JPH05291802A

JPH05291802A - 積層型誘電体フィルター及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05291802A
Application number: JP9886392A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nanataki; 七瀧　　努; Shinsuke Yano; 信介矢野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】誘電体基板と電極を同時焼成する積層型誘電
体フィルターにおいて、焼成時の誘電体基板と電極の収
縮挙動の違いに基づいて生じる応力を緩和すると共に、
誘電体基板から生じるガスを外部へ逃がし、圧力がアー
ス電極に作用しないようにすることによって、アース電
極が誘電体基板から剥離したり、アース電極近傍の誘電
体層内部や誘電体未焼成シートの積層面で、誘電体層が
剥がれたりすることを防止する。【構成】誘電体未焼成シート２２，２４，２６と未焼
成の共振用電極２８やアース電極３０とを同時焼成する
に際して、アース電極３０にスリット状の開口部３８を
設け、アース電極３０を該開口部３８にて分断し、誘電
体基板と電極の収縮挙動の違いに基づいて生じる応力を
緩和すると共に、該開口部３８を通じて誘電体基板から
生じるガスを外部へ逃がすようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、マイクロ波帯で使用される積層
型誘電体フィルター及びその製造方法に係り、特に誘電
体基板とその内部や外面に設けられる各種の電極とが、
同時焼成によって、一体化されてなる積層型誘電体フィ
ルター及びその製造方法に関する。

【０００２】

【背景技術】近年、携帯電話や自動車電話等のマイクロ
波を利用した通信機器においては、損失を小さくするた
めに、各種の誘電体を使ったフィルターが使用されてい
る。中でも、誘電体セラミックスは、信頼性が高く、誘
電率ε_rが大きいのでフィルターの小型化にも向くため
に、好ましく使用されている。

【０００３】そして、そのような誘電体フィルターの一
つとして、図１２に示されているような、ストリップラ
イン型伝送線路を有する積層構造のフィルターが知られ
ている。また、その製造方法として、それぞれ異なる未
焼成の電極を設けた複数枚の未焼成の誘電体シートを積
層して、それらを同時焼成することによって、一体化す
る方法が知られている。

【０００４】具体的には、図１２の如く３枚の誘電体未
焼成シート４，８，１２を積層する場合には、一番上の
誘電体未焼成シート４には、上面の全面に未焼成のアー
ス電極２が設けられ、真ん中の誘電体未焼成シート８に
は、上面に複数の未焼成の共振用電極６，６が互いに平
行に設けられ、一番下の誘電体未焼成シート１２には、
上面に一対の未焼成の入出力用電極１０，１０が設けら
れる一方、下面の略全面に未焼成のアース電極２が設け
られる。そして、それら各シートを順に積層した後に、
誘電体未焼成シートと未焼成電極とを同時焼成して、一
体化するのである。なお、誘電体未焼成シートは、公知
の各種の誘電体セラミックスの粉末にバインダー等が混
合された材料にて作製されるものであり、また、各電極
は、ＡｇやＣｕ等の導体ペーストを用いて形成されるも
のである。そして、アース電極２は、このように誘電体
基板の最外面となる外部主面に形成される他に、フィル
ターの構造によっては、誘電体基板内部の内部主面に形
成されることもある。

【０００５】しかしながら、そのように誘電体基板と電
極を同時焼成する場合には、誘電体基板と、その外部主
面、内部主面に設けたアース電極との間で剥離が生じ易
いという問題点があった。そして、その原因として、次
の二点が考えられる。（１）焼成時の焼結に伴う収縮が、誘電体セラミックス
よりもＡｇやＣｕの導体ペーストの方で早く起きるた
め、誘電体基板が収縮しないうちに、アース電極が収縮
して、剥離が生じる。（２）誘電体未焼成シートに含まれる有機バインダーが
分解、飛散しない間に、また残留カーボンがまだ沢山残
っている間に、アース電極の収縮が起きて、蓋がされる
ため、有機バインダーの分解ガスや残留カーボンの酸化
ガスの圧力によって、誘電体基板とアース電極との間に
剥離が生じる。

【０００６】ところで、特開平２−２３７００８号公報
には、アース電極の上下両側に誘電体未焼成シートが配
置される構造において、アース電極に小孔を設け、該小
孔を通じて上下の誘電体未焼成シートを一体的に接着す
る技術が開示されている。この方法によれば、アース電
極上下の誘電体層の接着強度が強固になり、誘電体層の
剥離が生じ難くなる。

【０００７】而して、この方法は、アース電極の上下両
側に誘電体未焼成シートが配置される場合にのみ採用可
能なものであり、図１２のようなアース電極２の上側に
誘電体未焼成シートが配置されないフィルターには採用
できない。そして、たとえこの方法を図１２のフィルタ
ーに施しても、この方法は単に小孔を通じて上下の誘電
体未焼成シートを接着し、接着力を強めるに過ぎないも
のであって、アース電極上に形成された表面の誘電体層
の剥がれは防止できても、前述の（１）、（２）の現象
を解消する対策とはならないため、アース電極と誘電体
基板の収縮挙動の違いに基づいて生じる応力によって、
また、分解ガスや酸化ガスの圧力によって、誘電体基板
とアース電極との間に剥離が生じてしまうのである。

【０００８】

【解決課題】このような事情を背景として、本発明は為
されたものであって、その解決課題とするところは、誘
電体基板と電極を同時焼成する際に、誘電体基板とアー
ス電極の収縮挙動の違いに基づいて生じる応力が緩和さ
れるように為し、また、誘電体基板から発生する分解ガ
スや酸化ガスが外部へ効果的に抜けるように為して、誘
電体基板とアース電極との間で剥離が生じないようにす
ることにある。

【０００９】

【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明にあっては、誘電体基板中に複数の共振用電極を内
蔵すると共に、該誘電体基板の主面にアース電極が設け
られたトリプレート構造を有し、且つ該誘電体基板が、
それら電極と共に同時焼成されてなる誘電体フィルター
にして、該誘電体基板と同時焼成される前記アース電極
に、スリット状の開口部が設けられていることを特徴と
する積層型誘電体フィルターを、その要旨とするもので
ある。なお、ここで言う誘電体基板の主面とは、誘電体
基板の最外面の外部主面の他、誘電体基板内部の内部主
面をも含むものである。

【００１０】また、そのような積層型誘電体フィルター
において、有利には、前記スリット状の開口部が、その
伸び方向を縦方向とした場合に、縦／横比＝３／１以
上、横方向の幅が０．５mm以下、及び縦方向の長さが同
方向の誘電体基板の表面長さの１０％以上となるように
して、形成されることとなる。

【００１１】さらに、本発明は、互いに積層されて、誘
電体基板を与える複数枚の誘電体未焼成シートを用い、
それらシートの所定のものに対して、その積層時に隣接
するシートに対向する側の面に、共振用電極のパターン
に従って導体を設けて、未焼成の複数の共振用電極を形
成する一方、積層時に積層物の主面を構成するシート面
に、スリット状の開口部を有する導体を設けて、未焼成
のアース電極を形成した後、それら誘電体未焼成シート
を所定の順序で積層し、次いでそれら未焼成シート及び
未焼成電極を同時焼成して、一体化することを特徴とす
る積層型誘電体フィルターの製造方法をも、その要旨と
するものである。なお、ここで言う積層物の主面とは、
積層物の最外面の外部主面の他、積層物内部の内部主面
をも含むものである。

【００１２】

【作用・効果】すなわち、本発明に従う積層型誘電体フ
ィルター及びその製造方法においては、アース電極にス
リット状の開口部が設けられていることによって、大き
な面積のアース電極が効果的に分断され、誘電体基板と
アース電極とを同時焼成する際に、それらの収縮挙動の
違いに基づいて生じる応力が効果的に緩和され得るので
ある。しかも、該スリット状の開口部は、フィルターの
特性に影響を与えないようにしつつ、なるべく大きな開
口面積が確保されていることから、焼成時に誘電体基板
より発生するガスを、該開口部を通じて、効果的に外部
へ逃がすことができるのである。そして、それによっ
て、アース電極の剥離や、アース電極近傍の誘電体層内
部や誘電体未焼成シート積層面での誘電体層の剥離が、
極めて効果的に防止され得るのであり、また誘電体基板
と電極との間の残留応力が非常に小さくなるために、長
期間の使用に対して信頼性が向上することとなる。

【００１３】また、かかるスリット状の開口部の形状
を、その伸び方向を縦方向とした場合に、縦／横比＝３
／１以上、横方向の幅が０．５mm以下、及び縦方向の長
さが同方向の誘電体基板の表面長さの１０％以上となる
ようにすることによって、フィルター特性への悪影響を
可及的に少なくしつつ、収縮挙動の違いによる応力の緩
和及びガス抜き効果を有利に高めて、より効果的にアー
ス電極の剥離や、アース電極近傍の誘電体層内部や誘電
体未焼成シート積層面での誘電体層の剥離を、防止する
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明の代表的な実施例について、図面に基づ
いて詳細に説明することとする。

【００１５】先ず、図１乃至図３には、本発明に従う構
造を有する積層型誘電体フィルターの一例が示されてい
る。このフィルターは、図１に示される３枚の矩形板状
を呈する誘電体未焼成シート２２，２４，２６及びそれ
らに設けられた未焼成電極を、同時焼成により一体化す
ることによって、図３に示される如き一体的な誘電体基
板２０を形成して、作製されている。なお、誘電体未焼
成シートは、公知の各種誘電体セラミックスから構成さ
れる。また、誘電体未焼成シートに電極を形成する方法
としては、従来から公知のディッピング法、導電ペース
トの筆塗り法、スクリーン印刷等の転写法の各種の電極
形成方法を採用することができる。

【００１６】そして、３枚の誘電体未焼成シートの中
の、真ん中の誘電体未焼成シート２４には、その上面
に、２つの１／４波長の共振用電極２８，２８が互いに
平行に配置されて、所謂コムライン構造で形成されてい
る。即ち、該共振用電極２８は、図１において手前側の
端部が、アース電極３０に接続されて、短絡端とされて
いる一方、図１において向こう側の端部が、該シート２
４の側面に形成されたアース電極３０に接続する電極３
２に対して所定間隔を隔てて対向せしめられて、開放端
とされている。それによって、各共振用電極２８に対応
して、１／４波長トリプレート型共振器が２段設けられ
ているのである。

【００１７】また、一番下に位置する誘電体未焼成シー
ト２６には、その上面の、前記共振用電極２８，２８の
開放端寄りに対応する位置に、一対の入出力用電極３
４，３４が形成されている。そして、該入出力用電極３
４，３４は、該シート２６の対向する一対の側面に形成
された一対の入出力端子３６，３６に、それぞれ接続さ
れている。また、該シート２６の側面及び下面には、そ
れら入出力端子３６，３６と電気的に非接続な状態で、
アース電極３０が形成されている（図２参照）。

【００１８】そして、一番上に位置する誘電体未焼成シ
ート２２には、その上面及び側面にアース電極３０が形
成されているが、上面のアース電極３０には、前記共振
用電極２８，２８の間及び前記共振用電極２８の側方に
位置するようにして、且つ前記共振用電極２８と平行に
なるようにして、３本のスリット状の開口部３８，３
８，３８が設けられている。それによって、大きな面積
のアース電極３０が幅方向（図１において左右方向）に
４つに分断されており、また、フィルターの特性に影響
を与えないようにしつつ、なるべく大きな開口面積が確
保されているのである。なお、このような開口部３８を
有するアース電極３０を誘電体未焼成シート２２上に形
成する場合には、公知の各種の電極形成方法の中で、ス
クリーン印刷法でのパターン形成が好ましく採用され
る。

【００１９】ところで、このスリット状の開口部３８の
形状は、特に限定されるものではないが、（ａ）フィル
ターの特性に影響が少なく、設計し易い形状であるこ
と、（ｂ）応力緩和に対して十分な効果があること、
（ｃ）大面積の開口が得られ、ガス抜け性が良いことが
考慮される必要がある。そのため、有利には、スリット
状の開口部３８の形状を、その伸び方向を縦方向とした
場合に、縦／横比＝３／１以上、横方向の幅が０．５mm
以下、及び縦方向の長さが同方向の誘電体基板の表面長
さの１０％以上となるようにすることが望ましい。より
好ましくは、縦／横比＝５／１以上、横方向の幅が０．
０１mm以上、０．３mm以下、及び縦方向の長さが同方向
の誘電体基板の表面長さの３０％以上である。

【００２０】また、このスリット状の開口部３８を設け
る位置についても、フィルターの特性に影響の少ない位
置が選ばれることが望ましい。具体的には、図３に示さ
れている如く、誘電体基板２０に内蔵されている共振用
電極２８の上方は避け、共振用電極２８，２８間や共振
用電極２８の側方の上方に設けるのが良い。また、共振
用電極２８の伸び方向（長軸方向）とスリット状の開口
部３８の伸び方向（長軸方向）が一致するように設ける
ことが好ましい。しかし、かかるスリット状の開口部３
８がフィルター特性に与える影響は設計で計算すること
も可能であるから、影響を十分に考慮した上で、該開口
部３８を、共振用電極２８の伸び方向（長軸方向）と直
角な方向や斜めの方向に配置しても良いし、共振用電極
２８の上方に位置させることも可能である。

【００２１】そして、それらの各種未焼成電極が形成さ
れた誘電体未焼成シート２２，２４，２６を所定の順序
で積層した後、常法に従って同時焼成して、一体的な誘
電体基板２０を形成することによって、目的とする積層
型誘電体フィルターが得られるのである。

【００２２】かくして得られるフィルターは、誘電体基
板２０と各電極とを同時焼成する際に、それらの収縮挙
動の違いに基づいて生じる応力が、前記開口部３８の存
在によって効果的に緩和され得ると共に、誘電体基板２
０より発生するガスを、前記開口部３８を通じて効果的
に外部へ逃がすことができることから、アース電極３０
の剥離や、アース電極近傍の誘電体層内部や誘電体未焼
成シート積層面での誘電体層の剥離が、極めて効果的に
防止され得るのである。また、誘電体基板２０と電極と
の間の残留応力が非常に少なくなるため、長期間の使用
に対して信頼性が向上する。

【００２３】以上、本発明の代表的な実施例について詳
述してきたが、本発明が、そのような実施例の記載によ
って、何等の制約をも受けるものでないことは、言うま
でもないところである。また、本発明には、上記の実施
例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加え得るものであることが、理解されるべきである。

【００２４】例えば、アース電極３０に設けるスリット
状の開口部３８の形状や配置形態は、様々に変更可能で
あり、上記実施例で示したパターン以外にも、例えば、
図４〜図１０に示されている如き形状、形態で設けるこ
とができる。また、前記実施例では、誘電体基板２０の
上面のアース電極３０にのみスリット状の開口部３８が
設けられていたが、誘電体基板２０の下面（底面）のア
ース電極３０にも、同様に、スリット状の開口部３８を
設けた方が良いことは言うまでもないところである。

【００２５】さらに、図１１に示されているように、ス
リット状の開口部３８を設けたアース電極３０を覆うよ
うに絶縁性の保護層４０を設けても良い。その場合、誘
電体未焼成シート２２にスリット状の開口部３８を有す
る未焼成のアース電極３０を形成した後、更に保護層４
０を形成し、誘電体基板２０及び各種電極と共に、保護
層４０をも同時焼成しても良い。なお、かかる保護層４
０は、絶縁性材料からなる未焼成シートを積層したり、
スクリーン印刷にて絶縁性材料を付与して、形成するこ
とができ、また、絶縁性材料としては、例えば、誘電体
基板２０に使用するものと同様の誘電体セラミックスを
用いることができる。

【００２６】また、図１３乃至図１５に示されている積
層型誘電体フィルターのように、誘電体基板２０の最外
面（上面及び下面）を構成する外部主面にアース電極３
０が形成されていると共に、互いに異なる誘電体層に設
けられた共振用電極２８と結合用電極４６との間に位置
するように、誘電体基板２０の内部主面にもアース電極
３０が形成されている場合には、それら外部主面のアー
ス電極３０及び内部主面のアース電極３０の何れにも、
スリット状の開口部３８を形成する方が良いことは言う
までもない。なお、それらの図において、４２は、共振
用電極２８との間で直列容量を形成する直列容量用電極
であり、その両端のものは入出力用電極を兼ねている。
また、４４は、何れもスルーホールであり、異なる誘電
体層の電極を接続している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型誘電体フィルターの一例に
ついて、その積層構造を示す説明図である。

【図２】図１の積層型誘電体フィルターの底面図であ
る。

【図３】図２におけるIII −III 線断面を示す断面図で
ある。

【図４】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図５】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図６】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図７】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図８】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図９】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一例
を示す説明図である。

【図１０】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一
例を示す説明図である。

【図１１】本発明に係る積層型誘電体フィルターに保護
層設けた例を示す、図３に対応する断面図である。

【図１２】従来の積層型誘電体フィルターの一例につい
て、その積層構造を示す説明図である。

【図１３】本発明に係る積層型誘電体フィルターの他の
例を示す斜視図である。

【図１４】図１３におけるXIV −XIV 線断面を示す断面
図である。

【図１５】図１３の積層型誘電体フィルターの積層構造
を示す説明図である。

【符号の説明】

２０誘電体基板２２，２４，２６誘電体未焼成シート２８共振用電極３０アース電極３４入出力用電極３６入出力端子３８開口部４０保護層４２直列容量用電極４４スルーホール４６結合用電極

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】例えば、アース電極３０に設けるスリット
状の開口部３８の形状や配置形態は、様々に変更可能で
あり、上記実施例で示したパターン以外にも、例えば、
図４〜図１０及び図１６に示されている如き形状、形態
で設けることができる。また、前記実施例では、誘電体
基板２０の上面のアース電極３０にのみスリット状の開
口部３８が設けられていたが、誘電体基板２０の下面
（底面）のアース電極３０にも、同様に、スリット状の
開口部３８を設けた方が良いことは言うまでもないとこ
ろである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１６】スリット状の開口部の形状及び配置形態の一
例を示す説明図である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】追加

【補正内容】

【図１６】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板中に複数の共振用電極を内蔵
すると共に、該誘電体基板の主面にアース電極が設けら
れたトリプレート構造を有し、且つ該誘電体基板が、そ
れら電極と共に同時焼成されてなる誘電体フィルターに
して、該誘電体基板と同時焼成される前記アース電極
に、スリット状の開口部が設けられていることを特徴と
する積層型誘電体フィルター。
【請求項２】前記スリット状の開口部が、その伸び方
向を縦方向とした場合に、縦／横比＝３／１以上、横方
向の幅が０．５mm以下、及び縦方向の長さが同方向の誘
電体基板の表面長さの１０％以上となるようにして、設
けられていることを特徴とする請求項１記載の積層型誘
電体フィルター。
【請求項３】互いに積層されて、誘電体基板を与える
複数枚の誘電体未焼成シートを用い、それらシートの所
定のものに対して、その積層時に隣接するシートに対向
する側の面に、共振用電極のパターンに従って導体を設
けて、未焼成の複数の共振用電極を形成する一方、積層
時に積層物の主面を構成するシート面に、スリット状の
開口部を有する導体を設けて、未焼成のアース電極を形
成した後、それら誘電体未焼成シートを所定の順序で積
層し、次いでそれら未焼成シート及び未焼成電極を同時
焼成して、一体化することを特徴とする積層型誘電体フ
ィルターの製造方法。