JP2907010B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

誘電体フィルタ

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JP2907010B2
JP2907010B2 JP6182260A JP18226094A JP2907010B2 JP 2907010 B2 JP2907010 B2 JP 2907010B2 JP 6182260 A JP6182260 A JP 6182260A JP 18226094 A JP18226094 A JP 18226094A JP 2907010 B2 JP2907010 B2 JP 2907010B2
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dielectric resonator
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巧 成瀬
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯(VHF〜UH
F)において、無線通信機器などで使用される小型で低
損失な誘電体フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車電話や携帯電話、コードレ
ス電話等の移動通信機器に誘電体フィルタが使用されて
いるが、移動通信機器の小型化、高性能化に伴い、使用
される部品もプリント基板の表面から実装可能なチップ
部品に超小型化される傾向にあり、この傾向に沿った誘
電体フィルタの開発が要求されている。
【0003】以下、従来の誘電体フィルタについて説明
する。図14、図15は、それぞれ従来の誘電体フィル
タを示す斜視図及び断面図である。図14、図15にお
いて、1は誘電体共振器であり2は絶縁体基板であっ
て、一方の主表面2aに接地電極3が形成されている。
この接地電極3は、主表面2aからスルホール電極4を
経由して他方の主表面2b上に形成された接地電極5と
電気的に接続されている。また、接地電極3上には、複
数の誘電体共振器1がそれぞれ互いに接触した状態で配
置されている。
【0004】誘電体共振器1は、それぞれ中央部に貫通
孔1bを有する角筒状の誘電体基体1aからなる。貫通
孔1bの内面には内導体1cが、また誘電体基体1aの
表面には外導体1dが形成され、また内導体1cと外導
体1dとの間を誘電体基体1aの連結導体1eを介して
電気的に短絡する。また、この誘電体基体1aの連結導
体1eと反対側の端面は導体がない開放端となってい
る。
【0005】この誘電体共振器1の外導体1dは、接地
電極3と半田付け等により電気的に接続されている。さ
らに誘電体共振器1の貫通孔1bには金属ターミナル7
が半田付け等により内導体1cと電気的に接続されてい
る。
【0006】誘電体共振器1の開放端側が臨む絶縁体基
板2の前方部には外部回路と接続するための入出力電極
8とコンデンサ9a〜9f、コイル11a〜11b、金
属ターミナル7を接続するための結合電極10が形成さ
れている。
【0007】また、このフィルタは図15の金属のシー
ルドケース12を接地電極3や誘電体共振器の外導体1
dとを半田付け等により接続し電気的なシールドを得て
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の構成では、結合回路部のコンデンサ9a〜
9f、コイル11a〜11b、金属ターミナル7等を実
装するために、誘電体フィルタの大きさを小型化するこ
とが難しく、また部品点数が多いので工数がかかり、量
産性が悪いという問題があった。特に、誘電体共振器1
と金属ターミナル7との接続は貫通孔1bにおいて行う
ため難しい作業となり、さらに自動組立の障害となって
いた。
【0009】本発明は以上のような従来の課題を解決す
るもので、小型で部品点数も削減でき、量産性に優れた
誘電体フィルタを提供することを目的としている。
【0010】
【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、段差を有する貫通孔を形成
した誘電体基体の外周面,内周面及び一端面にそれぞれ
外導体,内導体及び連結導体を設け、外周面に各導体と
は非接触に設けられ、貫通孔の大きな部分に対向した結
合用導体を設けた。請求項2に係る発明は、第1及び第
2のフィルタ回路で構成され、第1のフィルタ回路は、
複数の共振器の外周部に1つの結合用導体を設けた誘電
体共振器を用いた構成であり、第2のフィルタ回路は、
共振器の外周部に一対の結合用導体を設けた複数の共振
器を連結させた構成とした。
【0011】
【作用】この構成によって、誘電体共振器の内導体と結
合用導体間との容量で結合容量を決定して回路との結合
を行わせることにより、コンデンサの一部や金属ターミ
ナルをなくすことができるので小型化を実現できる。さ
らに、部品点数の削減により組立工数の削減ができる。
【0012】
【実施例】
(実施例1)図1及び図2はそれぞれ本発明の第1の実
施例における誘電体フィルタを示す斜視図及び分解斜視
図である。図1、図2において、1は誘電体共振器であ
る。
【0013】以下、誘電体共振器の構造について、図2
の誘電体共振器1を用いて説明する。BaO−TiO2
−Nd23 ,BaO−TiO2 ,ZnO2 −SnO2
−TiO2 ,BaO−Sm23 −TiO2 ,Ln2
3 −BaO−TiO2 系等の誘電体材料で構成された誘
電体基体1aに貫通孔1bを設ける。この時、誘電体基
体1aの外形形状は方形であり、貫通孔1bは断面円筒
形に形成されている。誘電体基体1aの外側面には外導
体1dが設けられており、貫通孔1bを構成する内側面
には内導体1cが設けられている。外導体1dと内導体
1cは一方の端面に設けられた連結導体1eによって連
結されている。
【0014】誘電体基体1aの外側面の一面には、外導
体1dから離隔し絶縁された結合用導体1fが設けられ
ており、この結合用導体1fと内導体1cの間で誘電体
基体1aを介してコンデンサを形成している。図3にこ
の誘電体共振器1の等価回路を示す。図3において13
は誘電体共振器の共振回路部、14は図2における誘電
体共振器1の内導体1cと結合用導体1fとの間に構成
されたコンデンサである。
【0015】この誘電体共振器1を少なくとも1個以
上、絶縁体基板2上の接地電極3に外導体1dを半田付
け等により電気的に接続し、また絶縁体基板2上の結合
電極6に結合用導体1fを半田付け等により電気的に接
続して誘電体フィルタを構成する。
【0016】絶縁体基板2は平板であり、一方の主表面
2aに接地電極3が形成されている。この接地電極3
は、主表面2aからスルホール電極4を経由して他方の
主表面2b上に形成された接地電極5と電気的に接続さ
れている。また、接地電極3上には、複数の誘電体共振
器1がそれぞれ互いに接触した状態で配置されている。
この誘電体共振器1の結合用導体1fは絶縁体基板2上
の結合電極6と半田等により電気的、機械的に接続さ
れ、また、外導体1dは接地電極3と半田等により電気
的、機械的に接続される。
【0017】絶縁体基板2の前方部には外部回路と接続
するための入出力電極8とコンデンサ9a,9b,9
c、コイル11a,11bを接続するための電極10a
が形成されており、これ等の電極にコンデンサ、コイ
ル、誘電体共振器等を結合し誘電体フィルタを構成して
いる。
【0018】また、この誘電体フィルタは図1の金属の
シールドケース12を接地電極3や誘電体共振器1の外
導体1dとを半田付け等により接続し電気的なシールド
を得ている。
【0019】誘電体共振器1の導体膜である内導体1
c,外導体1d,結合用導体1fは、それぞれ銅や銀等
の導電材料で構成された薄膜で構成されており、その膜
厚は5μm程度となるように形成される。本実施例で
は、導体膜を1層で構成したが、2層以上の多層にして
も良く、材料も2種以上用いても良い。さらに膜厚は5
μm程度としたが、誘電体フィルタの使用条件等によっ
て膜厚は適宜決定しなければならない。
【0020】以上のように構成された誘電体フィルタに
ついて、以下その製造方法を説明する。
【0021】まず原材料(BaO,TiO2 ,Nd2
3 等)を所定量ずつ配合し、この配合物をミル等を用い
て混合する。次にこの混合物をスプレードライヤー等を
用いて粒度の調整及びバインダーの添加を行い造粒す
る。次に造粒物を乾式プレスを用いて所定の形状に成形
し、その成形物を焼成炉で1300℃〜1400℃の温
度で焼結させ、筒型の誘電体基体1aを作成する。次に
誘電体基体1a上に導体膜を形成する。まず導体膜を形
成する場合には、様々な形成方法があるので、数例を挙
げて説明する。
【0022】まず第1の方法として、導体膜を構成する
材料に銅を用いた時について説明する。誘電体基体1a
の表面をバレル研磨機やブラスト装置によって粗面化
し、その後に誘電体基体1aにエッチング処理を施し
て、誘電体基体1aの表面粗度を5μm〜9μm程度に
調整する。この時エッチング液としては、例えばHF−
HNO2 系のものを用いる。次に誘電体基体1aの全表
面を塩化第1錫等を用いて感受性化処理を行った後に、
全表面に触媒金属となるパラジウムを付着させ、誘電体
基体1aの一部にレジスト膜を形成する。すなわち、誘
電体基体1aの導体膜が付着してはならない部分にレジ
スト膜を形成する。レジスト膜はレジストインクを印刷
技術や転写技術等を用いて誘電体基体1a上に塗布し、
その塗布したレジストインクを乾燥硬化させることによ
って形成される。次にこのように加工された誘電体基体
1aを無電解銅鍍金法を用いて、誘電体基体1a上に薄
い第1の銅膜を形成する。この時、第1の銅膜はレジス
ト膜が形成されていない部分のみに選択的に形成され
る。次に電解銅鍍金にて第1の銅膜の上に第2の銅膜を
積層し、導体膜を形成する。この時、導体膜は5μm程
度になるように形成する。そして最後にレジスト膜を溶
剤等で溶かし出して、導体膜を完成させる。なおこの製
造方法ではレジスト膜を印刷で誘電体基体1aの所定の
位置にレジストインクを塗布した後に乾燥硬化させる方
法で形成したが、レジストとして感光性レジストを用い
る方法もある。すなわち、パラジウム等の触媒金属を誘
電体基体1aに付着させた後に、誘電体基体1aの全表
面に感光性レジストを塗布し、露光させて所定の部分の
感光性レジストのみを硬化させる。そして現像剤によっ
て、感光性レジストが硬化していない部分を洗い流し、
導体膜を完成させる。
【0023】他の方法としては、Agペーストを誘電体
基体1aの全表面に印刷またはデップ法で塗布し、乾燥
した後に800℃〜900℃の温度で熱処理を行うこと
によって、導体膜を誘電体基体1aの全表面に形成して
もよい。さらに、全表面に導体膜を形成後、ケミカルエ
ッチング、ドライエッチング等のエッチング技術を用い
て不要部分の導体膜を削除し、導体膜を完成させても良
い。
【0024】また別の方法として、誘電体基体1aの全
表面に導体膜を形成した後に、切削加工やレーザー加工
等を施して物理的に除去し、導体膜を完成させても良
い。
【0025】上述のように構成した誘電体共振器1と絶
縁体基板2を結合用導体1fと結合電極6が対向するよ
うに突合せ、クリーム半田等で外導体1d,絶縁体基板
2上の接地電極3を接合するとともに、結合用導体1f
と結合電極6をそれぞれクリーム半田等の接合材によっ
て接合する。
【0026】(実施例2)図4、図5はそれぞれ本発明
の第2の実施例における誘電体フィルタを示す斜視図及
び分解斜視図である。
【0027】図4、図5において、21は誘電体共振器
であり、誘電体共振器21は図1、図2に示す(実施例
1)の構造とほぼ同じであるが、貫通孔21bの形状が
異なっている。
【0028】まず誘電体共振器21について説明する。
21aは誘電体材料で構成された誘電体基体で、誘電体
基体21aは外形が方形状に形成されている。さらに誘
電体基体21aには貫通孔21bが設けられており、貫
通孔21bには開放端側に形成された方形状の孔21g
と、孔21gに連結した円筒状の孔21hによって構成
されている。図1、図2に示す(実施例1)の誘電体共
振器1においては、貫通孔1bは開放端から連結端に至
るまで同一の径を有していたが、本実施例においては、
貫通孔21bに段差部21iが設けられていることが特
徴である。この構成によって貫通孔21b内に形成され
る内導体21cを大きく形成できるので、結合用導体2
1fと内導体21cとの間の入出力結合容量を大きくと
ることができ、高減衰量の誘電体フィルタを作成するこ
とができる。その他の構成は図1、図2に示すものと同
様の構成を有している。
【0029】なお、誘電体フィルタの構成としては、図
1、図2に示す(実施例1)の貫通孔1bが開放端から
連結端に至るまで同一の径を有する誘電体共振器1と、
図4、図5に示す本実施例の誘電体共振器21とを混在
して使用しても良い。
【0030】加えて、本実施例の誘電体共振器21の貫
通孔21baは方形状であったが、長方形、多角形、楕
円形、円形でも同様の効果が得られる。
【0031】(実施例3)図6は本発明の第3の実施例
における誘電体フィルタを示す分解斜視図であり、誘電
体共振器の構造自体は、(実施例1)や(実施例2)の
ものと同様である。ただし、図面の都合上(実施例1)
の誘電体共振器1を基に説明を行う。
【0032】この誘電体共振器1を少なくとも1個以
上、絶縁体基板2上の接地電極3に外導体1dを半田付
け等により電気的に接続し、また絶縁体基板2上の結合
電極6に結合用導体1fを半田付け等により電気的に接
続して誘電体フィルタを構成する。
【0033】絶縁体基板2は平板であり、一方の主表面
2aに接地電極3が形成されている。この接地電極3
は、主表面2aからスルホール電極4を経由して他方の
主表面2b上に形成された接地電極5と電気的に接続さ
れている。また、接地電極3上には、複数の誘電体共振
器1がそれぞれ互いに接触した状態で配置されている。
この誘電体共振器1の結合用導体1fは絶縁体基板2上
の結合電極6と半田等により電気的、機械的に接続さ
れ、また、外導体1dは接地電極3と半田等により電気
的、機械的に接続される。
【0034】絶縁体基板20は4層の積層構造になって
おり、第1層は誘電体共振器1の結合用導体1fと接続
するための結合電極6と接地電極3を有している。第2
層はコイル電極15を、第3層はコンデンサ電極16
を、第4層は接地電極17を有している。この接地電極
17はスルーホル電極4により接地電極3,5と電気的
に接続している。また、コンデンサ電極16は接地電極
17との間で絶縁基板層18を介してコンデンサを形成
している。また結合電極6とコイル電極15、コンデン
サ電極16は側面電極19a、19b、19cを介して
接続されている。この側面電極19aと19cは入出力
電極も兼ねている。
【0035】なお、誘電体フィルタの構成としては、図
1、図2に示す(実施例1)の誘電体共振器1と、図
4、図5に示す(実施例2)の誘電体共振器21とを混
在して使用しても良い。
【0036】(実施例4)図7及び図8はそれぞれ本発
明の第4の実施例における誘電体フィルタを示す斜視図
及び等価回路図である。誘電体共振器の構造自体は、
(実施例1)や(実施例2)のものと同様であるが、図
面の都合上(実施例1)の誘電体共振器1を基に説明を
行う。
【0037】図7に示すのは、(実施例1)の構造の誘
電体フィルタを2個合成回路を通して一端で接続したデ
ュプレクサ構造の誘電体フィルタであり、1はそれぞれ
誘電体共振器である。この誘電体フィルタは図8に示す
ような等価回路構造となり、(実施例1)の誘電体フィ
ルタをa部、b部としてc部の合成回路により接続した
構造である。このc部の回路は2つの誘電体フィルタを
接続するための合成回路であり、本実施例においてはイ
ンピーダンスZ1、Z2が誘導性、Z3=0の場合であ
るが、それぞれの回路によりZ1〜Z3は容量性から誘
導性まで種々の値をとり、適当な値のコイルやコンデン
サにより実施することができる。この合成回路のコイル
は図7のコイル22,23に対応する。このコイル2
2、23は電極24に接続され合成入出力電極25に接
続される。他の構成は(実施例1)と同様である。図9
に本実施例の特性例を示す。
【0038】なお、図7の絶縁体基板2は(実施例3)
のような積層型で内部に容量やコイルを一体形成したも
のでも同様の効果が得られる。
【0039】(実施例5)図10及び図12はそれぞれ
本発明の第5の実施例における誘電体フィルタを示す斜
視図及び等価回路図である。誘電体共振器の構造自体
は、(実施例1)や(実施例2)のものと同様である
が、図面の都合上(実施例1)の誘電体共振器1を基に
説明を行う。図10において1はそれぞれ誘電体共振器
である。
【0040】図10に示すのは(実施例1)の構造の誘
電体フィルタとバンドパス構造の誘電体フィルタを一端
で接続したデュプレクサ構造のフィルタである。この誘
電体フィルタは図12に示すような等価回路構造とな
り、(実施例1)の誘電体フィルタのa部、合成回路の
c部、バンドパスフィルタのd部、さらにノッチ回路の
e部を接続した回路構成となっている。このc部の回路
は2つの誘電体フィルタを接続するための合成回路であ
り、本実施例においてはインピーダンスZ1=0、Z2
が誘導性、Z3=0の場合であるが、それぞれの回路に
よりZ1〜Z3は容量性から誘導性まで種々の値をとり
適当な値のコイルやコンデンサにより実施することがで
きる。この合成回路のコイルは図10のコイル22に対
応する。このコイル22、は電極24に接続され合成入
出力端子25に接続される。
【0041】バンドパスフィルタの例を図11に示す。
誘電体共振器31、32は開放端面側の外導体31d,
32dの2面に、外導体31d,32dから独立した結
合用導体31f,32fをそれぞれ直交するように設け
る。また、誘電体共振器33は開放端面側の外導体33
dの2面に、外導体33dから独立した結合用導体33
fをそれぞれ平行になるように設け、誘電体共振器31
の側面に設けた結合用導体31fと誘電体共振器33の
側面に設けた結合用導体33fとが密着するように、ま
た、誘電体共振器33の側面に設けた結合用導体33f
と誘電体共振器32の側面に設けた結合用導体32fと
が密着するように配置し、半田等により電気的、機械的
に接続する。これらの誘電体共振器の接合によって得ら
れた誘電体フィルタを絶縁体基板2上の電極26,27
に、それぞれ電極26が誘電体共振器31の底部の結合
用導体31fに電極27が誘電体共振器32の底部の結
合用導体32fに密着するように配置し、半田等により
電気的、機械的に接続する。
【0042】誘電体共振器34は誘電体共振器1と同一
構造であり、絶縁体基板2上の電極28に誘電体共振器
34の結合用導体34fが密着するように配置し、半田
等により電気的、機械的に接続する。以上のような本実
施例の特性例を図13に示す。
【0043】なお、図10の絶縁体基板2は(実施例
3)のような積層型で内部に容量やコイルを一体形成し
たものでも同様の効果が得られる。
【0044】
【発明の効果】以上のように本発明は、誘電体基体と、
誘電体基体の外側面に設けられた外導体と、誘電体基体
の内側面に設けられた内導体と、誘電体基体の一方の端
面に設けられ、外導体と内導体を連結する連結導体と、
外側面の一面に設けられ各導体と電気的に接触しない結
合用導体を有する誘電体共振器を少なくとも1つ以上具
備し、この誘電体共振器を絶縁体基板上に配置しこの絶
縁体基板上に設けた回路電極と結合用導体とを電気的に
接合した誘電体フィルタを構成することにより、小型で
広帯域フィルタを実現することができ、性能を向上する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における誘電体フィルタ
を示す斜視図
【図2】本発明の第1の実施例における誘電体フィルタ
を示す分解斜視図
【図3】本発明の第1の実施例における誘電体共振器の
等価回路図
【図4】本発明の第2の実施例における誘電体フィルタ
を示す斜視図
【図5】本発明の第2の実施例における誘電体フィルタ
を示す分解斜視図
【図6】本発明の第3の実施例における誘電体フィルタ
を示す分解斜視図
【図7】本発明の第4の実施例における誘電体フィルタ
を示す斜視図
【図8】本発明の第4の実施例における誘電体フィルタ
の等価回路図
【図9】本発明の第4の実施例における誘電体フィルタ
の特性図
【図10】本発明の第5の実施例における誘電体フィル
タを示す斜視図
【図11】本発明の一実施例における誘電体フィルタの
バンドパスフィルタを示す斜視図
【図12】本発明の第5の実施例における誘電体フィル
タの等価回路図
【図13】本発明の第5の実施例における誘電体フィル
タの特性図
【図14】従来の誘電体フィルタを示す斜視図
【図15】従来の誘電体フィルタを示す断面図
【符号の説明】
1 誘電体共振器 1a 誘電体基体 1b 貫通孔 1c 内導体 1d 外導体 1e 連結導体 1f 結合用導体 2 絶縁体基板 3 接地電極 4 スルホール電極 6 結合電極 20 絶縁体基板 21 誘電体共振器 21a 誘電体基体 21b 貫通孔 21c 内導体 21d 外導体 21f 結合用導体 21g 孔 21h 孔 21i 段差部 31 誘電体共振器 31d 外導体 31f 結合用導体 32 誘電体共振器 32d 外導体 32f 結合用導体 33 誘電体共振器 33d 外導体 33f 結合用導体 34 誘電体共振器 34f 結合用導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 博司 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5−110307(JP,A) 特開 平6−132706(JP,A) 特開 平5−167310(JP,A) 特開 平2−290302(JP,A) 特開 平3−6103(JP,A) 特開 平4−211501(JP,A) 特開 平3−125502(JP,A) 特開 昭63−50102(JP,A) 実開 平2−116102(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/205 H01P 1/213 H01P 7/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】段差を有する貫通孔を形成した誘電体基体
    と、前記誘電体基体の外周面に設けられた外導体と、前
    記誘電体基体の内周面に設けられた内導体と、前記誘電
    体基体の一方の端面に設けられ、前記外導体と前記内導
    体を連結する連結導体と、前記外側面の一面に設けら
    れ、前記各導体と電気的に非接触となるとともに前記貫
    通孔の大きな部分に形成された前記内導体に対向して設
    けられた結合用導体を有する誘電体共振器を具備し、前
    記誘電体共振器を回路基板上に配置し前記回路基板上に
    設けた回路電極と前記結合用導体とを電気的に接合する
    とともに、前記回路基板にコンデンサ,コイルの少なく
    とも1つ以上を設けたことを特徴とする誘電体フィル
    タ。
  2. 【請求項2】第1のフィルタ回路と第2のフィルタ回路
    を回路基板に設け、前記第1の及び第2のフィルタ回路
    には、誘電体基体と、前記誘電体基体に設けられた1つ
    の貫通孔と、記誘電体基体の外周面に設けられた外導体
    と、前記誘電体基体の内周面に設けられた内導体と、前
    記誘電体基体の一方の端面に設けられ、前記外導体と前
    記内導体を連結する連結導体とを備えた誘電体共振器を
    具備するマルチプレクサ構造の誘電体フィルタであっ
    て、 前記第1のフィルタ回路は、誘電体共振器の外側面の一
    面に設けられ、前記各導体と電気的に非接触となる結合
    用導体を設けた第1,第2,第3の誘電体共振器を用
    い、前記第1,第2,第3の誘電体共振器のそれぞれの
    結合用導体を前記回路基板の回路電極と接合して構成さ
    れ、 前記第2のフィルタ回路は、誘電体共振器の垂直関係に
    ある一対の外側面に他の各導体と電気的に非接触とな
    合用導体をそれぞれ設けた第4,第5の誘電体共振器
    と、誘電体共振器の平行関係にある一対の外側面に他の
    各導体と電気的に非接触となる結合用導体をそれぞれ設
    けた第6の誘電体共振器を用い、前記第4の誘電体共振
    器と前記第5の誘電体共振器の間に前記第6の誘電体共
    振器を挟み込み、前記第4及び第5の誘電体共振器のそ
    れぞれの一方の結合用導体を前記回路基板に接続すると
    ともに、他方の結合用導体をそれぞれ前記第の誘電体
    共振器の結合用導体と接合して構成したことを特徴とす
    る誘電体フィルタ。
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