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技術 積層同軸型共振器及び積層フィルタ

出願人 パナソニック株式会社
発明者 伴野耕司
出願日 1997年2月10日 (23年1ヶ月経過) 出願番号 1997-026470
公開日 1998年8月21日 (21年6ヶ月経過) 公開番号 1998-224126
状態 特許登録済
技術分野 導波管型周波数選択装置および共振器 マイクロ波部品の製造方法
主要キーワード ローディング容量 周波数圧縮 結合容量電極 開放端面 積層フィルタ 内層部分 誘電体柱 接地容量
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この項目の情報は公開日時点(1998年8月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

本発明は、各種通信機器等に用いられる積層同軸型共振器及び積層フィルタに関するものであり、小型で電気特性が良い積層同軸型共振器及び積層フィルタを提供することを目的とする。

解決手段

複数の誘電体シート9a,9b,9c,9dを積層した誘電体ブロック13と、この誘電体ブロック13の外周面に設けられた外部電極11とを備え、前記誘電体ブロック13の内層部分に、その外周面に共振電極7を有する誘電体柱8を設けたものである。

概要

背景

従来、誘電体同軸共振器は図8に示される如く、貫通孔1を有する誘電体ブロック2の外周面外部電極3、貫通孔1内に共振電極4を設けることで構成されていた。

しかしながら、近年になって小型化の要望が強まり、この要望に応えるべく図9に示されるような、誘電体シート5aにストリップ線路6をスクリーン印刷し、その上に誘電体シート5bを積層し、この積層体の外周面に外部電極3を設けた構成となる積層共振器が用いられるようになってきた。

概要

本発明は、各種通信機器等に用いられる積層同軸型共振器及び積層フィルタに関するものであり、小型で電気特性が良い積層同軸型共振器及び積層フィルタを提供することを目的とする。

複数の誘電体シート9a,9b,9c,9dを積層した誘電体ブロック13と、この誘電体ブロック13の外周面に設けられた外部電極11とを備え、前記誘電体ブロック13の内層部分に、その外周面に共振電極7を有する誘電体柱8を設けたものである。

目的

そこで本発明は、小型で電気特性が良い積層同軸型共振器を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの外周面に設けられた外部電極とを備え、前記誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を設けたことを特徴とする積層同軸型共振器

請求項2

各誘電体シート及び誘電体柱は、同じ材質誘電体から形成されているとを特徴とした請求項1に記載の積層同軸型共振器。

請求項3

誘電体ブロックの内層部分において、外部電極に接続されるとともに、誘電体柱と誘電体シートを介して対向するローディング容量電極を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の積層同軸型共振器。

請求項4

複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの外周面に設けられた外部電極とを備え、前記誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を並設したことを特徴とする積層フィルタ

請求項5

誘電体ブロックの内層部分において、外部電極に接続されるとともに、少なくとも一つの誘電体柱と誘電体シートを介して対向するローディング容量電極を設けたことを特徴とする請求項4に記載の積層フィルタ。

請求項6

誘電体ブロックの内層部分において、外部電極から独立するとともに、隣接するそれぞれの誘電体柱と誘電体シートを介して対向する段間結合容量電極を設けたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の積層フィルタ。

技術分野

0001

本発明は、各種通信機器等に用いられる積層同軸型共振器及び積層フィルタに関するものである。

背景技術

0002

従来、誘電体同軸共振器図8に示される如く、貫通孔1を有する誘電体ブロック2の外周面外部電極3、貫通孔1内に共振電極4を設けることで構成されていた。

0003

しかしながら、近年になって小型化の要望が強まり、この要望に応えるべく図9に示されるような、誘電体シート5aにストリップ線路6をスクリーン印刷し、その上に誘電体シート5bを積層し、この積層体の外周面に外部電極3を設けた構成となる積層共振器が用いられるようになってきた。

発明が解決しようとする課題

0004

このような積層共振器においては、ストリップ線路6がスクリーン印刷で形成されているため、厚みが薄い平面状のものとなってしまい、電気特性の一つであるQ値が、誘電体同軸共振器のものより悪いものとなっていた。

0005

そこで本発明は、小型で電気特性が良い積層同軸型共振器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

そして、この目的を達成するため本発明は、複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を設けた構成としたものである。

発明を実施するための最良の形態

0007

本発明の請求項1に記載の発明は、複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの外周面に設けられた外部電極とを備え、前記誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を設けたことを特徴とする積層同軸型共振器であって、共振電極の表面積が増加することによりQ値が向上できるのである。

0008

請求項2に記載の発明は、各誘電体シート及び誘電体柱は、同じ材質誘電体から形成されていることを特徴とした請求項1に記載の積層同軸型共振器であって、誘電体柱が、その線膨張係数などが、周囲に配置される誘電体シートと変わらないものとなり、焼成時にクラックが発生することを防止出来るのである。

0009

請求項3に記載の発明は、誘電体ブロックの内層部分において、外部電極に接続されるとともに、誘電体柱と誘電体シートを介して対向するローディング容量電極を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の積層同軸型共振器であって、小さなローディング容量電極を設けた場合でも、共振電極の表面積が増加しているので、効率よく周波数圧縮効果が得られるのである。

0010

請求項4に記載の発明は、複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの外周面に設けられた外部電極とを備え、前記誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を並設したことを特徴とする積層フィルタであって、共振電極の表面積が増加することにより共振器部のQ値が向上し、積層フィルタとしての電気特性が向上できるのである。

0011

請求項5に記載の発明は、誘電体ブロックの内層部分において、外部電極に接続されるとともに、少なくとも一つの誘電体柱と誘電体シートを介して対向するローディング容量電極を設けたことを特徴とする請求項4に記載の積層フィルタであって、小さなローディング容量電極を設けた場合でも、共振電極の表面積が増加しているので、効率よく周数圧縮効果が得られるのである。

0012

請求項6に記載の発明は、誘電体ブロックの内層部分において、外部電極から独立するとともに、隣接するそれぞれの誘電体柱と誘電体シートを介して対向する段間結合容量電極を設けたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の積層フィルタであって、小さな段間結合容量電極を設けた場合でも、共振電極の表面積が増加しているので、効率よく段間結合容量が得られるのである。

0013

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図1は積層同軸型共振器の斜視図である。

0014

この積層同軸型共振器は図2に示す如く、外周面に共振電極7を有するセラミックからなる柱状の誘電体柱8の両側に、誘電体柱8と同じ厚みの誘電体シート9a,9bを並設する。そして、これらの上下から板状に成形された誘電体シート9c,9dで挟み込み、積層した後、図1に示す如く、誘電体シート9a,9b,9c,9d及び誘電体柱8が露出した開放端面10以外の外周面に外部電極11を印刷して形成されている。また、開放端面10と反対側の端面には外部電極11が延出して設けられており共振電極7と短絡される短絡端面12となっている。

0015

つまり、積層同軸型共振器は、誘電体シート9a,9b,9c,9dで形成された誘電体ブロック13の内層部分内に、その外周面に共振電極7を有する誘電体柱8を挿入したような状態となっているのである。

0016

このように形成された積層同軸型共振器は、ストリップ線路を形成する共振電極7が、誘電体柱8の上下左右の側面に設けられているので、従来の積層共振器に比べて、ストリップ線路の表面積が増加し、Q値が向上するのである。

0017

なぜなら、共振器のQ値は、導体損αc、誘電体損αd、誘電体中の管内波長をλgとし、ストリップ線路の一端が短絡した1/4波長同軸共振器であれば、(数1)で表すことができる。

0018

0019

この(数1)によれば、Q値は導体損αaと誘電体損αbの和に反比例することになる。従って、従来例に述べたような誘電体同軸共振器と積層共振器に用いられる誘電体の材質が同じものである場合、誘電体損αbは同じであるので、導体損αaに左右されるのである。

0020

つまり、図9に示される積層共振器において、ストリップ線路6は、図8に示される誘電体同軸共振器の共振電極4で形成される同軸線路を平たく押しつぶしたものと考えればよく、その幅と同じ直径の貫通孔1を有する誘電体同軸共振器の共振電極4に比べて表面積がπ分の1になるので、導体損αaが誘電体同軸共振器に比べて増加する。したがって、周波数が同じ場合には誘電体同軸共振器の方が積層共振器よりQ値が大きいのである。

0021

また、図1に示される積層同軸型共振器であれば、積層共振器におけるストリップ線路6部分が、誘電体柱8の外周面に共振電極7が設けられたものであるので、その幅が積層共振器のものと同じであれば、共振電極7の表面積が誘電体柱8の上面及び両側面分だけ積層共振器のものより増加することになり、その分、導体損αaを低減でき、積層共振器よりもQ値を向上することが出来るのである。

0022

ここで、実際の実験において積層同軸型共振器と積層共振器及び誘電体同軸共振器とのQ値を比較した結果を(表1)に示す。

0023

0024

この(表1)において、積層同軸型共振器と積層共振器の共振電極の厚みを20μmに設定しているのは、共振電極の厚みが40μm以上になると、その線膨張係数の値が、共振電極で14〜17ppm/℃、誘電体シートで6〜10ppm/℃というように著しく異なるため、焼成時に誘電体シートにクラックが発生してしまうことがあり、共振電極を誘電体シートとの同時焼成により量産することが非常に困難であるという点と、共振電極の印刷に際するパターン精度を配慮したためである。また、積層共振器のように誘電体シート5aにストリップ線路6を単に印刷するという構成であれば、共振電極の印刷を厚くすればQ値が向上するので、先に述べた生産性などを無視して、誘電体同軸共振器と同等のQ値を再現したものを参考に載せているのである。

0025

以上のことからも判るように、積層同軸型共振器は、誘電体同軸共振器の電気特性であるQ値の水準を維持できるとともに、形状においても積層共振器と同様に高さ方向の小型化が出来るのである。

0026

また、この積層同軸型共振器を形成している各誘電体シート9a,9b,9c,9d及び誘電体柱8は、同じ材質の誘電体から形成されており、誘電体柱8がその外周面に共振電極7を印刷したものであるとともに、焼成時にクラックが発生しないように共振電極7の厚みが設定されているので、その線膨張係数などが、周囲に配置される誘電体シート9a,9b,9c,9dと変わらないものとなる。その結果、焼成時に起こる各誘電体シート9a,9b,9c,9d及び誘電体柱8の熱膨張に差が生じることが抑えられるため、クラックの発生が抑制できるのである。

0027

さらに、このような積層同軸型共振器の製造方法においては、図3に示す如く、誘電体セラミックを板状に成形した誘電体シート14の上に、外周面に共振電極7となるAgペーストをスクリーン印刷した誘電体柱8と、この誘電体柱8と同じ厚みで所定幅に成形された誘電体シート15とを交互に密着するように並設し、さらにその上に誘電体セラミックを板状に成形した誘電体シート16を配置し、一塊りブロックを作成する。そしてこのブロックを破線で示す如く所定の幅に切断し、個々の積層同軸型共振器素子を成形する。そして、図1に示す開放端面10以外の外周面に外部電極11を印刷することで多数個の積層同軸型共振器が一括して形成出来るのである。

0028

以上のように積層同軸型共振器は、誘電体同軸共振器と同様の高いQ値を得られるとともに、積層構造からなっていることで、その生産性も高く、さらに、積層共振器と同様に形状の小型化が出来るというものである。

0029

また、このような積層同軸型共振器は、図2に示される共振電極7と外部電極11の間に介在する誘電体シート9c部分を、図4に示す如く誘電体シート9e,9fからなる積層構造とし、その内層に外部電極11と接続されるとともに、誘電体柱8と誘電体シート9fを介して対向するローディング容量電極17を設けることで積層同軸型共振器の開放端面10側に接地容量を構成して周波数圧縮したものである。

0030

このようにローディング容量電極17を形成する場合、図8に示される誘電体同軸共振器であれば、開放端面10に溝を設け、この溝内に外部電極3と接続された電極を設けなければならず、開放端面10部分の強度が低くなりクラックなどが発生してしまうものとなる。また、図9に示される積層共振器であれば、積層同軸型共振器と同様にローディング容量電極17を形成できるのであるが、その容量はストリップ線路6との対向する面積にのみよるため、大きな容量を形成することが困難なものとなる。

0031

しかしながら、図4に示される積層同軸型共振器であれば、共振電極7が柱状の誘電体柱8の外周面に設けられているので、ローディング容量電極17と対向して形成される容量は、図5に示す如く、ローディング容量電極17と直接対向している誘電体柱8の下面側に設けられた共振電極7aと、誘電体柱8の両側面に設けられた共振電極7bのそれぞれで形成される容量との和となり、積層共振器のものより大きな容量を得ることが出来るのである。つまり、積層同軸型共振器の小型化を進める場合において、ローディング容量電極17が有効に働くことになるのである。

0032

また、他の実施形態を図を用いて説明する。なお、前述した一実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を簡略化するものとする。

0033

図6は積層同軸型共振器を用いた積層フィルタの分解斜視図である。この積層フィルタは、誘電体シート9a,9b,9e,9f,9g,9h,9iからなる誘電体ブロック13の内層部分に、誘電体柱8を並設し、誘電体シート9e,9fの間に、外部電極11と接続されるとともに、誘電体柱8と誘電体シート9fを介して対向するローディング容量電極17を設け、さらに、誘電体シート9h,9iの間に、外部電極11から独立するとともに、それぞれの誘電体柱8と誘電体シート9hを介して対向する段間結合容量電極18を設けた構成となっている。なお、この積層フィルタの入出力に関しては、誘電体シート9eの下面において、誘電体柱8と対向するとともに、外部電極11から独立した入出力電極(図示せず)が設けられている。

0034

このように構成された積層フィルタは、共振電極7が、誘電体柱8の上、下、両側面に設けられているので、従来の積層共振器に比べて、ストリップ線路の表面積が増加し、Q値が向上することにより積層フィルタの特性が向上するとともに、積層構造からなっていることで、前述した一実施形態のものと同様にその生産性が高く、形状の小型化が出来るというものである。

0035

また、共振電極7と対向するローディング容量電極17や段間結合容量電極18により形成される容量は図7に示す如く、ローディング容量電極17または段間結合容量電極18と直接対向している誘電体柱8の側面に設けられた共振電極7a又は7cと、誘電体柱8の両側面に設けられた共振電極7bのそれぞれで形成される容量との和となり、その分だけ大きな容量を得ることが出来るのである。つまり、積層フィルタの小型化を進める場合において、ローディング容量電極17や段間結合容量電極18が有効に働くことになるのである。

0036

さらに、誘電体柱8の形状は、図9に示される積層共振器のストリップ線路6のように、厚み方向の精度が、その印刷厚によるものとは異なり、誘電体軸7により決定されるので、寸法精度が高いものとなる。

0037

つまり、図7に示される積層フィルタのように、並設された誘電体柱8の対向する側面7bが、精度良く対面することとなり、それらが対向して形成される容量や磁界分布が安定することになる。その結果、量産時に個々の積層フィルタにおいて特性のバラツキが抑制できるのである。

発明の効果

0038

以上のように本発明によれば、複数の誘電体シートを積層した誘電体ブロックの内層部分に、その外周面に共振電極を有する誘電体柱を設けた構成としたことで、誘電体同軸共振器と同様の高いQ値を得られるとともに、積層構造からなることで、その生産性も高く、さらに、積層共振器と同様に形状の小型化が出来るのである。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明の一実施形態の積層同軸型共振器の斜視図
図2同積層同軸型共振器の分解斜視図
図3同積層同軸型共振器の製造過程を示す分解斜視図
図4同積層同軸型共振器にローディング容量電極を設けたものの分解斜視図
図5同積層同軸型共振器の正面図
図6本発明の他の実施形態の積層フィルタの分解斜視図
図7同積層同軸型共振器の正面図
図8従来の誘電体同軸共振器の斜視図
図9従来の積層共振器の斜視図

--

0040

7共振電極
8誘電体柱
9a誘電体シート
9b 誘電体シート
9c 誘電体シート
9d 誘電体シート
11外部電極
13 誘電体ブロック

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