第2の導電膜と
して用いた場合、上記熱処理温度は183℃〜300℃の間で
行なわなければならない。従って熱処理温度は第2の導
電膜の固相線温度以上300℃以下で行なわなければなら
ない。
次に他の実施例について説明する。
基体1及び第2の導電膜3及び外見は第1図に示した
ものと同じで、しかも製造方法についても熱処理を大気
中で行ない、その時の熱処理温度を半田の固相線温度以
上300℃以下とする等については同じである。しかし第
1の導電膜の作成方法が異なる。すなちまず基体1の上
に無電解銅鍍金法によって銅膜を0.5μm〜2.0μmを形
成し、その銅膜の上に第1の導電膜が3μm以上となる
ように電気銅鍍金法によって他の銅膜を積層する。この
様にまず無電解銅鍍金法により下地膜を形成し、その下
地膜上に電気銅鍍金法によって他の銅膜を形成する事
で、第1の導電膜の形成速度を速くする事ができる。こ
れは以下の理由によるものである。無電解銅鍍金法で銅
膜を形成しようとすると、形成速度が非常に遅い。従っ
てある程度無電解銅鍍金法によって銅膜を形成した後は
形成速度の速い電気銅鍍金法によって形成した方が第1
の導電膜の形成は速くなる。それでは最初から電気銅鍍
金法によって作成すれば良いように思えるが、基体1は
セラミックすなわち絶縁体で構成されているために最初
から電気銅鍍金法では基体1上に銅膜を形成できないか
らである。このように構成された他の実施例においても
第1の導電膜の厚さ及び熱処理温度に対する誘電体共振
器のQ値の関係を第3図に示した。第3図からわかる様
に第2図に示した結果とほぼ同じで、2層構造の第1の
導電膜を3μm以上形成し、しかも熱処理温度を100℃
〜300℃の間にする事で、誘電体共振器のQ値を大きく
する事ができる。しか前述した様に第2の導電膜が融解
して第1の導電膜及び第2の導電膜を研磨した面にむき
出しになった第1の導電膜を覆うためには半田の固相線
温度以上に加熱してやらなければならない。従って上記
熱処理温度は半田の固相線温度以上300℃以下で行なわ
なければならない。また第2の導電膜を電気半田鍍金法
によって形成したけれども、電気錫鍍金法によって形成
された錫膜でも同様の効果を得る事ができた。
次に他の実施例の誘電体共振器と従来の銅だけを導電
膜として持つ誘電体共振器についてJIS5028による塩水
噴霧試験を行なった。この結果を第4図に示す。第4図
では塩水噴霧実験の前と後の無負荷Q値の変化と共振周
波数の変化をそれぞれ下段及び上段に記載した。第4図
から判るように従来の誘電体共振器では試験の前と後で
はQ値及び共振周波数が大幅に異なっている。これは無
水によって銅膜が腐食した事によるものだと考えられ
る。しかしながら他の実施例の誘電体共振器では、試験
の前と後ではQ値及び共振周波数の変化はほとんど見ら
れなかった。
次に第2の導電膜(半田膜か錫膜)の膜厚について説
明する。実施例及び他の実施例では第2の導電膜の厚み
を2μmとしたが、実際は1μm以上あれば所定の特性
を得る事ができる。膜厚が1μm以下では熱処理の際に
第1の導電膜に拡散したり、また酸化する事によって第
2の導電膜が消失してしまう事があるので、せめて第2
の導電膜の膜圧は1μm以上にする事が必要である。ま
た先ほど膜厚は1μm以上であれば良いと述べたけれど
も生産性の面からみると、第2の導電膜の膜厚はせめて
5μm以下が良い。これは第2の導電膜の厚さが5μm
以上になると鍍金時間が長くなってしまうからである。
しかし特性面からみると1μm以上であればさしつかえ
ない。
次に基体1の表面粗さについて説明する。第5図は基
体1の面粗さと導電膜と基体との密着強度及び無負荷Q
値の関係をそれぞれ下段及び上段に記載した。第5図か
ら判るように面粗さが0.1μm以上であれば密着強度は
ほぼ0.8以上となるので、面粗さが0.1μm以上であれば
密着着度の点からみれば良いことがわかる。また面粗さ
が15.0μm以上であると、Q値が急激に低下している事
がわかる。従ってQ値の面からみると面粗さは15μm以
下の方が望ましい。従って以上の事実から基体1の面粗
さは0.1μm〜15.0μmの範囲が望ましい事がわかる。
以上の様に本実施例によれば、基体1の上に銅ででき
た第1の導電膜を形成し、その上に半田か錫でできた第
2の導電膜を形成した誘電体共振器において、第2の導
電膜を設けた事により、大気中で熱処理を行なう事がで
きるようになるので、従来の様に不活性ガス中で熱処理
するためにいろいろな設備が不要となり、しかも工数が
減少するので生産性が向上する。又第1の導電膜の厚さ
を3μm以上にし、しかも基体1及び第1及び第2の導
電膜の熱処理温度を100℃〜300℃にし、しかも基体の表
面粗さを0.1μm〜15.0μmにする事によって高いQ値
を得る事ができ、第1の導電膜と基体1の密着強度を大
きくする事ができる。また第1の導電膜が第2の導電膜
によって完全に覆われているために、第1の導電膜が腐
食する事はなく、安定した特性を長続きさせる事ができ
る。
なお本実施例において熱処理を大気中で行なったけれ
ども、シリコーンや流動パラフィン等の高温オイル中で
熱処理しても同様の効果を得る事ができた。
発明の効果 本発明は、基体の上に第1の導電膜及び第2の導電膜
を順に形成し、一方の端面に設けられた第1及び第2の
導電膜を除去するとともに第1及び第2の導電膜に第2
の導電膜の固相線温度以上300℃以下で熱処理した事に
よって、第2の導電膜が第1の導電膜の上に付着せず、
第1の導電膜がむき出しになっている未被覆部分が形成
されたとしても、未被覆部分に第2の導電膜が広がって
いって、未被覆部分をより小さくすることができるの
で、酸化しやすい第1の導電膜の酸化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における誘電体共振器の製造
方法で作成された誘電体共振器の斜視図、第2図は同第
1の導電膜とQ値の関係を示すグラフ、第3図は他の実
施例の第1の導電膜とQ値の関係を示すグラフ、第4図
は従来と本実施例の各々の誘電体共振器の塩水噴霧実験
の前と後のQ値及び共振周波数の変化を示すグラフ、第
5図は基体の面粗さとQ値及び第1の導電膜と基体1の
密着強度の関係を示すグラフ、第6図半田の固相線温度
を示すグラフである。 1……基体、2……第1の導電膜 3……第2の導電膜、4……第1の導電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 毅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 多木 宏光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−160904(JP,A) 特開 平2−20093(JP,A) 特開 昭59−176907(JP,A) 特開 昭61−121501(JP,A) 特開 平2−126701(JP,A) 特開 昭58−166806(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体セラミックスによって構成された基
    体の上に第1の導電膜を形成し、前記第1の導電膜の上
    に前記第1の導電膜と異なった材料で形成された第2の
    導電膜を積層し、前記基体の一方の端面の第1及び第2
    の導電膜を除去するとともに前記第1及び第2の導電膜
    に前記第2の導電膜の固相線温度以上300℃以下で熱処
    理を行う事を特徴とする誘電体共振器の製造方法。
  2. 【請求項2】第1の導電膜が銅を含有するとともに、第
    2の導電膜を半田か錫の少なくとも一方を含有する事を
    特徴とする請求項第1項記載の誘電体共振器の製造方
    法。
  3. 【請求項3】熱処理を大気中で行なう事を特徴とする請
    求項第2項記載の誘電体共振器の製造方法。
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