JPH06504028A - 誘電ブロック・フィルタの改善された製造方法 - Google Patents

誘電ブロック・フィルタの改善された製造方法

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JPH06504028A
JPH06504028A JP5508375A JP50837592A JPH06504028A JP H06504028 A JPH06504028 A JP H06504028A JP 5508375 A JP5508375 A JP 5508375A JP 50837592 A JP50837592 A JP 50837592A JP H06504028 A JPH06504028 A JP H06504028A
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トートーンチ、アリ・エー
ドゥリー、ジョン・エフ
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    • H01P11/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/007Manufacturing frequency-selective devices

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】 誘電ブロック・フィルタの改善された製造方法発明の分野 本発明は、誘電ブロック・フィルタに関する。さらに詳しくは、本発明は、誘電 ブロック・フィルタを製造する改善された方法に関する。
発明の背景 セラミック・ブロックフィルタは電子技術分野では周知である。米国特許第4. 431,977号は、一つのセラミック・ブロック・フィルタの斜視図を第1図 に示す。別のセラミック・ブロック・フィルタは米国特許第4,879.533 号において示されている。セラミック・ブロック・フィルタに関するすでに発行 された米国特許のうち、はとんどすべては噴霧方法を利用して塗布されたメタル 層によって被覆されている。
銀または他のメタル含有塗料を噴霧することによってセラミック・プロ7りをメ タライゼーションすることはいくつかの欠点を有する。材料のほとんどが大気中 に失われることから、噴霧することは材料を浪費する。噴霧に伴う損失はメタラ イゼーション工程のコストを増加するが、これはメタル噴霧の50%もが失われ る場合があるためである。
噴霧メタライゼーション工程においてメタル粒子を大気中に放出することにより 大気汚染が生じ、製造施設において作業員に対して健康上の危険を与える。
噴霧工程自体もいくつかの欠点を有する。はとんどすべてのセラミック・ブロッ ク・フィルタでは、適切な電気性能を得るためにはブロックの小径穴(hole )の内面をメタルで完全に被覆しなければならない。完全にメタライゼーション を行なうために、穴は再度噴霧される場合が多い。
メタルをセラミック・ブロックに噴霧することに伴う問題を低減する、セラミッ ク・ブロック・フィルタを製造できる改善された工程または方法は、従来技術に 対する改良である。このような工程はよりコスト効率的であり、噴霧による環境 に対する危険を改善し、セラミック・ブロックにおける小径穴内面をより完全に メタライゼーションする。
発明の概要 本明細書において、ブロックを所定の液に浸漬させることにより、誘電ブロック ・フィルタの表面を電動材料層で被覆する段階からなる誘電ブロック・フィルタ を製造する改善された方法が提供される。この所定の液は市販のものであり、あ る所定の特性を有するものが選択され、この液はブロックの外面およびセラミッ ク・ブロックの小径穴を導電層で完全に被覆し、セラミック表面に付着し、しか も小径穴を塞ぐほど粘性はなく、そして少なくとも一つの実施例ではセラミック を焼成するために必要な温度に耐えることができる。
図面の簡単な説明 第1図は、従来のブロック・フィルタの斜視図を示す。
第2図は、第1図に示すフィルタの断面図を示す。
第3A図は、本発明の好適な実施例で用いられる工程の段階を示す。
第3B図は、本発明の別の実施例で用いられる工程の段階を示す。
第4図は、セラミック・ブロックを形成するために用いられる工程の段階を示す 。
第5図は、ブロックの浸漬にも値いられるサブ工程の段階を示す。
第6図は、浸漬されたブロック・フィルタの仕上げ処理で用いられる段階を示す 。
好適な実施例の説明 第1図は、従来の誘電ブロック・フィルタ(5)の斜視図を示す。第1図に示す このフィルタは、米国特許第4゜431.977号に示すものと同様である。フ ィルタ(5)はセラミックのブロック (1)からなり、このセラミックはアル ミナ、バリウム、チタン化物、チタン化錫ジルコニウム(tin zircon ium titanate)、チタン化ネオジムまたは適切な電気特性を有する 他の材料な含む。ブロック(1)には複数の穴(2)が設けられ、その内面はメ タライゼーションされ、これらの穴は第2図に示すようにブロックの上面(20 3)から完全に貫通している。ブロック(5)の上面(203)はメタライゼー ションされていないので、ブロックの底面(第2図の205)上のメタライゼー ションに電気的に結合された穴(2)内のメタライゼーションは、ある周波数に おける短絡伝送線の長さに電気的に等しく、このことは当技術分野で周知である 。
第2図は、第1図のブロック・フィルタ(5)の断面図を示す。穴(201)は 上面(203)から底面(205)まで完全に貫通しており、このことはブロッ ク(1)の他の穴についても同様であり、その長さ全体でメタライゼーションさ れている。メタライゼーション層(204)は穴(201)の内面、底面(20 5)および側面を完全に被覆しているが、上面(203)は被覆しておらず、こ の上面はブロックの上面(203)において絶縁された導電体を設けるためにメ タライゼーションされていない。
第1図に示すような誘電ブロック・フィルタを製造することは、ケーブル・コネ クタ(3)を取付けるためをこ必要なL稈を除いて、いくつかの工程段階を必要 とする。一般に、未硬化セラミック粉末(uncured ceramic p owder)がブロック用の所望の型に圧入される。この圧入された粉末のブロ ックは、周知の方法を用いてか焼(calcine)および焼結(sinter )される。焼結(あるν)は焼成(firing)) した後、噴霧することに よりブロックはメタライゼーションされ、一般にセラミックおよび/またはメタ ルを除去することにより、あるいはさらにメタルを追加すること【こより、必要 に1.シじて電気的に調整される。(一部の誘電フィルりはいわゆるバターニン グを用いており、これ番よプロ・ツクの一つ以上の面上に所定のメタル・パター ンを塗布して、フィルタの電気挙動を変更することである。)第3A図において 、製造上の改善は第3A図しこ示す工程段階にある。まず、一般に第4図に示す ような周知の工程段階を用いて、誘電ブロックが形成される。
ブロック形成におけるより詳細にな段階を示す第4図において、粒状または粉末 状態のセラミック材料力である所定の形の型に流入される(12)ことが好まじ り)。次に、注型された粉末または粒状未硬化セラミック番よ、一般(こ油圧式 圧入装置(hydraulic pressing device) (当1支 術分野で周知である)を用いて、所定の所望の形に圧入される( 1 4 )  。
次に、未硬化の圧入セラミック粉末は焼結さfv(16)、未硬化セラミスフ内 の結合剤(binder)や他の材料を除去する。焼結とは周知の加熱方法であ り、その温度および時間は当技術分野で周知である。好適な実施例では、チタン 化ネオジムを利用しているが、圧入後、ブロックを摂氏1度/分の昇温で500 °Cまで加熱して、結合剤全完全燃焼する。次に、ブロックを3.5時間132 5°Cまで加熱して、セラミックを焼結する。酸化ジルコニウム硬化プレート( zirconia 5etter plate)上で焼成した後、ブロックは、 自由度2のラップ盤(lapping machine)においてシリコン・カ ーバイトと水スラリ(water 5lurry)とを用いて所望の高さに研削 される。好適な実施例では、1カツプのグリッド対1ガロンの水の体積比で混合 された280グリツド・サイズ(grit 5ize)のシリコン・カーバイト のスラリ混合を利用する。(別の実施例では、この段階でラップ仕上げされてい ないが、最初にメタル被覆された後にラップまたは他の仕上げが施されるブロッ クを利用する。このような実施例では、除去されるブロックの表面は再度メタラ イゼーションしなければならない。) ブロックは水中で超音波によって約20分間洗浄される(17)。次に、ブロッ クは鋭角部をR仕上(radius)される(18)。角部のR仕上げは、ブロ ックを粉砕媒体(grinding media)と共に混合し、ブロックと粉 砕媒体とを共に振動させることによって行なわれる。好適な媒体は、シリコン・ カーバイト・グリッドを注入した0、16”×0.312” で20″角カツト の磁器セラミック筒である。
はこりの発生を抑えるj:め、この媒体は水で十分湿気が維持され−Cいる。別 の実施例で(i、アルミプや酸化ジルコニウムなどの異なる媒体を利用して、ジ 〕゛ム・タンブラ(gemtumhler)で媒体とフィルタ・ブロックの混合 を混転(tumble)させることを含む。さらに別の実施例では、ブロックの エツジ部をR仕上げしなくてもよいが、ブロックの比較的鋭い角部を破損したり 、メタライゼーション層を傷つける危険を冒すことになる。
ブロックのエツジ部をR仕上げした後、ブロックは水中(図示せず)で超音波に より約20分間洗浄される。別の溶液9時間および/または洗浄方法も別の実施 例で利用してもよい。
第3A図に戻って、セラミック・ブロックが形成(10)された後、ブロックは 市販の所定のチキソトロープ液(またはペーストともいう)に浸漬される(20 )(またはディ・ノビングされる(being dipped)ともI/)う) 。ブロックを浸漬する際に、好適な実施例で用ν)られる液(ペースト)Gよ、 Brookfield Engineering Labs、 Inc社(St oughton。
Mass、、 02007)製の#3スピンデル(spindel)を有するB rookfield RVT粘度計で測定して、約3200cps(センチボイ ズ)の粘性を有していなければならなり)。
Dupont社製の溶液はキシレン(xylene)の揮発性溶媒で懸濁(su spend) した100%銀フレーク (粒で番よなし1)と、乳化パイン油 (emulsifiable pirie oil)とからなる◇ (サーマロ イ(Cerrnalloy)は、ブチル・アセテート中の銀フレークを用いる。
)この銀フレークは、混合物の重量比的75%である。さらにガラス・フリット (frit)を追加して結合を促進する。追加ガラス・フリットは混合物の約0 .1〜1.0%(重量比)である。溶液の粘度は、必要に応じて溶媒または固体 のいずれかを追加することによって制御できる。また、この溶液は小量のけい酸 鉛(leadsilicate)ガラス・フリットも含む。
好適な実施例では、用いられる溶液はDuPontElectronics社の 市販の製品であり、製品番号7307Dとして識別される。Heraeus、  Inc社のサーマロイ部門もサーマロイC111733またはC8710という 利用可能な材料(またはその同等品)を製造している。DuPont社の材料安 全データ・シートは同社の製品7307Dにさまざまな成分を記載しており、好 適な材料であるが、いずれの製品(または同様な製品群)は他の成分(例えば、 結合剤)を含んでおり、その内容は製造業社独自のものである。
溶液(ペースト)は約80立方インチの浸漬タンクに入れられ、約40in’/ 分の一定の流速で循環されている。
前述のように、溶媒および未使用(virgin)銀フレークを必要に応じてタ ンクの内容に追加して、溶液の粘度を最適に維持し、浸漬を行なうために十分な 量の溶液を維持することができる。循環により、溶液は均等に混合される。
循環の他に、浸漬タンクの内容物は、銀フレークが沈殿するのを防ぐため自動低 速移動パドルを用いて絶えず攪拌されている。パドルは、ブロックが実際に浸漬 される期間を除いて、タンクの内容物を連続的に攪拌する。循環、攪拌ならびに 溶媒と銀の追加は、溶液の特性を一定に維持するための工程の一部(22)であ る(第6図参照)。
ブロックは、制御された速度で前述の溶液に浸漬され(24)、所定の時間の間 液中に維持され(26)、制御された速度で抜き取られる(27)。(第5図参 照。)溶液への浸漬時に、溶液の層がブロックの表面に付着する(あるいはブロ ックの表面に結合する)。ブロックが抜き取られると、この層はブロックの表面 上に実質的に連続した材料の層を形成し、その成分は導電性の銀である。
この抜き取り速度は、被覆厚に少なくとも部分的に影響をう、えると考えられる 。好適な実施例では、ブロックは完全に浸るまで約0.03インチ/秒で浸漬さ れる。ブロックは約10秒間液中に浸らせられ(26)(ブロックは大喪の約1 0秒/インチ間浸らせられ)、0.03インチ/秒で抜き取られる。別の実施例 では、銀厚を変えるために浸漬1液中時間および抜き取り速度を変更してもよい 。
ブロックの外面に良好な被覆を行なう溶液特性および浸漬、液中時間および抜き 取り時間により、特に穴径と大喪のアスペクト比が小さい場合に、比較的小さい 径の共振穴に過度の銀が残るのが一般的である。(約O12以下の穴径/大喪の アスペクト比は小さいと考えられる。この数値は、穴径が0.06インチで大喪 が0.3インチの場合に得られる。)浸漬タンクから抜き取った後、ブロックを 目の荒い紙や布などの多孔質の吸収材料で吸い取り、穴をきれいにし、さらに光 学検査を行なって、穴が貫通していることを調べることができる(第3B図およ び第5図の30)。
ブロックを拭うだけでは穴がきれいにならない場合、吸収材料の下から真空抜き を行ない、余分な材料の除去してもよい。
吸い取りを行なった後、ブロックは150”Cで約15分間乾燥される(第3A 図の40)。別の実施例では、銀を乾燥させる時間および温度を変えてもよい。
第3B図に示す本発明の別の実施例では、注型された未硬化粉末(12)を圧入 (14)した後、未硬化ブロックは浸漬(20)され、吸い取られる(30)。
次に、未硬化ブロックおよび浸漬することによって塗布されたメタライゼーショ ンは共に焼結(16)され、生地(green)セラミックを硬化し、硬化ブロ ックを形成し、溶液のメタル成分をセラミックに結合し、またこの工程において ペーストを乾燥する(40)。一般に焼結では、当技術分野で周知の従来の方法 を用いて、浸漬されたブロックを比較的高温で長い時間加熱することを必要とす る。このような別の実施例では、ペーストとして用いられる銀は、セラミック材 料と同じ温度で焼成するパラジウム銀または同等物でなければならない。
好適な実施例では、ブロック全体は浸漬処理によってチキソトロープ液で被覆さ れる。利用可能なブロックを作るため、仕上げ処理段階(50)が必要であり、 ブロックは特定の領域から導電材料が除去され、利用可能なフィルタとなる。第 1図に示すブロックでは、導電材料は少なくとも穴(2)の周囲の領域において 上面(1)から局部的に除去され、ブロック(1)の上面において穴(2)の内 面を被覆する導電材料を絶縁している。穴(2)の底面における導電材料は、穴 の底端部をプロ7りの外面を被覆するメタライゼーションに電気的に結合し、そ れにより穴の内面のメタライゼーションは高周波数の短絡伝送線として挙動する ことができる。
第6図において、仕上げ処理段階(50)は、浸漬工程(20)において塗布さ れたメタライゼーションを少なくとも部分的に除去することからなる。しかし、 別の実施例では、−面の少なくとも一部を被覆しないでおくため、ブロックをチ キソトロープ液に部分的に浸漬することに留意されたい。並行バイブ型のブロッ クである第1図に示すブロックを参照して、側面が上面と出会うエツジ部(6) までこのようなブロックを浸漬することにより、上面をメタライゼーションしな い。ブロック(1)を貫通する複数の穴は、ブロックが浸漬されたレベルまで導 電材料によって内面塗布される。次の仕上げ処理(50)では、例えば、上面メ タライゼーション・パターンまたは上面ミリング(milling) (または 同等な処理)を行ない、セラミック材料を除去する。
好適な実施例では、完全な浸漬によってブロックの全面に塗布されるメタライゼ ーションは、メタライゼーション焼成を乾燥(40)した後、(例えば第1図に 示すブロックの上面から)局部的に除去されるが、別の実施例では乾燥(40) の前あるいは焼成(第3B図の16)の前にメタライゼーションを除去する。さ らに別の実施例では、メタライゼーションを必要としない硬化または未硬化ブロ ックの局部領域に対してマスキングまたはレジスト材料を施し、浸漬工程(20 )においてチキソトロープ液がブロックに付着するのを防ぐことができる。
ペーストを乾燥した後メタライゼーションを除去する場合、第3A図に示す仕上 げ処理段階(50)は、研磨、エツチング、マシニング(machining) または他の適切な処理を施して、第2図に示すようにブロック(203)の上面 から少なくとも局部的に除去し、第1図に示すように少なくとも一つの穴(2) の周りの領域から導電材料を少なくとも局部的に除去し、−上面(203)上の 導電材料を絶縁して、第2図に示すように穴(201)内に一方の端部が絶縁さ れた導電材料の長さを形成する。
本明細書で説明した方法を利用することにより、従来の欠点のないセラミック・ ブロックのメタライゼーションを実現する・:とができる。ブロックを噴霧しな いことにより、高価な材料が節約され、メタル粒子は大気中に放出されない。さ らに、穴の内面に完全なメタライゼーションをさらに確実に施すことができる。
第1図 第2図 フロントページの続き (72)発明者 トウリー、ジョン・エフアメリカ合衆国ニューメキシコ用、ア ルバカーキ・ノースイースト・ビスツ・ボニタ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.表面を有する誘電ブロックを形成する段階;および前記誘電ブロックの少な くとも一部を所定のチキソトロブ液に浸漬することによって、前記誘電ブロック の面を導電材料の層で少なくとも部分的に被覆する段階であって、前記液の層が 前記ブロックの表面に付着し、前記液は少なくとも一つの導電材料からなる段階 ; によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フィルタを製造する方法。
  2. 2.所定の未硬化誘電材料から未硬化誘電ブロックを形成する段階; 前記誘電ブロックの少なくとも一部を所定のチキソトロープ液に浸漬することに よって、前記未硬化誘電ブロックの面を導電材料の層で少なくとも部分的に被覆 する段階であって、前記液の層は前記ブロックの表面に結合され、前記液は少な くとも一つの導電材料からなる段階;導電材料の前記層を乾燥させ、前記未硬化 誘電ブロックを焼結して、加熱により硬化ブロックを形成する段階;および 誘電材料の前記硬化ブロックの少なくとも一つの外面から、乾燥した導電材料を 除去する段階;によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フィルタを 製造する方法。
  3. 3.複数の貫通して形成された穴を有する誘電ブロックであって、前記穴は前記 ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロックを形成 する段階;前記誘電ブロックを所定のチキソトロープ液に少なくとも部分的に浸 漬することによって、前記誘電ブロックの表面と前記複数の穴の内面とを導電材 料の層で被覆する段階であって、前記液の層は前記ブロックの表面に結合され、 前記液は少なくと一つの導電材料からなる段階;によって構成されることを特徴 とする誘電ブロック・フィルタを製造する方法。
  4. 4.誘電ブロックを形成する前記段階は:所定の形状を有する型に未硬化セラミ ック粉末を注型する段階; 前記型内の前記未硬化セラミック粉末に圧力を加えて、未硬化セラミック粉末の 押型ブロックを形成する段階;少なくとも一つの所定の温度で、少なくとも一つ の所定の時間においてセラミック粉末の前記押型ブロックを焼結する段階; を含んで構成されることを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 5.複数の貫通して形成された穴を有する誘電ブロックであって、前記穴は前記 ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロックを形成 する段階;前記誘電ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによ って、前記誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆す る段階;および前記ブロックの前記上面から、少なくとも一つの穴の周りの導電 材料を少なくとも局部的に除去し、前記ブロックの前記上面において前記ブロッ クの外面を被覆する導電材料から、前記穴の表面を被覆する導電材料を絶縁する 段階;によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フィルタを製造する 方法。
  6. 6.複数の貫通して形成された穴を有する誘電ブロックであって、前記穴は前記 ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロックを形成 する段階;前記誘電ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによ って、前記誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆す る段階;前記ブロックの前記上面から、少なくとも一つの穴の周りの導電材料を 少なくとも局部的に除去し、前記ブロックの前記上面において前記ブロックの外 面を被覆する導電材料から、前記穴の表面を被覆する導電材料を絶縁する段階; および 前記導電材料を乾燥させる段階; によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フィルタを製造する方法。
  7. 7.複数の貫通して形成された穴を有する誘電ブロックであって、前記穴は前記 ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロックを形成 する段階;前記誘電ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによ って、前記誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆す る段階;前記導電材料を硬化させる段階:および前記ブロックの前記上面から、 少なくとも一つの穴の周りの導電材料を少なくとも局部的に除去し、前記ブロッ クの前記上面において前記ブロックの外面を被覆する導電材料から、前記穴の表 面を被覆する導電材料を絶縁する段階;によって構成されることを特徴とする誘 電ブロック・フイルタを製造する方法。
  8. 8.複数の貫通して形成された穴を有する未硬化材料のブロックであって、前記 穴は前記ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロッ クを形成する段階; 前記ブロックを所定の温度で所定の時間焼結することによって未硬化誘電材料の 前記ブロックを硬化させて、前記ブロックの上面と底面とを貫通する複数の穴を 有する硬化誘電ブロックを形成する段階; 前記誘電ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによって、前記 硬化誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆する段階 ;前記硬化誘電ブロックの前記上面から、少なくとも一つの穴の周りの導電材料 を少なくとも局部的に除去し、前記硬化誘電ブロックの前記上面において前記誘 電ブロックの外面を被覆する導電材料から、前記穴の表面を被覆する導電材料を 絶縁する段階;および 前記被覆された硬化誘電ブロックを所定の温度で所定の時間加熱して、前記導電 材料を乾燥させる段階;によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フ ィルタを製造する方法。
  9. 9.複数の貫通して形成された穴を有する未硬化材料のブロックであって、前記 穴は前記ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロッ クを形成する段階; 前記ブロックを所定の温度で所定の時間焼成することによって未硬化誘電材料の 前記ブロックを硬化させて、前記ブロックの上面と底面とを貫通する複数の穴を 有する硬化誘電ブロックを形成する段階; 前記誘電ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによって、前記 硬化誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆する段階 ;前記被覆された硬化誘電ブロックを所定の温度で所定の時間加熱して、前記導 電材料を乾燥させる段階;および前記硬化誘電ブロックの前記上面から、少なく とも一つの穴の周りの導電材料を少なくとも局部的に除去し、前記硬化誘電ブロ ックの前記上面において前記硬化誘電ブロックの外面を被覆する導電材料から、 前記穴の表面を被覆する導電材料を絶縁する段階; によって構成されることを特徴とする誘電ブロック・フィルタを製造する方法。
  10. 10.複数の貫通して形成された穴を有するセラミック・ブロックであって、前 記穴は前記ブロックを貫通して、前記ブロックの上面と底面とに交わる誘電ブロ ックを形成する段階; 前記セラミック・ブロックを所定の液に少なくとも部分的に浸漬することによっ て、前記誘電ブロックの外面と前記複数の穴の内面とを導電材料の層で被覆する 段階;前記被覆されたセラミック・ブロックを所定の温度で所定の時間加熱して 、前記導電材料を硬化させる段階;および 前記ブロックの前記上面から、少なくとも一つの穴の周りの導電材料を少なくと も局部的に除去し、前記ブロックの前記上面において前記ブロックの面を被覆す る導電材料を絶縁する段階; によって構成されることを特徴とするセラミック・ブロック・フィルタを製造す る方法。
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