JPH0760962B2 - 平面形誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明はマイクロ波帯の通信機器に用いられる小形で量
産性に富む平面形誘電体フィルタに関する。

（従来の技術） マイクロ波帯フィルタの一つとしてストリップ導体を利
用した小型で軽量な平面形誘導体フィルタがある。図６
は従来の平面形誘電体フィルタの一部切欠斜視図であ
り、図７は外部接続用の端子のあるフィルタの斜視図で
ある。

図６に示すように、従来の平面形誘電体フィルタは、一
つの誘電体基板１の一方主表面に一端短絡他端開放の1/
4波長ストリップ導体３及び４がメタライズあるいはエ
ッチングにより並列配置され、これに入出力端子５及び
６が設けられている。この誘電体基板１の他方主表面に
は接地導体７が設けられており、もう一つの誘電体基板
２の一方主表面を残した他の面に接地導体８が設けられ
たものとを図示のように重ね合わせてガラス等で融着固
着させるか、機械的に固定してつくられている。

かかる従来の平面形誘導体フィルタは次のような欠点が
ある。

（１）ストリップ導体３及び４が、銀ペーストや銅ペー
ストを印刷，焼成するメタライズ法で形成された場合、
その導体断面は図５のように厚みが一定とならず、この
ため対向する誘導体基板２とストリップ導体３及び４の
間に隙間ができ、共振周波数が大幅にばらつくことにな
る。このため、フィルタとして所要の特性を出すため
に、大幅なトリミングを必要とし、量産を効果的に行う
ことが困難であった。

（２）ストリップ導体３及び４が、誘電体基板1,2に全
面めっきで導体をつけ、その後エッチングにより所望の
導体パターンを形成する方法の場合は、メタライズ法の
ように導体の厚みの均一性がなくなることはない。しか
し、誘電体基板1,2に金属めっきする場合は、密着強度
を高めるため、まず下地としてニッケルやクロムなど比
較的電気抵抗の大きい金属を無電解めっきをし、その後
銅，金，銀のような電気抵抗の小さい金属を電解めっき
で付けることになる。このため、高周波電流密度の高い
基板面側の導体抵抗が大きくなり、メタライズ法に比べ
損失が増加する。われわれの試作結果では、メタライズ
法に比べ、めっき・エッチング法は1GHzにおいて１〜２
割のＱの低下が確認された。このため、損失の少ないフ
ィルタの用途に使うことが困難であった。

（３）フィルタとして無線機器に用いる場合は入出力の
引出線が必要である。従来は図７（Ａ）に示すように誘
電体基板１と２の間に薄い板を入れて引出線９としてい
た。ところがこの方法では引出線９の板厚分誘電体基板
１と２の間に隙間ができるため、実効誘電率が下がり小
形化への障害となる。この対策として同図（Ｂ）に示す
ように、誘電体基板の寸法を換えたものを組合わせて引
出線10を露出させる方法もあるが、誘電体基板を製造す
る際の抜型が２種類になり、初期投資が大きいこと、誘
電体基板１に引出線10を電気的機械的に接続するための
スペースが必要なため、小形化への障害となるという難
点がある。

以上まとめると次のようになる。

（１）メタライズ法による導体形成＝導体厚の不均一＝
トリミング量大＝量産性に問題あり （２）めっき・エッチングによる導体形成＝導体損失の
増加＝特性の劣化 （３）外部引出線＝実効誘電率の低下＝接続スペースが
必要＝形状大 （発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、以上述べた従来例にあった導体形成
法，外部引出線の課題を解消し、小形でトリミング量が
少なく量産性に優れ、経済的な平面形誘導体フィルタを
提供することにある。

（課題を解決しようとする手段） 図１は本発明の実施例の構成を示す分解斜視図である。
誘電体基板11,12の一方主表面及び一対の側端面には全
面メタライズ導体16,17が形成されている。フィルタを
形成するために必要な共振用電極13a〜13e及び入出力電
極15a,15bはこれらを保持する部分と共に１枚の金属板2
0に板金プレス加工やフォトエッチングによって作られ
る。基板11と12の他方主表面を対向させ、その間に金属
板20を挟んで重ね、側端面電極16,17と金属板20の側端
面をろう付けにより電気的接続及び機械的固定を行う。
次にプレスガイド穴14を基準として、不要な金属板部分
をプレス加工により破線で示した部分を切断して図２の
ごとく、フィルタ完成品が得られる。18a〜18dは電気的
には接地端子となり、15a,15bは入出力用のホット端子
となる。接地端子18aと18d間の金属板は、安定な挟着固
定状態を保つと共に電磁シールドの役割を果たしてい
る。

表面実装部品としての端子形状を要求される場合は、こ
の後さらに端子成形をし、図３の側面図に示す形にする
こともできる。

導体として、１枚の金属板20を用いているので、厚みは
均一であり、従来の印刷・焼成によるメタライズ法の表
面あらさが３μｍであるのに対し、0.3μｍの表面あら
さの金属板が一般品で入手することができる。このため
メタライズ品に比べ10倍の均一性を得ることができ、従
来のメタライズ電極の厚みの不均一により生じる電気的
特性のバラツキをおさえることができ、量産においてト
リミング量が格段に少なくてすみ、歩留向上をはかるこ
とができる。

さらに、金属板材料として機械的強度の大きい鉄系の材
料を用いることができ、表面処理として機械的強度は弱
いが導電性にすぐれた銅，銀，金などのめっきをするこ
とにより、このめっき部分にのみ高周波電流を流すこと
ができ、Ｑの高い共振回路を得ることができる。さらに
入出力引出電極はそのまま入出力端子となるので、従来
例の図７（Ａ）（Ｂ）で述べた問題点が一切なくなり、
小形で経済的なフィルタを実現することができる。

ところで、一般に誘電体の材料としては、アルミナ（Al
₂O₃）や低損失高誘電率セラミックスが用いられる。こ
れらの材料と金属板を接合するときは、線膨張係数の違
いにより機械的歪みによる電気的特性の劣化が問題とな
る。これらセラミックスの線膨張係数はおよそ５〜11pp
m/℃であるが、金属板として鉄ニッケル合金を用いるこ
とによって両者の線膨張係数の整合をとることができ
る。鉄ニッケル合金はニッケルの含有率によって0.9〜2
0ppm/℃の範囲で線膨張係数をコントロールすることが
できるので、使用するセラミックスに応じて最適の材料
を選定することができる。このように、電気的特性は表
面処理のめっきで決定し、機械的，熱的に最適な材料を
選択できることも本発明の大きな特徴である。

図４は使用周波数が低く複数の共振器電極13が共通接続
される短絡端だけでは機械的に支えきれない場合に適用
した金属板20の例を示す部分平面図とそのＸ−Ｙ断面図
である。共振器電極13の開放端の一部に保持部分21を設
け、この部分をハーフエッチング処理して薄くしてあ
る。組立の直前にこの部分を軽くたたくと、この部分が
はずれるようになっている。金属板にフォトエッチング
でこれらの電極を形成した場合、フォトエッチングは金
属板の両面からエッチング処理されるので、レジスト版
を変えるだけであり、ハーフエッチングしたからといっ
てコストの上昇はない。

以上本発明をバンドパスフィルタを例に説明したが、本
発明によりローパスフィルタ，バンドエリミネーション
フィルタなどにも応用構成できることは自明である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明を実施することによ
り次の効果がある。

（１） トリミング量を少なくでき、量産性が向上し、
この結果経済的にフィルタが構成できる。

（２） 外部接続のための特別な端子を付加する必要が
ないため小形となる。

（３） 高周波電流密度の高い誘電体板側のめっき電極
金属に導電率の良い金属を選定することができるので共
振回路のＱが向上し、低損失化が図られる。

（４） 誘電体板と金属板の線膨張係数の整合をとった
材料を選ぶことができるので、耐環境特性，信頼性の優
れたフィルタを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の構成例を示す分解斜視図、図２は本発明
の実施例を示す斜視図、図３は本発明の入出力端子を整
形したフィルタの側面図、図４は本発明の他の金属板電
極構成を示す図、図５はメタライズ導体の厚さを示す断
面図、図６は従来例を示す一部切欠斜視図、図７（Ａ）
（Ｂ）は従来の実施例で入出力端子をつけたフィルタの
斜視図である。 1,2……誘電体基板、3,4……ストリップ導体、5,6……
入出力端子、7,8……接地導体、9,10……引出線、11,12
……誘電体基板、13a〜13e……共振用電極、14……ガイ
ド穴、15a,15b……入出力引出電極、16,17……全面メタ
ライズ導体、18a〜18d……接地端子、20……金属板、21
……保持部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の主表面の全面に電極が設けられた第
   １の誘電体基板と、該第１の誘電体基板と等しい形状を
   なし一方の主表面の全面に電極が設けられた第２の誘電
   体基板と、該第１及び第２の誘電体基板の他方の主表面
   間に挟持され、複数の共振電極のそれぞれ一端が共通接
   続され初段と最終段の共振電極に外部引出電極が設けら
   れた導体板とを備えた平面形誘電体フィルタにおいて、 前記第１及び第２の誘電体基板のそれぞれは、前記一方
   の主表面の電極が延長されて対向する一対の側端面の全
   面にまで連続して配置され、 前記導体板は、前記初段と最終段の共振電極に設けられ
   た外部引出電極が延長され露出した部分が外部引出端子
   部となるように形成され、かつ前記複数の共振電極の共
   通接続部分が前記第１及び第２の誘電体基板の前記側端
   面の一方に沿って配置されるとともに延長され該共通接
   続部分の両端部分が露出して接地端子となるように形成
   され導電性の良いめっきが施された第１の金属板と、前
   記複数の共振電極の開放端側と所定の間隔をおいて前記
   側端面の他方に沿って配置され両端部分が露出して接地
   端子となるように形成され導電性の良いめっきが施され
   た第２の金属板とからなり、 前記第１及び第２の誘電体基板の前記一対の側端面をそ
   れぞれ対応させて他方の主表面間に前記導体板を挟持し
   た状態で、前記一対の側端面の電極と前記第１及び第２
   の金属板の端面とがそれぞれ溶接されたことを特徴とす
   る平面形誘電体フィルタ。