JPH0666565B2 - 誘電体共振器及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車電話、パーソナル無線、コード
レス電話等の通信機器等に使用することができる誘電体
共振器に関する。

［従来の技術］ 通信機器等に使用するための1/4波長の分布定数型誘電
体共振器を構成する磁器誘電体の貫通孔に、棒状リード
端子とこれを取り囲む円筒状樹脂誘電体とから成るユニ
ットを挿入し、リード端子と貫通孔の壁面の内導体（内
周電極）との間に入力結合容量を得ることは、例えば実
開昭58−54102号公報に開示されている。この構造によ
れば単純な構成で結合容量を得ることができる。

しかし、目標とする静電容量を基準にして−2.5％〜＋
2.5％程度の許容誤差を超えるものが容易に生じ、製造
歩留りが約70％と悪く、コストアップの要因となった。
なお、静電容量のバラツキは次の（１）〜（４）の累積
によって生じるものと考えられる。

（１） 円筒状樹脂誘電体の直径、肉厚、長さのバラツ
キによるもの。

（２） 磁器誘電体の共振用貫通孔の径のバラツキによ
るもの。

（３） 共振用貫通孔の内導体膜の膜厚のバラツキに起
因するもの。

（４） 共振用貫通孔に対する円筒状樹脂誘電体の密着
性のバラツキによるもの。

上述のような問題を解決するために、本件出願人は特願
昭62−158425号及び特願昭63−6253号で個別コンデンサ
を結合コンデンサとして使用する構造を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来は貫通孔の内導体膜にコンデンサ電極を
接続する際に、特別な接続部品を使用したので、組立て
を容易に達成することが困難であった。また、コンデン
サのリード線を加工して内導体膜に半田付けすることも
提案されているが、所望形状にリード線を加工すること
に困難を伴った。

そこで、本発明の第１の目的は、組立てが容易であり且
つコストの低減が可能な誘電体共振器を提供することに
ある。

本発明の第２の目的は誘電体共振器を能率的に製造する
ことができる方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記第１の目的を達成するたるの発明は、少なくとも１
個の共振用貫通孔を有する誘電体ブロックと、前記貫通
孔の壁面に設けられた内導体膜と、前記誘電体ブロック
の外周面に設けられた外導体膜と、第１及び第２の端子
を有し、前記第１の端子の少なくとも一部は前記共振用
貫通孔の外に配置され、前記第２の端子は前記共振用貫
通孔に挿入されて前記内導体膜に接続されている結合用
コンデンサとを備えている誘電体共振器において、前記
第２の端子と前記内導体膜との間に複数の導電性粒子又
は片が介在し、前記複数の導電性粒子又は片の相互間及
び前記導電性粒子又は片と前記第２の端子との間及び前
記導電性粒子又は片と前記内導体膜との間に半田が介在
している誘電体共振器に係わるものである。

また、上記第２の目的を達成するための発明は、第２の
端子と内導体膜との間に導電性粒子又は片と半田とを投
入し、加熱することによって接続を達成する方法に係わ
るものである。

［作用］ 上記発明における導電性粒子又は片は、第２の端子と内
導体膜との橋渡しの作用を有すると共に、半田の不要な
流れを阻止する作用を有する。従って、第２の端子と内
導体膜との間隔が比較的大きい場合であっても両者が確
実に接続される。また、導電性粒子又は片の寸法に対す
る制限が少ないので、導電性粒子又は片のコストを従来
の接続部品に比べて大幅に下げることができる。

請求項２の方法の発明においては、導電性粒子又は片と
半田を同時又は別々に投入して加熱するのみで接続が完
了するので、接続部品の位置決め等の作業が不要にな
り、組立て作業時間を大幅に短縮することができる。

［第１の実施例］ 次に、第１図〜第４図を参照して本発明の第１の実施例
に係わる1/4波長分布定数型誘電体共振器を説明する。

この誘電体フィルタは、チタン酸バリウム系磁器から成
る円柱状誘電体ブロック１を備えている。誘電体ブロッ
ク１には、この一方の端面２から他方の端面３に至る１
個の共振用貫通孔４が設けられている。共振用貫通孔４
の壁面には内導体膜５が設けられ、外周面６即ち側面に
は外導体膜７が設けられ、他方の端面３には内導体膜５
と外導体膜７とを接続するように端面導体膜８が設けら
れている。内導体膜５、外導体膜７及び端面導体膜８は
銀ペーストを塗布して焼付けたものから成る。なお、一
方の端面２は開放端面になっている。共振用貫通孔４内
に配置された結合コンデンサ９は、第３図に示すように
円筒状コンデンサ用磁器誘電体10と、この誘電体10の内
周面及び一端面及び外周面の一部に設けられた第１の電
極11と、外周面に設けられた第２の電極12と、第１の電
極11に結合された第１の金属キャップ13と、第２の電極
12に結合され第２の金属キャップ14と、第１及び第２の
金属キャップ13、14にそれぞれ接続された第１及び第２
のリード線15、16とから成り、第１の金属キャップ13と
第１のリード線15が第１の端子として機能し、第２の金
属キャップ14と第２のリード線16が第２の端子として機
能するように構成されている。なお、この実施例ではコ
ンデンサ９を貫通孔４に安定的に装着するために、合成
樹脂から成る絶縁被覆体17が設けられている。以下、コ
ンデンサ９と絶縁被覆体17との組み合せをコンデンサ組
立体18と呼ぶことにする。

コンデンサ９は安価な汎用のアキシャルリード型円筒磁
器コンデンサであるので、所望容量のものを極めて容易
に入手することができる。また、例え所望容量のコンデ
ンサが入手できなくても、第１及び／又は第２の電極1
1、12を部分的に研磨することにより容量調整を行うこ
とができる。

被覆体17は鍔部19及びここからの突出部20を有する。突
出部20は円筒状に形成され、共振用貫通孔４に嵌入され
ている。鍔部19は誘電体ブロック１の一端面２に接して
突出部20の挿入深さを決定している。

この誘電体共振器を製作する時には、内導体膜５と外導
体膜７と端面導体膜８とを有する誘電体ブロック１を用
意すると共に、第３図に示すコンデンサ組立体18を用意
する。

次に、貫通孔４内に第２のリード線16側が挿入されるよ
うにコンデンサ組立体18の一部を挿入する。即ち、突出
部20を貫通孔４に嵌入する。これにより、貫通孔４の一
方の入口は閉塞される。

次に第２のリード線16が上になり、第１のリード線15が
下になるように、誘電体ブロック１及び組立体18の上下
を逆にする。最初から逆になっている場合には勿論上下
を逆にする操作は不要である。次に、共振用貫通孔４に
外形寸法0.2〜1.0mm程度の銅粒子21を数個投入する。こ
の銅粒子21は共振用貫通孔４よりも十分に小さいので、
共振用貫通孔４に対して極めて容易に投入することがで
きる。また、金属キャップ14とリード線16とから成る第
２の端子に対して銅粒子21を特別に位置決めする必要が
ない。

次に、共振用貫通孔４にクリーム半田（ペースト状半
田）を注入し、恒温槽で加熱する。これにより、クリー
ム半田が溶融し、銅粒子21の相互間、及び銅粒子21と金
属キャップ14及びリード線16との間、及び銅粒子21と内
導体膜５との間に半田が侵入し、半田22と銅粒子21とに
よって金属キャップ14及びリード線16から成る第２の端
子と内導体膜５とが電気的及び機械的に結合される。

第１図の誘電体共振器を回路基板に装着する時には、外
導体膜７をグランドに接続し、リード線15を信号伝送路
に接続する。従って、この誘電体共振器を第４図に示す
コンデンサC1とインダクタンスL1と結合コンデンサCaと
から成る等価回路で示すことができる。

［第２の実施例］ 次に、第５図〜第８図を参照して本発明の第２の実施例
に係わる誘電体フィルタを説明する。但し、第５図〜第
８図において、第１図〜第４図と実質的に同一の部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。この誘電体
フィルタは２つの誘電体共振器を結合させたものであ
る。従って、誘電体ブロック１の一方の端面２から他方
の端面３に至る２個の共振用貫通孔４が設けられ、これ
等の間に１つの結合用貫通孔23が設けられている。各共
振用貫通孔４の壁面には内導体膜５がそれぞれ設けら
れ、一対の端面２、３間の外周面６即ち４側面には外導
体膜７が設けられ、他方の端面３には内導体膜５と外導
体膜７とを接続するように端面導体膜８が設けられてい
る。内導体膜５、外導体膜７及び端面導体膜８は銀ペー
ストを塗布して焼付けたものから成る。なお、一方の端
面２は開放端面になっている。

２個の共振用貫通孔４には、結合コンデンサ９がそれぞ
れ挿入されている。結合コンデンサ９の構成は第１図〜
第３図と同一であり、下側の金属キャップ14及びリード
線16とから成る第２の端子と内導体膜５との間に第１図
と同様に銅粒子21が投入され、半田22で相互間の接続が
達成されている。

一対のコンデンサ９は絶縁被覆体17aによって相互に連
結されている。絶縁被覆体17aには更に金属製シールド
部材24が一体化されている。

この誘電体フィルタを製作する時には、第７図に示す各
導体膜５、７、８を有する誘電体ブロック１を用意する
と共に、一対のコンデンサ９とシールド部材24を合成樹
脂製絶縁被覆体17aで一体化した組立体25を用意し、２
個のコンデンサ９を２個の共振用貫通孔４に同時に挿入
し、第１の実施例と同様に銅粒子21と半田22によって内
導体膜５に対する電気的接続を達成する。なお、シール
ド部材24は結合孔23の上部を覆う部分24aと一対の側壁
を覆う部分24b、24cとを有し、全体として断面コ字状に
形成されている。

完成した誘電体フィルタを電気回路に接続する時には、
一対のリード線15の一方を入力リード端子とし、他方を
出力リード端子とし、シールド部材24をグランドに接続
する。

第８図は誘電体フィルタの等価回路を示す。コンデンサ
C1とインダクタンスL1とから成る第１の共振回路は一対
の貫通孔４の内の一方の内導体膜５と接地される外導体
膜７と端面導体膜８とに基づいて形成され、コンデンサ
C2とインダクタンスL2とから成る第２の共振回路は一対
の貫通孔４の内の他方の内導体膜５と接地される外導体
膜７と端面導体膜８とに基づいて形成され、２つの共振
回路は誘電性インピーダンスZ1によって結合されてい
る。なお、入力結合容量Caは一対のコンデンサ９の一方
に対応し、出力結合容量Cbは一対のコンデンサ９の他方
に対応している。

本実施例においても、第１の実施例と全く同一の作用効
果を得ることができる。

［第３の実施例］ 次に、第９図を参照して本発明の第３の実施例の誘電体
フィルタを説明する。但し、コンデンサ９と内導体膜５
との接続構成以外は第２の実施例と同一であるので、共
通する部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

この実施例では、平均粒径10μｍ程度の銅粒子とクリー
ム半田との約１対１（重量比）の混合物を共振用貫通孔
４に注入し、恒温槽で加熱することによって微細な銅粒
子21aと半田22によって金属キャップ14と内導体膜５と
を結合している。

このようにしても第１及び第２の実施例と同様に内導体
膜５に対するコンデンサ９の結合を容易に達成すること
ができる。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１） 第３の実施例のように銅粒子とクリーム半田と
の混合物を共振用貫通孔４に投入する代りに、微細な銅
粒子21aを先に共振用貫通孔４に投入し、その後クリー
ム半田を投入し、しかる後加熱してもよい。

（２） 銅粒子21の代りに、第10図に示すように、誘電
体ブロック１と同一の材料から成る磁器粒子26に銅メッ
キ層27を設けた導電性を有する粒子21bを共振用貫通孔
４に投入し、その後クリーム半田を注入し、加熱するこ
とによって半田付けしてもよい。また、銅粒子21の代り
に鉄等の別の半田付可能金属粒子を使用してもよい。

（３） クリーム半田の代りに半田粒子又は半田片を共
振用貫通孔４に投入し、これを溶融して半田付けしても
よい。

（４） コンデンサ９は第11図に示すように円柱状誘電
体10aに一対の電極11a、12aを設け、端子部材として金
属キャップ13、14とリード線15、16を設けたものであっ
てもよい。

（５） 被覆体17を省くことができる。これによって内
導体膜５と金属キャップ14との間に大幅な間隙が生じる
場合には、被覆体17に相当する着脱自在な治具を共振用
貫通孔４に挿入するか又は共振用貫通孔４の開放端面２
側の入口を閉塞して導電性粒子及び半田を投入すればよ
い。内導体膜５と金属キャップ14との間隙が狭い場合に
は治具を使用しなくとも銅粒子21及び半田２が所望箇所
に留まる。

（６） 実施例ではコンデンサ９に汎用のものを使用し
ているので、下側にリード線16が導出されているが、必
要に応じて除去してもよい。

（７） 誘電体ブロック１に３個以上の共振用貫通孔４
を設ける場合にも適用可能である。この場合には入力段
と出力段の共振用貫通孔４にコンデンサ９を装着する。

（８） 端面導体膜８を省いて1/2波長の分布定数型誘
電体共振器を構成する場合にも適用可能である。

［発明の効果］ 上述から明らかなように、本発明によれば、低コストな
導電性粒子又は片を使用してコンデンサの端子を内導体
膜に接続するので、誘電体共振器のコストの低減を図る
ことができる。また、共振用貫通孔に対して自由度の大
きい導電性粒子又は片を使用するので、共振用貫通孔に
対するコンデンサ端子の接続を容易に達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる誘電体共振器を
第２図のＩ−Ｉ線で示す断面図、 第２図は第１図の誘電体共振器の平面図、 第３図は第１図のコンデンサを示す拡大断面図、 第４図は第１図の誘電体共振器の等価回路図、 第５図は本発明の第２の実施例の誘電体フィルタを第６
図のＶ−Ｖ線で示す断面図、 第６図は第５図の誘電体フィルタの平面図、 第７図は第５図の各導体膜を備えた誘電体ブロックを示
す斜視図、 第８図は第５図の誘電体フィルタの等価回路図、 第９図は第３の実施例の誘電体フィルタを示す断面図、 第10図は変形例の導電性粒子を示す断面図、 第11図は変形例のコンデンサを示す断面図である。 １……誘電体ブロック、４……共振用貫通孔、５……内
導体膜、７……外導体膜、９……コンデンサ、13、14…
…金属キャップ、15、16……リード線、21……銅粒子、
22……半田。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１個の共振用貫通孔を有する誘
   電体ブロックと、 前記貫通孔の壁面に設けられた内導体膜と、 前記誘電体ブロックの外周面に設けられた外導体膜と、 第１及び第２の端子を有し、前記第１の端子の少なくと
   も一部は前記共振用貫通孔の外に配置され、前記第２の
   端子は前記共振用貫通孔に挿入されて前記内導体膜に接
   続されている結合用コンデンサと を備えている誘電体共振器において、 前記第２の端子と前記内導体膜との間に複数の導電性粒
   子又は片が介在し、前記複数の導電性粒子又は片の相互
   間及び前記導電性粒子又は片と前記第２の端子との間及
   び前記導電性粒子又は片と前記内導体膜との間に半田が
   介在していることを特徴とする誘電体共振器。
2. 【請求項２】少なくとも１個の共振用貫通孔を有する誘
   電体ブロックと、 前記貫通孔の壁面に設けられた内導体膜と、 前記誘電体ブロックの外周面に設けられた外導体膜と、 第１及び第２の端子を有し、前記第１の端子の少なくと
   も一部は前記共振用貫通孔の外に配置され、前記第２の
   端子は前記共振用貫通孔に挿入されて前記内導体膜に接
   続されている結合用コンデンサとを備えている誘電体共
   振器の製造方法において、 前記第２の端子と前記内導体膜との間に導電性粒子又は
   片を投入すると共に半田を投入する工程と、 前記半田を溶融して前記導電性粒子又は片の相互間及び
   前記導電性粒子又は片と前記第２の端子との間及び前記
   導電性粒子又は片と前記内導体膜との間を接続する工程
   と を有していることを特徴とする誘電体共振器の製造方
   法。