JPH0742201U - 誘電体フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マウント基板上にフィルタ部を接合する半田
の広がりによる特性ばらつきを抑制し、信頼性の高い誘
電体フィルタを提供する。 【構成】外導体と内導体を形成した誘電体ブロックから
なる共振手段１ａ、１ｂを複数接合したフィルタ部１
を、入出力用電極３２ａ、３３ａ及びアース電極３１ａ
が形成された絶縁基板３に載置して成る誘電体フィルタ
において、前記絶縁基板３の入出力用電極３２ａ、３３
ａとアース電極３１ａとの間に、基板３の厚みを方向を
貫く開口３６を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、組立が容易で且つ表面実装に適した誘電体フィルタに関するもので ある。

【０００２】

【従来の技術】

通信機の高周波フィルタとして、回路基板上に直接実装可能な表面実装型誘電 体フィルタが多用されている。

【０００３】 例えば、実開平４−１１４２０３に示される表面実装型誘電体フィルタは、図 ５に示すように、複数の共振器５１ａ、５１ｂを接合したフィルタ部５１、入出 力用電極５３、５４、及びアース電極５５が形成されたマウント基板５２、フィ ルタ部５１と入出力用電極５３、５４を電気的に接続する接続ピン５６ａ、５６ ｂ、フィルタ部５１を被覆するシールドカバー５７とから主に構成されている。

【０００４】 尚、入出力用電極５３、５４の一部は、互いに噛み合う結合部５３ａ、５４ｂが 形成されている。

【０００５】 上述のフィルタ部５１を構成する誘電体共振器５１ａ、５１ｂは、誘電体ブロ ックに貫通孔を形成し、この貫通孔の一端開口面（開放端面）を除いて、誘電体 ブロックの内外周面に導体膜を形成することにより形成されている。尚、共振器 の貫通孔の内壁面に形成された導体膜を内導体、それ以外の面の導体膜を外導体 という。

【０００６】 マウント基板５２は、例えば所定誘電体率を有する誘電体基板からなり、フィ ルタ部５１が載置される部分にはアース電極５５が形成されている。また、アー ス電極５５から離れて、接続ピン５６ａ、５６ｂと接続する入出力電極５３、５ ４が形成されている。さらに、入出力電極５３、５４の間には互い噛み合うよう に形成された結合部５３ａ、５４ａがが形成され、この結合部で所定容量が発生 する。尚、結合のための容量は、マウント基板と別の誘電体基板で発生させて、 マウント基板３と接続ピン５６ａ、５６ｂとの間に介在させても構わない。

【０００７】 尚、図には現れないが、アース電極５５が形成されたマウント基板５２の裏面側 にも、表面実装が可能なようにアース電極５５と基板の端面を介して接続される アース電極が形成されている。また、入出力電極５３、５４に対応する裏面側に も、アース電極５５と同様に、表面実装が可能なように入出力電極５３、５４と と基板の端面を介して接続される入出力電極が形成されている。この裏面側の入 出力電極の形状は、結合部をもたず、表面側の入出力電極５３、５４に比較して 、比較的小さくなっている。

【０００８】 上述のアース電極５５と入出力電極５３、５４とは互いに離れて形成されてい るが、これは、アース電極５５と入出力電極５３、５４との間で浮遊容量が小さ くなるようにするためである。

【０００９】 シールドカバー５７は、例えば金属板を折曲げ加工して形成しており、フィル タ部５１の外導体ないしマウント基板５２のアース電極の一部と半田などによっ て接合されている。

【００１０】 以上のような構造の誘電体フィルタを組み立てるに当たっては、まず、フィル タ部５１の共振器５１ａ、５１ｂの内導体に接続ピン５６ａ、５６ｂを接続する 。

【００１１】 次に、マウント基板５３上に設けられたアース電極５５、入出力電極５３、５ ４上にディスペンサで高温半田を主成分とするクリーム半田を供給する。

【００１２】 次に、入出力電極５３、５４上に、フィルタ部５１から延びる接続ピン５６ａ 、５６ｂを、アース電極５５上にフィルタ部５１の外導体の下面を夫々接続する ように位置決め搭載する。

【００１３】 次に、載置したフィルタ部５１の上面の外導体にクリーム半田を塗布し、シー ルドカバー６を位置合わせして、フィルタ部５１の全体を被覆する。

【００１４】 そして、リフロー炉に通して、マウント基板５２の入出力電極５３、５４と接 続ピン５６ａ、５６ｂ、アース電極５５とフィルタ部５１、フィルタ部５１とシ ールドカバー５７を夫々接合を行う。

【００１５】 尚、上述の組立において、ディスペンサによるクリーム半田の供給に代えてメ タルマスクを用いて半田ペーストを所定範囲にスクリーン印刷してもよい。

【００１６】 このような誘電体フィルタは、マウント基板３の裏面側に延びる入出力電極、 アース電極を用いて、プリント配線基板の所定配線パターンに表面実装される。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】

上述の誘電体フィルタの組み立て工程においては、誘電体フィルタ自身が高周 波領域（たとえば８００〜９００ＭＨｚ）で使用されるため、接続ピン５６ａ、 ５６ｂと内導体、入出力電極５３、５４と接続ピン５６ａ、５６ｂ、アース電極 ５５とフィルタ部５１、フィルタ部５１とシールドカバー５７の各接続部分は完 全に十分な面積で接続されている必要があり、それが不完全であると、不要なイ ンダクタンス成分等が生じて特性が設計値からずれてしまう。

【００１８】 特にフィルタ部５１の外導体とマウント基板５２のアース電極５５との接続部 は十分な面積が確保されていることが必要である。そのために、この接続部には ディスペンサでクリーム半田を比較的多めに供給する。

【００１９】 しかし、リフロー炉に投入して、半田を溶融した時、溶融した半田がフィルタ 部５１の接続領域、即ちマウント基板５２のアース電極５５の領域内に納まらず 、フィルタ部５１の周囲にはみ出す場合が生じる。

【００２０】 このようにはみ出した半田が入出力電極５３、５４の近傍に達した場合、実際 のアース電極５５と入出力電極５３、５４の間隔が狭くなり、大きな浮遊容量を 生じることになり、所望の特性を得ることができなくなる。その結果、特性ばら つきの多い誘電体フィルタとなってしまう。

【００２１】 本考案は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、特性ばら つきが少なく、信頼性の高い誘電体フィルタを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、外導体と内導体を形成した誘電体ブロックからなる共振手段 を複数接合したフィルタ部を、入出力用電極及びアース電極が形成されたマウン ト基板に載置した誘電体フィルタにおいて、 前記マウント基板の入出力用電極とアース電極との間に、該基板の厚みを方向 を貫く開口を設けた誘電体フィルタである。

【００２３】

【作用】

本考案によれば、マウント基板の入出力電極とアース電極との間に、該基板の 厚み方向を貫く開口を設けている。従って、アース電極上にフィルタ部を半田な どで接続した時、仮にフィルタ部とマウント基板のアース電極との界面から溶融 半田がはみ出し、入出力電極の近傍に広がっても、開口が存在しており、開口の 周辺で溶融した半田の表面張力が作用してその広がりが阻止される。そのために 、半田が入出力電極に接近することがなくなり、入出力電極との間で浮遊容量を 生じることがなくなる。

【００２４】 また、開口を形成したことにより、開口部分は比誘電率ε＝１となるため、ア ース電極と入出力電極間の容量が一層小さくなる。その結果、特性のばらつきが 少なく安定した製品が得られる。

【００２５】

【実施例】

以下、本考案の誘電体フィルタを図面に基づいて詳説する。

【００２６】 図１は、本考案の誘電体フィルタのシールドカバーを省略した状態の外観斜視 図であり、図２は分解斜視図であり、図３（ａ）、３（ｂ）はマウント基板の表 面、裏面側の平面図であり、図４（ａ）、４（ｂ）は結合基板の表面、裏面側の 平面図である。

【００２７】 図１及び図２において、誘電体フィルタ１０は、複数の共振器、例えば２つの 共振器１ａ、１ｂとで構成されるフィルタ部１と、各共振器１ａ、１ｂ間を結合 するための結合手段、例えば容量が形成された第１の基板（以下、結合基板とい う）２と、フィルタ部１及び結合基板２とを載置する第２の絶縁基板基板（以下 、マウント基板という）３と、接続部材（以下、接続ピンという）４ａ、４ｂと 、ケース６とから構成されている。

【００２８】 フィルタ部１の共振器１ａ、１ｂは、高周波用誘電体磁器材料から成るブロッ クの略中心部分に貫通孔１１を形成して、その貫通孔１１の一端開口端面を除く 全面に導体膜が形成されている。ここで、一端開口面を開放端面、それと対向す る面を短絡端面、また貫通孔１１の内壁に形成された導体膜を内導体、それ以外 の面に形成された導体膜を外導体という。尚、共振器１ａ、１ｂの構造について は、その他に種々の変更が可能であり、例えば、図示しているように、開放端面 の一部に内導体と接続する導体膜が形成された溝部１２を周設したり、各共振手 段を直接電磁界結合するように、共振手段の当接面に、誘電体ブロックが露出す る結合用溝を形成しても構わない。

【００２９】 接続ピン４ａ、４ｂは、銅、黄銅、鉄、もしくはそれらの半田メッキ材などか らなり、一端が共振器の内導体に接続され、他端が結合基板２の導体パターンに 接続されている。

【００３０】 シールドカバー６は、黄銅、鉄、もしくはそれらの半田メッキ材などの金属か らなり、フィルタ部１及び結合基板２を被覆するように底面が開口して箱形状と なっている。そしてこのシールドカバー６の内面で、フィルタ部１の外導体と半 田接合により接合される。シールドカバー６の側壁には、９０度折曲げられた舌 部６１が形成されて、以下に述べるマウント基板３のアース導体膜部分に半田接 合される。更に、シールドカバー６の側壁には入出力用電極との短絡を防止する ための切り込み６２が形成されている。

【００３１】 結合基板２は、結合手段として容量素子、インダクタンス素子が列挙されるが 、本実施例では、容量素子を用いている。具体的には所定誘電率のアルミナやチ タン酸バリウムなどからなる誘電体基板の両主面に図４（ａ）、４（ｂ）に示す ような容量発生パターンが形成されている。 図４（ａ）に示す一方主面、即ち、フィルタ部１の接続ピン４ａ、４ｂが接続 する面には、接続ピン４ａ、４ｂと接続される導体パターン２１ａ、２１ｂ、及 導体パターン２１ａ、２１ｂから延び、且つ互いに噛み合う櫛歯電極パターン２ １ｃ、２１ｄが形成されている。

【００３２】 また、図４（ｂ）に示す他方主面、即ちマウント基板３の表面と接合する面に は、導体パターン２１ａ、２１ｂの大部分に対向し、マウント基板３の入出力用 導体電極３２ａ、３３ａに続される入出力用導体パターン２２ａ、２２ｂ、及び 櫛歯電極パターン２１ｃ、２１ｄに対向する浮き導体パターン２２ｃが形成され ている。

【００３３】 この結合基板２によって、櫛歯電極パターン２１ｃ、２１ｄの相互の噛み合い 及び櫛歯電極パターン２１ｃ、２１ｄと浮き導体パターン２２ｃとの間に段間結 合用容量が発生し、また、導体パターン２１ａ、２１ｂと入出力用導体パターン ２２ａ、２２ｂとの間で入出力用容量が発生し、入出力用導体パターン２２ａ、 ２２ｂと浮き導体パターン２２ｃの間、入出力用導体パターン２２ａ、２２ｂと 櫛歯電極パターン２１ｃ、２１ｄとの間で夫々有極化用容量が発生することにな る。

【００３４】 次に、図３（ａ）、（ｂ）によりマウント基板３を説明する。マウント基板３ は、その材料としてガラエポ基板、アルミナ誘電体基板等が列挙されるが、この 実施例ではガラエポ基板を用いている。

【００３５】 図３（ａ）に示す一方主面、即ち、フィルタ部１が載置される側には、フィル タ部搭載領域にフィルタ部の外導体と接続するアース電極（以下アース導体膜と いう）３１ａ、アース導体膜３１ａと対向する基板３の先端部部領域にはシール ドカバーを接続するためのアース電極３１ｂ、入力用導体電極３２ａ、出力用導 体電極３３ａが形成されている。この入出力用導体電極３２ａ、３３ａに跨がる ように接合基板２が配置され、入出力用導体電極３２ａ、３３ａに結合基板２の 入出力用導体パターン２２ａ、２２ｂに接続する。

【００３６】 図３（ｂ）に示す他方主面側には、広い領域に渡りアース端子となるアース電 極３１ｃが形成され、また、入力用導体電極３２ａ、出力用導体電極３３ａに対 応する位置に、入力用端子となる入力用電極３２ｂ、出力用端子となる出力用電 極３３ｂが形成されている。

【００３７】 また、マウント基板３の端面には、一方主面のアース導体膜３１ａ、アース電 極３１ｂと他方主面側のアース電極３１ｃと接続するように端面スルーホール導 体膜３４ａ、３４ｂが形成され、また、一方主面の入力用導体電極３２ａと他方 主面側の入力用電極３２ｂとを接続するように、さらに、一方主面の出力用導体 電極３３ａと他方主面側の出力用電極３３ｂとを接続するように夫々端面スルー ホール導体膜３２ｃ、３３ｃが形成されている。

【００３８】 また、フィルタ部１が搭載されるアース導体膜３１ａの中央付近には、導通ス ルーホール３５が形成されている。この導通スルーホール３５は、アース導体膜 ３１ａとアース電極３１ｃとをできる限り短い距離で接続し、等電位にするため 及びフィルタ部１を接合した時に半田たまりを形成して、不要な半田を逃がすこ とにより接合信頼性を向上するためものである。尚、電気的な作用のみを得るの であれば、導通スルーホール３５の代わりにビアホールを用いてもよい。

【００３９】 本考案の特徴的なことは、マウント基板３の一方主面側の入出力電極である入 力用導体電極３２ａ、出力用導体電極３３ａと各アース電極であるアース導体膜 ３１ａ、アース電極３１ｂとの間の空間領域に、マウント基板３の厚み方向を貫 く開口３６・・を形成したことである。この実施例においては、アース導体膜３ １ａと入出力用導体電極３２ａ、３３ａとの間に夫々１つづの開口３６を、また 、アース電極３１ｂと入出力用導体電極３２ａ、３３ａとの間に夫々１つづの開 口３６を、合計４つの開口３６・・・を形成している。

【００４０】 この開口３６の大きさは、マウント基板３の機械的強度を規格値よりも低下さ せない範囲で大きくすることが、溶融半田のはみ出し防止に効果がある。また、 開口の形状としては特に限定するものではなく、実施例では円形としているが、 入出力電極方向に長軸を有する長円形であっても、矩形状であってもよく、さら に、その開口３６の一部がマウント基板３の側面側端面に達していしても構わな い。

【００４１】 次に、誘電体フィルタ１０の組立について説明する。

【００４２】 まず、図３に示すマウント基板３、図４に示す結合基板２を用意するとともに 、内導体に接続ピン４ａ、４ｂを接続したフィルタ部１を用意する。

【００４３】 次に、マウント基板３の入出力用導体電極３２ａ、３３ａの所定位置にディス ペンサでクリーム半田を所定量供給し、結合基板２を載置する。

【００４４】 次に、アース導体膜３１ａ、載置した結合基板２上の入出力導体パターン２１ ａ、２１ｂの所定位置に同じくクリーム半田を供給し、その後、フィルタ部１を マウント基板３のアース導体膜３１ａ上に載置する。これによって、接続ピン４ ａ、４ｂの端部は結合基板２の入出力導体パターン２１ａ、２１ｂに電気的に接 合されることになる。 この状態で、リフロー炉に投入て、クリーム半田を溶融し、徐冷することによ り、マウント基板３にフィルタ部１と結合基板２とが強固に半田接続される。

【００４５】 この時、マウント基板３には開口３６が設けられているので、アース導体膜３ １ａとフィルタ部１との間の半田がはみ出し、入出力用導体電極３２ａ、３３ａ の近傍に広がろうとしても、アース導体膜３１ａと入出力用導体電極３２ａ、３ ３ａとの間に形成した開口３６によって阻止されることになる。

【００４６】 この後、マウント基板３上に固定されたフィルタ部１の上面の外導体及びアー ス電極３１ｂ上に半田を塗布し、シールドカバー６を被覆圧接した後、再びリフ ロー炉に通すことにより、フィルタ部１にシールドカバー６は固定される。 シールドカバー６によって、フィルタ部１及び結合基板２は、シールド作用を 有するように被覆されることになる。

【００４７】 このシールドカバー６の被覆においても、アース電極３１ｂ上に塗布した半田 がシールドカバー６の圧接によって、入出力用導体電極３２ａ、３３ａの近傍に 広がろうとしても、上述のようにアース電極３１ｂと入出力用導体電極３２ａ、 ３３ａとの間に形成した開口３６によって阻止されることになる。

【００４８】 なお、以上の工程では、シールドカバー６を被覆圧接する際に、すでに載置し たフィルタ部１や結合基板２が位置ずれを起こさないように、あらかじめこれら を固定しておく意味でリフロー処理を２回に分けて行ったが、位置ずれの問題が なければ１回の工程で行ってもよい。また、メタルマスクを用いて半田印刷によ り、各接合部分に半田を塗布しても構わない。

【００４９】 以上のように、本考案によれば、開口３６・・・の存在により、アース導体膜 ３１ａやアース電極３１ｂ上に供給した半田が、このアース導体膜３１ａやアー ス電極３１ｂと接合するフィルタ部１やシールドカバーを固定した時に、広がり 、入出力用導体電極３２ａ、３３ａの近傍に広がろうとしても、この広がりを阻 止することができ、アース導体膜３１ａ、アース電極３１ｂと入出力用導体電極 ３２ａ、３３ａとの間隔を所定に保ち、さらに、この開口がマウント基板３の厚 み方向を貫通する空隙であるため、比誘電率ε＝１となり、不要な浮遊容量の発 生を抑制することができ、結果として、特性ばらつきが少なく、接合信頼性の高 い誘電体フィルタとなる。

【００５０】 上述の実施例において、開口３６は、フィルタ部１が搭載されるアース導体膜 ３１ａと入出力用導体電極３２ａ、３３ａとの間と、シールドケース６が固定さ れるアース電極３１ｂと入出力用導体電極３２ａ、３３ａとの間に夫々形成して いるが、シールドケース６を工程するために必要な半田量が比較的少ないことな どを考慮すれば、シールドケース６が固定されるアース電極３１ｂと入出力用導 体電極３２ａ、３３ａ間の開口を省略することができる。また、シールドケース ６の固定方法、たとえばマウント基板３の端面を利用して固定する場合でも、ア ース電極３１ｂと入出力用導体電極３２ａ、３３ａ間の開口を省略することがで きる。

【００５１】 また、上述の実施例では、２つの共振手段から成るフィルタ部を用いたが、共 振器の数は任意に変えることができ、また、共振器間の結合を結合基板２を用い たが、誘電体材料からなるマウント基板３においては、マウント基板３に直接結 合容量などを発生させることが可能であり、結合基板２を省略することができる 。また、結合基板２の各種容量の発生のための導体パターンは任意に変えても構 わない。また、結合方法は容量のみならず、インダクタンス成分を形成して、そ れを用いて行っても構わない。さらに、複数の共振手段から成るフィルタ部を単 一の誘電体ブロックで形成しても構わない。

【００５２】

【考案の効果】

以上のように本考案では、マウント基板の入出力電極とアース電極との間の電 極を形成しない領域に開口を設けていることによって、少なくともアース導体膜 （アース電極）上にフィルタ部を半田接続する際に、フィルタ部底面からはみ出 した半田による入出力電極との浮遊容量の発生を抑制することができるため、特 性のばらつきが少なく安定した製品を高い歩留まりで得ることができる。

【００５３】 クリーム半田の塗布作業において、塗布量の厳密な管理を行わなくても良いの で、自動化が容易で、安価に組み立てることができ、しかも接合信頼性が向上す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の誘電体フィルタのシールドカバーを省
略した状態の外観斜視図である。

【図２】本考案の誘電体フィルタの分解斜視図である。

【図３】（ａ）は本考案の誘電体フィルタのマウント基
板の表面側の平面図であり、（ｂ）はその裏面側の平面
図である。

【図４】（ａ）は本考案の誘電体フィルタに用いる結合
基板の表面側の平面図であり、（ｂ）はその裏面側の平
面図である。

【図５】従来の誘電体フィルタの分解斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・フィルタ部 １ａ、１ｂ・・・共振器 ２・・・・・・・結合基板 ３・・・・・・・マウント基板 ３１ａ・・・・アース電極（アース導体膜） ３１ｂ・・・・アース電極 ３２ａ、３３ａ・・・入出力用導体電極（入出力電極） ３６・・・・・・・・開口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外導体と内導体を形成した誘電体ブロック
   からなる共振手段を複数接合したフィルタ部を、入出力
   用電極及びアース電極が形成されたマウント基板に載置
   した誘電体フィルタにおいて、 前記マウント基板の入出力用電極とアース電極との間
   に、該基板の厚みを方向を貫く開口を設けたことを特徴
   とする誘電体フィルタ。