JP2732186B2 - 積層型誘電体フィルタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１／４波長共振型のス
トリップ線路を有する積層型誘電体フィルタを製造する
方法に関するものである。更に詳しく述べると、多数個
取り共振器基板と結合調整用基板及び外側基板を積層接
着し、それを切断分離し、外表面に電極を設けるように
し、多数個取りにより工数の低減並びに品質・特性の安
定化を図った積層型誘電体フィルタの製造方法に関する
ものである。この誘電体フィルタは、例えばマイクロ波
用の各種無線機器などに好適である。

【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、誘電体基板上に直線状のストリップ線路
型の共振器導体を設け、そ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。ここで共振器導体
は、共振波長の１／４波長の奇数倍の長さに設定する。
実際のフィルタを構成する場合には、複数の上記共振器
導体を誘電体基板上に並べて短絡面を共通に接続し、隣
接する共振器導体の間隔はフィルタ特性に対応した結合
強度となる所定の距離に定める。

【０００３】このようなストリップ線路型フィルタで
は、例えば、誘電体基板上にスクリーン印刷法によって
所定形状に導電ペーストを付着させるか、あるいは誘電
体基板の表面に所定形状となるように電極形成部をやや
窪ませる加工を施し、その内部に導電ペーストを充填す
る。その後、誘電体基板を加熱処理して導電ペーストを
焼き付け、所望の電極パターンを形成する。また別の例
としては、２枚の誘電体基板の間に、予め打抜きあるい
はエッチングなどにより所定の形状に成形した薄肉導電
板（共振器導体）を挾み込むトリプレート構造もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のストリッ
プ線路型フィルタは、いずれにしても共振器導体を同一
の誘電体基板上で平面的に形成する構成であり、フィル
タの帯域は共振器導体の間隔による結合状態で決まるた
め、特にフィルタを小形化する場合に所望の帯域に制御
することが難しい。

【０００５】スクリーン印刷法による共振器パターンの
形成は、一般に印刷精度が十分とは言えず、共振周波数
及び結合が変化するため、トリミングが必要となる。ま
た誘電体基板に凹部を形成して導電材料を充填する場合
は、不必要な部分にまで導電材料が付着してしまうた
め、それを除去しなければならず、煩雑な作業か要求さ
れる。更にトリプレート構造の場合は、導電板の存在に
よって、その厚み分だけ両誘電体基板の間に隙間が生じ
るため、等価誘電率が低下し、寸法をさほど小さくでき
ない。また導電板の厚みの部分の遮蔽対策も必要とな
る。誘電体基板を重ね合わせたときに寸法的なずれが発
生し易く、所望の特性が得られ難い。

【０００６】これらの欠点を解消できるものとして、本
発明者等は先に積層型の誘電体フィルタを提案した（例
えば特願平４−１５８５７８号など）。ここでは、内部
にストリップ線路を有する複数個の共振器を、間に結合
調整用部材を介して積層し、積層方向の両側に外側部材
を設け、外表面に外部電極などを形成することにより製
作している。

【０００７】本発明の目的は、上記の構造の積層型誘電
体フィルタを効率よく多数個取り方式で製造でき、且つ
各部材間の組立ずれを無くして、品質・特性を安定化さ
せることのできる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、ストリップ線
路型共振器の内部電極となる電極を主表面に形成した誘
電体基板を多数枚積層接着し、その積層体を前記主表面
に対して垂直に切断して複数の共振器基板を作製する工
程と、複数枚の前記共振器基板を、間に結合調整用基板
を挾んで積層し、その積層方向の両側に位置する共振器
基板の更に外側に外側基板を配置して接着一体化し、そ
の一体化構造体を前記内部電極に平行で且つ内部電極が
中間に位置するように切断分離し、分離したフィルタ素
体の外表面に電極を形成する工程とを具備している積層
型誘電体フィルタの製造方法である。

【０００９】ここで外側基板の外側主表面に、予め外部
電極の一部と入出力電極を形成しておき、その電極付き
外側基板を用いて一体化構造体を作製し、分離したフィ
ルタ素体の残りの外表面（４面）に必要な電極（外部電
極の残部と前記入出力電極と導通する島状電極）を形成
する方法が好ましい。あるいは、電極無しの外側基板を
用いて一体化構造体を作製し、その後、分離したフィル
タ素体の全外表面（６面）に必要な電極を形成する方法
でもよい。共振器基板は、必要なフィルタ段数に応じた
枚数を使用し、それらを積層してフィルタを組み立て
る。

【００１０】

【作用】共振器基板を作製する工程では、積層体を切断
するため、多数の共振器が横方向に整列し一体となった
同一形状の基板が多数枚得られる。共振器の内部電極の
精度は、切断加工の精度で決まり、十分高く且つ安定し
ている。次の工程では、この共振器基板を結合調整用基
板を介して重ねるのであるから、もともと同一の誘電体
基板から切り出した部材が重ねられることになり、重な
り合う共振器の位置ずれは、共振器が共振器基板のどの
位置にあっても（端部寄りでも中央寄りでも）生じな
い。これによって特性の揃った積層型誘電体フィルタを
容易に多数個取りできるようになる。

【００１１】

【実施例】図１〜図６は本発明に係る積層型誘電体フィ
ルタの製造方法の一例の各工程を示している。これは２
段フィルタの場合である。この製造方法により得られる
積層型誘電体フィルタは、図６に示すように、１／４波
長共振ストリップ線路型の２個の共振器１０ａ，１０ｂ
と、１個の結合調整用部材１２を交互に厚み方向に積層
し、その外側に外側部材１４ａ，１４ｂを配置し、それ
らの外表面に入出力電極や外部電極など必要な電極を形
成した構造である。

【００１２】製造工程は以下の通りである。まず、図１
及び図２に示すように、共振器基板を作製する。図１に
示すように誘電体基板３０の主表面に電極３２を形成
し、それを多数枚積層接着する。誘電体基板３０は、共
振器の素材となるものであり、例えばチタン酸バリウム
系など、通常マイクロ波用フィルタに使用しているマイ
クロ波用高誘電率材料の焼結体である。所定の厚みを有
する平板状の誘電体基板３０の主表面全体に銀ペースト
を塗布して焼き付け電極３２を形成する（この電極３２
がストリップ線路型共振器の内部電極となる）。これに
接着用銀ペーストを塗布して多数枚積層して圧接し、焼
き付け一体化して積層体３４とする。

【００１３】次に仮想線で示すように、各誘電体基板３
０の主表面に対して垂直に、所定の厚さ（共振器の幅寸
法）で薄くスライスし、図２に示すような共振器基板３
６を得る。従って、各共振器基板３６は、内部電極３８
を備えた多数の共振器が横方向に整列し一体に結合した
構造となる。

【００１４】このようにして得た共振器基板３６のう
ち、図３に示すように、２枚の共振器基板３６ａ，３６
ｂを、間に結合調整用基板４０を挾んで積層し、その積
層方向の両側に外側基板４２ａ，４２ｂを配置して、ガ
ラスなどの接着剤により一体化する。その際、両共振器
基板３６ａ，３６ｂは、対応する内部電極３８が同一面
内に位置するように揃えて積層することは言うまでもな
い。結合調整用基板４０及び外側基板４２ａ，４２ｂ
は、必ずしも前記誘電体基板３０の材質（共振器を構成
する誘電体材料）と同一である必要はない。共振器材料
より誘電率の低い材料（例えばフォルステライト等）で
もよい。

【００１５】この実施例では、外側基板４２ａ，４２ｂ
の外側主表面に、予め外部電極の一部４４と入出力電極
４６からなる電極パターンを形成してある。図示されて
いないが、ここでは一方の外側基板４２ａと他方の外側
基板４２ｂの入出力電極４６は逆の位置（図では外側基
板４２ａの入出力電極は手前側、外側基板４２ｂの入出
力電極は奥側）に形成している。図４に示すように、こ
の電極パターン付き外側基板４２ａ，４２ｂを用いて積
層した一体化構造体５０を、仮想線で示す位置で切断分
離する。この切断位置（切断面）は、共振器基板３６
ａ，３６ｂの内部電極３８に平行で、且つ内部電極３８
が中間に位置するような面である。なお形を整えるた
め、一体化構造体５０の全周も仮想線で示すように切り
落とす。これによって図５に示すようなフィルタ素体５
２が得られる。この切断分離の工程において、外側基板
４２ａ，４２ｂの外側主表面の電極パターンは、外部電
極の一部４４と入出力電極４６とが分離した形状とな
る。

【００１６】このフィルタ素体５２の外表面（４面）
に、図６に示すように、外部電極の残部４５と島状電極
４８とをメタライズにより形成する。外部電極の残部４
５は、前述した外部電極の一部４４と導通し、島状電極
４８は共振器の部分に設けられていて入出力電極４６と
導通する。このようにして積層型誘電体フィルタ６０が
得られる。図６のＡとＢは互いに反対側の面から見た状
態を表している。

【００１７】作製した積層型誘電体フィルタ６０の構造
は次の通りである。１／４波長共振ストリップ線路型の
２個の共振器１０ａ，１０ｂを１個の結合調整用部材１
２を介して積層し、その外側に外側部材１４ａ，１４ｂ
を配置し、それらの外表面に必要な電極を形成した構造
である。両共振器１０ａ，１０ｂは同一形状であり、無
電極側の端面が開放面、電極形成側の端面が短絡面とな
る。ここでは両共振器１０ａ，１０ｂの向き（開放面及
び短絡面の位置）は丁度逆に設定している。そして、無
電極端面近傍の外表面に独立した島状電極４８が位置す
る。なお図面を分かり易くするため、各図において電極
形成部分に影線を施し、無電極部分（誘電体の素地が露
出している部分）には細かな点々を付して表している。

【００１８】上記のようなストリップ線路型の共振器
は、誘電体材料中に形成した内部電極によって１／４波
長共振器が形成され、それが外部電極で短絡したものと
なる。従って、基本的には共振器の長さ寸法で共振波長
（共振周波数）が決まる。また共振器の幅（積層方向寸
法）が大きくほど共振周波数は低くなり、高さ（内部電
極と外部電極との間隔）が小さくなるほど共振周波数は
低くなる。共振器は、その外部電極をトリミングするこ
とにより、共振周波数を微調整できる。なお入出力結合
は、共振器の内部電極と島状電極との間の容量によって
行う。従って、島状電極をトリミングすることにより、
入出力結合を微調整できる。本実施例では外側部材に入
出力電極を形成しているが、この入出力電極部分の容量
への影響は少ない。この入出力電極によって、面実装時
に半田付け部（フィレット）を目視確認でき、実装の確
実性を高め、作業の容易化を図ることができる。

【００１９】各共振器は、間の結合調整用部材によって
段間の結合調整が行われ、それによって所望のフィルタ
が実現する。その様子を図７及び図８に示す。図７は、
結合調整用部材の幅（積層方向寸法）を１mmに設定した
時の、材料の誘電率εr に対する比帯域幅（ΔＢ_T ／ｆ
₀ ）の関係を示している。また図８は、結合調整用部材
として誘電率εr が７の材料を使用し、その幅に対する
比帯域幅の関係を示している。このように、結合調整用
部材の材質（誘電率）や寸法を変えることで、容易に結
合度合を制御でき、比帯域幅を調整できることが分か
る。

【００２０】本実施例の積層型誘電体フィルタでは、両
入出力電極が対角の位置に存在し互いに離れているた
め、入出力間での電波飛びを低減でき、その結果、必ず
しも金属製ケースを被せる必要はなくなる。前述のよう
に、このフィルタは回路基板上にそのまま面実装でき
る。回路基板に載せて、入出力電極を回路基板の入出力
パターンに接続すると共に、外部電極を回路基板のアー
スパターンに半田付けし、電気的接続と機械的固定を行
う。勿論、金属製ケースを被せてもよい。

【００２１】以上、本発明の好ましい一実施例について
詳述したが、本発明はこの構成のみに限定されるもので
はない。本発明は３段以上のフィルタにも適用できる。
その場合は、必要枚数の共振器基板を、間にそれぞれ結
合調整用基板を挾んで積層すればよい。入出力電極の位
置や共振器の向きは自由に設定できる。また上記の実施
例では、予め外側基板に外部電極の一部や入出力電極を
形成しているが、無電極の外側基板を用いて一体化構造
体を作製し、分離した各フィルタ素体の外表面（６面）
に必要な電極を形成するようにしてもよい。但し、予め
外側基板に電極を形成しておく方が作業性は良好であ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように、誘電体基板を電
極を介して多数積層しスライスすることにより多数の共
振器基板を得、該共振器基板を、間に結合調整用基板を
介し、両側に外側基板を設けて積層し、それを切断して
フィルタ素体とし、外部電極等を設ける構成としたか
ら、積層型誘電体フィルタを効率よく多数個取り方式で
製造できる。また各共振器基板は、同一形状のものが得
られるので、各部材間の組立ずれ（特に積層時における
共振器同士の位置ずれ）を無くすことができ、品質並び
に特性が安定化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】共振器基板の作製工程の説明図。

【図２】共振器基板の斜視図。

【図３】共振器基板と結合調整用基板、外側基板の積層
状況の説明図。

【図４】一体化構造体と切断位置を示す説明図。

【図５】フィルタ素体の斜視図。

【図６】積層型誘電体フィルタの斜視図。

【図７】結合調整用部材の誘電率と比帯域幅との関係を
示すグラフ。

【図８】結合調整用部材部材の厚さと比帯域幅との関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

３０ 誘電体基板 ３２ 電極 ３４ 積層体 ３６，３６ａ，３６ｂ 共振器基板 ３８ 内部電極 ４０ 結合調整用基板 ４２ａ，４２ｂ 外側基板 ４４ 外部電極の一部 ４５ 外部電極の残部 ４６ 入出力電極 ４８ 島状電極 ５０ 一体化構造体 ５２ フィルタ素体 ６０ 積層型誘電体フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊奈 正樹 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 菅野 照登 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 (56)参考文献 特開 平５−167320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−161807（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501435（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストリップ線路型共振器の内部電極とな
   る電極を主表面に形成した誘電体基板を多数枚積層接着
   し、その積層体を前記主表面に対して垂直に切断して複
   数の共振器基板を作製する工程と、複数枚の前記共振器
   基板を、間に結合調整用基板を挾んで積層し、その積層
   方向の両側に位置する共振器基板の更に外側に外側基板
   を配置して接着一体化し、その一体化構造体を前記内部
   電極に平行で且つ内部電極が中間に位置するように切断
   分離し、分離したフィルタ素体の外表面に電極を形成す
   る工程とを具備している積層型誘電体フィルタの製造方
   法。
2. 【請求項２】 外側基板の外側主表面に、予め外部電極
   の一部と入出力電極を形成しておき、その電極付き外側
   基板を用いて一体化構造体を作製し、分離したフィルタ
   素体の残りの外表面４面に外部電極の残部と前記入出力
   電極と導通する島状電極を形成する請求項１記載の積層
   型誘電体フィルタの製造方法。