JP2000299601A - 誘電体デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のフィルタを一体に具え、且つ製造が容
易である誘電体デバイスとその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の誘電体デバイスは、誘電体部材
によって形成された本体に、その両端面を通る複数の貫
通孔が開設され、該本体の外周面及び貫通孔の内面に、
それぞれ外導体層及び内導体層が配備され、本体の略中
央部に、貫通孔を削除するように設けた凹部が開設され
ることにより、２個のコムライン型誘電体共振器が形成
されている。前記誘電体デバイスは、両端面を通る貫通
孔が複数本開設された形状に、誘電体本体を形成する工
程、誘電体本体の外周面及び各貫通孔の内面に夫々導体
層を配備する工程、及び誘電体本体の略中央部を貫通孔
と共に削除することにより、凹部を開設する工程を行な
うことにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数百ＭＨｚから数
ＧＨｚの高周波信号に利用される誘電体フィルタを具え
た誘電体デバイスに関するものである。具体的には、２
個の誘電体フィルタを一体に具えた一体型誘電体フィル
タおよび誘電体デュプレクサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信機器には様々な高周波信号用フィル
タが利用されており、特に、携帯電話等の移動体通信機
器の普及及び通信利用の増加に伴い、各種フィルタにつ
いて、小型化、量産化及びフィルタ特性の改善が要求さ
れている。従来、高周波において利用されるフィルタと
しては、同軸誘電体共振器を用いた誘電体フィルタがあ
る。同軸誘電体共振器は、誘電体部材によって形成され
た本体に、その両端面を通る１本または複数本の貫通孔
を開設し、該本体の外周面及び貫通孔の内面に、それぞ
れ外導体層及び内導体層を施したものであり、本体内で
電磁波を共振させる素子である。端面の何れか一方に導
体層を施すと1/4波長型共振器となり、両端面に導体層
を施すか、或いは両端面とも施さなければ、1/2波長型
共振器となる。

【０００３】図９に示すように、誘電体本体に複数本の
貫通孔が開設された誘電体共振器(100)(100)は、貫通孔
毎に同軸誘電体共振器を構成し、「コムライン型誘電体
共振器」と呼ばれている。図１０に示すように、コムラ
イン型誘電体共振器(100)は、複数の同軸誘電体共振器
(91)(92)(93)が並列に隣接しており、隣接する共振器が
磁気的に結合している。コムライン型誘電体共振器(10
0)は、並列の両端に位置する入出力段の共振器(91)(93)
が、それぞれ外部入出力端子(94)(95)と容量結合するこ
とにより、帯域通過型フィルタとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通信機器には、複数の
フィルタを有するデバイスが配備されたり、複数のフィ
ルタが近接して配備されることが多い。例えば、図８に
示すように、デュプレクサ(110)は、アンテナ(111)に対
し、送信と受信の両方を行なうデバイスであり、送信用
フィルタおよび受信用フィルタを具えている。さらに、
送信機(112)とデュプレクサ(110)の間に送信用フィルタ
(114)および増幅器(116)が配備され、デュプレクサ(11
0)と受信機(113)の間に受信用フィルタ(115)が配備され
る。前記送信用フィルタ(114)および受信用フィルタ(11
5)は近接して配備されることがある。

【０００５】図９は、従来の誘電体デュプレクサを示し
ている。該誘電体デュプレクサ(120)は、基板(121)上に
送信用コムライン型誘電体共振器(100a)および受信用コ
ムライン型誘電体共振器(100b)が配備されている。さら
に、基板(121)上には、各コムライン型誘電体共振器(10
0a)(100b)における入出力段の内導体層(101a)(101a)(10
1b)(101b)と容量結合するためのコンデンサ(122)(122)
(122)(122)と、該内導体層(101a)(101a)(101b)(101b)と
コンデンサ(122)(122)(122)(122)を接続する金属端子(1
23)((123)(123)(123)と、整合用コイル(124)が配備され
ている。このように、従来の誘電体デュプレクサ(120)
は、基板上に２個のコムライン型誘電体共振器を別々に
配備し、さらに、コンデンサ、金属端子、整合用コイル
等必要な外付け部品を多数配備する必要がある。従っ
て、組立工数が多くなり、且つデバイスが大型化する結
果となる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、複数のフィルタを一体に具
え、且つ製造が容易である誘電体デバイスとその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の誘電体デバイスは、誘電体部材によって形
成された本体に、その両端面を通る複数の貫通孔が開設
され、該本体の外周面及び貫通孔の内面に、それぞれ外
導体層及び内導体層が配備され、本体の略中央部に、貫
通孔を削除するように設けた凹部が開設されることによ
り、２個のコムライン型誘電体共振器が形成されてい
る。前記誘電体デバイスは、両端面を通る貫通孔が複数
本開設された形状に、誘電体本体を形成する工程、誘電
体本体の外周面及び各貫通孔の内面に夫々導体層を配備
する工程、及び誘電体本体の略中央部を貫通孔と共に削
除することにより、凹部を開設する工程を行なうことに
より製造される。

【０００８】

【作用及び効果】上記構成の誘電体デバイスは、２個の
コムライン型誘電体共振器を一体に具えており、各共振
器における入出力段の内導体層に接続した結合用コンデ
ンサを配備したり、或いは、各共振器における入出力段
の貫通孔に対向する外周面領域の一部に、それぞれ外導
体層から絶縁された入出力電極を形成することにより、
２個の帯域通過型誘電体フィルタを一体に具える。この
結果、基板、金属端子等の部品が不要となるので、部品
点数及び組立工数を削減でき、且つ機器に対するフィル
タの占有容積を減少できる。また、前記誘電体デバイス
は、従来の同軸誘電体共振器の製法に、凹部を開設する
工程を追加するのみで容易に製造できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。実施形態１ 図１(ａ)および(ｂ)は、２個の誘電体フィルタを一体に
具えた本実施形態の誘電体デバイスを示している。該誘
電体デバイス(10)は、平板状の誘電体部材によって形成
される本体(11)に対して、その両端面(12)(13)を通る３
本の貫通孔(14)(15)(16)が開設され、該本体(11)の外周
面、貫通孔(14)(15)(16)の内面及び本体(11)の両端面(1
2)(13)に導電性材料を被覆して、それぞれ外導体層(2
0)、内導体層(21)(22)(23)および端面導体層(24)(25)が
配備される。

【００１０】本体(11)の略中央部に、貫通孔(14)(15)(1
6)を削除するように設けた凹部(30)が開設されることに
より、両端部は、コムライン型誘電体共振器(31)(32)と
なる。該共振器(31)(32)は、端面(12)(13)に導体層(24)
(25)が配備され凹部(30)の壁面(33)(34)に誘電体本体(1
1)が露出しているから、1/4波長型共振器となる。各共
振器(31)(32)の共振周波数は、凹部(30)の位置および幅
よって決定される。

【００１１】各共振器(31)(32)における入出力段の貫通
孔(14)(14)(16)(16)に対向する外周面領域の側面から底
面に掛けて枠状に削除することによって、それぞれ外導
体層(20)から絶縁された入出力電極(35)〜(38)が形成さ
れる。なお、入出力電極(35)〜(38)は、開放端となる凹
部(30)の壁面(33)(34)の近くに配備することが望まし
い。

【００１２】本体(11)の材質は、酸化バリウム、酸化チ
タン、酸化ネオジウム等の高誘電率セラミックスが適し
ている。また、導体層(20)〜(25)および入出力電極(35)
〜(38)の導電性材料としては、銀、銅等の高導電率材料
が適している。

【００１３】上記構成の誘電体デバイス(10)を製造する
には、まず、両端面(12)(13)を通る複数本の貫通孔(14)
(15)(16)が開設された平板状の誘電体本体(11)を粉体プ
レス等の公知の方法により作成する。次に、誘電体本体
(11)の外周面、貫通孔(14)(15)(16)の内面、および両端
面(12)(13)に、それぞれ導体層(20)(21)(22)(23)(24)(2
5)を印刷、蒸着等により配備する。次に、本体(11)の上
面の略中央部を、ダイシングソー等により貫通孔(14)(1
5)(16)と共に削除して、凹部(30)を開設する。そして、
外周面の所定領域を超音波加工等により枠状に削除する
ことにより、外導体層(20)から絶縁された入出力電極(3
5)〜(38)を形成し、これにより誘電体デバイス(10)が完
成する。なお、入出力電極(35)〜(38)は、導体層(20)(2
1)(22)(23)(24)(25)を配備する工程において形成するこ
ともできる。

【００１４】上記構成の誘電体デバイス(10)は、各共振
器(31)(32)における入出力段の内導体層(21)(21)(23)(2
3)がそれぞれ入出力電極(35)〜(38)と容量結合している
から、２個の帯域通過型誘電体フィルタを一体に具える
ことになる。この結果、基板、金属端子、入出力用コン
デンサ等の外付け部品を用いることなく２個の誘電体フ
ィルタを一体に形成できるので、部品点数及び組立工数
を削減でき、且つ機器に対する誘電体フィルタの占有容
積を減少できる。さらに、前記誘電体デバイス(10)は、
回路基板表面に直接実装できる面実装型デバイスとな
る。また、前記誘電体デバイス(10)は、従来の同軸誘電
体共振器の製法に、凹部(30)を開設する工程と、入出力
電極(35)〜(38)を形成する工程を追加するのみで容易に
製造することができる。また、凹部(30)の幅および位置
を変えると、各共振器(31)(32)の共振波長が変わって、
共振周波数が変わる。従って、各共振器(31)(32)の共振
周波数を容易に変更できる。

【００１５】実施形態２ 図２並びに図３(ａ)および(ｂ)は、第２実施形態の誘電
体デバイスを示している。本実施形態の誘電体デバイス
(40)は、第１実施形態の誘電体デバイス(10)に比べて、
凹部(30)に貫通孔(14)(15)(16)および内導体層(21)(22)
(23)が露出している点と、凹部(30)に２本の溝(41)(42)
が貫通孔(14)(15)(16)と交叉し且つ貫通孔(14)(15)(16)
を削除するように開設している点と、入出力電極(35)〜
(38)の望ましい位置が異なり、その他は同じである。第
２実施形態の場合、各共振器(31)(32)の共振周波数は、
それぞれ凹部(30)に開設した溝(41)(42)の位置によって
決定される。また、図３(ｂ)に示すように、入出力電極
(35)〜(38)は、開放端となる前記溝(41)(42)の近くに配
備することが望ましい。なお、本実施形態では、凹部(3
0)に２本の溝(41)(42)を開設しているが、共振器(31)(3
2)間の結合を弱めるために、該溝(41)(42)の間に追加の
溝を開設したり、或いは、溝(41)(42)間の貫通孔(14)(1
5)(16)を削除して、溝(41)(42)を一本の溝としてもよ
い。

【００１６】上記構成の誘電体デバイス(40)を製造する
には、まず、第１実施形態と同様に、誘電体本体(11)を
作成し、誘電体本体(11)に導体層(20)(21)(22)(23)(24)
(25)を配備する。次に、本体(11)の上面の略中央部を、
ダイシングソー等により貫通孔(14)(15)(16)の一部と共
に削除することにより、貫通孔(14)(15)(16)が露出する
凹部(30)を開設する。次に、該凹部(30)に２本の溝(41)
(42)を、貫通孔(14)(15)(16)と交叉し且つ貫通孔(14)(1
5)(16)を削除するように開設する。そして、外周面の所
定領域を超音波加工等により枠状に削除することによ
り、外導体層(20)から絶縁された入出力電極(35)〜(38)
を形成し、これにより誘電体デバイス(40)が完成する。

【００１７】本実施形態の誘電体デバイス(40)は、第１
実施形態と同様の効果を有すると共に、第１実施形態に
比べて、共振器(31)(32)の共振周波数を溝(41)(42)によ
って容易に調整できる特徴を有する。

【００１８】実施形態３ 図４は、誘電体デュプレクサとなる第３実施形態の誘電
体デバイスを示している。本実施形態の誘電体デバイス
(50)は、第１実施形態の誘電体デバイス(10)に比べて、
一方の側に形成された入出力電極(37)(38)間が、整合用
のインダクタンス導体パターン(51)にて接続される点が
異なり、その他は同じである。該インダクタンス導体パ
ターン(51)は、入出力電極(35)〜(38)を形成する工程に
おいて形成される。本実施形態の誘電体デバイス(50)
は、等価回路が図５のようになり、一方の側に形成され
た入出力電極(37)(38)の何れか一方をアンテナに接続
し、他方の側に形成された入出力電極(35)(36)をそれぞ
れ送信機および受信機に接続することにより、誘電体デ
ュプレクサとして機能する。

【００１９】本実施形態の誘電体デバイス(50)は、従来
の誘電体デュプレクサ(120)（図９）に比べて、基板(12
1)や、金属端子(123)、結合用コンデンサ(122)、整合用
コイル(124)等の外付け部品を用いることなく、誘電体
デュプレクサを一体に形成できるので、部品点数及び組
立工数を削減でき、且つ機器に対する誘電体デュプレク
サの占有容積を減少できる。また、前記誘電体デバイス
(50)は、従来の同軸誘電体共振器の製法に、凹部(30)を
開設する工程と、入出力電極(35)〜(38)およびインダク
タンス導体パターン(51)を形成する工程を設けるのみで
容易に製造することができる。

【００２０】実施形態４ 図６(ａ)および(ｂ)は、誘電体デュプレクサとなる第４
実施形態の誘電体デバイスを示している。本実施形態の
誘電体デバイス(60)は、第２実施形態の誘電体デバイス
(40)（図２、図３(ａ)および(ｂ)）に比べて、一方の側
に形成された入出力電極(37)(38)に代えて、溝(41)(42)
の間の貫通孔(16c)と対向する外周面領域の側面から底
面に掛けて枠状に削除することによって、外導体層(20)
から絶縁されたアンテナ電極(61)が形成される点と、前
記貫通孔(16c)の内導体層(23c)と、各共振器(31)(32)の
内導体層(23a)(23b)との間に円筒状コンデンサ(62)(63)
がそれぞれ配備される点が異なり、その他は同じであ
る。

【００２１】入出力電極(35)は、共振器(31)における一
方の入出力段の内導体層(21a)と容量結合し、他方の入
出力段の内導体層(23a)は、円筒状コンデンサ(62)を介
して溝(41)(42)間の内導体層(23c)と容量結合してい
る。同様に、入出力電極(36)は、共振器(32)における一
方の入出力段の内導体層(21b)と容量結合し、他方の入
出力段の内導体層(23b)は、円筒状コンデンサ(63)を介
して前記内導体層(23c)と容量結合している。内導体層
(23c)は、アンテナ電極(61)と容量結合している。従っ
て、本実施形態の誘電体デバイス(60)は、図７に示す等
価回路に等しくなり、誘電体デュプレクサとして機能す
る。

【００２２】このように、本発明の誘電体デバイスは、
容量結合用または誘導結合用のチップ状電気素子を凹部
(30)に配備して、各共振器(31)(32)の入出力段の内導体
層(21)(23)と容量結合または誘導結合できるから、チッ
プ状電気素子を配備するための基板や、チップ状電気素
子と前記内導体層を接続するための金属端子が不要であ
る。従って、部品点数及び組立工数を削減でき、且つ機
器に対するフィルタの占有容積を減少できる。なお、本
実施形態の場合、溝(41)(42)間の内導体層(23c)による
インダクタンス成分を小さくするため、溝(41)(42)間の
距離は狭い方が望ましい。

【００２３】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請
求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であ
ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、入出
力電極(35)〜(38)およびアンテナ電極(61)の形状を矩形
としたが、所望の結合容量を得ることができれば、その
大きさまたは形状を任意に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である誘電体デバイスを
示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は(ａ)を上下逆さに
した斜視図である。

【図２】第２実施形態の誘電体デバイスを示す斜視図で
ある。

【図３】(ａ)は図２の平面図であり、(ｂ)は図２の下面
図である。

【図４】第３実施形態の誘電体デバイスを示す図であ
り、図１(ｂ)に対応する斜視図である。

【図５】第３実施形態の等価回路図である。

【図６】第４実施形態の誘電体デバイスを示す図であ
り、(ａ)は平面図であり、(ｂ)は下面図である。

【図７】第４実施形態の等価回路図である。

【図８】通信機器に使用される誘電体デュプレクサと通
信用フィルタを示すブロック図である。

【図９】従来の誘電体デュプレクサを示す斜視図であ
る。

【図１０】コムライン型誘電体共振器を用いた帯域通過
型フィルタの等価回路図である。

【符号の説明】

(10) 誘電体デバイス (11) 誘電体本体 (12)(13)端面 (14)(15)(16)貫通孔 (20) 外導体層 (21)(22)(23)内導体層 (30) 凹部 (31)(32)コムライン型誘電体共振器 (35)(36)(37)(38)入出力電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江崎 賢一 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 内山 尊晶 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 Ｆターム(参考） 5J006 HA04 HA15 HA26 HA27 JA01 JA05 KA02 LA23 LA24 LA25 MA04 MA05 NA04 NC01 NC03 NE15 NF03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体部材によって形成された本体に、
   その両端面を通る複数の貫通孔が開設され、該本体の外
   周面及び貫通孔の内面に、それぞれ外導体層及び内導体
   層が配備され、本体の略中央部に、貫通孔を削除するよ
   うに設けた凹部が開設されることにより、２個のコムラ
   イン型誘電体共振器が形成されている誘電体デバイス。
2. 【請求項２】 本体の両端面には端面導体層が配備され
   ており、各コムライン型誘電体共振器における入出力段
   共振器の貫通孔に対向する外周面領域の一部には、それ
   ぞれ外導体層から絶縁された入出力電極が凹部に近接し
   て配備される、請求項１に記載の誘電体デバイス。
3. 【請求項３】 誘電体部材によって形成された本体に、
   その両端面を通る複数の貫通孔が開設され、該本体の外
   周面及び貫通孔の内面に、それぞれ外導体層及び内導体
   層が配備され、本体の略中央部に、貫通孔を露出するよ
   うに設けた凹部が形成され、該凹部に、貫通孔と交叉し
   且つ貫通孔を削除するように設けた溝が１本又は複数本
   開設されることにより、２個のコムライン型誘電体共振
   器が形成されている誘電体デバイス。
4. 【請求項４】 本体の両端面には端面導体層が配備され
   ており、各コムライン型誘電体共振器における入出力段
   共振器の貫通孔に対向する外周面領域の一部には、それ
   ぞれ外導体層から絶縁された入出力電極が凹部の溝に近
   接して配備される、請求項３に記載の誘電体デバイス。
5. 【請求項５】 誘電体デバイスは、一方の側に形成され
   た入出力電極間が誘導的又は容量的に結合した誘電体デ
   ュプレクサである、請求項２又は請求項４に記載の誘電
   体デバイス。
6. 【請求項６】 凹部には溝が２本開設されており、一方
   の側には、各コムライン型誘電体共振器における入出力
   段共振器の貫通孔に対向する外周面領域の一部にそれぞ
   れ外導体層から絶縁された入出力電極が配備され、他方
   の側には、各コムライン型誘電体共振器における入出力
   段共振器の貫通孔と、凹部において溝に挟まれた貫通孔
   との間に、それぞれチップ状電気素子が配備され、溝に
   挟まれた該貫通孔に対向する外周面領域の一部に、外導
   体層から絶縁されたアンテナ電極が配備されている、請
   求項３に記載の誘電体デバイス。
7. 【請求項７】 本体の両端面には端面導体層が配備さ
   れ、入出力用電極は、凹部の溝に近接して配備される、
   請求項６に記載の誘電体デバイス。
8. 【請求項８】 両端面を通る貫通孔が複数本開設された
   形状に、誘電体本体を形成する工程、 誘電体本体の外周面及び各貫通孔の内面に夫々導体層を
   配備する工程、及び誘電体本体の略中央部を貫通孔と共
   に削除することにより、凹部を開設する工程を含む誘電
   体デバイスの製造方法。
9. 【請求項９】 両端面を通る貫通孔が複数本開設された
   形状に、誘電体本体を形成する工程、 誘電体本体の外周面及び各貫通孔の内面に夫々導体層を
   配備する工程、 誘電体本体の略中央部を貫通孔の一部と共に削除するこ
   とにより、貫通孔が露出する凹部を開設する工程、及び
   該凹部に１本又は複数本の溝を、貫通孔と交叉し且つ貫
   通孔を削除するように開設する工程を含む誘電体デバイ
   スの製造方法。