JPH07142914A

JPH07142914A - 同軸型積層誘電体フィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH07142914A
Application number: JP30750193A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mizuno; 賢司水野; Nobuaki Nakamura; 伸明中村; Maki Murakami; 真樹村上; Kazuhisa Yamazaki; 和久山崎; Yasuo Suzuki; 靖生鈴木; Noboru Kojima; 暢小島
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-06-02
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JP2620840B2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化に適し、回路パターンなどを内部に組
み込むことができるため高機能化が可能であり、低コス
ト化できるようにする。【構成】高誘電率材料からなるグリーンシート１０
に、同軸共振器断面に相当する大きさの内部電極パター
ン１２と、該内部電極パターン内に位置する貫通穴に導
電材料を埋設したビア接続部１４とを形成し、そのグリ
ーンシートを多数枚積層して加圧一体化した後、焼成
し、ビア接続部で各内部電極を相互に導通させて内導体
を形成する同軸型積層誘電体フィルタの製造方法であ
る。ここで、グリーンシートの表面に、内部電極パター
ンよりもやや大きい窪みを設け、該窪み内に内部電極パ
ターンを形成するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同軸型の誘電体フィル
タを積層形式で製造する方法に関し、更に詳しく述べる
と、各グリーンシートに共振器断面に相当する内部電極
パターンと、該内部電極パターン間を接続するビア接続
部を形成し、積層一体化後に焼成して内導体を形成する
積層誘電体フィルタの製造方法に関するものである。こ
の積層誘電体フィルタは、例えばマイクロ波用の移動体
通信装置などに好適である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用フィルタの一種に同軸型の
誘電体フィルタがある。従来の同軸型誘電体フィルタ
は、ほぼ直方体状をなす誘電体ブロックの長手方向に、
複数の共振器穴を配設し、該共振器穴の内面にメタライ
ズを施して内導体とした構造を有する。例えばコムライ
ン１／４波長共振型の場合は、誘電体ブロックで共振器
穴が開口している面の一方を開放面とし、それ以外の外
表面にメタライズを施すことにより、共振器穴の高さの
４倍の共振波長をもつ共振素子を複数形成した一体構造
である。この誘電体フィルタでは、各共振器穴がそれぞ
れ一個一個の共振素子に対応し、共振器穴同士の間に結
合調整穴を設けたり、開放面に結合調整用パターンを設
けることで、共振器同士の結合状態を調整して所望のフ
ィルタ特性を発現させている。その他、誘電体ブロック
の共振器穴端面に、開放面と短絡面を交互に設けるイン
ターデジタル型もある。

【０００３】これらの誘電体フィルタにおいて、ベース
となる誘電体ブロックは、例えばチタン酸バリウム等の
高誘電率セラミックス材料で構成されており、その材料
粉体をプレス成形法により所定の穴付きブロック形状に
成形加工する。そして、焼成した後、共振器穴内面及び
外表面に導電ペーストを塗布し、焼き付けることによっ
てメタライズ層を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年の通信機器の小型
化に伴って、この種の誘電体フィルタも大幅な小型化が
要求されている。理論的には誘電率の高い材料を使用す
ることで小型化は可能である。しかし、当然それによっ
て共振器穴も小さくなり、プレス成形が困難となるばか
りでなく、小さな共振器穴の壁面に均一厚さで導電ペー
ストを塗布する作業は極めて困難となる。また機種が変
わると、誘電体ブロックの形状も変化し、それに対応し
たプレス金型が必要となるため、製造コストが高くな
る。

【０００５】本発明の目的は、小型化に適し、回路パタ
ーンなどを内部に組み込むことができるため高機能化が
可能であり、低コスト化できる同軸型積層誘電体フィル
タを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、高誘電率材料
からなるグリーンシートに、同軸共振器断面に相当する
大きさの内部電極パターンと、該内部電極パターン内に
位置する貫通穴に導電材料を埋設したビア接続部とを形
成し、そのグリーンシートを多数枚積層して加圧一体化
した後、焼成し、ビア接続部で各内部電極を相互に導通
させて内導体を形成する同軸型積層誘電体フィルタの製
造方法である。ここで、グリーンシートの表面に、内部
電極パターンよりもやや大きい窪みを設け、該窪み内に
内部電極パターンを形成するのが好ましい。

【０００７】

【作用】グリーンシートに内部電極パターンを設けて、
積層し焼成しただけでは誘電体共振器としては機能しな
い。しかし、内部電極パターンを導体で相互に接続する
と、両端開放構造又は両端短絡構造では１／２波長の共
振器となり、一端が開放で他端が短絡した構造では１／
４波長の共振器となる。そして、複数段並列する場合
は、結合回路などを付加することにより多段フィルタと
なる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明方法の一実施例を示す製造説明
図であり、２段フィルタの例である。本発明方法は、実
際には多数個取り方式で実施されるが、説明並びに図面
を簡略化するため以下の説明では１個取りについて説明
する。この誘電体フィルタは、多数枚の高誘電率材料か
らなるグリーンシート１０を積層し、加圧一体化した
後、焼成することによって製造する。グリーンシート１
０は、例えばチタン酸バリウム系などのマイクロ波用高
誘電率材料粉体と有機結合剤等とを混合し、ドクターブ
レード法やロール圧延法などによりシート状（例えば厚
さ８０〜２００μｍ程度）に成形した未焼結品である。

【０００９】このグリーンシート１０に、同軸共振器断
面に相当する大きさの２個の内部電極パターン１２と、
両内部電極パターン１２内の位置にそれぞれ９箇所（中
心に１箇所、その周囲に８箇所）のビア接続部１４とを
形成する。その部分の詳細を図２に示す。内部電極パタ
ーン１２は、グリーンシート１０上に、銀ペーストなど
をスクリーン印刷法によって印刷したものであり、ここ
では円形パターンであるが矩形パターンなどでもよい。
ビア接続部１４は、グリーンシート１０に微小貫通穴を
形成し、その内部に導電材料（実際には、銀粒子などの
導電材料粉体を含むペースト）を充填したものである。
製造の順序は任意であり、先に内部電極パターン１２を
設け、その後に貫通穴を穿設し、導電材料を充填してビ
ア接続部１４を形成してもよいし、先に貫通穴を穿設
し、内部電極パターンの塗布と貫通穴への充填を同一材
料（銀ペーストなど）で同時に行ってもよい。例えばグ
リーンシート１０の厚みが８０μｍ程度の場合、貫通穴
の直径は０．１〜０．２mm程度とする。穴径が大きすぎ
ると充填物の脱落が生じ、逆に小さすぎると完全な充填
で行えないからでなる。この程度の穴は、パンチなどに
よって一度に正確に穿設できる。

【００１０】このような内部電極パターン１２とビア接
続部１４を形成したグリーンシート１０を、多数枚積層
し、プレスによって加圧一体化した後、焼成すると、ビ
ア接続部１４によって各内部電極が相互に導通した状態
となり、それが同軸型共振器の内導体となる。この一体
焼結品の外表面に、導電ペーストを塗布して焼き付ける
ことにより同軸型共振器の外導体を形成する。内導体の
両端を開放とするか又は短絡とする構造では１／２波長
の共振器となり、一端を開放、他端を短絡とする構造で
は１／４波長の共振器となる。

【００１１】グリーンシート１０の表面に内部電極パタ
ーン１２を形成する際、図３に示すように、内部電極パ
ターン１２よりもやや大きいめの窪み１６を設け、その
窪み１６内に内部電極パターン１２を形成するのが好ま
しい。窪み１６の深さは内部電極パターン１２の印刷厚
さと同程度であってよい。焼結前の断面を図４のＡに示
す。ここでは印刷厚さをかなり厚く誇張して描いてある
が、実際には内部電極パターン１２の印刷厚さは１０μ
ｍ程度である。スクリーン印刷では鮮明で綺麗なエッジ
を有する内部電極パターンが得られるが（図４のＢ）、
焼結工程で少し溶けるためエッジが流れて拡がる（図４
のＣ）。窪みがなければ拡がりは規制されないため、そ
れが誤差になるが、上記のように予め窪み１６を設けて
おくと、拡がりはその窪み１６の内部に限定されるた
め、設計値通りの内部電極が得やすくなる。またシート
上の窪みに電極が埋設される構造となるため、積層して
も膨らまず、外表面を平らに成形できることになる。

【００１２】図５〜図１２は本発明によるコムライン型
誘電体フィルタの実施例を示している。基本的構成は図
１と同様であるので対応する部分に同一符号を付し、そ
れらについての説明は省略する。図５に示す例は、最上
層のグリーンシート１０の内部電極パターン１２の間の
位置に結合調整用パターン１８を設けたものである。両
結合調整用パターン１８は、一端が側面に達し、他端は
中央に向かって延びる形状である。この結合調整用パタ
ーン１８は、そのグリーンシートに内部電極パターンを
設ける際に同時にスクリーン印刷法で形成すればよい。
焼結品については、図６のＡに示すように、結合調整用
パターン１８を形成した面（上面）が開放面となり、そ
れ以外の外表面（下面と四側面）に外導体２０を設け
る。図６のＢはその縦断面である。内導体を符号２１で
示す。開放面に結合調整用パターン１８を形成すると、
該結合調整用パターン１８と外導体２０によって構成さ
れるアース電極と各内導体開放端との間で結合容量が生
じ、これらによって互いに結合する。このため結合穴を
設けなくても、結合調整用パターン１８の形状（長さや
幅）の調整によって所望のフィルタ特性を実現できる。
なお、結合調整用パターンを有するグリーンシートは、
積層体の最上部に限らず、それよりも下層に配置されて
いてもよい。

【００１３】図７は、その誘電体フィルタに入出力線路
との結合部も一体化した例である。図５に示す構成の更
に最上層として、表面に結合パターン２２を設けた別の
グリーンシート２４を載せて一体化する。この構成で
は、結合パターン２２と内導体との間に該グリーンシー
ト２４が介在して入出力結合用コンデンサを形成する。
従って、このコンデンサによって入出力線路との結合が
図られる。このグリーンシート２４は、誘電体フィルタ
本体部分を構成する材料とは異なる材料（結合コンデン
サに適した誘電率の材料）であってもよいし、また１枚
ではなく複数枚のグリーンシート２４を介在させる構造
としてもよい。

【００１４】図８は、結合調整用パターン１８に加え
て、有極回路パターン２６を用いる例である。グリーン
シート表面の長手方向、内部電極パターン近傍に線状パ
ターンを設けて有極構造としている。図９及び図１０は
各グリーンシート１０の内部電極パターン１２間の位置
に結合穴を形成する例である。図９では小穴２８を複数
個一列に形成し、また図１０では大きな１個の結合穴３
０を形成している。これらの穴は、プレスにより積層一
体化する際に潰れないようにする必要がある。そのため
には、例えばピン等を通した状態で加圧一体化すればよ
い。図９に示す小穴の場合は、該小穴に別の低誘電率材
料を埋設することも可能であり、そのようにすると小穴
が潰れる心配はない。

【００１５】図１１は、入出力結合用パターン３２の端
部を側面まで引き出し、更にその上にシールド層３４を
設けた例である。なおシールド層３４は、グリーンシー
ト３６の表面にシールドパターン３８を形成したもので
ある。これによって、それ自体で外部要因に影響され難
い誘電体フィルタが得られる。図１２は、最上層の下に
電極パターンを持たないグリーンシート４０を介装し、
最上層の内部電極パターンを入出力結合用パターンとし
て利用する例である。グリーンシート４０は他のグリー
ンシート１０とは異種の材料であってよい。この構成で
は、入出力結合用パターンを有するグリーンシートとし
て、別のものを用意する必要がなく、使用部品点数を低
減できる。

【００１６】図１３及び図１４に示す例は、開放面側に
大径の内部電極パターン１２ａを形成し、短絡面側に小
径の内部電極パターン１２ｂを形成したものである。こ
れは共振器穴径を途中で変化させたステップインピーダ
ンス形式に相当する。このような構成も、グリーンシー
ト１０に形成する内部電極パターンの形状を変えるだけ
で容易に対応できる。なお、この例では、内部電極パタ
ーン同士を背中合わせに接合する形式で積層している。

【００１７】図１５及び図１６はインターデジタル型誘
電体フィルタの例である。最上層ののグリーンシート１
０ａの上面と最下層のグリーンシート１０ｂの下面に、
開放端と短絡端とを交互に形成する。図１５ではグリー
ンシート外表面の半分に電極パターン４２を形成し、図
１６では内導体開放端近傍まで電極パターン４４を形成
している。これらにおいて、四側面に外導体を設けるこ
とは言うまでもない。また最上層と最下層の電極パター
ン４２，４４は、それら四側面への導電ペーストの塗布
及び焼付と同様、焼結品に対して行ってもよい。

【００１８】以上、本発明の好ましい実施例について詳
述したが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。内導体の設置個数（フィルタの段数）や各
電極パターンの形状、グリーンシートの積層枚数など
は、必要な特性、使用帯域などに応じて適宜変更できる
ことは言うまでもない。外導体の形成手順は、通常、焼
結品に対して塗布・焼付を行うが、焼成温度や電極材料
などによっては、積層体に対して塗布を行い、焼付を焼
成と同時に行うことも可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、グリーンシートに共振器断面
に相当する内部電極パターンと、該内部電極パターン間
を接続するビア接続部を形成し、積層一体化後に焼成し
て内導体を形成する方法であるから、長く細い貫通穴を
有するブロックのプレス成形加工を必要とせず、該貫通
穴にメタライズする必要が無くなるため、小型化に適し
ており、また回路パターンなどを内部に組み込むことが
できるため高機能化が可能となる。

【００２０】本発明では、有極回路や結合回路、周波数
の制御などの複雑な回路パターンも印刷により内部電極
パターンと同一工程で製作可能である。また共振器に相
当する内部電極パターンも積層体内部で変化させること
ができる。更に、多機種のフィルタを製作する場合、印
刷用スクリーンを変えるだけで対応でき、従来のプレス
成形の場合のような多種類の金型が不要となる。これら
によって、本発明方法は低コストで誘電体フィルタを製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す製造説明図。

【図２】その内部電極パターン部分の拡大説明図。

【図３】内部電極パターン部分の他の例を示す拡大説明
図。

【図４】その断面説明図。

【図５】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図６】その斜視図及び縦断面図。

【図７】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図８】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図９】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１０】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１１】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１２】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１３】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１４】その縦断面図。

【図１５】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【図１６】本発明の他の実施例を示す製造説明図。

【符号の説明】

１０グリーンシート１２内部電極パターン１４ビア接続部１６窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎和久東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者鈴木靖生東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者小島暢東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高誘電率材料からなるグリーンシート
に、同軸共振器断面に相当する大きさの内部電極パター
ンと、該内部電極パターン内に位置する貫通穴に導電材
料を埋設したビア接続部とを形成し、そのグリーンシー
トを多数枚積層して加圧一体化した後、焼成し、ビア接
続部で各内部電極を相互に導通させて内導体を形成する
ことを特徴とする同軸型積層誘電体フィルタの製造方
法。
【請求項２】グリーンシート表面に、内部電極パター
ンよりもやや大きい窪みを設け、該窪みに内部電極パタ
ーンを形成する請求項１記載の同軸型積層誘電体フィル
タの製造方法。