JP4761070B2

JP4761070B2 - 誘電体共振部品

Info

Publication number: JP4761070B2
Application number: JP2007043703A
Authority: JP
Inventors: 信洋原田; 浩中村
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: JP2008211309A

Description

本発明は、誘電体ブロックに複数の共振器を形成してなる誘電体フィルタや誘電体送受共用器などの機能性電子部品と前記誘電体ブロックにその開放端面を被うように取り付けられたシールド用の金属カバーとを含んでなる誘電体共振部品に関する。

携帯電話などの移動通信機器に用いられる機能性電子部品である誘電体フィルタや誘電体送受共用器においては、電波漏れの防止及び減衰特性改善のために、その誘電体ブロックの開放端面を被うように該開放端面から適宜の距離隔ててシールド用の金属カバーを被せ、該金属カバーを誘電体共振器の外導体と導通させて誘電体ブロックに固定することで、機能性電子部品と金属カバーとからなる誘電体共振部品を構成する手法がしばしば用いられる。

このような誘電体共振部品の機能性電子部品に外部から大電力高周波信号を入力して動作させると、機能性電子部品は発熱する。

近年、移動通信機器には小型化が要請されており、これに伴い該移動通信機器に用いられる機能性電子部品更には誘電体共振部品にも小型化が要請されている。小型化した機能性電子部品や誘電体共振部品は、表面積が小さいため発熱に伴う表面からの放熱が困難になる。その場合、機能性電子部品の温度が上昇しすぎて無負荷Ｑが低下するなど電気的特性の劣化が生じやすい。

このような問題を解決し、放熱を促進するために、たとえば実開平５−２４０１号公報［特許文献１］には、プリント基板に金属製放熱板を貼設し、誘電体フィルタなどの機能性電子部品を放熱板上に実装することが提案されている。

また、特開平１１−１４５７０８号公報［特許文献２］には、誘電体フィルタや誘電体デュプレクサ（誘電体送受共用器）を構成する誘電体共振器の発熱部分に凹部を形成し、該凹部に伝熱部材を挿入して放熱を促すことが提案されている。
実開平５−２４０１号公報特開平１１−１４５７０８号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、別途放熱板を設ける必要があり、部品点数が増える。また、誘電体フィルタなどの機能性電子部品の実装方法も複雑になるため、部品コストおよび組み立てコストが増大する。

また、特許文献２の手法においても、別途伝熱部材が必要であり、部品点数が増える。さらに、構造も複雑になり組み立てコストも増大する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大電力高周波信号を入力して機能性電子部品を動作させた場合でも温度上昇が抑えられて性能劣化が少なく、且つ部品点数が少なく安価な誘電体共振部品を提供することを目的とする。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面と、該第１の端面の外周縁と前記第２の端面の外周縁との間に位置する複数の側壁面とを有する誘電体ブロック；該誘電体ブロックに前記側壁面に沿って前記第１の端面から第２の端面まで貫通して形成された複数の貫通孔；該貫通孔の内面に形成された内導体；前記第２の端面および側壁面に形成された外導体；および、前記貫通孔のそれぞれに対応して形成される共振器のうちのいずれかと結合する入出力電極を含んでなる機能性電子部品と、
前記機能性電子部品に付された金属カバーと、を備えた誘電体共振部品であって、
前記金属カバーは、第１の板状部分および第２の板状部分からなるアングル形状の板状部を有し、前記第１の板状部分が前記誘電体ブロックの側壁面のうちの１つに接合されており、前記第２の板状部分が前記誘電体ブロックの第１の端面を被うように該第１の端面から隔てられて位置しており、前記板状部の誘電体ブロックに対向する面と反対側の面に前記板状部と一体的に形成された複数の放熱用フィンを有することを特徴とする誘電体共振部品、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記放熱用フィンの表面積は、前記板状部の表面積の０．５倍〜５倍の範囲内にある。本発明の一態様においては、前記金属カバーの第１の板状部分は、前記誘電体ブロックの第２の端面を超えて延出している。本発明の一態様においては、前記金属カバーは、金属板の折り曲げおよび折り返しにより形成されている。本発明の一態様においては、前記放熱用フィンは、前記第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向に沿って延びている。本発明の一態様においては、前記放熱用フィンは、前記第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向と直交する方向に延びている。

本発明の一態様においては、前記機能性電子部品の入出力電極は、前記金属カバーの第１の板状部分が接合された前記誘電体ブロックの側壁面と反対側に位置する側壁面にて、前記外導体から離隔して形成されている。

本発明によれば、部品点数を増加させることなく効率的な放熱が可能となるため、大電力高周波信号を入力した場合でも誘電体共振部品の温度上昇が抑えられ、安価で高性能な誘電体共振部品が提供される。

図１は本発明による誘電体共振部品の一実施形態を示す模式的斜視図であり、図２は本実施形態の誘電体共振部品を背面側から見た模式的斜視図であり、図３は本実施形態の誘電体共振部品の模式的断面図である。

これらの図に示されているように、誘電体共振部品は、機能性電子部品たる誘電体フィルタ２と、該誘電体フィルタに付された金属カバー４とを備えている。

誘電体フィルタ２において、長さＬ、幅Ｗおよび高さＨの大略六面体形状の誘電体ブロック２１は、互いに反対側に位置する第１の端面（図１および図２では上面：図３では左側の面）および第２の端面（図１および図２では下面：図３では右側の面）と、第１の端面の外周縁と第２の端面の外周縁との間に位置する４つの側壁面（誘電体ブロック２１の長さ方向および高さ方向の双方に沿った２つの側面と幅方向および高さ方向の双方に沿った２つの側面）とを有する。誘電体ブロック２１は、たとえば公知のセラミックからなる。誘電体ブロック２１には、第１の端面から第２の端面まで側壁面に沿って高さ方向に延びた４つの貫通孔２２が形成されている。これらの貫通孔２２は、誘電体ブロック２１の長さ方向に配列されている。貫通孔２２の内面には膜状の内導体２３が形成されている。誘電体ブロック２１の第２の端面および側壁面には膜状の外導体２４が形成されている。誘電体ブロック２１の第１の端面には各貫通孔の内導体２３と接続された膜状の結合用導体２５が形成されている。これにより、各貫通孔に対応して形成される誘電体共振器が容量性結合により４段に結合されて誘電体バンドパスフィルタが形成される。この誘電体フィルタの両端の共振器とそれぞれ容量結合する２つの入出力電極２６が、誘電体ブロック２１の１つの側壁面において、外導体２４から離隔して形成されている。上記の内導体２３、外導体２４、結合用導体２５および入出力電極２６は、たとえば銀膜からなる。

上記誘電体ブロック２１の第１の端面は、その一部に膜状導体が付されていないので、開放端面と称される。これに対して、誘電体ブロック２１の第２の端面は、その全部に外導体２４が付されているので、短絡端面と称される。

金属カバー４は、アングル形状の板状部４１を有する。ここで、アングル形状とは、大略直交する２つの板状部分からなる形状をいうが、本発明においては金属カバーによるシールド効果が得られれば、２つの板状部分のなす角度は問わない。第１の板状部分は外導体２４を介して誘電体ブロック２１の１つの側壁面に接合されている。この接合は、板状部４１と外導体２４との電気的接続を可能となすように、半田や導電性接着剤を用いた接着によりなされる。第２の板状部分は誘電体ブロック２１の第１の端面を被うように該第１の端面から高さ方向に隔てられて位置している。板状部４１の誘電体ブロック２１に対向する面と反対側の面（すなわちアングル形状の外側の面）に、該板状部４１と一体的に複数の放熱用フィン４２が形成されている。本発明において、一体的とは、部材の内部組織が連続していることをいうものとし、接着剤による接着のように単に部材同士を機械的に一体化させたようなものは含まないものとする。このような放熱用フィン４２と板状部４１との一体的形成は、例えば押し出しプレス法や鋳造法を用いた一体成形により行うことができる。

本実施形態においては、放熱用フィン４２は、板状部４１の延在方向すなわち第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向に沿って延びている。この放熱用フィン４２が付されていることで、金属カバー４の剛性が高められる。放熱用フィン４２の表面積は、板状部４１の表面積すなわち第１および第２の板状部分の合計表面積の０．５倍〜５倍の範囲内にあるのが好ましい。すなわち、この板状部４１の表面積に対する放熱用フィン４２の表面積の割合については、放熱機能を高めるためには０．５倍以上であるのが好ましく、金属カバー４の作製のし易さおよび重量や寸法の増加の抑制の観点からは５倍以下であるのが好ましい。放熱用フィン４２の表面積の調整は、該放熱用フィンの高さや設置個数を変化させることで行うことができる。

本実施形態の誘電体共振部品は、図３に示されるように、実装基板６に半田付けなどによって表面実装して用いられる。実装基板６は、絶縁基板６１の上面にパターン状のグランド配線６２および入出力配線６３を形成してなる。実装に際して、誘電体フィルタ２の誘電体ブロック２１の入出力電極２６の形成された側壁面を実装基板６の配線形成面（上面）に接合する。ここで、入出力電極２６は入出力配線６３に接続され、外導体２４はグランド配線６２に接続される。すなわち、誘電体フィルタ２の入出力電極２６は、金属カバー４の板状部４１の第１の板状部分が接合された誘電体ブロック２１の側壁面と反対側に位置する側壁面にて、外導体２４から離隔して形成されている。また、金属カバー４の板状部４１の第２の板状部分の先端縁は、電波漏れ防止および減衰特性改善のために、グランド配線６２に電気的に接続される。

以上のような本実施形態の誘電体共振部品の放熱効果を調べた。誘電体ブロック２１は、長さＬが約４０ｍｍ、幅Ｗが約１６ｍｍ、高さＨが約８ｍｍで、比誘電率εｒが１３であった。また、金属カバー４を構成する板状部４１および放熱用フィン４２の材質としては銅系合金を使用し、放熱用フィン４２は高さ約４ｍｍで第１の板状部分に３個および第２の板状部分に３個設けた。これにより、放熱用フィン４２の表面積は、金属カバー４の板状部４１の面積を基準として、約１倍になった。放熱効果は、高周波信号を入力したときの温度上昇を測定することで行った。比較のために、図４に示されるように、金属カバー４’が放熱用フィンを持たないこと以外は上記実施形態と同一の構成を持つ誘電体共振部品の放熱効果をも、同一条件下で調べた。以上の結果を図５に示す。

図５のグラフにおいて、横軸は連続高周波信号が誘電体フィルタ２を経由して出力された電力を示し、縦軸は誘電体ブロック２１の第２の端面の表面温度を示す。実線は本発明実施形態に属するもの温度変化であり、破線は図４の比較形態に属するものの温度変化である。このグラフより、金属カバー４が放熱用フィン４２を有する本発明実施形態に属するもののほうが図４の比較形態に属するものより温度上昇が押さえられていることがわかる。その結果、本発明実施形態によれば、温度上昇による無負荷Ｑ低下が抑えられ高性能な電気的特性が維持される。本発明実施形態に属するものと比較形態に属するものとの温度差は、出力電力が大きいほど大きくなっており、従って、本発明は特に大電力信号が入力される場合の放熱効果の改善において格別であるといえる。

以上のように、本実施形態によれば、金属カバー４に放熱用フィン４２を設けることで、誘電体共振部品が小型化しても、金属カバー４の表面積を大きくすることができ、放熱が良好になる。特に、放熱用フィン４２が板状部４１と一体的に形成されていることで、部品点数を増加させることなく効率的な放熱が可能となるため、大電力高周波信号を入力した場合でも誘電体共振部品の温度上昇が抑えられ、安価で高性能な誘電体共振部品を提供できる。

以上の実施形態では放熱用フィン４２が板状部４１の延在方向すなわち第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向に沿って延びているが、本発明においては、放熱用フィンはこのような形態のものに限定されない。放熱用フィンの変形形態としては、図示はしないが、たとえば、板状部４１の延在方向すなわち第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向と直交する方向（すなわち高さ方向および幅方向）に延びているものが挙げられる。これによれば、金属カバー４の剛性が更に高められる。

図６は本発明による誘電体共振部品の金属カバーの更に別の実施形態を示す模式的斜視図である。本実施形態の金属カバー４ａは、上記図１他の実施形態のものと同様に、アングル形状の板状部４１ａと放熱用フィン４２ａとを一体的に形成したものからなる。この金属カバー４ａは、１枚の金属板の折り曲げおよび折り返しにより板状部４１ａと放熱用フィン４２ａとを形成しており、１枚の金属板の曲げ加工のみにより形成することができるので、押し出しプレス法や鋳造法より容易に製造できるという利点がある。このため、より一層のコスト低減が可能である。この金属カバー４ａと組み合わせられる誘電体ブロックとしては、上記図１他の実施形態と同様のものが用いられる。

図７は本発明による誘電体共振部品の他の実施形態を示す模式的部分斜視図である。この図において、上記図１他におけると同様の機能を持つ部材には同一の符号が付されている。

本実施形態は、金属カバー４の板状部４１の第１の板状部分が誘電体ブロック２１の第２の端面を超えて延出している延出領域４３を有することのみ、上記図１他の実施形態と異なる。こうすることで、金属カバー４の表面積を一層大きくすることができ、放熱効果を更に高めて温度上昇を抑えることができる。

本発明においては、放熱用フィンの形状は上記実施形態のものに限定されない。また、誘電体フィルタの孔の数や形状も上記実施形態のものに限定されない。

上記実施形態においては、機能性電子部品として誘電体バンドパスフィルタを用いた例が示されているが、本発明は、これに限定されるものではなく、機能性電子部品として例えばその他の誘電体フィルタや誘電体送受共用器を用いたものであっても、同様な作用効果を得ることができる。

本発明による誘電体共振部品の一実施形態を示す模式的斜視図である。図１の実施形態の誘電体共振部品を背面側から見た模式的斜視図である。図１の実施形態の誘電体共振部品の模式的断面図である。本発明による誘電体共振部品との比較のための誘電体共振部品を示す模式的斜視図である。本発明による誘電体共振部品および比較のための誘電体共振部品の放熱効果を調べた結果を示すグラフである。本発明による誘電体共振部品の金属カバーの別の実施形態を示す模式的斜視図である。本発明による誘電体共振部品の他の実施形態を示す模式的部分斜視図である。

符号の説明

２誘電体フィルタ
２１誘電体ブロック
２２貫通孔
２３内導体
２４外導体
２５結合用導体
２６入出力電極
４，４ａ金属カバー
４１，４１ａ板状部
４２，４２ａ放熱用フィン
４３延出領域
６実装基板
６１絶縁基板
６２グランド配線
６３入出力配線

Claims

互いに反対側に位置する第１の端面および第２の端面と、該第１の端面の外周縁と前記第２の端面の外周縁との間に位置する複数の側壁面とを有する誘電体ブロック；該誘電体ブロックに前記側壁面に沿って前記第１の端面から第２の端面まで貫通して形成された複数の貫通孔；該貫通孔の内面に形成された内導体；前記第２の端面および側壁面に形成された外導体；および、前記貫通孔のそれぞれに対応して形成される共振器のうちのいずれかと結合する入出力電極を含んでなる機能性電子部品と、
前記機能性電子部品に付された金属カバーと、を備えた誘電体共振部品であって、
前記金属カバーは、第１の板状部分および第２の板状部分からなるアングル形状の板状部を有し、前記第１の板状部分が前記誘電体ブロックの側壁面のうちの１つに接合されており、前記第２の板状部分が前記誘電体ブロックの第１の端面を被うように該第１の端面から隔てられて位置しており、前記板状部の誘電体ブロックに対向する面と反対側の面に前記板状部と一体的に形成された複数の放熱用フィンを有することを特徴とする誘電体共振部品。
前記放熱用フィンの表面積は、前記板状部の表面積の０．５倍〜５倍の範囲内にあることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振部品。
前記金属カバーの第１の板状部分は、前記誘電体ブロックの第２の端面を超えて延出していることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。
前記金属カバーは、金属板の折り曲げおよび折り返しにより形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。
前記放熱用フィンは、前記第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向に沿って延びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。
前記放熱用フィンは、前記第１の板状部分と第２の板状部分との境界線の方向と直交する方向に延びていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。
前記機能性電子部品の入出力電極は、前記金属カバーの第１の板状部分が接合された前記誘電体ブロックの側壁面と反対側に位置する側壁面にて、前記外導体から離隔して形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。