JPH05299916A - ストリップライン共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の高い誘電率（ε_r）を有する誘電体基
板を積層した構成からなるストリップライン共振器で、
機械的強度の向上を達成し、かつ量産性にすぐれた構成
の提供。 【構成】 セラミックス誘電体基板１ｂ，１ｃ，１ｄの
上面にスパッタ法にて所定形状寸法にて形成されたＡｇ
からなるストリップ導体２を介して、セラミックス誘電
体基板１ａ，１ｂ，１ｃの下面に成膜したＮａ₂Ｏ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラス３にて積層固着。 【効果】 ガラス３はストリップ導体形成面以外の全面
に配置でき、高い機械的強度が得られ、誘電体基板の接
合面へのＡｇペースト等の侵入が防止されて、焼き付け
によるＡｇペースト等の外部導体の一体形成が可能とな
り、ストリップ導体の融点以下の温度で積層固着でき、
ストリップ導体の形状寸法の変化が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波通信装置
のフィルター回路等に用いられるストリップライン共振
器の改良に係り、特に、複数の誘電体基板を特定組成か
らなる低融点ガラスにて積層した構成からなり、機械的
強度の向上が達成でき、量産性に優れたストリップライ
ン共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ストリップライン共振器は薄形であるた
め、表面実装に適した共振器であり、特に、誘電率（ε
_r）の高い誘電体基板を用いたトリプレートタイプ等の
積層型ストリップライン共振器は、より小型化が可能で
あり、放射損がないためＱが高く、広範囲の用途に使用
されている。

【０００３】従来から知られる積層型のストリップライ
ン共振器の基本的な構成は、図３に示す如く一対の誘電
体基板１ａ，１ｂを、所要形状寸法からなるＡｇまたは
Ｃｕ等のストリップ導体２を介して積層固着してなる。
図３おいては、一対の誘電体基板１ａ、１ｂおよび１本
のストリップ導体２のみを配置した構成を示したが、必
要に応じて一対の誘電体基板１ａ、１ｂ間に複数のスト
リップ導体２を配置したり、また、誘電体基板を各々ス
トリップ導体２を介して数枚〜数百枚程度積層固着した
構成が知られている。

【０００４】これらの誘電体基板を積層固着する手段と
しては、 １）樹脂系の誘電体基板を圧接する。 ２）グリーンシート状のセラミックス誘電体を積層圧着
した後、焼成する。 ３）セラミックス誘電体基板を樹脂系接着剤にて接着す
る。 ４）セラミックス誘電体基板をボルト等の機械的手段に
よって密着固定する。 ５）セラミックス誘電体基板上のストリップ導体同志を
半田等で接着する。 等が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き手段を採用
して構成される積層型のストリップライン共振器にはそ
れぞれ以下に説明するような問題点を有しており、要求
されるＱが高いストリップライン共振器を工業的規模に
おいて量産性よく製造することは困難であった。すなわ
ち、上記１）の積層固着手段はエポキシ系樹脂等の樹脂
系の誘電体基板を用いた場合にのみ有効であり、高い誘
電率（ε_r）を有するセラミックス誘電体基板への採用
は困難である。

【０００６】上記２）の積層固着手段は、アルミナにＳ
ｉ、Ｇｅ等を混合して焼成温度を低下させたセラミック
ス誘電体基板等への採用は可能であっても、ＴｉＯ
₂系、ＺｒＯ₂系、ＴａＯ₅系、ＮｂＯ₅系等の本質的に高
い誘電率（ε_r）を有するセラミックス誘電体基板は比
較的焼成温度が通常、１０００°Ｃ〜１６００°Ｃ程度
と高いため、融点の低いＡｇ、Ｃｕをストリップ導体と
して使用することが不可能となる。従って、本来ストリ
ップ導体として低損失であるＡｇ、Ｃｕの使用ができな
いため、低損失の共振器、即ちＱが高いストリップライ
ン共振器を実現することは困難である。

【０００７】上記３）の積層固着手段は、樹脂系接着剤
を使用することから耐熱性に問題がある。通常、ストリ
ップライン共振器においては、外周全面にＡｇペースト
等を焼き付けてシールド用外部導体を形成するが、上記
の問題点から焼き付けによる外部導体の形成は困難であ
り、Ｃｕメッキ等の形成手段に限定され、Ａｇペースト
等を焼き付けた構成に比べ電気的特性が劣り、また作業
性等の点においても煩雑となる。

【０００８】上記４）の積層固着手段は、量産性が悪
く、しかもボルト等の機械的手段は必然的にフィルター
特性に影響のない周辺部に設けることとなり、小型化が
困難であり、本来ストリップライン共振器が有する長所
を阻害することとなる。

【０００９】上記５）の積層固着手段は、半田相の不均
一さがそのまま電気特性に影響を及ぼすことから、安定
した電気特性が得られ難く、またストリップ導体同志の
みによる接着のため機械的強度が低い等の問題点を有し
ている。

【００１０】上述の如く、ストリップライン共振器にお
いては、これら誘電体基板を積層固着した後、通常、外
周全面にＡｇペースト等を焼き付けてシールド用外部導
体を形成するが、上記の４），５）の積層固着手段で
は、一対の誘電体基板の接合面からＡｇベーストが侵入
し、ストリップ導体との電気的な絶縁が確保できないと
いう問題点を有している。従って、Ａｇペースト等を焼
き付けてシールド用外部導体として用いるためには上記
の３），４），５）の積層固着手段では、各々の誘電体
基板に予め該外部導体を焼き付け形成し、さらに、それ
らを積層固着した後に、再度各々の誘電体基板の外部導
体を電気的に接続する構成を採用する必要が発生する。
すなわち、誘電体基板の積層固着後に外部導体を一体形
成することが困難であることから、量産性の点からも望
ましい構成とは言い難い。

【００１１】さらにまた、誘電体基板およびストリップ
導体自体の形状寸法の変化は直接共振特性に影響を与
え、上記２），４）等の積層固着手段では、これらの変
形を招く事から、要求される共振特性を安定して得るこ
とは困難であった。すなわち、従来の積層固着手段を採
用して提供されるストリップライン共振器は、必ずしも
高い誘電率（ε_r）を有する誘電体基板を効果的にかつ
量産性よく配置するものではなく、本来ストリップライ
ン共振器が有する長所を十分に活かすことが困難であっ
た。

【００１２】この発明は、上述の各問題点を解決し、複
数の高い誘電率（ε_r）を有する誘電体基板を積層した
構成からなるストリップライン共振器の本来的長所を阻
害することなく、機械的強度の向上を達成し、かつ量産
性にすぐれたストリップライン共振器の提供を目的とす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、高い誘電率
（ε_r）を有する誘電体基板の積層固着手段を種々検討
した結果、所定の組成からなるガラスを用いて積層固着
した構成により、上記目的が達成できることを知見し、
完成したものである。すなわち、この発明は、少なくと
も一対の誘電体基板をＡｇまたはＣｕからなるストリッ
プ導体を介して積層固着してなるストリップライン共振
器において、該誘電体基板が前記ストリップ導体の融点
以下の軟化点を有するＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・Ｓ
ｉＯ₂系ガラスにて積層固着していることを特徴とする
ストリップライン共振器である。

【００１４】また、この発明は、上記構成において、ス
トリップ導体として厚さ５μｍ以上のＡｇ箔またはＣｕ
箔を配置し、Ｑの向上、共振特性の精度向上を達成した
ストリップライン共振器を併せて提案するものである。

【００１５】この発明において、誘電体基板としては、
ＴｉＯ₂系、ＺｒＯ₂系、ＴａＯ₅系、ＮｂＯ₅系等誘電率
（ε_r）が１０以上、望ましくは３０以上、さらに望ま
しくは５０以上の公知の高い誘電率（ε_r）を有するセ
ラミックス誘電体基板の採用が望ましい。

【００１６】該誘電体基板の積層固着を実現するＮａ₂
Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラスは、例えば日
本電気硝子（株）製の電子部品用ガラスとして知られる
もので、その軟化点はＡｇまたはＣｕからなるストリッ
プ導体の本来有する電気的な特性を低下させることな
く、また、該ストリップ導体の要求される形状寸法を維
持して安定した共振特性を得るために、ＡｇまたはＣｕ
からなるストリップ導体の融点以下の軟化点を有する必
要がある。また、上記各種系からなるセラミックス誘電
体基板の熱膨張係数は、通常、常温付近において６０〜
１１０×１０^-7／°Ｃ程度の範囲にあることから、ガラ
スの組成範囲を調整し使用する基板に応じてその熱膨張
係数を調整することが望ましい。

【００１７】さらに、このＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃
・ＳｉＯ₂系ガラスは、通常、粉末（顆粒）状として入
手されることから、使用に際しては所定のバインダーに
てペースト状にし、予め誘電体基板上の所定の箇所に塗
布した後、加熱処理を施してガラス膜として形成する。
後述する、所定の箇所にストリップ導体が形成された誘
電体基板上に上記ガラス膜を形成した誘電体基板を載置
し、ストリップ導体がＡｇの場合には加圧しながら大気
雰囲気中にて所定の温度（７００°Ｃ〜９００°Ｃ程
度）にて加熱し、ストリップ導体がＣｕの場合には加圧
しながら還元雰囲気中にてセラミックスがＣｕにて還元
されない所定の温度（６００°Ｃ〜６５０°Ｃ程度）に
て加熱し、これらの誘電体基板を一体化する。

【００１８】ＡｇまたはＣｕからなるストリップ導体
は、上記セラミックス誘電体基板の積層固着前に予め、
一方のセラミックス誘電体基板上の所定位置にスパッタ
法、スクリーン印刷法等の公知の手段にて形成すること
ができる。該ストリップ導体および上記ガラス膜の形成
方法はこの例に限定されることなく、ストリップ導体の
形状寸法等に応じて適宜選定される。

【００１９】特に、ストリップ導体として厚さ５μｍ以
上のＡｇ箔またはＣｕ箔を配置することによって、Ｑの
向上、共振特性の精度向上を達成することができる。す
なわち、ストリップ導体を厚さ５μｍ以上のＡｇ箔また
はＣｕ箔とすることによって、上記スパッタ法等によっ
て得られるストリップ導体に比べ、ストリップ導体自体
の電気抵抗の低減、誘電体基板の積層固着時におけるス
トリップ導体の変形防止等の改良が図られる。このＡｇ
箔またはＣｕ箔からなるストリップ導体の厚さが５μｍ
未満では上記の効果を得ることができず、また必要以上
に厚くしても上記の効果が増すわけでもなく、経済性等
の観点からも５〜２０μｍの範囲で選定するのが望まし
く、特に、量産性等を考慮すると１０〜１５μｍの範囲
で選定するのが望ましい。また、このＡｇ箔またはＣｕ
箔からなるストリップ導体は、ガラスによる接合前に予
め熱間圧接、冷間圧接等によってセラミックス誘電体基
板の所定箇所に固着しておくことが望ましい。

【００２０】

【作用】以下、図１，図２に示すこの発明のストリップ
ライン共振器の一実施例を示す縦断面説明図を基に、こ
の発明の作用を説明する。高い誘電率（ε_r）を有する
ＴｉＯ₂系セラミックス誘電体基板１ａ，１ｂのうち、
図１の下側のセラミックス誘電体基板１ｂの上面には所
定形状寸法のＡｇからなるストリップ導体２がスパッタ
法にて形成されている。また、他方のセラミックス誘電
体基板１ａの対向面（図中セラミックス誘電体基板１ａ
の下面）には、ストリップ導体２を形成したセラミック
ス誘電体基板１ｂ上面の非ストリップ導体形成面に対向
するように、Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガ
ラス３が予め塗布され加熱処理されてガラス膜として形
成されている。これら一対のセラミックス誘電体基板１
ａ，１ｂを対向配置した後、加圧した状態でかつ所定温
度で加熱することによって一体的に積層固着している。

【００２１】かかる構成からなるこの発明のストリップ
ライン共振器は、ストリップ導体の融点より軟化温度の
低いＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラスにて
一体化されることから、ストリップ導体の特性劣化、セ
ラミックス誘電体基板中への拡散等を防止できる。従っ
て、高い誘電率（ε_r）を有するセラミックス誘電体基
板の本来有する特性を阻害することなく効果的に配置す
ることができ、高いＱを有するストリップライン共振器
の提供が可能となる。

【００２２】Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガ
ラスは、一対のセラミックス誘電体基板の対向面におい
て、ストリップ導体形成面以外の全面に配置することか
ら、高い機械的強度が得られる。また、一対の誘電体基
板の接合面からシールド用外部導体を形成するＡｇペー
スト等の侵入が防止されることから、該外部導体とスト
リップ導体との電気的な絶縁が確保ができるとともに、
焼き付けによるＡｇペースト等の外部導体の一体形成が
可能となる。また、一対のセラミックス誘電体基板の積
層固着がストリップ導体の融点以下の温度で実施される
ことから、ストリップ導体の形状寸法の変化が防止で
き、要求される共振特性を安定して得ることができる。
さらにまた、セラミックス誘電体基板の積層固着が比較
的低温度で実施され、従来の手段に比べて煩雑でないこ
とから量産性にすぐれている。

【００２３】上記の構成において、ストリップ導体２は
予めセラミックス誘電体基板１ｂ上面に固着されている
ので互いの機械的な接続は良好であるが、他方のセラミ
ックス誘電体基板１ａとの接触部は必ずしも良好な接続
が得られるわけではない。しかし、この構成では該接触
部に空隙部を形成することなくガラスが侵入し他方のセ
ラミックスとの機械的接続が良好となり、ストリップラ
イン共振器の電気的な損失をも低減する効果を有する。

【００２４】その他、この構成においては、ストリップ
導体２の形状寸法に起因する導体損の低減効果をも有す
る。すなわち、ストリップ導体２は図３に示す如き従来
の構成においては、その厚さに対して幅が非常に大きい
ためストリップ導体２内を流れる電流は該ストリップ導
体２の両側端部に集中し、実質的に中央部は十分にその
機能を果たしていないことから、所謂導体損が大きくＱ
の向上を阻害する要因になっている。しかし、この発明
の構成ではストリップ導体２の両側端部に近接あるいは
当接して配置されるＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・Ｓｉ
Ｏ₂系ガラス３の誘電率が誘電体基板１ａ、１ｂの誘電
率より低い（５〜７程度）ことからストリップ導体２内
を流れる電流の両側端部への集中が緩和され前記導体損
の低減が可能になる。

【００２５】図１の構成においてストリップ導体をＡｇ
箔またはＣｕ箔とすることによって、さらに共振特性の
精度向上が実現できる。また、図２は多数のセラミック
ス誘電体基板（図においては４枚）を積層固着した構成
からなるストリップライン共振器を示すもので、図１の
構成と同様に、高い誘電率（ε_r）を有するＴｉＯ₂系セ
ラミックス誘電体基板１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうち、
セラミックス誘電体基板１ｂ，１ｃ，１ｄの上面にスパ
ッタ法にて所定形状寸法にて形成されたＡｇからなるス
トリップ導体２を介して、セラミックス誘電体基板１
ａ，１ｂ，１ｃの下面に成膜したＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・
Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラス３にて積層固着したものであ
る。このような構成においても、図１の構成からなるス
トリップライン共振器と同様な作用効果を有する。

【００２６】

【実施例】実施例１ セラミックス誘電体基板として幅６ｍｍ×長さ６ｍｍ×
厚さ１．５ｍｍで誘電率（ε_r）９２、常温における熱
膨張係数８５×１０^-7／°Ｃの一対のＴｉＯ₂系セラミ
ックス誘電体基板を用いて図１に示すこの発明のストリ
ップライン共振器を作成した。ストリップ導体は、一方
のセラミックス誘電体基板の上面にＡｇを所定形状寸法
（ただし、厚さ１０μｍ）のＡｇをスパッタ法にて形成
した。セラミックス誘電体基板の積層固着用ガラスとし
ては、軟化点が６９７°Ｃ（ストリップ導体Ａｇの融点
９６７°Ｃ以下）で、常温における熱膨張係数が７６×
１０^-7／°Ｃである粉末状Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃
・ＳｉＯ₂系ガラスを使用し、一対のセラミックス誘電
体基板を４０ｋｇ／ｃｍ²にて加圧したまま大気雰囲気
中で８５０°Ｃに加熱して一体化した。上記構成からな
るこの発明のストリップライン共振器の９００ＭＨｚに
おける特性はＱ＝２００であった。

【００２７】実施例２ ストリップ導体を厚さ１５μｍのＡｇ箔から構成した以
外は全て実施例１と同様な構成からなるこの発明のスト
リップライン共振器を１０個作成した。このストリップ
ライン共振器の９００ＭＨｚにおける特性の平均値はＱ
＝２４０であり、特に、共振周波数のバラツキが０．２
％以下であることが確認できた。

【００２８】

【発明の効果】以上に示すように、この発明によるスト
リップライン共振器は、高い誘電率（ε_r）を有するセ
ラミックス誘電体基板をストリップ導体の融点より軟化
温度の低いＮａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラ
スにて一体化して構成されることから、該誘電体基板が
本来有する長所を効果的に発現でき、高いＱを有するス
トリップライン共振器の提供が可能となるとともに、ス
トリップ導体の形状寸法の変化が防止でき、要求される
共振特性を安定して得ることができる。

【００２９】また、Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・Ｓｉ
Ｏ₂系ガラスが、各々セラミックス誘電体基板の対向面
におけるストリップ導体形成面以外の全面に配置するこ
とから、高い機械的強度が得られる。さらにまた、セラ
ミックス誘電体基板の積層固着が比較的低温度で実施さ
れ、従来の手段に比べて煩雑でないことから量産性にす
ぐれている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のストリップライン共振器の一実施例
を示す縦断面説明図である。

【図２】この発明のストリップライン共振器の一実施例
を示す縦断面説明図である。

【図３】従来のストリップライン共振器を示す縦断面説
明図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ セラミックス誘電体基板 ２ ストリップ導体 ３ Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一対の誘電体基板をＡｇまた
   はＣｕからなるストリップ導体を介して積層固着してな
   るストリップライン共振器において、該誘電体基板が前
   記ストリップ導体の融点以下の軟化点を有するＮａ₂Ｏ
   ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂系ガラスにて積層固着し
   ていることを特徴とするストリップライン共振器。
2. 【請求項２】 ストリップ導体が厚さ５μｍ以上のＡｇ
   箔またはＣｕ箔からなることを特徴とする請求項１記載
   のストリップライン共振器。