JPH02260902A - 誘電体同軸共振器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ波域のフィルタ等として使用される誘
電体同軸共振器及びその製造方法に関するものであり、
詳細には誘電体の開放面に形成される周波数調整用電極
を有する誘電体同軸共振器及びその製造方法に関、する
。

〔従来技術〕

従来、マイクロ波を利用したパーソナル無線機や自動車
電話機などの機器には、小型で高い選択性をもつなどの
理由で誘電体同軸共振器が多用されている。

この、誘電体同軸共振器としては、第４図（ａ）に示す
ようにプレス成型などによって貫通穴４２を有するセラ
ミックの誘電体４１に、＄１２（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）な
どの金属の内導体４３及び外導体４５が形成されて構成
されていた。

内導体４３は貫通穴４２の内面に、また外導体４５は貫
通穴４２が形成された開放面４４を除く誘電体外面に、
上述の金属を焼き付け、メツキすることにより形成され
ていた。

このような誘電体同軸共振器の共振周波数ｆｒを決定す
るために、共振器の長さを誘電体のプレス成型時に共振
周波数ｆｒにあった所定値に設定していた。しかし、共
振器の長さを均一に精度よく設定することは困難であり
、例えば、共振周波数ｆ　ｒ　９００ＭＨｚの誘電体同
軸共振器にあっては、各共振器間に約１０ＭＨｚのばら
つきが生じてしまい微調整が必要となる。この微調整は
開放面４４を研磨することにより、共振器の長さを共振
周波数ｆｒに追い込んでいた。

上述のように、セラミックからなる誘電体の研磨作業の
困難さに鑑みて、第４図（ｂ）に示すように、誘電体４
１の開放面４４に該内導体４３又は外導体４５と導通す
る周波数調整用電極４６を形成した誘電体同軸共振器が
既に提案されていた（実公昭６１−４３２８６号公報参
照）。

この誘電体同軸共振器は、概略的に共振周波数に見合っ
た誘電体４１に内導体４３及び外導体４５を形成したの
ち、開放面４４に内導体４３又は外導体４５と導通する
周波数調整用電極４６を印刷・焼成して形成していた。

そして、この周波数調整用電極４６をサンドブラストな
どにより所定大きさにトリミングし微細な周波数調整を
行っていた。

これにより、困難な誘電体セラミックの研磨作業が大き
く解消された。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、周波数調整用電極４６は、誘電体４１に
内導体４３及び外導体４５を形成するために、誘電体１
全面に金属層を形成したのち、開放面上４４の不要な金
属層を除去した後に、内導体４３及び外導体４５に導通
するように印刷法、塗布法などによって形成していた。

即ち、電極を新たに形成するという工程が付加してしま
い製造方法の煩雑化、材料費のコスト高となってしまっ
た。

また、周波数調整に関し、例えば銀ペーストなどを印刷
して周波数調整用電極３６を形成すると、銀ペーストの
だれなどによって精細なパターンが困難であった。この
ために、各共振器には共振器の長さ制御に起因するばら
つき（上述のように共振周波数ｆ　ｒ　９００ＭＨｚの
誘電体同軸共振器にあっては、１０ＭＨｚ前後）と周波
数調整用電極３６の精度に起因するばらつき（−殻内に
５ＭＨｚ前後）とが生じてしまい、例えば、共振周波数
ｆｒ９００Ｍ）（ｚの誘電体同軸共振器にあっては、各
共振器間に約１５ＭＨｚのばらつきが生じてしまい、逆
に微調整の範囲が拡大し、調整に要する時間が長くなる
という問題点があった。

〔本発明の目的〕

本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり
、誘電体の開放面に形成される周波数調整用電極を製造
工程に付加することなく、さらに精度よく所定形状に形
成することにより、周波数調整に要する時間を短縮し、
安価で信頼性の高い誘電体同軸共振器及びその製造方法
を提供することにある。

また、別の目的は、周波数調整用電極にＹＡＧレーザの
照射し、非接触によって周波数調整を行う誘電体同軸共
振器及びその製造方法を提供することにある。

〔目的を達成するための具体的な手段〕上述の本発明の
目的を達成するために、本発明は、誘電体の貫通穴内面
に内導体を設け、該貫通穴が形成された開放面を除く誘
電体外面に外導体を設け、該開放面に該内導体又は外導
体と導通する周波数調整用電極を形成した誘電体同軸共
振器において、前記周波数調整用電極の表面が開放面以
下となる部位に形成したことであり、さらに、貫通穴及
び周波数調整用電極が形成される部位に凹み部を有する
誘電体を形成する工程と、該誘電体の全外表面に導体を
形成する工程と、前記凹み部に周波数調整用電極として
導体が残るように誘電体の開放面を研磨する工程と、該
周波数調整用電極をトリミングにより所定周波数に調整
する工程とを含む誘電体同軸共振器の製造方法である。

さらに前記周波数調整は、周波数調整用電極をＹＡＧレ
ーザによりトリミングする誘電体同軸共振器の製造方法
が提供される。

〔実施例〕

以下、本発明の誘電体同軸共振器及びその製造方法を図
面に基づいて詳説する。

第１図（ａ）は本発明に係る誘電体同軸共振器の断面図
である。尚、実施例では２素子が１つの誘電体内で静電
結合してた共振器を用いて説明する。

本発明の誘電体１の貫通穴２ａ、２ｂ内面に内導体３ａ
、３ｂが形成され、該貫通穴２ａ、２ｂが形成された開
放面４を除く誘電体１外面に外導体５が形成され、さら
に該開放面４と同−平面又は開放面以下となる部位７に
該内導体３ａ、３ｂ又は外導体４と導通する周波数調整
用電極６を形成して構成されている。

誘電体１は、Ｂａｄ−Ｔｉｅ、系、ＺｒＯ２−５ｎＯｚ
イｉ０□系、ＢａＯ−Ｓｍｚ０３−ＴｉＯｘ系、ＢａＯ
−Ｎｄ２Ｏ，−ＴｉＯ□系またはＣａ０−ＴｉＯ□−５
ｉＯ□系のセラミックからなり、共振周波数に応じて所
定誘電率の各セラミックが選択される。

前記誘電体１の内部には貫通穴２ａ、２ｂが形成される
。該貫通穴２ａ、２ｂは前記誘電体１のプレス成型など
と同時に形成されるものである。

貫通穴２ａ、２ｂが形成された誘電体１の一方の面が開
放面４となり、開放面４側の貫通穴２ａ、２ｂの穴径は
、入出力結合容量成分、例えばセラミック基板の両面に
金属被膜をしたコンデンサ素子８ａ、８ｂが埋設できる
ように大きくなり、断面図では凹部９ａ、９ｂが形成さ
れる。尚凹部９ａ、９ｂの深さは、共振器の共振周波数
と無負荷Ｑ値の低下との関係により所定深さ例えば１〜
４ＩＩＩＩｍとなる。

内導体３ａ、３ｂ又は外導体５は夫々８！（Ａｇ）又は
銅（Ｃｕ）の金属被膜によって形成されている。内導体
３ａ、３ｂは前記誘電体１の貫通穴２ａ、２ｂ及び凹部
９ａ、９ｂの内面側に、外導体４は該凹部９ａ、９ｂが
形成された一方の開放面４を除く誘電体１の外面に形成
される。これにより該内導体３ａ、３ｂ及び外導体５と
は開放面４と対向する面で導通する。

周波数調整用電極６は、内導体３ａ、３ｂ又は外導体５
と同一金属からなり、内導体３ａ、３ｂと導通して、周
波数調整用電極６の表面が開放面以下となる部位７に形
成される。

第１図（ｂ）は貫通穴２ａ側の開放面４部分の拡大断面
図である。

周波数調整用電極６が形成される部位７は、コンデンサ
素子８ａが埋設された凹部９ａが開放面４と接する凹部
９ａ周囲部分の一部又は全部に段差が形成され、かかる
段差部が周波数調整用電極６が形成される部位７となる
。この段差部位７の深さＤは、周波数調整用電極６の膜
厚ｄよりも深く設定されている。即ち、周波数調整用電
極６の表面は開放面４より突出することがない。

以上の構成をした共振器は、図示しないが金属ケースに
収納され、前記コンデンサ素子８ａ、８ｂに入出力端子
が形成され、一方の端子に入力される高周波の電圧信号
を、所定共振周波数に応じて特定周波数成分のみを他方
の端子から出力する。

第２図は本発明に係る誘電体同軸共振器の主要製造工程
を説明する流れ図である。

先ず、２１は誘電体１を成型する工程である。

誘電体ｌは上述の各県から選ばれたセラミック粉体を従
来周知のプレス成型又は押し出し成型によって方形状、
円筒状に成形し、しかる後これを焼成することによって
形成される。この工程で、誘電体１の成型と同時に貫通
穴２ａ、２ｂ、コンデンサ素子８ａ、８ｂが埋設する凹
部９ａ、９ｂ及び周波数調整用電極６が形成される段差
部位７が同時に成型される。尚、この工程で所定共振周
波数を考慮して、誘電体１の高さ、凹部９ａ、９ｂの深
さなどが所定値に設定される。

２２は誘電体１の電極付けの工程である。

誘電体１の電極は、内導体３ａ、３ｂと、外導体５及び
周波数調整用電極６であるが、誘電体１に金属ペースト
を浸漬、塗布した後、焼成したり、無電解メツキなどで
形成される。

次の２３は開放面研磨工程である。

誘電体１は開放面４を含む内外周面が金属被膜に覆われ
ている。このため、開放面４上に被膜されている金属膜
を除去する必要がある。具体的には、サンドブラスト、
砥石研磨などによって研磨が行われる。

ここで、開放面４よりも所定深さの段差部位７は、研磨
されず金属被膜が残り、この残存金属が周波数調整用電
極６となる。即ち、実質的にセラミック体の研磨を行う
だけで、上述したように誘電体１の長さ制御に起因する
共振周波数のばらつき、例えば９００　ＭＨｚ帯の誘電
体同軸共振器では１０ＭＨｚに抑え込むことができる。

また、周波数調整用電極６が段差部位７でその形状が規
制され、従来のように、後工程のスクリーン印刷で形成
することがないため、ペーストのだれ、にじみに起因す
る共振周波数のばらつきである１５ＭＨｚものばらつき
が発生することがない。

２４は周波数調整工程である。

周波数調整用電極６をトリミング加工して、目的共振周
波数に絞り込むものである。

周波数調整用電極６の表面周は開放面４より突出するこ
とがないために、直接周波数調整用電極６に接して機械
切削除去することが困難となる。

このためにトリミング加工としては、ＹＡＧレーザを周
波数調整用電極６の一部に照射して、消失させることに
よって、設定共振周波数にまで微調整をおこなうことが
望ましい。

本発明では、周波数調整電極６が、内導体３ａ〜３ｂ、
外導体５と同時に形成されるため、誘電体１の長さに起
因する共振周波数のばらきつ分（従来のように後工程で
形成した周波数調整電極３６の共振周波数のばらきつ分
よりも小さい）からトリミング処理すればよく、トリミ
ング処理に要する時間が短縮される。

尚、具体的なＹＡＧレーザの条件としては、波長 出力 Ｑスイッチ スポット径 走査速度 に設定した。

特に、レーザ照射によるトリミング加工によって、スポ
ット径の絞り込みやトリミング終了点で照射を停止でき
るため周波数の調整精度が向上し、また振動や切削屑が
生じことがなく、−層加工時間が短縮されるなど自動化
ティンが容易となる。

２５は組立工程である。

この工程で、最終的に各貫通穴２ａ、２ｂ間にスリット
溝１０を形成し、１つの誘電体１から２つの誘電体共振
器を構成して誘電体フィルタとしたり、凹部９ａ、９ｂ
にコンデンサ素子８ａ、８ｂを埋設及び入出力端子とも
ども半田つけして、上述の金属ケースに収納組立される
。

第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を示す断面
図である。尚、第１図と同一部分は同一１・０６μｍ １〜５Ｗ １０〜２０ｋＨｚ １０〜１００Ｉｌ＋ｍ １０〜１００　ｍｏｂ／ｓｅｃ 符号を付す。

第３図（ａ）では、周波数調整用電極６０は内導体３ａ
と導通している。そして、周波数調整用電極６０は、凹
部９ａと開放面４とが接する凹部９ａの周囲の一部又は
全周囲に形成されたテーパ部７０に設けられる。

第３図（ｂ）では、周波数調整用電極６１は外導体５と
導通している。そして、周波数調整用電極６１は、外導
体５と開放面４とが接する誘電体１の角部の一部又は全
周囲に形成された段差部７１に設けられる。

第３図（ｃ）では、周波数調整用電極６２は外導体５と
導通している。そして、周波数調整用電極６２は、外導
体５と開放面４とが接する誘電体１の角部の一部又は全
周囲に形成されたテーバ部７２に設けられる。

第３図（ａ）〜（ｃ）の何れの周波数調整用電極６０〜
６２の表面又は端部が、開放面４よりも突出することが
なく、また周波数調整用電極６０〜６２の形成方法は、
内導体３ａ、３ｂ及び外導体５と同一工程で形成され、
開放面４上の不要な金属層を除去することにより達成さ
れる。これにより、内導体３ａ、３ｂ及び外導体５と完
全に導通した周波数調整用電極６０〜６２が得られ、ま
た、従来の製造工程を増やすことなく、周波数調整中の
極小化した周波数調整用電極６０〜６２が得られる。

上述の実施例では、誘電体１から２つの素子を作製した
誘電体同軸共振器を用いて説明したが、誘電体１から１
又は３つ以上の素子を作製してもよい。

〔本発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明の誘電体同軸共振器及び
その製造方法によれば、誘電体の内導体又は外導体と導
通する周波数調整用電極の表面が開放面と同−平面又は
開放面以下となる部位に形成したことにより、周波数調
整用電極と内導体又は外導体と接合部分が誘電体の内側
に入り込むため、信頼性の高い誘電体同軸共振器が達成
できる。

また、周波数調整用電極が内導体や外導体の金属被膜工
程と同時に形成され、開放面上の不要な金属層を除去す
ることで達成され、周波数調整用電極を形成する専有工
程が不要となり、工程の簡略化、周波数調整用電極の材
料の軽減化が達成できる。

また、誘電体の成型による共振器の長さ制御による所定
共振周波数の比較的少ないばらつきから共振周波数＠調
整が容易な周波数調整用電極のトリミング処理ができる
ので、微調整時間が短縮されできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る誘電体同軸共振器の断面図
である。第１図（ｂ）は本発明に係る誘電体同軸共振器
の開放面部分の拡大断面図である。 第２図は本発明に係る誘電体同軸共振器の主要製造工程
を説明する流れ図である。 第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を示す断面
図である。 重体同軸共振器の構造を示す断面図である。 ■　・　・　・　・　・　・ ２ａ、２ｂ　・　・ ３ａ、３ｂ　・　・ ４　・　・　・　・　・　・ ５　・　・　・　・　・　・ ６．６０〜６２ ７．７１　・　・　・ ７０．７２　・　・ 誘電体 貫通穴 内導体 開放面 外導体 周波数調整用電極 段差部 テーパ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体の貫通穴内面に内導体を設け、該貫通穴が
   形成された開放面を除く誘電体外面に外導体を設け、該
   開放面に該内導体又は外導体と導通する周波数調整用電
   極を形成した誘電体同軸共振器において、 前記周波数調整用電極の表面が開放面以下となる部位に
   形成したことを特徴とする誘電体同軸共振器。
2. （２）貫通穴及び周波数調整用電極が形成される部位に
   凹み部を有する誘電体を形成する工程と、該誘電体の全
   外表面に導体を形成する工程と、前記凹み部に周波数調
   整用電極として導体が残るように誘電体の開放面を研磨
   する工程と、該周波数調整用電極をトリミングにより所
   定周波数に調整する工程とを含む誘電体同軸共振器の製
   造方法。
3. （３）前記周波数調整は、周波数調整用電極をＹＡＧレ
   ーザによりトリミングすることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の誘電体同軸共振器の製造方法。