JPH06314916A

JPH06314916A - ストリップライン共振器

Info

Publication number: JPH06314916A
Application number: JP10388193A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Uemura; 浩樹植村; Akira Imoto; 晃井本; Masakazu Yasui; 正和安井; Kazumasa Furuhashi; 和雅古橋; Seigo Tanaka; 省悟田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】温度変化が生じても共振周波数の安定性が損
なわれにくくする。【構成】ストリップライン共振器１は、基板本体２
と、基板本体２内に配置された分布定数線路としてのス
トリップ線路３とから主に構成されている。基板本体２
は、４０〜９０重量％の結晶質ガラスフリットと、チタ
ン酸ストロンチウムを含みかつ６０〜１０重量％の無機
フィラーとを含む基板組成物の焼成体からなる。ストリ
ップ線路３は、金系、銀系及び銅系からなる群から選ば
れた配線材料からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共振器、特に、ストリ
ップライン共振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話や携帯電話等に用いられる共
振器は、良好な高周波特性を維持しつつ小型化が要求さ
れている。たとえば、マイクロストリップ線路やスパイ
ラルコイル等の分布定数線路をインダクタンス成分とし
て共振回路に用いた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）やそ
れらの複合回路、あるいはＬＣフィルタやそれらの複合
回路では、基板内に分布定数線路や伝送線路等の導体パ
ターンを内蔵した共振器を用いている。このような共振
器において、分布定数線路が内蔵された基板は、一般
に、シリカ、マグネシア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化硼
素を含みかつ３０〜７０重量％の結晶質ガラスフリット
と、７０〜３０重量％の無機フィラーとを含む組成物の
焼成体からなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の共振器は、
分布定数線路が内蔵された基板、すなわち誘電体の誘電
比率が温度変化に対して正の容量温度係数を持つため、
温度変化により分布定数線路の電気長が変化し、その結
果、共振周波数が温度変化に対して負の温度係数を持つ
ことになる。したがって、前記共振器は、温度変化によ
り共振周波数が不安定になりやすい。

【０００４】本発明の目的は、温度変化が生じても、共
振周波数の安定性が損なわれにくくすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るストリ
ップライン共振器は、基板組成物の焼成体からなる基板
と、基板内に配置され且つ金系、銀系及び銅系からなる
群から選ばれた配線材料からなる分布定数線路とを備え
ている。基板組成物は、結晶質ガラスフリット４０〜９
０重量％と、チタン酸ストロンチウムを含有するフィラ
ー６０〜１０重量％とを含んでいる。

【０００６】第２の発明に係るストリップライン共振器
は、第１の発明に係るストリップライン共振器におい
て、結晶質ガラスフリットが、焼成後の結晶層中にガー
ナイト及びコージェライトが主に生成するよう酸化珪
素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛
を含んでいる。第３の発明に係るストリップライン共振
器は、第１の発明に係るストリップライン共振器におい
て、結晶質ガラスフリットが、４３〜５５モル％の酸化
珪素と、１５〜２４モル％の酸化アルミニウムと、１４
〜２１モル％の酸化マグネシウムと、３〜１５モル％の
酸化亜鉛と、２〜１４モル％の酸化硼素とを含んでい
る。

【０００７】

【作用】本発明のストリップライン共振器では、分布定
数線路を内蔵する基板が結晶質ガラスフリットと無機フ
ィラーとを含む上述の基板組成物の焼成体からなり、し
かも無機フィラーがチタン酸ストロンチウムを含んでい
るので、基板の誘電率の温度依存性が少なくなる。この
結果、本発明のストリップライン共振器は、温度変化が
生じても共振周波数の安定性が損なわれにくい。

【０００８】

【実施例】図１及び図２を参照して、本発明の一実施例
に係るストリップライン共振器１を説明する。図におい
て、ストリップライン共振器１は、基板本体２と、基板
本体２内に内蔵された、分布定数線路としてのストリッ
プ線路３とから主に構成されている。なお、図２は、図
１に示したストリップライン共振器１の斜視分解図であ
る。

【０００９】基板本体２は、４枚のグリーンシートを積
層して一体焼成することにより得られた一体化したシー
ト２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなる。ストリップ線路３
は、シート２ｂとシート２ｃとの間に形成されたストリ
ップライン４と、ストリップライン４を挟むように、そ
れぞれシート２ａとシート２ｂ間及びシート２ｃとシー
ト２ｄ間に形成された接地電極５，６を備えたトリプレ
ート構造のストリップ線路である。

【００１０】ストリップライン４は、図２に示すよう
に、主線路パターン７と容量線路パターン８とを備えて
いる。主線路パターン７は、所定の幅Ｗ及び長さＬを有
する矩形状パターンである。この主線路パターン７の一
端（図左端）は、シート２ｂ及びシート２ｃをそれぞれ
貫通する導電性のビアホール９及び１０を介して接地電
極５，６に接続している。容量線路パターン８は、主線
路パターン７の他端から、その幅方向に延びている。主
線路パターン７と容量線路パターン８との接続部７ａ
は、接地電極６と絶縁されながらシート２ｃ，２ｄを貫
通するビアホールによりシート２ｄの表面に形成された
電極１１に接続している。なお、主線路パターン７の線
路長Ｌは、自己共振周波数が目的とする周波数の約２倍
になるように設定されている。

【００１１】上述のストリップライン共振器１におい
て、基板本体２は、結晶質ガラスフリットと無機フィラ
ーとを含む基板組成物の焼成体からなる。結晶質ガラス
フリットとしては、焼成後の結晶層中にガーナイト及び
コージェライトが主に生成するよう酸化珪素、酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛を所定の割合
で含む、低融点ガラスフリットが好ましい。このような
結晶質ガラスフリットとして特に好ましいものは、４３
〜５５モル％の酸化珪素と、１５〜２４モル％の酸化ア
ルミニウムと、１４〜２１モル％の酸化マグネシウム
と、３〜１５モル％の酸化亜鉛と、２〜１４モル％の酸
化硼素とを含むガラスフリットである。一方、上述の組
成物に用いられる無機フィラーは、チタン酸ストロンチ
ウムを含む無機フィラーである。チタン酸ストロンチウ
ムは、誘電率の温度係数が−３７２０と負であり、温度
特性を改善するのに好ましいフィラーである。残りの無
機フィラー成分は、基板強度が高くなる点及び低価格で
ある点よりアルミナが好ましい。

【００１２】上述の結晶質ガラスフリットと上述の無機
フィラーとの混合割合は、結晶質ガラスフリットを４０
〜９０重量％、無機フィラーを６０〜１０重量％に設定
するのが好ましい。結晶質ガラスフリットが４０重量％
未満でありかつ無機フィラーが６０重量％を超える場合
は、焼成により得られた基板中のガラス成分が不足する
ため基板の緻密さが低下し、基板として使用できなくな
る。逆に、結晶質ガラスフリットが９０重量％を超えか
つ無機フィラーが１０重量％未満の場合は、基板の強度
が不充分になる。なお、無機フィラーの好ましい構成比
率は３０〜５０重量％である。チタン酸ストロンチウム
の混合割合は、少なければ温度特性の改善効果が少な
く、多ければ逆に温度特性が負になってしまう。そのた
め、チタン酸ストロンチウムの混合割合は、５〜５０重
量％が好ましく、より好ましくは１０〜４０重量％であ
る。上述の組成物には、結晶質ガラスフリット及び無機
フィラーの他に、本発明の目的を阻害しない範囲でたと
えば酸化材等の第３成分が所望により添加されてもよ
い。

【００１３】一方、上述のストリップ線路３を構成する
ストリップライン４及び接地電極５，６は、金系、銀系
または銅系の導電性材料のうちの１種類からなる。これ
らの導電性材料には、基板本体２を構成する上述の組成
物との焼成収縮挙動及び熱膨張収縮挙動を一致させるこ
とを目的として、無機材料フィラーやガラスが混合され
ていてもよい。

【００１４】上述のストリップライン共振器１では、基
板本体２を構成する上述の組成物に含まれる結晶質ガラ
スフリットの誘電率が正の温度特性を持つ。一方、無機
フィラーに含まれるチタン酸ストロンチウムの誘電率は
負の誘電率を有する。したがって、基板本体２は、誘導
率の温度依存性が少なくなり、温度変化が生じても誘電
率が変動しにくいので、ストリップライン共振器１の共
振周波数は、温度変化に係わらず安定している。

【００１５】また、上述のストリップライン共振器１で
は、容量線路パターン８と接地電極５及び接地電極６と
の間にそれぞれ容量が発生する。この容量により、主線
路パターン７の線路長により設定された、目的周波数の
約２倍の共振周波数が目的の周波数に補正される。な
お、ストリップライン４の面積は、単純に１対の導体パ
ターンと接地電極５，６とにより容量を構成した共振器
（以下、比較共振器と言う）の場合に比べて小面積で済
む。

【００１６】たとえば、比較共振器において自己共振周
波数ｆ₀＝１．９ＧＨ_zを実現するためには、誘電体の
厚みを０．４５ｍｍ、ストリップ線路の厚みを０．０１
ｍｍ、ストリップ線路の幅を１．６ｍｍにそれぞれ設定
した場合、ストリップラインの線路長を約１５．０ｍｍ
に設定する必要がある。因みに、この場合のＱ値は約６
５である。

【００１７】これに対し、本実施例のストリップライン
共振器１では、誘電体厚み、ストリップラインの厚さ、
及びストリップラインの幅が比較共振器と同一のとき、
ストリップラインの線路長を約７．０ｍｍに設定すれば
上述の自己共振周波数が実現できる。この場合、容量線
路パターン８の面積は、約２．７ｍｍ²に設定すればよ
い。整理すると、上述の比較共振器ではストリップライ
ンの面積が２４ｍｍ²になるのに対し、本実施例の共振
器では１８．５ｍｍ²でよいことになる。したがって、
本実施例のストリップライン共振器１は、より小型に構
成できることになる。因みに、本実施例の共振器１のＱ
値は、約９０であり、Ｑ値の点においても比較共振器に
比べて格段に向上している。なお、比較共振器で本実施
例のストリップライン共振器１と同等のＱ値を実現しよ
うとすれば、ストリップラインの導体幅を２．５ｍｍ以
上に設定する必要があるので、本実施例のストリップラ
イン共振器１は、高いＱ値を実現しながら小型化できる
ことになる。

【００１８】次に、前記ストリップライン共振器１の製
造方法について説明する。まず、基板本体２を作成する
ための材料を準備する。ここでは、上述の基板用組成物
と、ポリメタクリレート樹脂等の有機バインダーと、ジ
ブチルフタレート等の可塑剤と、メチルエチルケトン等
の溶剤と、消泡剤等の他の添加剤とを所定の割合で混合
し、これをボールミルを用いて２４〜７２時間程度混練
して均質なスラリーを調整する。次に、このスラリーを
脱法処理し、たとえばドクターブレード法等の公知の方
法により厚みが５０〜３００μｍ程度のグリーンシート
を形成する。

【００１９】次に、得られたグリーンシートにビアホー
ル９，１０等を形成するためのスルーホールを設ける。
そして、各グリーンシート上にストリップ線路３を形成
するためのパターン印刷を行う。ストリップ線路３を形
成するためのパターンは、上述の導電性材料に有機ビヒ
クルを添加し、さらに必要に応じてガラスや無機フィラ
ー成分を加えて混練することにより得られたペーストを
スクリーン印刷すると形成できる。

【００２０】次に、上述のパターンが形成されたグリー
ンシートを所定の順に積層して熱圧着する。そして、こ
れにより得られた積層体を所定の大きさに切断して焼成
する。積層体の焼成は、２段階で行うのが好ましい。こ
の場合は、まず第１段階目の焼成でグリーンシート等に
含まれている有機物を除去する。この際の設定温度は、
基板組成物中の結晶質ガラスフリットの軟化点以下、通
常５００℃前後が好ましい。第２段階目の焼成は、基板
用組成物とストリップ線路３用パターンの焼成を目的と
したものである。このときの焼成温度は、ガラスフリッ
トや導電性材料の融点から主に決定されるが、通常８０
０〜１０５０℃である。このような２段階の焼成が完了
すると、本実施例のストリップライン共振器１が得られ
る。

【００２１】次に、図３を参照して、前記ストリップラ
イン共振器１の利用方法について説明する。図３は、電
圧制御型発振回路（ＶＣＯ）である。このＶＣＯは、負
性抵抗回路２０と共振回路２１とから構成されている。
負性抵抗回路２０は、増幅用トランジスタＱ１、抵抗及
びコンデンサを含んでおり、さらに電源端子Ｂと出力端
子Ｐを有している。共振回路２１は、ストリップ線路Ｓ
／Ｌ１と並列負荷容量成分Ｃ１とからなるストリップラ
イン共振器２２と、制御電圧により容量が変化するバリ
キャップダイオードＤＶと、発振周波数の制御電圧感度
を決定するためのコンデンサＣ２と、制御電圧部の影響
を低減するためのバイパスコンデンサＣ４及びストリッ
プ線路Ｓ／Ｌ２と、カップリングコンデンサＣ３と、制
御電圧端子ＶＴとを含んでいる。

【００２２】このようなＶＣＯにおいて、ストリップラ
イン共振器２２は本発明の実施例のストリップライン共
振器１により構成されている。このようなＶＣＯは、ス
トリップライン共振器１の基板本体２の表層に負性抵抗
回路２０、及び共振回路２１のその他の構成要素を形成
することにより達成できる。ここでは、ストリップライ
ン共振器１の基板本体２上に直接厚膜抵抗体を形成する
ことができる。これは、基板本体２が上述の組成物の焼
成体からなるため、基板本体２を構成している成分が厚
膜抵抗体中に拡散しにくく、厚膜抵抗体の特性を損なわ
ないためである。したがって、この場合はストリップラ
イン共振器１の表面を有効に活用できるので、上述のＶ
ＣＯを小型に構成できる。

【００２３】なお、負性抵抗回路２０及び共振回路２１
のストリップライン共振器２２を除く他の要素が形成さ
れた回路基板上にストリップライン共振器１を搭載する
ことにより、上述のＶＣＯを達成することもできる。こ
の場合も、本実施例のストリップライン共振器１は小型
に形成されているため、ＶＣＯを小型化できる。なお、
本実施例のストリップライン共振器１は、上述のＶＣＯ
の他、ＶＣＯの複合回路、あるいはＬＣフィルタやその
複合回路等に適応することもできる。〔実験例〕酸化珪素５１モル％、酸化アルミニウム１９
モル％、酸化マグネシウム１９モル％、酸化亜鉛８モル
％、酸化硼素３モル％（それに相当する硼酸）を混合し
て約１６００℃で溶解し、これを水中に投下して急冷す
ることによりガラスを得た。得られたガラスを水とアル
ミナボールとともにアルミナポットに入れ、湿式粉砕し
て乾燥した。これにより、平均粒径が２〜３μｍの結晶
質ガラスフリットを得た。

【００２４】次に、得られた結晶質ガラスフリットを表
１に示す割合で無機材料フィラーと混合した。そして、
この混合物を水とアルミナボールとともにアルミナポッ
トに入れ、ボールミル混合した後に乾燥して基板用組成
物を得た。なお、無機フィラーは、アルミナ、又はアル
ミナとチタン酸ストロンチウムとの混合物である。得ら
れた基板用組成物１，０００ｇに対し、アクリル樹脂１
００ｇ、可塑剤７０ｇ及びトルエン４００ｇを加えてス
ラリーを作成し、このスラリーを真空脱法処理した。

【００２５】得られたスラリーを用いて、ドクターブレ
ード法により厚さ２００μｍのグリーンシートを作成し
た。このグリーンシートを１０枚積層してホットプレス
し、得られた積層体を８７０℃で１時間焼成して基板を
得た。得られた基板の両主面にインジウム−ガリウムの
導電膜を形成し、ＪＩＳ−２１４１に従ってＱメーター
により１ＭＨ_zで誘電率を計測した。

【００２６】比誘電率及び誘電率温度特性の計測結果を
表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から、チタン酸ストロンチウムを含む
組成物からなる基板、即ち実験例１〜３は、比誘電率が
８．０を超え、しかも誘電率温度特性が±６０ｐｐｍ／
℃以下になり、実用的なことが分かる。一方、チタン酸
ストロンチウムを含まない比較例１は、比誘電率が６．
５と小さく、また誘電率温度特性も実質使用範囲の２５
〜８０℃で１３０ｐｐｍ／℃とプラス側に大きく実用的
でないことが分かる。これらの結果、チタン酸ストロン
チウムを含む実験例１〜３の基板を用いたストリップラ
イン共振器の共振周波数は、温度変化が生じても安定性
が損なわれにくいことが分かる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のストリップライン共振器は、基
板を構成する基板組成物が誘電率の温度特性が負である
チタン酸ストロンチウムを含んでいるため、温度変化が
生じても共振周波数の安定性が損なわれにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るストリップライン共振
器の縦断面図。

【図２】前記実施例の斜視分解図。

【図３】前記実施例が採用された電圧制御型発振回路を
示す図。

【符号の説明】

１ストリップライン共振器２基板本体３ストリップ線路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安井正和鹿児島県国分市山下町１−１京セラ株式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者古橋和雅鹿児島県国分市山下町１−１京セラ株式会社鹿児島国分工場内 (72)発明者田中省悟鹿児島県国分市山下町１−１京セラ株式会社鹿児島国分工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶質ガラスフリット４０〜９０重量％
と、チタン酸ストロンチウムを含有する無機フィラー６
０〜１０重量％とを含む基板組成物の焼成体からなる基
板と、前記基板内に配置され且つ金系、銀系及び銅系からなる
群から選ばれた配線材料からなる分布定数線路と、を備
えたストリップライン共振器。
【請求項２】前記結晶質ガラスフリットは、焼成後の結
晶層中にガーナイト及びコージェライトが主に生成する
よう酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及
び酸化亜鉛を含む、請求項１に記載のストリップライン
共振器。
【請求項３】前記結晶質ガラスフリットは、４３〜５５
モル％の酸化珪素と、１５〜２４モル％の酸化アルミニ
ウムと、１４〜２１モル％の酸化マグネシウムと、３〜
１５モル％の酸化亜鉛と、２〜１４モル％の酸化硼素と
を含む、請求項１に記載のストリップライン共振器。