JP5561653B2 - 誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体 - Google Patents

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を備えた誘電体共振部品及びそれを実装基板に実装してなる実装構造体に関する。

携帯電話機などの移動体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としては、誘電体ブロックを用い、これに複数の共振器を作り込んでなる一体型のものがしばしば用いられる。

このような機能性電子部品を実装基板に実装する場合には、特許文献１に記載されているように、半田付けなどによる表面実装が用いられる。

しかるに、近年、移動体通信機器、特に基地局用途のものにおいて高性能化が要請されており、これに伴い移動体通信機器に用いられる機能性電子部品にも高性能化が要請されている。そのためには、作り込む共振器の数を増加させ誘電体ブロックを大型化することで機能性電子部品を高性能化する手法が考えられる。

しかし、このような大型の機能性電子部品をたとえば樹脂製の実装基板に半田付けなどで表面実装して使用する場合、セラミック製の誘電体ブロックと樹脂製実装基板との線膨張係数が異なるため、たとえば温度変化などの使用環境変化によって実装部分に応力が掛かり、半田やセラミック製誘電体ブロックが割れるという問題があった。

このような問題を解決し、セラミック製の誘電体ブロックを用いた機能性電子部品の耐環境性を向上させるために、誘電体ブロックを直接実装基板に実装するのではなく、特許文献２及び３に記載されているように、接合用の突出部を備えた金属ケースまたは金属カバーを誘電体ブロックに付し、該金属ケースまたは金属カバーを介して実装基板に実装する方法が考案されている。この方法では、出力端子としては金属カバーに取り付けられた例えばハーメチックシールタイプのリード端子が用いられ、その一方の端部は誘電体ブロックに形成された入出力電極に接続され、他方の端部は実装基板に接続される。

特開平６−１６４２０７号公報 特開平７−２０２５１６号公報 特開平７−２５４８０４号公報

しかしながら、特許文献２及び３に記載されるように、誘電体ブロックを用いた機能性電子部品と金属ケースまたは金属カバーとから誘電体共振部品を構成し、該誘電体共振部品を実装基板に実装する方法においては、セラミック製誘電体ブロックの耐環境性は向上するものの金属ケースまたは金属カバーと実装基板との間に隙間があることからリード端子が金属カバー外に露出しており、そのため電波が漏洩し、電気的特性、特に減衰特性が悪化するという問題があった。

本発明の目的は、セラミック製誘電体ブロックの耐環境性を向上させることができ且つ電気特性の良い誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体を提供することにある。

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の面及び第２の面を有する誘電体ブロックと、前記第１の面から前記第２の面にかけて前記誘電体ブロックに形成された複数の貫通孔と、該貫通孔の内面に形成された内導体と、前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、前記第１の面にて前記内導体から延び、前記貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる結合電極と、前記第１の面に形成され前記共振器のうちいずれかと結合する入出力電極と、該入出力電極に接合され且つ前記第１の面から突出するように延びた入出力端子と、を含んでなる機能性電子部品と、
該機能性電子部品に付され、前記機能性電子部品の外導体に接続される第１の部分と、前記誘電体ブロックの第１の面に対向するように該第１の面から隔てられて位置し且つ前記入出力端子を挿通させる切除部が形成されている第２の部分と、を有する金属カバーと、
を備えた誘電体共振部品であって、
該誘電体共振部品は、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記金属カバーの第２の部分より遠くまで延びた前記入出力端子の部分を囲むように配置された筒状のシールド導体を具備しており、該シールド導体の一方の端縁部は前記金属カバーと電気的に接続されてい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、前記シールド導体と前記入出力端子との間隔は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記シールド導体の長さは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。さらに、本発明の一態様においては、前記金属カバーは、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記第２の部分より遠くまで延びた複数の突出部を有する。

更に、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
上記の誘電体共振部品を実装基板に実装してなる実装構造体であって、
前記実装基板は、前記誘電体共振部品の金属カバーの第２の部分に対向して位置する表面に形成された配線接続端子部を有しており、
該配線接続端子部は、入出力信号配線接続端子と接地配線接続端子とからなり、
前記誘電体共振部品の入出力端子部は前記入出力信号配線接続端子と接続されており、前記誘電体共振部品のシールド導体の他方の端縁部は前記接地配線接続端子と接続されていることを特徴とする誘電体共振部品の実装構造体、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記誘電体共振部品の金属カバーは、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記第２の部分より遠くまで延びた複数の突出部を有し、前記実装基板は、前記誘電体共振部品の入出力端子及び前記複数の突出部をそれぞれ挿入するための穴部を有しており、該穴部に挿入された前記誘電体共振部品の入出力端子及び突出部が前記実装基板と接合されている。また、本発明の一態様においては、前記穴部に挿入された前記誘電体共振部品の突出部は前記接地配線接続端子と接続されている。

本発明によれば、入出力端子を囲む筒状のシールド導体は、一方の端縁部が金属カバーに電気的に接続され且つ他方の端縁部が実装基板の接地配線接続端子に電気的に接続されるため、金属カバーと実装基板との間に隙間があっても電波の漏洩がなく、高性能で耐環境性が良い誘電体共振部品及びそれを用いた実装構造体が提供される。

本発明による誘電体共振部品の実施形態の模式的分解斜視図である。 図１の誘電体共振部品を用いた本発明による実装構造体の実施形態を示す模式的分解斜視図である。 図２の実装構造体の部分断面図である。 図２の実装構造体で用いられる誘電体共振部品の入出力端子の斜視図である。 図２の実装構造体で用いられるシールド導体の斜視図である。 シールド導体の変形例を示す斜視図である。 シールド導体の変形例を示す斜視図である。 本発明による誘電体共振部品の更に別の実施形態の模式的分解斜視図である。 誘電体送受共用器の周波数特性を示す図である。 誘電体送受共用器の周波数特性を示す図である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明による誘電体共振部品の実施形態の模式的分解斜視図である。図２は、この誘電体共振部品を用いた本発明による実装構造体の実施形態を示す模式的分解斜視図である。図３は、この実装構造体の部分断面図である。図４は、この実装構造体で用いられる誘電体共振部品の入出力端子の斜視図である。図５は、この実装構造体で用いられるシールド導体の斜視図である。

本実施形態の誘電体共振部品１は、機能性電子部品２と該機能性電子部品２に半田接合などにより接続されることで付される金属カバー３とを備えている。本実施形態では、機能性電子部品２は１つの誘電体ブロックを用いて作り込まれた４段の誘電体フィルタを構成している。

機能性電子部品２は、直方体形状の誘電体ブロック２１を含む。誘電体ブロック２１の材質としては、たとえばＡｌ_２Ｏ_３を主成分とするアルミナ系セラミックであり比誘電率ε_ｒが１３程度の誘電体セラミックスを使用することができる。誘電体ブロック２１は、互いに反対側に位置する第１の面２１ａ及び第２の面２１ｂを有する。

機能性電子部品２は、また、第１の面２１ａから第２の面２１ｂにかけて誘電体ブロック２１に形成された複数の貫通孔２２を含む。機能性電子部品２は、また、貫通孔２２の内面に形成された内導体２３を含む。機能性電子部品２は、また、第１の面２１ａを除く誘電体ブロック２１の外面に形成された外導体２４を含む。機能性電子部品２は、また、第１の面２１ａにて内導体２３から延び、貫通孔２２に対応して形成される１／４波長型の共振器同士を結合させる結合電極２５を含む。機能性電子部品２は、また、第１の面２１ａに形成され共振器のうちいずれかと結合する入出力電極２６を含む。機能性電子部品２は、また、入出力電極２６に接合され且つ第１の面２１ａから突出するように延びた入出力端子２７を含む。

入出力端子２７は、図４に示されるように、導電線８Ｘ１と、その長手方向の所要位置にて導電線８Ｘ１を包囲するように配置された金属シェル８Ｘ２と、該金属シェル８Ｘ２と導電線８Ｘ１との間に充填されたガラス系絶縁部８Ｘ３とからなる。

金属カバー３は、機能性電子部品２の外導体２４に接続される第１の部分３１と誘電体ブロック２１の第１の面２１ａに対向するように該第１の面から隔てられて位置する第２の部分３２とを有する。第２の部分３２と第１の部分３１とは互いに直交しており、従って、金属カバー３は、大略チャンネル形状をなしている。第２の部分３２には、機能性電子部品２の入出力端子２７を挿通させる切除部３３が形成されている。入出力端子２７の金属シェル８Ｘ２が、金属カバー３の切除部３３を形成する開口の内方端縁部に半田接合などにより接続されている。即ち、入出力端子２７は、ハーメチックシールタイプのリードピン端子である。金属カバー３は、更に、誘電体ブロック２１の第１の面２１ａからみて第２の部分３２より遠くまで延びた４つの突出部３４を有する。金属カバー３の材質としては、たとえば鉄系合金が用いられるが、これに限定されるものではなく、導電体であれば良い。

誘電体共振部品１は、更に、誘電体ブロック２１の第１の面２１ａからみて金属カバー３の第２の部分３２より遠くまで延びた入出力端子２７の部分を囲むように配置された筒状のシールド導体４を具備している。シールド導体４の一方の端縁部４１は、金属カバー３の切除部３３を形成する開口の内方端縁部の近傍部分に半田接合などにより接続されており、これにより金属カバー３と電気的に接続されている。シールド導体４の材質としては、たとえば銅系合金が用いられるが、これに限定されるものではなく、導電体であれば良い。シールド導体４と入出力端子２７の導電線８Ｘ１との間隔Ａは、組み立ての安定性を高める観点から１ｍｍ以上が好ましく、電気特性の安定性を高める観点から５ｍｍ以下が好ましい。また、シールド導体４の長さＢは、応力緩和の有効性を高める観点から０．５ｍｍ以上が好ましく、電気特性の安定性を高める観点から１０ｍｍ以下が好ましい。

本実施形態の実装構造体１０は、以上のような誘電体共振部品１を実装基板５に実装してなるものである。

実装基板５は、その表面に配線接続端子部５１を有する。配線接続端子部５１は、金属カバー３の第２の部分３２に対向して位置する。該配線接続端子部は、入出力信号配線接続端子５１ａと接地配線接続端子５１ｂとからなる。

図３に示されているように、入出力端子部２７は、実装基板５の入出力信号配線接続端子５１ａと半田接合などにより接続されている。また、シールド導体４の他方の端縁部４２は、接地配線接続端子５１ｂと半田接合などにより接続されている。

実装基板５は、入出力端子２７及び複数の突出部３４をそれぞれ挿入するための穴部５２，５３を有している。該穴部５２，５３に挿入された入出力端子部２７及び金属カバー３の突出部３４は、実装基板５と接合されている。この接合により、機能性電子部品２が、実装基板５とより強固に接続される。このような構造にすることで、金属カバー３と実装基板５との間に隙間があっても、シールド導体４が存在することで、電波の漏洩が防止でき、高性能の誘電体共振部品１及びその実装構造体１０が提供される。

図６及び図７に、シールド導体４の変形例を示す。

図６の変形例では、シールド導体４は、一方及び他方の端縁部４１，４２の双方にフランジが付されている。片方の端縁部のみにフランジを付してもよい。フランジを付することで、シールド導体４と金属カバー３及び実装基板５との接合がより確実になり、シールド効果がより高められる。

図７の変形例では、シールド導体４は、側面部から一方の端縁部４１にかけて長さ方向に複数のスリットＳが設けられている。スリットＳの寸法をカットオフ周波数の波長以下に設定することでシールド効果は維持される。本変形例のシールド導体４では側面にスリットが設けられているため、このシールド導体４を用いて誘電体共振部品１を構成することで、温度変化などの使用環境によって実装部分にかかる応力がより緩和され、さらに耐環境性の良い誘電体共振部品及びその実装構造体が提供される。本変形例では、フランジ部分を金属カバー３に接続しても良いし実装基板５に接続しても良い。また、フランジは一方及び他方の端縁部４１，４２の双方に付してもよい。

尚、金属カバー３を機能性電子部品２に接続（嵌合）する方法としては、上記のように半田接合によるほかに、第１の部分３１即ち２つの側面部の長手方向の中央部を凹部形状（誘電体ブロック２１に向かっては凸状）とすることで、カシメにより金属カバー３を機能性電子部品２に強固に結合することができる。

また、金属カバー３には、更に第２の部分３２の両端部に、第１の部分３１に直交するように突起物（羽根）を具備することができる。この突起物は、誘電体ブロックの２つの端面上の外導体２４に接する。これにより、金属カバー３と機能性電子部品２とをより強固に結合できる。

［第２の実施形態］
図８は、本発明による誘電体共振部品の更に別の実施形態の模式的分解斜視図である。図８において、図１〜図７におけるものと同様な機能を有する部材または部分には、同一の符号が付されている。

本実施形態では、機能性電子部品２は１つの誘電体ブロックを用いて作り込まれた誘電体送受共用器を構成している。この誘電体送受共用器では、誘電体共振部品１は３つの入出力端子２７を有する。

誘電体送受共用器は、５段の送信用フィルタ部Ｔｘ及び５段の受信用フィルタ部Ｒｘを有する。送信用フィルタ部Ｔｘ及び受信用フィルタ部Ｒｘの基本的構成は、上記第１の実施形態のものと同等である。但し、送信用フィルタ部Ｔｘ及び受信用フィルタ部Ｒｘに共通の入出力電極２６及び入出力端子（共通端子）２７は、送信用フィルタ部Ｔｘと受信用フィルタ部Ｒｘとの間に位置する。

誘電体ブロック２１は、長さＬがたとえば約８ｍｍであり、幅Ｗがたとえば約７４ｍｍであり、高さＨがたとえば約１６ｍｍである。

本実施形態の誘電体共振部品１の金属カバー３には、実装基板との接合のための突出部３４が５つ設けられているが、これに限定されるものではない。

本実施形態では、入出力端子２７として、送信入力用端子、受信出力用端子及び共通端子の３つの端子を具備しており、これら入出力端子としては、第１の実施形態と同様にハーメチックシールピンが用いられている。第１の実施形態と同様にして、送信入力用端子、受信出力用端子及び共通端子は、それぞれ、一端部が送信入力用電極、受信出力用電極及び共通電極からなる出力電極２６と接続されており、他端部が実装基板に設けられた穴部に挿入され、たとえば半田等で接合される。

図９及び図１０に第２の実施形態（図８）の誘電体送受共用器の周波数特性を示す。シールド導体４は、図５のものを採用し、シールド導体４と入出力端子２７の導電線８Ｘ１との間隔Ａは、２．５ｍｍであり、シールド導体４の長さＢは、１ｍｍであった。図９は送信用フィルタ部Ｔｘの周波数特性であり、図１０は受信用フィルタ部Ｒｘの周波数特性である。ここで、本実施形態に係る特性をＸで示し、比較のためにシールド導体４が無い場合の特性をＹで示す。これらの図の比較から、シールド導体４を設けた場合の方が電波の漏が低減され高減衰のフィルタ特性が得られることがわかる。

１ 誘電体共振部品
２ 機能性電子部品
２１ 誘電体ブロック
２１ａ 第１の面
２１ｂ 第２の面
２２ 貫通孔
２３ 内導体
２４ 外導体
２５ 結合電極
２６ 入出力電極
２７ 入出力端子
８Ｘ１ 導電線
８Ｘ２ 金属シェル
８Ｘ３ ガラス系絶縁部
３ 金属カバー
３１ 第１の部分
３２ 第２の部分
３３ 切除部
３４ 突出部
４ シールド導体
４１ 一方の端縁部
４２ 他方の端縁部
５ 実装基板
５１ 配線接続端子部
５１ａ 入出力信号配線接続端子
５１ｂ 接地配線接続端子
５２，５３ 穴部
１０ 実装構造体
Ｓ スリット
Ｔｘ 送信用フィルタ部
Ｒｘ 受信用フィルタ部

Claims (6)

1. 互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面を有する誘電体ブロックと、前記第１の面から前記第２の面にかけて前記誘電体ブロックに形成された複数の貫通孔と、該貫通孔の内面に形成された内導体と、前記第１の面を除く前記誘電体ブロックの外面に形成された外導体と、前記第１の面にて前記内導体から延び、前記貫通孔に対応して形成される共振器同士を結合させる結合電極と、前記第１の面に形成され前記共振器のうちいずれかと結合する入出力電極と、該入出力電極に接合され且つ前記第１の面から突出するように延びた入出力端子と、を含んでなる機能性電子部品と、
   該機能性電子部品に付され、前記機能性電子部品の外導体に接続される第１の部分と、前記誘電体ブロックの第１の面に対向するように該第１の面から隔てられて位置し且つ前記入出力端子を挿通させる切除部が形成されている第２の部分と、を有する金属カバーと、
   を備えた誘電体共振部品であって、
   該誘電体共振部品は、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記金属カバーの第２の部分より遠くまで延びた前記入出力端子の部分を囲むように配置された筒状のシールド導体を具備しており、該シールド導体の一方の端縁部は前記金属カバーと電気的に接続されていることを特徴とする誘電体共振部品。
2. 前記シールド導体と前記入出力端子との間隔は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記シールド導体の長さは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下で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。
3. 前記金属カバーは、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記第２の部分より遠くまで延びた複数の突出部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の誘電体共振部品。
4. 請求項１または２に記載の誘電体共振部品を実装基板に実装してなる実装構造体であって、
   前記実装基板は、前記誘電体共振部品の金属カバーの第２の部分に対向して位置する表面に形成された配線接続端子部を有しており、
   該配線接続端子部は、入出力信号配線接続端子と接地配線接続端子とからなり、
   前記誘電体共振部品の入出力端子部は前記入出力信号配線接続端子と接続されており、前記誘電体共振部品のシールド導体の他方の端縁部は前記接地配線接続端子と接続されていることを特徴とする誘電体共振部品の実装構造体。
5. 前記誘電体共振部品の金属カバーは、前記誘電体ブロックの第１の面からみて前記第２の部分より遠くまで延びた複数の突出部を有し、
   前記実装基板は、前記誘電体共振部品の入出力端子及び前記複数の突出部をそれぞれ挿入するための穴部を有しており、
   該穴部に挿入された前記誘電体共振部品の入出力端子及び突出部が前記実装基板と接合されていることを特徴とする、請求項４に記載の誘電体共振部品の実装構造体。
6. 前記穴部に挿入された前記誘電体共振部品の突出部は前記接地配線接続端子と接続されていることを特徴とする、請求項５に記載の誘電体共振部品の実装構造体。

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