JP3453853B2 - 誘電体の製造方法及びその方法で製造された同軸型誘電体共振器 - Google Patents

誘電体の製造方法及びその方法で製造された同軸型誘電体共振器

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JP3453853B2 JP14918594A JP14918594A JP3453853B2 JP 3453853 B2 JP3453853 B2 JP 3453853B2 JP 14918594 A JP14918594 A JP 14918594A JP 14918594 A JP14918594 A JP 14918594A JP 3453853 B2 JP3453853 B2 JP 3453853B2
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昌広 吉本
泰博 泉
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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、誘電体の製造方法及び
その方法で製造された誘電体を用いて高周波帯域を使用
する各種通信機器・測定機器等の電子機器に使用される
同軸型誘電体共振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、同軸型誘電体共振器は、高周波帯
域を使用する各種通信機器・測定機器等の電子機器に広
く利用されている。この同軸型誘電体共振器として特開
昭59−144203号公報が知られている。
【0003】以下に従来の同軸型誘電体共振器につい
て、図面を参照しながら説明する。図3は従来の同軸型
誘電体共振器の誘電体からターミナルを外した状態を示
す斜視図、図4は従来の同軸型誘電体共振器の誘電体に
ターミナルを挿着した状態を示す断面図である。8は従
来の同軸型誘電体共振器、9は中空状に形成された誘電
体、10は誘電体9の内周面を被覆する内部導体層、1
1は誘電体9の外周面を被覆し内部導体層10と略同軸
状に形成された外部導体層、12は誘電体9の一端面を
被覆し内部導体層10と外部導体層11を接続する短絡
導体層、13は内部導体層10の内周孔、14は短絡導
体層12の被覆端面とは反対の端面(以下開放端と称
す)の内部導体層10の内周孔13に挿着されて導電性
接着剤や半田等で内部導体層10と電気的に接続するタ
ーミナル、15は外部接続用の端子、16は内部導体層
10の内周孔13よりも大きい径に形成されターミナル
14を内部導体層10内に挿入する際に挿入しすぎを防
止するストッパ、17は内部導体層10と導電性接着剤
や半田等によって固着され電気的に接続する内部導体接
続部である。
【0004】以上のように構成された従来の同軸型誘電
体共振器における誘電体の製造方法について、説明す
る。
【0005】まず、同軸状中空の角柱に誘電体材料と有
機接着剤とからなる混合粉末を装填しプレス成形して所
定形状の成形体を得る。次に、得られた成形体を焼成す
る。次に、焼成された成形体の表面に貴金属材料や卑金
属材料等の導体材料からなるペーストを塗布し、焼成し
て成形体の全面に導体層を形成する。或いは無電界鍍金
法により前記導体材料を鍍金する。次に、導体材料が塗
布又は鍍金された成形体を焼成して成形体の全面に導体
層を形成する。次に、導体層が形成された成形体の軸方
向一端部を研削等して開放端を形成して誘導体9を完成
する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下のような問題点を有していた。すなわ
ち、 (1)成形体を焼成した後、前記成形体の全面に導体材
料を塗布又は鍍金した後焼成して成形体の全面に導体層
を形成した後、更に研削して開放端を形成するので、手
間がかかり、また開放端を形成する研削作業が必要不可
欠であり、また焼成工程と電極形成工程とが別作業とな
り、コストダウンが困難であり、原価の高騰化という問
題点を有していた。 (2)無電界鍍金法で各導体層を形成した場合、成形体
と導体層との密着強度が低く、このため、ヒートサイク
ル試験等で共振周波数の変化が現れる等するために、機
械的強度や周波数特性等の信頼性に欠けるという問題点
を有していた。 (3)同軸型誘電体共振器の小型化に伴って誘電体の小
型化、特に内周孔の小径孔化が要求されているものの前
述した従来の無電界鍍金法等による導体層形成方法では
液体の溶媒を使用するために、溶媒の表面張力等によっ
て小径孔化した内周孔の細部に導体層を形成することが
困難になり、このため歩溜まりが低下し、作業性や生産
性に欠けるとともに原価の高騰化という問題点を有して
いた。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、誘電体を小型化しても形状の限定等なくかつ容易に
導体層を形成でき、生産性や作業性,耐久性に優れた誘
電体の製造方法及びその方法で製造された同軸型誘電体
共振器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1に記載の誘電体の製造方法は、少な
くとも焼成後に誘電体材料となる第1の材料と還元性雰
囲気内で焼成することによって導体材料となる第2の材
料を混合して得られた中空状の基体を還元性雰囲気内で
焼成し前記基体の表面に導体層を形成する導体層形成工
程を備えた構成を有している。
【0009】また請求項2に記載の同軸型誘電体共振器
は、請求項1に記載の誘電体の製造方法で得られた誘電
体を用いた構成を有している。
【0010】ここで、第1の材料の焼成後における誘電
体材料としては、(Zr・Sn)TiO4,BaTi4
9,CaTiO3−MgTiO3,BZT,BMT等が挙
げられる。第2の材料としては、酸化ニッケル,酸化銅
等が挙げられる。基体を還元性雰囲気にて還元する際に
開放端に相当する端面を前記第2の材料より非還元性
ルコニア等を溶射したセッター等と当接することによ
り、導体層の形成を抑制して開放端を形成できる。また
導体層形成工程を、成形体を焼成する焼成工程と導体層
を形成する導体層形成工程とに分けて誘電体を形成して
もよい。
【0011】
【作用】この構成によって、少なくとも第1の材料と第
2の材料から得られた中空状の誘電体を還元性雰囲気内
で焼成し前記誘電体の表面に導体層を形成する導体層形
成工程を備えたので、成形体を焼成するとともに成形体
の所定の表面に導体層を選択的に形成でき、また導体層
を誘電体の一部として形成できるので密着強度等の機械
的強度を強化できる。また前述した誘電体の製造方法で
得られた誘電体を用いたので、過酷なヒートサイクル条
件下でも共振周波数の変化がない。
【0012】
【実施例】以下本発明の一実施例における誘電体の製造
方法について、図面を参照しながら説明する。図1
(a)は本発明の一実施例における誘電体の製造方法の
プレス成形工程を示す斜視図、図1(b)は本発明の一
実施例における誘電体の製造方法の導体層形成工程を示
す斜視図、図1(c)は本発明の一実施例における誘電
体の製造方法で製造された誘電体を示す斜視図である。
【0013】まず、第1の材料としてジルコニア,酸化
第二錫及び酸化チタンを重量比1:2:3で混合する。
その第1の材料を焼成すると組成物(Zr・Sn)Ti
4となる。第2の材料として卑金属酸化物である酸化
ニッケルとを準備した。次に、(Zr・Sn)TiO4
の原料粉末である第1の材料と第2の材料である酸化ニ
ッケルを重量比9:1として秤量した後、従来法と同様
に湿式混合,脱水乾燥して混合粉末を得た。次に、得ら
れた混合粉末に有機接着剤を加えて混合造粒した。次
に、得られた混合造粒を同軸状中空の角柱に装填し、圧
力200kg/cm2でプレス成形して図1(a)に示す成
形体1を得た。次に、図1(b)に示すように、成形体
1を開放端に相当する一端面を下方側としてジルコニア
を溶射したセッター2の上面に密着して載置して大気圧
雰囲気内に設置した後、400℃、2時間で脱有機接着
剤を行った。その後同一雰囲気内で1300℃、4時間
で焼成した。次に、雰囲気内にH2 +N2 (H2 濃度2
0%)を流入して還元性雰囲気とした後、1100℃、
2時間で熱処理を行い、所定部に内部導体層4,外部導
体層5,短絡導体層6及び内周孔7が形成された誘電体
3を完成する。
【0014】以上のように製造された誘電体を用いた本
発明の一実施例における同軸型誘電体共振器と、従来の
同軸型誘電体共振器を用いて動作性能試験及びヒートサ
イクル試験を行った。以下その結果を示す。
【0015】(実験例1及び2)本発明の一実施例にお
ける誘電体を外径3mm,内周孔の直径0.8mm(実験例
1),0.1mm(実験例2)として形成した後、ターミ
ナル等をセットして同軸型誘電体共振器を得た。次に、
この同軸型誘電体共振器を用いて動作性能試験として共
振周波数及び無負荷Qを測定した。この結果を(表1)
に示す。(表1)は動作性能試験の結果を示す特性図で
ある。
【0016】
【表1】
【0017】(比較例1及び2)無電界鍍金法で作成さ
れた誘電体を用いた従来の同軸型誘電体共振器を用いて
実験例1及び2と同様にして動作性能試験を行った。こ
の結果を(表1)に示す。
【0018】(実験例3乃至7)本発明の一実施例にお
ける同軸型誘電体共振器を5個準備した。これを−40
℃の環境に30分間放置し、その後温度勾配100℃/
分で+85℃に温度を上昇させ、この温度で30分間放
置した後、温度勾配100℃/分で−40℃に温度を降
下させた。これを1サイクルとして500サイクル繰り
返し、共振周波数の変化を測定した。この結果を図2
(a)に示す。図2(a)は本発明の一実施例における
同軸型誘電体共振器の共振周波数のヒートサイクル依存
性を示す特性図である。尚、図2(a)中横軸はヒート
サイクルの回数、横軸のΔfは共振周波数の変化を示し
ている。
【0019】(比較例3乃至7)市販の従来の同軸型誘
電体共振器を5個準備した。これを実験例3乃至7と同
様にして500サイクル繰り返し、共振周波数の変化を
測定した。この結果を図2(b)に示す。図2(b)は
従来の同軸型誘電体共振器の共振周波数のヒートサイク
ル依存性を示す特性図である。尚、図2(b)中横軸は
ヒートサイクルの回数、横軸のΔfは共振周波数の変化
を示している。
【0020】(表1)から明らかなように、本発明の一
実施例における同軸型誘電体共振器は従来の同軸型誘電
体共振器と同等の動作性能を得られるとともに、従来の
同軸型誘電体共振器では動作不可能であった誘電体の内
周孔が0.1mm程度のものであっても共振器として動作
することがわかった。
【0021】また、図2(a),(b)から明らかなよ
うに、従来の同軸型誘電体共振器は500サイクルのヒ
ートサイク試験後最も共振周波数変化の小さいものでも
+2.6MHzも変化しまた最も共振周波数変化の大き
なものは+5MHz近くまで変化したが、本発明の一実
施例における同軸型誘電体共振器では最も共振周波数変
化の大きなものであっても+2MHz近くまでしか変化
しておらず、共振周波数の安定性が従来の同軸型誘電体
共振器に比較して数十倍以上も優れ、また耐久性にも優
れていることがわかった。
【0022】以上のように本実施例によれば、少なくと
焼成後に誘電体材料となる第1の材料還元雰囲気中
で焼成することで導体材料となる第2の材料を混合して
得られた成形体1を還元性雰囲気内で焼成し前記誘電体
の表面に導体層を形成する工程を備えたので、成形体を
焼成するとともに成形体の所定の表面に導体層を選択的
に形成でき、また導体層を誘電体の一部として形成でき
るので密着強度等の機械的強度を強化でき、また、前述
の誘電体の製造方法で得られた誘電体を用いた同軸型誘
電体共振器は、過酷なヒートサイクル条件下でも共振周
波数の変化がない。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
焼成後に誘電体材料となる第1の材料と還元性雰囲気
内で焼成することによって導体材料となる第2の材料を
混合して得られた中空状の基体を還元性雰囲気内で焼成
し前記基体の表面に導体層を形成する導体層形成工程を
備えたので、誘電体を焼成するとともに還元性ガスに触
れる各導体層に相当する部分に全て導体層を形成でき、
内周孔の小怪口化及び誘電体の小型化が容易になるとと
もに内周孔等の形状の限定等なく設計自在とでき、また
導体層を形成しない開放端に相当する面には前記第2の
材料より非還元性のセッター等を当接することにより導
体層を誘電体の表面に選択的に形成でき、かつ研削工程
を省略して開放端を形成でき、また導体層が誘電体の一
部として形成されるために密着強度等の機械的強度を強
固にでき、生産性や作業性,耐久性に優れた誘電体の製
造方法の提供を実現できる。
【0024】また、前述の誘電体の製造方法で得られた
誘電体を用いたので、小型化しても共振器としての動作
性能を備えるとともに過酷なヒートサイクル条件下でも
安定な共振周波数特性が得られ、耐久性や信頼性に優れ
る同軸型誘電体共振器の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施例における誘電体の製造
方法のプレス成形工程を示す斜視図 (b)本発明の一実施例における誘電体の製造方法の導
体層形成工程を示す斜視図 (c)本発明の一実施例における誘電体の製造方法で製
造された誘電体を示す斜視図
【図2】(a)本発明の一実施例における同軸型誘電体
共振器の共振周波数のヒートサイクル依存性を示す特性
図 (b)従来の同軸型誘電体共振器の共振周波数のヒート
サイクル依存性を示す特性図
【図3】従来の同軸型誘電体共振器の誘電体からターミ
ナルを外した状態を示す斜視図
【図4】従来の同軸型誘電体共振器の誘電体にターミナ
ルを挿着した状態を示す断面図
【符号の説明】
1 成形体 2 セッター 3,9 誘電体 4,10 内部導体層 5,11 外部導体層 6,12 短絡導体層 7,13 内周孔 8 同軸型誘電体共振器 14 ターミナル 15 端子 16 ストッパ 17 内部導体接続部
───────────────────────────────────────────────────── 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5−145315(JP,A) 特公 平3−40109(JP,B2) 特公 平6−50703(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 19/00 - 19/04 H01P 7/04 H01P 11/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも焼成後に誘電体材料となる第1
    の材料と還元性雰囲気内で焼成することによって導体材
    料となる第2の材料を混合して得られた中空状の基体
    還元性雰囲気内で焼成し前記基体の表面に導体層を形成
    する導体層形成工程を備えたことを特徴とする誘電体の
    製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の誘電体の製造方法で得ら
    れた誘電体を用いたことを特徴とする同軸型誘電体共振
    器。
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