JPH0946132A

JPH0946132A - 周波数調整部を有する電子デバイス及びその周波数調整方法

Info

Publication number: JPH0946132A
Application number: JP19073495A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林; Takehiko Ishizuka; 武彦石塚
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡単かつ確実に電子デバイスの発振周波数や
共振周波数等の周波数を調整できる周波数調整構造及び
方法の提供。【解決手段】電子デバイスにおいて、誘電体基板３４
の少なくとも一表面上に、表面電極３１と、表面電極に
近接し表面電極から露出される誘電体表面を有する電極
非形成部とからなる周波数調整部を設ける。周波数調整
部における電極非形成部の誘電体材料を部分的に除去す
ることにより周波数調整をする。誘電体基板は表面電極
より切削性が優れた誘電体材料により形成する。この場
合、誘電体基板は少なくとも周波数調整部を熱硬化性樹
脂好ましくはガラスエポキシ等の樹脂材料により形成す
る。周波数調整部は、その表面電極から露出している誘
電体基板の面積Ａ₁の誘電体の露出部分の面積Ａ₁に表
面電極の面積Ａ₂を加えた面積Ａ₁＋Ａ₂に対する割合
Ａ₁／（Ａ₁＋Ａ₂）を10％から80％の範囲にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子デバイスにおける
周波数調整に関する。特に本発明は、誘電体基板と該誘
電体基板上に設けた電極を有する電子デバイスにおける
発信周波数又は共振周波数などの周波数調整に関する。
本発明は、例えば携帯電話、自動車電話等の移動電話
や、他の無線機器その他通信機器の分野に広く利用可能
な周波数調整手段を備えた電子デバイス及び該電子デバ
イスにおける周波数調整方法に関する。

【０００２】

【従来技術】電子デバイスにおいて、発信周波数又は共
振周波数等の周波数を調整するための構造及び方法は、
従来から種々提案されている。例えば、特開平3-149912
号公報には、誘電体層と該誘電体層上に形成されたパタ
ーン電極とからなる積層構造のＬＣ共振回路において、
積層体の表面に形成される入・出力用外部端子に連続し
て、積層体内部に設けられるシールド電極に対向する位
置に周波数調整用電極を設け、この周波数調整用電極部
分をトリミングして周波数調整を行うことが教示されて
いる。特開昭58-194406 号公報には、一端が短絡端で他
端が開放端となった同軸共振器において、開放端側を切
削することにより所定の共振周波数を得ることが教示さ
れている。この場合の切削は、開放端側の電極と誘電体
材料を共に除去することにより行う方法と、開放端にお
いて誘電体材料を電極から突出させ、この突出した誘電
体材料を除去する方法とが開示されている。

【０００３】実開昭56-174840 号として出願公開された
実願昭55-73195号の明細書及び図面には、誘電体基板の
表面に形成した容量形成用導電パターンの一部をトリミ
ングすることにより共振周波数等の電気特性を調整する
ことが教示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平3-149912号公報
や実願昭55-73195号に記載されたトリミング用電極を切
除する方法は、切削作業の自動化が困難であり、手作業
に頼る部分が多くなる。特に最近の小形化された電子デ
バイスにおいては、周波数調整用電極に与えられる占有
面積は極めて小さく、他の回路素子も近接した位置に形
成されるため、トリミング電極の切除作業は容易ではな
い。さらに、周波数調整用電極を切除する従来の方法で
は、電極を一旦削り過ぎてしまうと再調整することがで
きないという問題があった。特開昭58-194406 号公報に
記載さた方法は同軸共振器にのみ適用できるものであっ
て、普遍性がない。また、電極を切除する場合には、削
り過ぎの問題が依然として残る。本発明は、上述した従
来の周波数調整方法における問題点を解決し、簡単かつ
確実に電子デバイスの周波数を調整できる周波数調整構
造及び方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による電子デバイスにおいては、誘電体基板
の少なくとも一表面上に、表面電極と、該表面電極に近
接し該表面電極から露出される誘電体表面を有する電極
非形成部とからなる周波数調整部を設ける。そして、該
周波数調整部における電極非形成部の誘電体材料を部分
的に除去することにより周波数調整をする。本発明の電
子デバイスにおいては、誘電体基板を表面電極より切削
性が優れた誘電体材料により形成することが好ましい。
この場合、誘電体基板は少なくとも周波数調整部を熱硬
化性樹脂等の樹脂材料により形成することが好ましい。
熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂等を使用することが
でき、好ましい例としては、ガラスクロスにエポキシ樹
脂を含浸させた複合材すなわちガラスエポキシを挙げる
ことができる。周波数調整部は、その表面電極から露出
している誘電体基板の面積Ａ₁の、該誘電体の露出部分
の面積Ａ₁に表面電極の面積Ａ₂を加えた面積Ａ₁＋Ａ
₂に対する割合、すなわちＡ₁／（Ａ₁＋Ａ₂）を10％
から80％の範囲となるようにすることが好ましい。

【０００６】本発明のさらに好ましい態様においては、
周波数調整部における表面電極の形状を、電極非形成部
を挟み相対向する部分を持つ形状とし、この電極非形成
部を挟み相対向する部分間の距離を100 μｍから500 μ
ｍまでの範囲とする。さらに、本発明は電子デバイスに
おける周波数調整方法を提供する。この方法は、誘電体
基板の少なくとも一表面上に、誘電体表面が露出される
形状及び大きさで表面電極を形成して、この表面電極
と、該表面電極から露出される誘電体表面を有する電極
非形成部とによって周波数調整部を形成し、次いで該周
波数調整部の電極非形成部の少なくとも表面電極に近接
する部分の誘電体材料を部分的に除去することにより周
波数調整を行うものである。本発明のこの方法において
は、電極非形成部の誘電体材料の部分的除去は、固体微
粒子を吹きつけるサンドブラスト法が好ましいが、レー
ザビーム又は電子ビームの照射、機械的な切削などのい
ずれによっても行うことができる。固体粒子の吹きつけ
により本発明を実施する場合には、電極非形成部の誘電
体材料の部分的除去は、１０μｍから100 μｍの粒径の
固体微粒子、例えばアルミナ粒子の吹きつけにより行
う。この固体微粒子の吹きつけは、直径0.3 mmないし0.
5 mmのノズルを使用し、ポンプ圧５ないし７kg/cm²によ
り行うことが好ましい。電極非形成部の誘電体材料の部
分的除去は、電子デバイスの周波数を測定しながら行
い、所定周波数に達したとき誘電体材料の除去を停止す
ることが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明の電子デバイスにおいては、誘電体基板
の少なくとも一表面上に、誘電体表面が露出される形状
及び大きさで表面電極を形成して、この表面電極と、該
表面電極から露出される誘電体表面を有する電極非形成
部とによって周波数調整部を形成してあるので、周波数
調整部の電極非形成部の誘電体材料を部分的に除去する
ことより、該表面電極と誘電体とより形成される周波数
調整部で、周波数調整用コンデンサの容量を減少させる
ことができる。この場合において、誘電体材料として、
少なくとも周波数調整部を熱硬化性樹脂のような樹脂材
料により形成すれば、削り過ぎの場合にも、削り過ぎの
部分に樹脂を塗布し、固化後に再度切除を行うことがで
きる。本発明の電子デバイスにおいては、誘電体の材料
として電極材料より切削性にすぐれた材料を使用するこ
とにより、周波数調整部にアルミナ粒子のような固体粒
子を吹きつけるサンドブラスト法により、電極非形成部
の部分的除去を行うことができる。この場合において、
サンドブラストにより電極にも磨耗を生じる可能性があ
るが、電極より誘電体部分の方が先に削られることにな
り、目的を達成することができる。勿論、本発明にお
いては、サンドブラスト法以外の方法も使用することが
でき、レーザビームや電子ビームの照射、機械的切削な
どを使用することも可能である。本発明においては、周
波数調整のための表面電極は、格子形、櫛形、スパイラ
ル形、蛇行形、その他どのような形状であってもよい。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明が適用される電子デバイスの
一例として電圧制御発信器の等価回路を示す。制御用電
圧が入力される入力部１はコイルＬ２とコンデンサＣ２
とからなるＬＣ回路に接続され、該ＬＣ回路はコンデン
サＣ３とコンデンサＣ４を介してトランジスタＱ１のベ
ースに接続される。トランジスタＱ１のコレクタは電源
入力端子２とコンデンサＣ１に接続され、トランジスタ
Ｑ１のコレクタとベースの間及びベースと接地部との間
には分圧抵抗Ｒ４、Ｒ５が接続される。コイルＬ２とコ
ンデンサＣ３との間の接続部はダイオードＣＶを介して
接地され、コンデンサＣ３とコンデンサＣ４の間の接続
部はコイルＬ１を介して接地される。トランジスタＱ１
のベースとエミッタとの間には、コンデンサＣ５ガ接続
されている。トランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ２
及びコンデンサＣ６を介して接地されている。

【０００９】トランジスタＱ１のエミッタは、コンデン
サＣ７を介してトランジスタＱ２のベースに接続されて
いる。トランジスタＱ２のコレクタはコイルＬ３を介し
て電源入力端子２に接続されている。電源入力端子２と
トランジスタＱ２のベースの間及びトランジスタＱ２の
ベースと接地部との間には、分圧抵抗Ｒ１及びＲ６が接
続されている。トランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ３
及びコンデンサＣ１０を介して接地され、トランジスタ
Ｑ２のコレクタはコンデンサＣ８及びコンデンサＣ９を
介して出力端子３に接続されている。本発明の適用され
る周波数調整用コンデンサＣｔは、上述の回路におい
て、コイルＬ１と並列に接続される。上述した回路は、
積層体構造その他どのような構成でもよく、本発明の周
波数調整用コンデンサＣｔは、その回路構造の一部に一
体に形成される。

【００１０】図２を参照すると、本発明の一実施例とし
ての周波数調整用コンデンサＣｔの一例を示すもので、
(a) は平面図、(b) は(a) のＣ−Ｃ線における断面図で
周波数調整前の状態を示し、(c) は周波数調整後の状態
を示す。また、図２(d) は周波数調整において切除が過
剰にされたときに、樹脂で埋め戻して再調整を行う状態
を示す。図２(a) 及び(b) に示すように、本発明の実施
例として周波数調整部を構成する周波数調整用コンデン
サＣｔは、ガラスクロスに熱硬化性樹脂たとえばエポキ
シ樹脂を含浸させたガラスエポキシからなる誘電体基板
３４の両側に形成されたコンデンサ電極３１、３２を有
する。コンデンサ電極３１は、周波数調整用の表面電極
であり、コンデンサ電極３２はコンデンサ電極３１に対
向して周波数調整用のコンデンサＣｔを形成する接地電
極である。この場合、周波数調整用コンデンサＣｔは、
所望の発振周波数よりも調整可能な範囲内で低周波側で
発振するように容量を設定する。そして、所望の発振周
波数を得るため、サンドブラスト等により容量調整を行
う。

【００１１】図２(a) に示すように、表面電極３１は、
複数個のスロット３３が並列に形成された格子形電極で
あり、誘電体基板３４の材料が表面電極３１のスロット
３３から露出される。本発明の好ましい実施例では、ス
ロット３３の巾は100 ないし500 μｍとする。図３は電
極パターンの他の例を示すもので、(a) は櫛形電極３５
が接地電極３２に対向して配置される例を示し、(b) は
縦横に並んで形成されたスロット開口３３ａを有する格
子形電極を示す。また、図３(c) は、２つの櫛形電極３
５ａ、３５ｂが交差状に組み合わされた例を示す。いず
れの電極パターンも導体のエッチング等により形成する
ことができ、表面電極の間から誘電体材料が露出される
構造となる。図３に例示した周波数調整用の表面電極
は、表面電極と対向する対向電極と表面電極間で周波数
調整用のコンデンサＣｔを形成することができるほか、
対向電極なしでも、表面電極間で周波数調整用のコンデ
ンサＣｔを形成することができる。

【００１２】図２(c) は、サンドブラスト法により本発
明の周波数調整を行なう方法を示すもので、周波数調整
用コンデンサＣｔの上方にサンドブラスト用のノズル３
６が配置される。ノズル３６は直径が約0.3 ないし0.5
mmで、粒径約10ないし100 μｍのアルミナ粒子をポンプ
圧約５ないし７kg/cm²で図に３７で示すように噴射する
構造とする。サンドブラストに際しては、例えば図１に
示す電圧制御発振器に本発明による周波数調整用コンデ
ンサＣｔを組み込んだ場合、該電圧制御発振器を測定装
置に取り付けて、該発振器に電流を流し、発振周波数を
測定しながら微粒子の吹きつけを行なう。そして、目的
の周波数が得られたとき、微粒子の吹きつけを停止す
る。図５(a) はサンドブラスト前の周波数調整用コンデ
ンサＣｔの断面を示すもので、図２(b) の拡大図に相当
する。図５(b) はサンドブラストにより周波数調整用コ
ンデンサＣｔの誘電体基板３４の一部を除去した後の断
面図で、図２(c) の拡大図に相当する。図に示すよう
に、本発明の周波数調整法によれば、電極３１の間に露
出している誘電体基板３４の表面部分のみが削られ、電
極３１はほとんど削られないで残る。本実施例のように
誘電体基板３４として熱硬化性樹脂を使用する場合に
は、サンドブラストによる切削性が非常に良好であるた
め、サンドブラストにおける粒子吹きつけのパワーを高
めることなく、短時間で所望の周波数調整が可能であ
る。

【００１３】図５は、誘電体基板３４の切削による作用
の変化を示すものである。図４は上記調整時の前記周波
数調整用コンデンサＣｔの容量値の変化の状態を示して
いるが、高周波帯においては図５(a) に示す電極３１の
ような形状の電極ではその電極のエッジ部に電界が集中
し易くなる。そして、エッジ部周辺の誘電体が除去され
ると、図５(b) に示すように、電気力線が誘電体外部に
漏れてしまうものもでてくるため、周波数調整用コンデ
ンサＣｔの電気力線の本数が減少し、容量値が減少する
ことになる。なお、通常はガラスエポキシ基板では導体
表面は半田レジストで覆われているが、微粒砂の吹き付
けにより電極３１に施された半田レジストははぎ取られ
ることになる。そのため、電極３１はむき出し状態とな
り、電極に銅を使用する場合には酸化の心配がある。従
って、電極３１は半田レジストで覆わず、予め半田メッ
キをほどこしておけばよい。

【００１４】本実施例における電圧制御発振器では、所
望の発振周波数に対して、約５〜１０％程度周波数を移
動させることができた。図４は、サンドブラスト時間と
周波数調整用コンデンサＣｔの容量の変化の関係を示す
図表であり、ｒ＝誘電体基板の露出面積／（誘電体基板の露出面積＋
表面電極面積）としたとき、ｒをパラメータとして容量の変化を示す。
ｒ＝０では誘電体基板の露出が実質的に０であるので、
サンドブラストによっても容量の変化は生じず、表面電
極の導体材料に磨耗を生じ始めてから、容量に変化が現
れる。ｒ＝0.1 は誘電体基板材料が電極の間から僅かに
露出された状態であり、傾向はｒ＝０の場合に近いが、
サンドブラストにより初めから僅かな容量変化が現れ
る。ｒ＝0.8では、周波数調整用コンデンサＣｔのほと
んどの領域が誘電体基板材料の露出された領域となるた
め、サンドブラストの初期段階での容量変化は僅かであ
る。

【００１５】ｒ＝0.4 では、サンドブラストの初期段階
から顕著な容量変化を生じることが認められる。したが
って、本発明において、サンドブラスト法を用いて周波
数調整を行なう場合には、ｒの値を0.1 から0.8 の間の
範囲とすることが好ましい。ｒの値は、0.3 から0.7 の
範囲とすることが一層好ましい。図４からわかるよう
に、ｒが0.1 以下ではなだらかに変化する領域が得られ
ないため、電子デバイスの周波数調整には不向きであ
る。また、この場合の急激に変化する領域は電極部分が
研削される部分であり、この部分を利用するには、電極
部分が多いため、その変化の領域までに達する時間が長
くなり、量産時の調整工程において調整時間を要し、不
利である。ｒが0.8 以上の場合はサンドブラストによる
容量のなだらかな変化の領域が殆どなくなり、またｒが
0.1 の場合に比べ周波数調整領域において縁の部分に電
極が細長く存在する形になるため、電極が細くなった分
電極自体が削れやすくなり、グラフのようにｒが0.1 以
下の場合に比べなだらかな容量変化が得られる。しか
し、上記実施例の様に各条件の容量値を同一とした場
合、調整素子の面積としては初期に同一容量を得るため
には(l-r) の約逆数倍の面積が必要になるため、ｒ＝0.
8 では約５倍の面積を占有することになる。これは回路
機能ブロックを小型に設計する上でデメリットである。
逆にｒ＝0 と同一形状にｒ＝0.8 の条件で周波数調整用
コンデンサを設計した場合は可変範囲が１／５になるた
め、十分な可変範囲の確保が困難となる。

【００１６】従って、ｒは上記範囲内、望ましくは0.25
〜0.6 程度が、サンドブラスト直後になだらかな容量変
化領域を有し、研削時間も比較的早く調整可能という点
で良好な条件である。図２(d) は、サンドブラスト等の
誘電体材料除去の工程において材料を除去し過ぎた場合
の修復方法を示すもので、誘電体基板３４がガラスクロ
スにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシの場合に
は、エポキシ樹脂を図２(d) に３８で示すように表面電
極３１の間のスロット３３に充填し、再度切削を行なう
ことにより、所望のコンデンサ容量を得て、周波数調整
を行なうことができる。

【００１７】

【効果】以上述べたように、本発明においては、電子デ
バイスの一部に表面電極を有する周波数調整用コンデン
サを設け、該周波数調整用コンデンサの表面電極を、そ
の電極に近接した位置で該電極から誘電体基板が露出さ
れる形状とし、表面電極から露出される誘電体基板材料
を切除して周波数調整を行なうようにしたので、回路の
形成後に周波数調整を行なうことが容易になる。特に、
誘電体材料の切除をサンドブラスト法により行なう場合
には、周波数調整作業が容易で、比較的小さな場所でも
簡単に実行できる。さらに、誘電体材料として熱硬化性
樹脂等の樹脂材料を使用すれば、削りすぎの場合にも樹
脂盛りをして再調整を行なうことが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周波数調整部を設けることができる
電圧制御発振器の一例の等価回路を示す回路図である。

【図２】本発明の周波数調整部の構造を示す概略図
で、(a) は周波数調整用コンデンサの平面図、(b) はそ
の横断面図、(c) は周波数調整のための誘電体材料切除
をおこなった状態を示す横断面図、(d) は誘電体材料を
削り過ぎた場合の修復の方法を示す横断面図である。

【図３】本発明においては使用できる電極パターンの
例を示す平面図であって、(a) は櫛形電極を、(b) は格
子形電極を、(c) は２つの櫛形電極を交差状に配置した
例をそれぞれ示す。

【図４】本発明におけるサンドブラストの時間と周波
数調整用コンデンサの容量変化の関係を示す図表であ
る。

【図５】本発明の周波数調整を示す周波数調整用コン
デンサの断面図で、(a) はサンドブラスト前の状態を、
(b) はサンドブラスト後の状態をそれぞれ示す。

【符号の説明】

Ｃｔ・・・周波数調整用コンデンサ、３１・・・表面電極、３２・・・接地電極３３・・・スロット、３４・・・誘電体基板、３５・・・櫛形電極、３６・・・ノズル、３７・・・アルミナ粒子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板の少なくとも一表面上に、表
面電極と、該表面電極に近接し該表面電極から露出され
る誘電体表面を有する電極非形成部とからなる周波数調
整部を設け、該周波数調整部における電極非形成部の誘
電体材料を部分的に除去することにより周波数調整をし
たことを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】請求項１に記載した電子デバイスであっ
て、前記誘電体基板を前記表面電極より切削性が優れた
誘電体材料により形成したことを特徴とする電子デバイ
ス。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載した電子デ
バイスであって、前記誘電体基板は少なくとも前記周波
数調整部を樹脂材料により形成したことを特徴とする電
子デバイス。
【請求項４】請求項１から請求項３までのいずれか１
項に記載した電子デバイスであって、前記周波数調整部
における前記誘電体基板が露出している部分の面積の該
誘電体基板の露出面積に前記表面電極の面積を加えた値
に対する割合が10％から80％の範囲にあることを特徴と
する電子デバイス。
【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれか１
項に記載した電子デバイスであって、前記周波数調整部
における前記表面電極の形状を前記電極非形成部を挟み
相対向する部分を持つ形状とし、この電極非形成部を挟
み相対向する部分間の距離を100 μｍから500 μｍまで
の範囲としたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】誘電体基板と該誘電体基板に設けられた
電極とからなる電子デバイスにおいて周波数を調整する
方法であって、誘電体基板の少なくとも一表面上に、誘電体表面が露出
される形状及び大きさで表面電極を形成して、この表面
電極と、該表面電極から露出される誘電体表面を有する
電極非形成部とによって周波数調整部を形成し、前記周波数調整部の前記電極非形成部の少なくとも該表
面電極に近接する部分における誘電体材料を部分的に除
去することにより周波数調整を行う、段階を含むことを
特徴とする電子デバイスの周波数調整方法。
【請求項７】請求項６に記載した周波数調整方法であ
って、固体微粒子の吹きつけ、レーザビーム又は電子ビ
ームの照射、機械的な切削のいずれか又はこれらの組み
合わせにより前記電極非形成部の誘電体材料の部分的除
去を行うことを特徴とする周波数調整方法。
【請求項８】請求項６に記載した周波数調整方法であ
って、前記電極非形成部の誘電体材料の部分的除去は、
10μｍから100 μｍの粒径の固体微粒子の吹きつけによ
り行うことを特徴とする周波数調整方法。
【請求項９】請求項８に記載した周波数調整方法であ
って、前記固体微粒子の吹きつけは、直径0.3 mmないし
0.5 mmのノズルを使用し、ポンプ圧５ないし７kg/cm²に
より行うことを特徴とする周波数調整方法。
【請求項１０】請求項６から請求項８までのいずれか１
項に記載した周波数調整方法であって、電子デバイスの
周波数を測定しながら前記電極非形成部の誘電体材料の
部分的除去を行い、所定周波数に達したとき誘電体材料
の除去を停止することを特徴とする周波数調整方法。