JP4243405B2 - 誘電体共振器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体フィルタとして用いられる誘電体共振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘電体共振器の構造としては、図３に示すように、円筒状をした誘電体セラミックスからなる誘電体共振子７を、アルミナやフォルステライトを主成分とする絶縁性セラミックスにより形成した支持台２を介して金属ケース４の中央に配置したものであった。そして、この誘電体共振器に特定の信号を入力すると、誘電体共振子７の共振周波数ｆのみが出力信号として出力されることから、誘電体フィルタとして使用され、各種回路に搭載されていた。
【０００３】
ここで誘電体共振子７と支持台２の中心線のずれが大きかったりまた傾きが大きかったりした場合、誘電体共振子７が金属ケース４の中央に配置されなくなり、Ｑ値が低下し損失が大きくなり、且つ共振周波数ｆにズレが生じ目的のフィルター特性が得られなくなってしまう。この課題を解消する方法として一般に誘電体共振子７と支持台２の各接合面を研磨加工し精度を高める方法が行われている。
【０００４】
また、誘電体共振子７と支持台２は接着剤３を介して接合されるが、所定の接合強度を保つために誘電体共振子７または支持台２の接合面に接着剤の厚みを規定する規制突部を設ける方法（特開平１０−１９０３２６号公報参照）や、接着剤３を定量供給することにより接着強度のばらつきを小さくする方法があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図３に示す誘電体共振器において、誘電体共振器７に形成した凹部に支持台２を接着するために、誘電体共振器７の支持台２との接合面である底面８を研磨加工する場合、加工面である底面８が凹形状となっていることから凸部や平面部を加工する場合に比べ処理速度が遅く、加工時間が長くなり経済的に不利であるという第１の課題があった。
【０００６】
また、図３に示す誘電体共振器では、図４に誘電体共振子７と支持台２の接合部の破断側面図を示すように、底面８の幅ｂが広く接着剤３が比較的広い範囲に存在するためフィルター特性として重要なＱ値が低下するという第２の課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、円柱状又は円筒状をした誘電体共振子を支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器であって、上記誘電体共振子の下面に凹部を備え、該凹部の底面に段部を設けるとともに、前記段部を除く前記凹部の底面部分と前記支持台の上面、および、前記凹部の側面と前記支持台の側面とが、それぞれ接着剤を介して接合されていることを特徴とする。
【０００９】
即ち、誘電体共振子の支持台と接合される凹部の底面に段部を設けることにより、加工面である底面の幅が小さくなり、加工時間を短くして上記第１の課題を解決することができる。また、接合面である底面の幅が小さくなることにより接着剤を塗布する面積が小さくなり、存在する接着剤の量が少なくなることによりＱ値の低下を小さくすることができ上記第２の課題を解決することができる。
【００１０】
ここで、接着剤が存在するとＱ値が低下するのは、接着剤のＱ値は誘電体共振子のＱ値よりもはるかに小さいためである。従って、接着剤の量が少なくなるほどＱ値の低下は小さくなることになる。
【００１１】
更に、本発明の誘電体共振器は、前記誘電体共振子の底面の幅を１．５ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１２】
即ち、前述の底面の幅を１．５ｍｍ以上とすることで、誘電体共振子と支持台の接合強度を劣化させることなく加工面及び接着面である底面の面積を小さくすることができ、上記第１、第２の課題を解決することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の誘電体共振器は、円筒状をした誘電体セラミックスからなる誘電体共振子１を、絶縁性セラミックスにより形成した支持台２を介して金属ケース４の中央に配置してある。なお、誘電体共振子１と支持台２は接着剤３を介して支持台２を接合してある。
【００１５】
このとき、詳細を図２に示すように、誘電体共振子１の下面に形成した凹部の底面５に段部５ａを形成し、この段部５ａを除く底面５及び垂直面６に接着剤３を介して支持台２を接合してある。
【００１６】
即ち、従来は図４に示すように広い幅ｂの底面８で接合するが、本発明では図２にを示すように、段部５ａを設けることにより幅ｂよりも小さい幅ａの底面５で接合することになる。このように底面５の幅を小さくすることによって、底面５の加工面積を小さくして加工時間を短縮するとともに、接着剤３の量を少なくしてＱ値劣化を小さくすることができる。
【００１７】
なお、底面５の幅ａは１．５ｍｍ以上としておけば接着強度の低下が発生しない。また、底面５の深さｃは０．２ｍｍ以上としておけば目視で凹部が確認でき支持台２がはめ込みやすくなる。また、段部５ａを含む凹部全体の深さｄは深さｃ＋０．０５ｍｍ以上としておけば、後述するプレス成形で製造する際に金型で容易に段部５ａを形成することができる。
【００１８】
また、誘電体共振子１は図１では円筒状の形状となっているが、円柱状の形状とすることもできる。また、誘電体共振子１の上下に支持台２が接着される誘電体共振器においても、同様に誘電体共振子１の上下面の支持台が接合される面にそれぞれ段部を設ければよい。
【００１９】
誘電体共振子１の材質としては、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率１１０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率４３）、Ｌａ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３９）、Ｂａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３５）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系誘電体セラミックス（誘電率２１）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率２０）、サファイヤ（誘電率１０）、アルミナセラミックス（誘電率１０）、コージライトセラミックス（誘電率５）等のセラミックスを用いる。
【００２０】
そして、これらの組成の原料粉末をプレス成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所定の条件で焼成した後、底面５を内面研削盤や万能研削盤等で研磨加工することにより誘電体共振子１を得ることができる。段部５ａについては、焼成後の幅ａが１．５ｍｍ以上となるように上記プレス成形時に金型により形成しておいたほうが良い。また、必要に応じて垂直面６や側面、上面、下面も研磨加工する。
【００２１】
また、支持台２の材質としては、アルミナセラミックスやフォルステライトセラミックス等の絶縁性セラミックスを用いる。そしてこれらの組成の原料粉末をプレス成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所定の条件で焼成した後、必要に応じて研磨加工することにより支持台２を得ることができる。
【００２２】
さらに、接着剤３の材質としては、シリカ系無機接着剤やエポキシ系接着剤等を用いる。
【００２３】
なお、接着剤３の厚みは深さｃよりも小さくしておけば支持台２が誘電体共振子１の凹部に挿入されることになり誘電体共振子１と支持台２の中心線のずれが発生しなくなる。
【００２４】
【実施例】
本発明実施例として図１〜２に示す誘電体共振器を作成した。
【００２５】
誘電体共振子１はＮａ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率４３）で形成し、外径６０ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚み３０ｍｍ、凹部の直径ｅが５０ｍｍ、底面５までの深さｃが２ｍｍ、凹部全体の深さｄが３ｍｍとして底面５の幅ａを種々に変化させたものを作成した。
【００２６】
なお、底面５は内面研削盤にて研磨加工を行った。また、支持台２はアルミナセラミックスで形成し、外径４９．８ｍｍ、厚み３０ｍｍとした。なお、厚みは平面研削盤にて研磨加工を行った。誘電体共振子１と支持台２はエポキシ系の接着剤３を厚み０．１ｍｍになるように定量供給して接着した。
【００２７】
なお、従来例として図３、４に示すように段部５ａを備えないものも作製した。
【００２８】
このようにして得られた各々５個のサンプルを用いて、底面５の加工時間、Ｑ値と接着強度を測定した。底面５の加工時間は誘電体共振子１の底面５を内面研削盤にて研磨加工する際の加工始めから加工終わりまでの１個当たりの加工時間を測定した。Ｑ値は外辺１５０ｍｍ□、高さ１５０ｍｍの金属ケース４の中央部にサンプルを設置し、ネットワークアナライザーにより測定した。また、接着強度は図５に示すように誘電体共振子１を固定し支持台２を金属棒１０で加圧し、誘電体共振子１と支持台２が剥離する時の応力を読みとった。
【００２９】
結果は表１に示す通りである。なお、表１中の（ ）内の％はＱ値、接着強度は基準に対する低下率、加工時間は削減率である。また、ここで言うＱ値はＱｕ値である。
【００３０】
表１より、従来例に比べ、段部５ａを形成した本発明実施例では、底面５の幅ａを小さくできることにより加工面積が小さくなり加工時間が削減できることがわかる。また、Ｑ値も同様に底面５の幅ａを小さくすることにより接着剤の量が少なくなり低下率が小さくなることがわかる。また、底面５の幅ａを１．５ｍｍ以上とすることにより、従来例と同等の接着強度が得られることがわかる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円柱状又は円筒状をした誘電体共振子を支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器において、上記誘電体共振子の支持台と接合される面に段部を設けたことによって、誘電体共振子と支持台の接着強度を劣化させることなく接合面の加工時間を短縮することができ、安価に製造することができる。また、Ｑ値の劣化も小さくすることができフィルター特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図３】従来の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図４】図３に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図５】接着強度測定方法を示す破断側面図である。
【符号の説明】
１：誘電体共振子
２：支持台
３：接着剤
４：金属ケース
５：底面
５ａ：段部
６：垂直面
７：誘電体共振子
８：底面
９：垂直面
１０：金属棒
ａ：幅
ｂ：幅
ｃ：深さ
ｄ：深さ
ｅ：直径
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体フィルタとして用いられる誘電体共振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘電体共振器の構造としては、図３に示すように、円筒状をした誘電体セラミックスからなる誘電体共振子７を、アルミナやフォルステライトを主成分とする絶縁性セラミックスにより形成した支持台２を介して金属ケース４の中央に配置したものであった。そして、この誘電体共振器に特定の信号を入力すると、誘電体共振子７の共振周波数ｆのみが出力信号として出力されることから、誘電体フィルタとして使用され、各種回路に搭載されていた。
【０００３】
ここで誘電体共振子７と支持台２の中心線のずれが大きかったりまた傾きが大きかったりした場合、誘電体共振子７が金属ケース４の中央に配置されなくなり、Ｑ値が低下し損失が大きくなり、且つ共振周波数ｆにズレが生じ目的のフィルター特性が得られなくなってしまう。この課題を解消する方法として一般に誘電体共振子７と支持台２の各接合面を研磨加工し精度を高める方法が行われている。
【０００４】
また、誘電体共振子７と支持台２は接着剤３を介して接合されるが、所定の接合強度を保つために誘電体共振子７または支持台２の接合面に接着剤の厚みを規定する規制突部を設ける方法（特開平１０−１９０３２６号公報参照）や、接着剤３を定量供給することにより接着強度のばらつきを小さくする方法があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図３に示す誘電体共振器において、誘電体共振器７に形成した凹部に支持台２を接着するために、誘電体共振器７の支持台２との接合面である底面８を研磨加工する場合、加工面である底面８が凹形状となっていることから凸部や平面部を加工する場合に比べ処理速度が遅く、加工時間が長くなり経済的に不利であるという第１の課題があった。
【０００６】
また、図３に示す誘電体共振器では、図４に誘電体共振子７と支持台２の接合部の破断側面図を示すように、底面８の幅ｂが広く接着剤３が比較的広い範囲に存在するためフィルター特性として重要なＱ値が低下するという第２の課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、円柱状又は円筒状をした誘電体共振子を支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器であって、上記誘電体共振子の下面に凹部を備え、該凹部の底面に段部を設けるとともに、前記段部を除く前記凹部の底面部分と前記支持台の上面、および、前記凹部の側面と前記支持台の側面とが、それぞれ接着剤を介して接合されていることを特徴とする。
【０００９】
即ち、誘電体共振子の支持台と接合される凹部の底面に段部を設けることにより、加工面である底面の幅が小さくなり、加工時間を短くして上記第１の課題を解決することができる。また、接合面である底面の幅が小さくなることにより接着剤を塗布する面積が小さくなり、存在する接着剤の量が少なくなることによりＱ値の低下を小さくすることができ上記第２の課題を解決することができる。
【００１０】
ここで、接着剤が存在するとＱ値が低下するのは、接着剤のＱ値は誘電体共振子のＱ値よりもはるかに小さいためである。従って、接着剤の量が少なくなるほどＱ値の低下は小さくなることになる。
【００１１】
更に、本発明の誘電体共振器は、前記誘電体共振子の底面の幅を１．５ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１２】
即ち、前述の底面の幅を１．５ｍｍ以上とすることで、誘電体共振子と支持台の接合強度を劣化させることなく加工面及び接着面である底面の面積を小さくすることができ、上記第１、第２の課題を解決することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の誘電体共振器は、円筒状をした誘電体セラミックスからなる誘電体共振子１を、絶縁性セラミックスにより形成した支持台２を介して金属ケース４の中央に配置してある。なお、誘電体共振子１と支持台２は接着剤３を介して支持台２を接合してある。
【００１５】
このとき、詳細を図２に示すように、誘電体共振子１の下面に形成した凹部の底面５に段部５ａを形成し、この段部５ａを除く底面５及び垂直面６に接着剤３を介して支持台２を接合してある。
【００１６】
即ち、従来は図４に示すように広い幅ｂの底面８で接合するが、本発明では図２にを示すように、段部５ａを設けることにより幅ｂよりも小さい幅ａの底面５で接合することになる。このように底面５の幅を小さくすることによって、底面５の加工面積を小さくして加工時間を短縮するとともに、接着剤３の量を少なくしてＱ値劣化を小さくすることができる。
【００１７】
なお、底面５の幅ａは１．５ｍｍ以上としておけば接着強度の低下が発生しない。また、底面５の深さｃは０．２ｍｍ以上としておけば目視で凹部が確認でき支持台２がはめ込みやすくなる。また、段部５ａを含む凹部全体の深さｄは深さｃ＋０．０５ｍｍ以上としておけば、後述するプレス成形で製造する際に金型で容易に段部５ａを形成することができる。
【００１８】
また、誘電体共振子１は図１では円筒状の形状となっているが、円柱状の形状とすることもできる。また、誘電体共振子１の上下に支持台２が接着される誘電体共振器においても、同様に誘電体共振子１の上下面の支持台が接合される面にそれぞれ段部を設ければよい。
【００１９】
誘電体共振子１の材質としては、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率１１０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率４３）、Ｌａ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３９）、Ｂａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率３５）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系誘電体セラミックス（誘電率２１）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率２０）、サファイヤ（誘電率１０）、アルミナセラミックス（誘電率１０）、コージライトセラミックス（誘電率５）等のセラミックスを用いる。
【００２０】
そして、これらの組成の原料粉末をプレス成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所定の条件で焼成した後、底面５を内面研削盤や万能研削盤等で研磨加工することにより誘電体共振子１を得ることができる。段部５ａについては、焼成後の幅ａが１．５ｍｍ以上となるように上記プレス成形時に金型により形成しておいたほうが良い。また、必要に応じて垂直面６や側面、上面、下面も研磨加工する。
【００２１】
また、支持台２の材質としては、アルミナセラミックスやフォルステライトセラミックス等の絶縁性セラミックスを用いる。そしてこれらの組成の原料粉末をプレス成形等の公知の方法で所定形状に成形し、所定の条件で焼成した後、必要に応じて研磨加工することにより支持台２を得ることができる。
【００２２】
さらに、接着剤３の材質としては、シリカ系無機接着剤やエポキシ系接着剤等を用いる。
【００２３】
なお、接着剤３の厚みは深さｃよりも小さくしておけば支持台２が誘電体共振子１の凹部に挿入されることになり誘電体共振子１と支持台２の中心線のずれが発生しなくなる。
【００２４】
【実施例】
本発明実施例として図１〜２に示す誘電体共振器を作成した。
【００２５】
誘電体共振子１はＮａ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックス（誘電率４３）で形成し、外径６０ｍｍ、内径３０ｍｍ、厚み３０ｍｍ、凹部の直径ｅが５０ｍｍ、底面５までの深さｃが２ｍｍ、凹部全体の深さｄが３ｍｍとして底面５の幅ａを種々に変化させたものを作成した。
【００２６】
なお、底面５は内面研削盤にて研磨加工を行った。また、支持台２はアルミナセラミックスで形成し、外径４９．８ｍｍ、厚み３０ｍｍとした。なお、厚みは平面研削盤にて研磨加工を行った。誘電体共振子１と支持台２はエポキシ系の接着剤３を厚み０．１ｍｍになるように定量供給して接着した。
【００２７】
なお、従来例として図３、４に示すように段部５ａを備えないものも作製した。
【００２８】
このようにして得られた各々５個のサンプルを用いて、底面５の加工時間、Ｑ値と接着強度を測定した。底面５の加工時間は誘電体共振子１の底面５を内面研削盤にて研磨加工する際の加工始めから加工終わりまでの１個当たりの加工時間を測定した。Ｑ値は外辺１５０ｍｍ□、高さ１５０ｍｍの金属ケース４の中央部にサンプルを設置し、ネットワークアナライザーにより測定した。また、接着強度は図５に示すように誘電体共振子１を固定し支持台２を金属棒１０で加圧し、誘電体共振子１と支持台２が剥離する時の応力を読みとった。
【００２９】
結果は表１に示す通りである。なお、表１中の（ ）内の％はＱ値、接着強度は基準に対する低下率、加工時間は削減率である。また、ここで言うＱ値はＱｕ値である。
【００３０】
表１より、従来例に比べ、段部５ａを形成した本発明実施例では、底面５の幅ａを小さくできることにより加工面積が小さくなり加工時間が削減できることがわかる。また、Ｑ値も同様に底面５の幅ａを小さくすることにより接着剤の量が少なくなり低下率が小さくなることがわかる。また、底面５の幅ａを１．５ｍｍ以上とすることにより、従来例と同等の接着強度が得られることがわかる。
【００３１】
【表１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、円柱状又は円筒状をした誘電体共振子を支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器において、上記誘電体共振子の支持台と接合される面に段部を設けたことによって、誘電体共振子と支持台の接着強度を劣化させることなく接合面の加工時間を短縮することができ、安価に製造することができる。また、Ｑ値の劣化も小さくすることができフィルター特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図３】従来の誘電体共振器を示す一部破断側面図である。
【図４】図３に示す誘電体共振器の誘電体共振子と支持台の接合部の拡大断面図である。
【図５】接着強度測定方法を示す破断側面図である。
【符号の説明】
１：誘電体共振子
２：支持台
３：接着剤
４：金属ケース
５：底面
５ａ：段部
６：垂直面
７：誘電体共振子
８：底面
９：垂直面
１０：金属棒
ａ：幅
ｂ：幅
ｃ：深さ
ｄ：深さ
ｅ：直径
Claims (2)
- 円柱状又は円筒状をした誘電体共振子を支持台を介して金属ケース内に配置してなる誘電体共振器であって、
上記誘電体共振子の下面に凹部を備え、該凹部の底面に段部を設けるとともに、
前記段部を除く前記凹部の底面部分と前記支持台の上面、および、前記凹部の側面と前記支持台の側面とが、それぞれ接着剤を介して接合されていることを特徴とする誘電体共振器。 - 前記誘電体共振子における支持台と接合した底面の幅を１．５ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の誘電体共振器。
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001217619A JP2001217619A (ja) | 2001-08-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
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