JPH0715218A

JPH0715218A - 積層誘電体フィルタの製造方法

Info

Publication number: JPH0715218A
Application number: JP17374593A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki; 靖生鈴木; Kazuhisa Yamazaki; 和久山崎; Kazuaki Endo; 一明遠藤; Michiaki Tsurumi; 通昭鶴見; Noboru Kojima; 暢小島; Yasue Ishiguro; 靖江石黒
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】共振器導体を短く且つフィルタを薄型化で
き、しかも共振器間の電磁界結合を調整して共振器同士
を接近させ、フィルタ全体を小形化する。【構成】複数の共振器導体１２を有する高誘電率材料
のグリーンシート１０の上下両側に、多数枚の高誘電率
材料のグリーンシート１０を積層配置し、加圧一体化し
て焼成する。その場合、積層する多数枚のグリーンシー
トのうちの一部又は全てについて、隣接する共振器導体
間の位置に、予め穴又はスリットを成形して異種材料１
６を充填しておく。焼成品の外表面に必要な外部電極等
を設ける。異種材料としては低誘電率材料、焼成時に飛
散する樹脂材料、又は導電材料を用いる。異種材料は、
グリーンシートの積層方向の中央部近傍にのみ配置して
もよいし、積層方向に均等に分散配置してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行ストリップ線路共
振器型の積層誘電体フィルタの製造方法に関し、更に詳
しく述べると、誘電積層体内部の共振器導体同士の間の
位置に異種材料を設けて各共振器間の電磁界結合度を調
整し、それによって共振器間距離を短縮して全体を小形
化する技術に関するものである。この積層誘電体フィル
タは、例えばマイクロ波用の移動体通信装置などに好適
である。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波用フィルタとして共振器をス
トリップ線路で構成する形式がある。例えば１／４波長
共振器の場合、誘電体内部に直線状のストリップ線路型
の共振器導体を配列し、誘電体の外表面に外部電極を形
成する。そして各共振器導体の一端が開放となり、他端
が外部電極に短絡されるようにする。また誘電体外表面
の両端には独立した（外部電極と導通していない）入出
力電極を設ける。

【０００３】この種のフィルタでは、入力電極から入っ
た信号が容量結合された共振器に伝わり、共振して通過
周波数が決まる。共振周波数ｆは、共振器導体の長さで
決まり、その長さをＬとすると、ｆ＝Ｃ／（４×Ｌ×εr ^1/2）となる。但し、Ｃは光速度、εr は誘電体材料の誘電率
である。一般に複数段の共振器で構成されており、再び
容量結合して出力電極に伝播し、出力される。

【０００４】従って使用する誘電体材料が決まっている
と、共振周波数は共振器導体の長さで決まり、また共振
器同士の結合度及び入出力電極と共振器との結合度は、
それらの間の距離によって決まる。そこで、所望のフィ
ルタ特性を発現させるためには、それら共振器間の距離
を適切に調整する必要があり、そのため各共振器導体及
び入出力電極を適切な位置に配設することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の式からも分かる
ように、使用する誘電体材料の誘電率が高ければ高いほ
ど、同じ共振波長に対して共振器導体を短くできる。つ
まり共振器導体長手方向の小形化が可能となる。そこで
近年、種々のマイクロ波用高誘電率材料（例えば誘電率
εr ≒７０〜９０程度）が開発され、使用されている。
ところが、従来構造の一体型複数段フィルタでは、誘電
体材料の誘電率が高くなるほど、共振器導体の長さは短
くなり、従って誘電体の共振器長手方向寸法は短くなる
が、共振器配列方向寸法は短縮されない。特にインター
デジタル形の構成では、主に電界結合となるため、使用
する誘電体材料の誘電率が高くなるほど共振器配列方向
寸法を大きくする必要が生じる。

【０００６】つまり高誘電率材料を用いると、共振器導
体は短くできるが、共振器間隔は短縮されず、逆に誘電
率がそれほど高くない誘電体を用いると、インターデジ
タル形の場合、共振器間隔は狭めることができるが、共
振器導体は長くなるという相反する問題が生じている。

【０００７】本発明の目的は、共振器導体を短くでき、
しかも共振器間の電磁界結合を調整して共振器同士を接
近させ、全体を小形化できる積層誘電体フィルタの製造
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、基本的には、
複数の共振器導体を有する高誘電率材料のグリーンシー
トの上下両側に、多数枚の高誘電率材料のグリーンシー
トを積層配置し、加圧一体化して焼成する方式の積層誘
電体フィルタの製造方法である。そして、それら積層す
る多数枚のグリーンシートのうちの一部もしくは全ての
グリーンシートについて、隣接する共振器導体間の位置
に、穴又はスリットを成形し、該穴又はスリットに異種
材料を充填しておき、一体化した後に焼成する。焼成品
の外表面に必要な外部電極等を設けることは言うまでも
ない。

【０００９】具体的には、例えば積層する全てのグリー
ンシートについて、多数の小穴を整列形成し、各小穴に
低誘電率材料又は焼成時に飛散する樹脂材料を充填する
方法がある。低誘電率材料としては、例えばアルミナや
フォルステライトなどを用いる。樹脂材料を充填した場
合は、焼成時にそれが飛散して、その部分に空間ができ
る。樹脂材料としては、グリーンシートの成形に使用す
る有機結合剤などが利用できる。積層する一部のグリー
ンシートにのみ、多数の小穴を整列形成し、各小穴に低
誘電率材料、焼成時に飛散する樹脂材料、又は導電材料
を充填してもよい。導電材料としては、例えば銀などが
使用可能である。この場合、異種材料を充填したグリー
ンシートを積層方向の中央部近傍にのみ配置し、積層方
向の上下両側近傍には異種材料の無いグリーンシートを
配置してもよいし、異種材料を充填したグリーンシート
を積層方向に均等に分散配置してもよい。

【００１０】なお、通常の製品製造に際しては、上記の
ような共振器導体パターンや異種材料の充填パターン
を、多数縦横方向に規則的に配列したグリーンシートを
使用して、積層一体化した後、切断して１個ずつに分離
するような多数個取りの手法を採用するのがよい。

【００１１】

【作用】共振器間に低誘電率材料の充填部分が存在した
り、空間が存在すると、他の部分より誘電率が下がるた
め、容量結合が小さくなる。共振器間に導電材料の充填
部分が存在すると、それによって磁界結合が小さくな
る。いずれにしても、電界結合を用いた共振器において
は、共振器間の電磁界結合が弱まるため、共振器導体を
近づけて必要な結合度を得ることになり、その結果、グ
リーンシートとして高誘電率材料を使用しているにも関
わらず共振器導体の配列方向長さは短縮される。また充
填する材料により結合度を制御できることから、外形を
一定にしたまま各種の通過帯域幅をもったフィルタを構
成することが可能となる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例の説明図であり、２
段フィルタの場合である。ここでは、説明並びに図面を
簡略化するため、１個取りについて説明する。この誘電
体フィルタは、数十枚（例えば３５枚程度）の高誘電率
材料からなるグリーンシート１０を積層配置し、加圧一
体化して焼成することにより製造する。ここでは、多数
枚のグリーンシートのうち、中間に位置する１枚（ある
いは２枚）に２個の共振器導体１２を形成する。グリー
ンシート１０は、チタン酸バリウム系などのマイクロ波
用高誘電率材料（例えば誘電率εr ≒９０）と有機結合
剤等とを混合し、ドクターブレード法やロール圧延法な
どによりシート状（例えば厚さ数十〜百数十μｍ程度）
に成形した未焼成品である。共振器導体１２は、このグ
リーンシート１０の上に、銀ペーストなどをスクリーン
印刷法などによって印刷したものであり、矩形状であっ
て平行に配置され、その短辺側の一端１２ａがグリーン
シートの端縁まで延び、他端１２ｂはグリーンシート内
にとどまるようなパターンになっている。

【００１３】各グリーンシート１０には、２個の共振器
導体１２の間の位置に、異種材料の充填部を設ける。図
２に示すように、まず所定の厚みのグリーンシート１０
を用意し（図２のＡ）、その所定の位置（共振器導体同
士の間の位置）に多数の小穴１４を穿設する（図２のＢ
参照）。ここでは５個ずつ２列に配列している。これは
パンチなどによって一度に正確に且つ容易に形成でき
る。この各小穴１４に異種材料１６を充填する（図２の
Ｃ参照）。異種材料１６としては、例えばアルミナ（誘
電率εr ≒１０）やフォルステライト（誘電率εr ≒
８）など低誘電率材料の粉末を含むペースト等を用い
る。図３に示すように、例えばグリーンシート１０の厚
みｔが８０μｍ程度の場合、小穴１４の直径ｄは０．１
〜０．２mm程度とする。穴径が大き過ぎると充填物の脱
落が生じ、小さ過ぎると完全な充填が行えない。

【００１４】これらのグリーンシート１０を多数枚（例
えば３５枚程度）位置を合わせて積層し、加圧一体化し
た後、焼成する。そして図４に示すように、焼成品の外
面に必要な外部電極１８及び入出力電極２０を形成す
る。それらの形成は、導電ペーストを塗布し、焼き付け
ればよい。その際、内部の共振器導体の一端１２ａ（焼
結品の端面に露出している端縁）が外部電極１８と導通
するようにし、それが短絡端となる。他端１２ｂは誘電
体内部にあり、開放端となる。このようにして、内部中
央に共振器導体が存在し、その間の位置に異種材料１６
の柱状部分が配列され、外側に外部電極１８と入出力電
極２０を設けた積層誘電体フィルタが得られる。なお、
図５は図４のＸ−Ｘ断面を示している。

【００１５】上記の実施例では小穴に低誘電率材料を充
填したが、焼成時に飛散するような樹脂材料を充填して
もよい。これにはグリーンシートの製造に使用している
有機結合剤を利用できる。この樹脂材料を充填すること
により、加圧一体化工程での小穴の崩れを防止でき、且
つ焼成時にはそれが分解飛散して空間が形成される。空
間は誘電率εr ＝１であるから、これによって所望の位
置に低誘電率部分を設けることができる。

【００１６】この積層誘電体フィルタの動作は、次の通
りである。入力電極（一方の入出力電極２０）から入っ
た信号が容量結合された共振器に伝わり、共振して通過
周波数が決まる。共振は２段の共振器で起こり、再び容
量結合して出力電極（他方の入出力電極２０）に伝播
し、出力される。共振周波数は、共振器導体の長さと誘
電体材料の誘電率で決まり、本発明では高誘電率材料を
用いるため、その長さは短くて済む。また共振器同士の
間が、他の部分より低誘電率であるため、容量結合が小
さくなり、共振器間隔を狭めることができる。

【００１７】図６は、本発明の他の実施例を示してい
る。基本的な構成は前記図１の場合と同様であるので、
説明を簡略化するため、対応する部分には同一符号を付
す。ここでは、異種材料１６を充填したグリーンシート
１０を中間部分にまとめて配置し、その上下両側に異種
材料を充填していないグリーンシート１０を積層配置す
る。中央には共振器導体１２を有するグリーンシート１
０を配置する点は、上記と同様である。積層し、加圧一
体化した後、焼成する。このようにして得られる積層誘
電体フィルタの断面を図７に示す。共振器同士の間の位
置で且つ厚み方向の中間部分に異種材料１６がまとまっ
て充填されている様子が分かる。異種材料としては、低
誘電率材料の他、導電材料（例えば銀ペーストなど）も
使用可能である。

【００１８】図８は、更に他の実施例を示す断面図であ
る。異種材料１６を充填した複数枚のグリーンシート１
０の層と、充填していない複数枚のグリーンシート１０
の層を交互に設けて、異種材料１６が積層方向にほぼ均
等に分散配置する例である。これらのグリーンシート
は、任意の枚数毎に交互に積層配置してよい。

【００１９】異種材料として低誘電率材料を充填した場
合（空間の場合も含めて）は、前述したように、共振器
同士の間の部分での誘電率が他の部分より下がり、容量
結合が小さくなる。また異種材料として導電材料を充填
した場合は、共振器間の電磁界結合が小さくなる。これ
らによって隣接する共振器間の結合度が低下し、その結
果、共振器間隔を狭めて結合をとる必要が生じるため、
共振器の配列方向の寸法を短縮できることになる。

【００２０】このような積層誘電体フィルタを量産する
場合には、図示したような共振器導体パターンあるいは
異種材料充填部を、１枚のグリーンシートに縦横方向に
規則正しく多数整列しておき、必要枚数を積層し一体化
した後、切断して１個ずつばらばらにする多数個取りの
方法を採用することになる。

【００２１】以上、本発明の好ましい実施例について詳
述したが、本発明はこのような構成のみに限定されるも
のでないこと無論である。グリーンシートに形成する共
振器導体は３個以上（即ち、３段以上）の多段構成とし
てもよい。各共振器導体は独立した矩形状であるが、一
端（短絡端側）で導体パターンにより連続する形状でも
よい。またグリーンシートに形成する小穴の大きさ及び
配列個数、配列位置なども任意であり、必要な結合度や
異種材料の充填のし易さなどに応じて適宜決定する。

【００２２】また上記の実施例はグリーンシートに小穴
を形成する方法であるが、小穴の代わりに、あるいは小
穴と共にスリットを形成し、それに異種材料を充填して
もよい。その場合、複数枚のグリーンシートを積層し
て、一度にスリットを形成し、異種材料を充填する方法
でもよい。更に外部電極は、焼成品に導電ペーストを塗
布して焼き付ける方法が一般的であるが、場合によって
は加圧一体化した成形品の外表面に予め電極材料を付着
しておいて、焼成時に同時に焼き付けることも可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記のように、多数の高誘電率
材料のグリーンシートを積層する際、共振器間の位置に
小穴もしくはスリットを設けて異種材料を充填してお
き、加圧一体化し焼成する方法であるから、共振器導体
長さは高誘電率材料を用いているために短くでき、且つ
共振器間隔も、間に異種材料が存在することによって結
合度が弱くなるため狭めることができる。これらによっ
て本発明によれば、フィルタ全体を小形化でき、特に多
段フィルタの場合に、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図。

【図２】グリーンシートに異種材料を充填する際の工程
説明図。

【図３】グリーンシートの部分断面図。

【図４】本発明により得られる積層誘電体フィルタの斜
視図。

【図５】そのＸ−Ｘ断面図。

【図６】本発明の他の実施例を示す説明図。

【図７】その断面図。

【図８】本発明により得られる積層誘電体フィルタの他
の例の断面図。

【符号の説明】

１０グリーンシート１２共振器導体１４小穴１６異種材料１８外部電極２０入出力電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鶴見通昭東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者小島暢東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者石黒靖江東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の共振器導体を有する高誘電率材料
のグリーンシートの上下両側に、多数枚の高誘電率材料
のグリーンシートを積層配置し、加圧一体化して焼成す
る積層誘電体フィルタの製造方法であって、それら多数
枚のグリーンシートのうちの一部もしくは全てのグリー
ンシートについて、隣接する共振器導体間の位置に、穴
又はスリットを成形し、該穴又はスリットに異種材料を
充填しておき、一体化した後に焼成する積層誘電体フィ
ルタの製造方法。
【請求項２】積層する全てのグリーンシートについ
て、多数の小穴を整列形成し、各小穴に低誘電率材料又
は焼成時に飛散する樹脂材料を充填する請求項１記載の
製造方法。
【請求項３】積層する一部のグリーンシートにのみ、
多数の小穴を整列形成し、各小穴に低誘電率材料、焼成
時に飛散する樹脂材料、又は導電材料を充填する請求項
１記載の製造方法。
【請求項４】異種材料を充填したグリーンシートを積
層方向の中央部近傍にのみ配置し、積層方向の上下両側
近傍には異種材料の無いグリーンシートを配置する請求
項３記載の製造方法。
【請求項５】異種材料を充填したグリーンシートを積
層方向に均等に分散配置する請求項３記載の製造方法。