特許 6011237 誘電体共振部品及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011237

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】誘電体共振部品及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01P 7/04 20060101AFI20161006BHJP

   H01P 1/205 20060101ALI20161006BHJP

   H01P 11/00 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01P7/04

   H01P1/205 B

   H01P11/00 300

   H01P11/00 200

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-230669(P2012-230669)

(22)【出願日】2012年10月18日

(65)【公開番号】特開2014-82699(P2014-82699A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000206

【氏名又は名称】宇部興産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130029

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 道雄

(72)【発明者】

【氏名】原田 信洋

(72)【発明者】

【氏名】河野 孝史

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０６６７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０５２３２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６０−１４５７０６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／００−１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面と、前記第１の面の外周縁と前記第２の面の外周縁との間に位置する複数の側面と、を有する誘電体ブロック；該誘電体ブロックに前記第１の面から前記側面に沿って形成された孔；該孔の内面に形成された内導体；及び、前記第２の面及び前記側面に形成された外導体、を含んでなる誘電体共振部品であって、
前記誘電体ブロックは、その内部において、前記内導体及び前記外導体から隔絶されて形成された空洞部分を有することを特徴とする誘電体共振部品。

【請求項2】

前記空洞部分は、前記孔を囲むように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の誘電体共振部品。

【請求項3】

前記空洞部分と前記第１の面、前記第２の面、前記側面及び前記孔の内面との間の距離が０．５ｍｍ乃至５ｍｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の誘電体共振部品。

【請求項4】

前記誘電体共振部品は、更に、前記孔に対応して形成される共振器と結合する入出力電極を含んでなることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。

【請求項5】

前記誘電体共振部品は、複数の前記孔を含んでなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。

【請求項6】

前記誘電体ブロックは、第１の接合面を有する第１部分と第２の接合面を有する第２部分とをこれら第１及び第２の接合面同士の間に介在する接合剤により接合してなり、前記第１の接合面及び前記第２の接合面のそれぞれは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記側面を横切るように位置していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の誘電体共振部品。

【請求項7】

前記接合剤は、無機系接合剤であることを特徴とする、請求項６に記載の誘電体共振部品。

【請求項8】

前記接合剤は、前記第１部分及び前記第２部分と同じ組成成分を含有する接合剤であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の誘電体共振部品。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の誘電体共振部品を製造する方法であって、
前記空洞部分の形成された前記誘電体ブロックを前記第１の面と前記第２の面との間において前記側面を横切る分割面により分割したものに相当する第１部分及び第２部分を用意する工程と、
これらの第１部分及び第２部分を、これらの前記分割面に対応する第１及び第２の接合面同士の間に介在する接合剤により接合する工程と、
前記誘電体ブロックに前記孔を形成する工程と、
前記孔の内面に前記空洞部分から隔絶された前記内導体を形成する工程と、
前記第２の面および前記側面に前記空洞部分から隔絶された前記外導体を形成する工程と、
を有することを特徴とする、誘電体共振部品の製造方法。

【請求項10】

前記第１部分及び第２部分を用意する工程は、誘電体材料を成形することで、前記空洞部分の形成に寄与する第１の凹部を有する前記第１部分、及び前記空洞部分の形成に寄与する第２の凹部を有する前記第２部分を得る工程を含むことを特徴とする、請求項９に記載の誘電体共振部品の製造方法。

【請求項11】

前記誘電体ブロックに前記孔を形成する工程は、前記第１部分及び第２部分を用意する工程において誘電体材料を成形する際に、前記第１部分に前記孔の形成に寄与する第１の孔部を形成し、前記第２部分に前記孔の形成に寄与する第２の孔部を形成することで、行われることを特徴とする、請求項１０に記載の誘電体共振部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘電体ブロックに１つまたは複数の共振器を作り込んでなる、誘電体共振器、誘電体フィルタ及び誘電体送受共用器等の誘電体共振部品、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話機などの移動体通信機器に用いられる誘電体フィルタや誘電体送受共用器としては、誘電体ブロックに、所要の結合が得られるように複数の共振器（誘電体共振器）を作り込んでなる、一体型の誘電体共振部品がしばしば用いられる。誘電体共振器は、誘電体ブロックに貫通孔を形成し、該貫通孔の内面に内導体を付することで形成することができる。

【0003】

近年、移動体通信機器、特に基地局用途のものにおいて、高性能化が要請されており、これに伴い該移動体通信機器に用いられる誘電体共振部品にも高性能化が要請されている。そのため、誘電体ブロックの幅（共振器配列方向の寸法）Ｗ及び高さ（共振器配列方向と共振器貫通孔の方向との双方と直交する方向の寸法）Ｈで決まる面積（共振部品面積）を大きくし誘電体共振器の無負荷Ｑ値を向上させる手法が考えられる。しかしながら、誘電体ブロックの長さ（共振器貫通孔の方向の寸法）Ｌに対して高さＨが極端に大きくなると誘電体共振部品の重心が高くなり形状的に安定せず、リフローなどによる半田実装が不安定になり歩留まりが低下するという問題があった。また、移動体通信機器には低背化の要請もあるが、上記高性能化のために誘電体ブロックの高さＨを大きくすることは低背化の要請に反するものとなる。

【0004】

一方、特許文献１には、誘電体フィルタにおいて、誘電体ブロックに共振器孔と平行な調整用空孔を設けることで共振周波数の調整を行うことが記載されている。また、特許文献２には、誘電体フィルタにおいて、誘電体ブロックに凹部を設け実効的な比誘電率を下げ無負荷Ｑ値を改善する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−２７４８１２号公報

【特許文献2】特開２０１１−６６７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、誘電体ブロックを整一な直方体形状に維持すべく共振器長を合わせるためだけの目的で周波数調整用空孔を設けているのであって、無負荷Ｑ値向上に関しては考慮されておらず示唆もされていない。従って、周波数調整用空孔は、誘電体ブロックを貫通しており、特に短絡面部（たとえば図３の下面部）において孔端部は導体でシールドされていない。そのため、短絡面部において電磁界エネルギーの漏れが生じ無負荷Ｑ値は低下してしまう。そもそも、特許文献１では、短絡面部の電磁界エネルギー（特に磁気エネルギー）の漏洩による周波数低下の特性を利用しており、無負荷Ｑ値の向上を目的とするものではない。

【0007】

一方、特許文献２では、誘電体ブロックに凹部を設け、凹部を塞ぐように、内導体接続導体及び外導体接続導体を介して内導体及び外導体の双方と電気的に接続されたシールド部材が接合されている。この場合、共振部品を大きくせず低背化でき、無負荷Ｑ値を向上させることができる。しかし、シールド部材は典型的には金属からなるが、その場合、シールド部材と誘電体ブロックとで線膨張係数が異なるため、温度変化が激しい環境下では接合部の信頼性が低下することがある。

【0008】

本発明の目的は、以上の如き技術的課題を解決して、共振部品面積をさほど大きくしなくても低背化を実現でき、無負荷Ｑ値が高く、しかも温度変化が激しい環境下でも信頼性が低下しにくい誘電体共振部品を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面と、前記第１の面の外周縁と前記第２の面の外周縁との間に位置する複数の側面と、を有する誘電体ブロック；該誘電体ブロックに前記第１の面から前記側面に沿って形成された孔；該孔の内面に形成された内導体；及び、前記第２の面及び前記側面に形成された外導体、を含んでなる誘電体共振部品であって、
前記誘電体ブロックは、その内部において、前記内導体及び前記外導体から隔絶されて形成された空洞部分を有することを特徴とする誘電体共振部品、
が提供される。

【0010】

本発明の一態様においては、前記空洞部分は、前記孔を囲むように形成されている。本発明の一態様においては、前記空洞部分と前記第１の面、前記第２の面、前記側面及び前記孔の内面との間の距離が０．５ｍｍ乃至５ｍｍである。

【0011】

本発明の一態様においては、前記誘電体共振部品は、更に、前記孔に対応して形成される共振器と結合する入出力電極を含んでなる。本発明の一態様においては、前記誘電体共振部品は、複数の前記孔を含んでなる。

【0012】

本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックは、第１の接合面を有する第１部分と第２の接合面を有する第２部分とをこれら第１及び第２の接合面同士の間に介在する接合剤により接合してなり、前記第１の接合面及び前記第２の接合面のそれぞれは、前記第１の面と前記第２の面との間において前記側面を横切るように位置している。

【0013】

本発明の一態様においては、前記接合剤は、無機系接合剤である。本発明の一態様においては、前記接合剤は、前記第１部分及び前記第２部分と同じ組成成分を含有する接合剤である。

【0014】

また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
上記の誘電体共振部品を製造する方法であって、
前記空洞部分の形成された前記誘電体ブロックを前記第１の面と前記第２の面との間において前記側面を横切る分割面により分割したものに相当する第１部分及び第２部分を用意する工程と、
これらの第１部分及び第２部分を、これらの前記分割面に対応する第１及び第２の接合面同士の間に介在する接合剤により接合する工程と、
前記誘電体ブロックに前記孔を形成する工程と、
前記孔の内面に前記空洞部分から隔絶された前記内導体を形成する工程と、
前記第２の面および前記側面に前記空洞部分から隔絶された前記外導体を形成する工程と、
を有することを特徴とする、誘電体共振部品の製造方法、
が提供される。

【0015】

本発明の一態様においては、前記第１部分及び第２部分を用意する工程は、誘電体材料を成形することで、前記空洞部分の形成に寄与する第１の凹部を有する前記第１部分、及び前記空洞部分の形成に寄与する第２の凹部を有する前記第２部分を得る工程を含む。本発明の一態様においては、前記誘電体ブロックに前記孔を形成する工程は、前記第１部分及び第２部分を用意する工程において誘電体材料を成形する際に、前記第１部分に前記孔の形成に寄与する第１の孔部を形成し、前記第２部分に前記孔の形成に寄与する第２の孔部を形成することで、行われる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、誘電体共振部品を構成する誘電体ブロックが、その内部において、内導体及び外導体から隔絶されて形成された空洞部分を有することにより、共振部品面積をさほど大きくしなくても低背化を実現でき、無負荷Ｑ値が高く、しかも温度変化が激しい環境下でも信頼性が低下しにくい誘電体共振部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による誘電体共振部品の第１の実施形態を示す模式的斜視図である。

【図2】図１の誘電体共振部品の誘電体ブロックの第１の面の側から見た模式的分解斜視図である。

【図3】図１の誘電体共振部品の誘電体ブロックの第２の面の側から見た模式的分解斜視図である。

【図4】図１の誘電体共振部品の模式的断面図である。

【図5】本発明による誘電体共振部品の第２の実施形態を示す模式的斜視図である。

【図6】図５の誘電体共振部品の誘電体ブロックの第１の面の側から見た模式的分解斜視図である。

【図7】図５の誘電体共振部品の誘電体ブロックの第２の面の側から見た模式的分解斜視図である。

【図8】図５の誘電体共振部品の模式的断面図である。

【図9】本発明実施例の誘電体フィルタの通過及び反射特性を示す図である。

【図10】本発明実施例及び従来例の誘電体フィルタの帯域近傍の通過特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を説明する。

【0019】

［第１の実施形態］
図１は、本発明による誘電体共振部品の第１の実施形態を示す模式的斜視図である。図２及び図３は、それぞれ図１の誘電体共振部品の模式的分解斜視図である。図４は、図１の誘電体共振部品の模式的断面図である。本実施形態では、誘電体共振部品は１つの共振器を有する誘電体共振器である。

【0020】

図１に示されるように、誘電体ブロック１は、長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの略直方体の基本形状を持つ。長さＬ、幅Ｗ及び高さＨについては、Ｌは３〜３０ｍｍ、Ｗは３〜３０ｍｍ、Ｈは３〜３０ｍｍがそれぞれ好ましい。具体例としては、長さＬはたとえば約２０．３ｍｍであり、幅Ｗはたとえば約２８ｍｍであり、高さＨはたとえば約２２ｍｍである。半田による誘電体共振部品の実装時の安定性の観点から、Ｌ＞Ｈ／２、Ｌ＞Ｗ／２が好適であり、後述する空洞部７の形成の便宜上、Ｌ＜３ｘＨ、Ｌ＜３ｘＷが好適である。

【0021】

誘電体ブロック１は、互いに反対側に位置する第１の面１１及び第２の面１２、並びにこれら第１及び第２の面１１，１２の間に位置する４つの側面１３，１４，１５，１６を有する。側面１３，１４，１５，１６は、第１の面１１の外周縁と第２の面１２の外周縁との間に位置する。

【0022】

誘電体ブロック１には、第１の面１１から第２の面１２にかけて側面１３，１４，１５，１６に沿って孔（貫通孔）１７が形成されている。貫通孔１７の内面には内導体２が形成されている。また、第１の面１１を除く誘電体ブロック１の外面である側面１３，１４，１５，１６及び第２の面１２には、外導体３が形成されている。かくして、第１の面１１は開放端面とされ、第２の面１２は短絡端面とされている。貫通孔１７に対応して共振器が形成される。第１の面１１には、外導体３から絶縁され且つ共振器と容量Ｃをもって結合する入出力電極（端子電極）４が形成されている。内導体２、外導体３及び入出力電極４は、例えば銀膜からなる。

【0023】

誘電体ブロック１は、その内部において、内導体２、外導体３及び入出力電極４から隔絶されて形成された空洞部分７を有する。即ち、空洞部分７は、誘電体ブロック１により包囲されており、誘電体ブロック１の外面及び貫通孔１７の内面には達していない。図２乃至図４に示されるように、空洞部分７は、貫通孔１７を囲むように、該貫通孔１７の周面の外方において全周囲にわたって、形成されている。かくして、空洞部分７は、貫通孔１７と４つの側面１３，１４，１５，１６とを分離するように形成されている。

【0024】

空洞部分７は、その表面（即ち、誘電体ブロック１の内面により形成される面）が第１の面１１、第２の面１２、側面１３，１４，１５，１６及び貫通孔１７の内面から適宜の距離を隔てるように形成されている。この適宜の距離、即ち第１の面１１、第２の面１２、側面１３，１４，１５，１６及び貫通孔１７の内面のそれぞれと空洞部分７の表面との間の誘電体ブロック１の部分の適宜の厚みＤは、０．５〜５ｍｍが好ましく、例えば１．５ｍｍであるが、これに限定されるものではない。また、厚みＤは部分的に異なっていてもよい。誘電体ブロック１における第１の面１１、第２の面１２、側面１３，１４，１５，１６及び貫通孔１７の内面と空洞部分７の表面との間の距離即ち厚みＤは、小さいほど後述の無負荷Ｑ値向上の観点からは有利であるが、構造上の強度を確保するためには０．５ｍｍ以上が好ましい。

【0025】

本実施形態においては、誘電体ブロック１は、図２乃至図４に示されるように、第１の接合面１０Ａを有する第１部分１Ａと第２の接合面１０Ｂを有する第２部分１Ｂとをこれら第１及び第２の接合面１０Ａ，１０Ｂ同士の間に介在する接合剤１Ｃにより接合してなる。

【0026】

ここで、第１の接合面１０Ａ及び第２の接合面１０Ｂのそれぞれは、第１の面１１と第２の面１２との間において側面１３，１４，１５，１６を横切るように位置している。本実施形態では、第１の接合面１０Ａ及び第２の接合面１０Ｂは、いずれも第１の面１１及び第２の面１２と平行であり、Ｌ方向に関して第１の面１１及び第２の面１２からほぼ等距離の位置にある。

【0027】

即ち、誘電体ブロック１は、Ｌ方向のほぼ中央において第１部分１Ａと第２部分１Ｂとに分割されているものとみなすことができ、この分割の面を分割面と称する。この分割面は、第１の接合面１０Ａ、第２の接合面１０Ｂ及びこれらの間に介在する接合剤１Ｃの層に対応する仮想的な面である。

【0028】

第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂには、それぞれ、接合剤１Ｃでの接合により上記空洞部分７を形成するための第１の凹部７Ａ及び第２の凹部７Ｂが設けられている。接合剤１Ｃの層の端面は、内導体２及び外導体３により被覆されているので、外部へ露出してはいない。

【0029】

分割面の位置は、上記のものに限定されない。また、凹部は第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂのうちの少なくとも一方にあればよく、他方にはなくともよい（この場合、他方は平板状のものとなる）。

【0030】

誘電体ブロック１の主体部である第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂとしては、無機系誘電体たとえばＭｇ_２ＳｉＯ_４を主成分とするフォルステライト系セラミックであって比誘電率ε_ｒが１０程度の誘電体セラミックスからなるものを使用することができる。

【0031】

接合剤１Ｃは、無機系接合剤たとえばセラミック接着剤であり、好ましくは第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂと同じ組成成分（同種の誘電体材料）を含有し、これにガラス成分等の接合機能を有する材料を混合した接合剤である。即ち、接合剤１Ｃは、絶縁性を有し、例えば銀膜からなる内導体２、外導体３及び入出力電極４の形成時に機械的強度を損なわないものが好適であり、望ましくは、誘電体ブロックの第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂと同種の誘電特性を持つもの、たとえば同種の誘電体材料にガラス成分等の接合機能を有する材料を混ぜたものが良い。

【0032】

例えば、接合剤１Ｃは、主成分として第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂと同様な材料損失が優れる誘電体セラミックスを含み、副成分としてＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３等のガラス成分を含む。ガラス成分としては、ＲＯ（Ｒ：アルカリ土類金属），ＺｎＯなどを含んでも構わないが、Ｆｅ_２Ｏ_３やＢｉ_２Ｏ_３は、誘電体ブロック主体部と反応すると主体部の誘電特性に影響を与えることがあるため、含まないのが好ましい。

【0033】

接合剤１Ｃの層厚は、大きすぎると無負荷Ｑ値の低下或いは強度低下を招く恐れがあるので、２ｍｍ以下が好適である。接合剤１Ｃの接合強度は、実装時の機械的衝撃に耐えるように、シェア強度≧５０００ｇｆが好適である。

【0034】

但し、接合剤１Ｃは、これらに限定されるものではない。

【0035】

以上のようにして、内導体２及び外導体３から隔絶されて形成され、誘電体ブロック１の内面により包囲された空洞部分を有する誘電体共振部品が形成される。

【0036】

以上のような誘電体共振部品は、以下の製造方法により製造することができる：
（１）第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂを用意する工程；
空洞部分７の形成された誘電体ブロック１を第１の面１１と第２の面１２との間において側面１３，１４，１５，１６を横切る分割面により分割したものに相当する第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂを用意する；
ここでは、好ましくは、誘電体材料を成形することで、空洞部分７形成に寄与する第１の凹部７Ａを有する第１部分１Ａ、及び空洞部分７の形成に寄与する第２の凹部７Ｂを有する第２部分１Ｂを得る。誘電体材料の成形は、例えば、次のような方法で第１又は第２の凹部を形成しながら、行うことができる；
ａ．射出成形法：
スラリー化した誘電体材料を射出成形法により一体成形し、脱脂、焼成する；これにより、凹部を備えた第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂが製造される；この方法の利点としては、深い凹部の形成が容易であることが挙げられる；
ｂ．粉末成形法：
粉末材料を用い、凸部を備えた金型を用いて圧縮成形し、その後、脱脂、焼成を行う；この方法の利点としては、比較的安価な金型で成形できることが挙げられる；
ｃ．グリーン加工法：
粉末成形法と同様にして粉末材料を圧縮成形し、但し凹部はエンドミル等で研削加工する；その後、脱脂、焼成を行う；この方法の利点としては、比較的安価な金型で成形でき、深い凹部も形成可能であることが挙げられる；
（２）接合工程；
接合剤１Ｃとして、誘電体ブロックの第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂと同種の誘電特性を持つもの、たとえば同種の誘電体材料にガラス成分等の接合機能を有する材料を混ぜたものを用い、第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂの分割面に対応する第１及び第２の接合面１０Ａ，１０Ｂに接合剤１Ｃを塗布し、これら接合面同士の間に接合剤１Ｃを介在させ、ガラスの融点以上の温度で融着させ、第１部分１Ａと第２部分１Ｂとを接合することで、内部に空洞部分７を有する誘電体ブロック１を形成する。接合剤１Ｃの熱処理温度は、誘電体ブロック主体部の誘電特性が影響を受けないようにするため、１２００℃以下が好ましい。また、この熱処理により主体部と接合剤とが反応する場合には、この反応により形成される反応層が誘電体共振器部品の電気特性に影響を与えないようにするために、反応層厚が２００ｎｍ以下となるように熱処理することが好ましい。尚、第１及び第２の接合面１０Ａ，１０Ｂの表面粗さは、強固な接合を保持するためにＲａ＜１０μｍであることが好ましい；
（３）貫通孔形成工程；
誘電体ブロック１に貫通孔を形成する；尚、この貫通孔は、第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂを用意する工程において、誘電体材料の成形を行う際に、同時成形により、第１部分１Ａに貫通孔１７の形成に寄与する第１の孔部１７Ａを形成し、第２部分１Ｂに貫通孔１７の形成に寄与する第２の孔部１７Ｂを形成することで、行うのが好ましい；
（４）内導体形成工程；
貫通孔１７の内面に空洞部分７から隔絶された内導体２を形成する；内導体２は、第１部分１Ａと第２部分１Ｂとを接合剤１Ｃで融着させた後に形成されるので、接合剤１Ｃの存在が内導体２における電気的不連続をもたらすことはない；
（５）外導体形成工程；
第２の面１２及び側面１３，１４，１５，１６に空洞部分７から隔絶された外導体３を形成する；外導体３は、第１部分１Ａと第２部分１Ｂとを接合剤１Ｃで融着させた後に形成されるので、接合剤１Ｃの存在が外導体３における電気的不連続をもたらすことはない。

【0037】

同軸型誘電体共振器の無負荷Ｑは、以下の式（１）
１／Ｑ_０＝１／Ｑ_ｄ＋１／Ｑ_ｃ＋１／Ｑ_ｒ ・・・ （１）
によって表される。ここで、Ｑ_０は無負荷Ｑ、Ｑ_ｄは誘電体損に基づくＱ、Ｑ_ｃは導体損に基づくＱ、Ｑ_ｒは放射に基づくＱである。

【0038】

また、Ｑ_ｃは、以下の式（２）
Ｑ_ｃ＝（２／δ）／［２／Ｌ＋（１／ａ＋１／ｂ）／（ｌｎ｛ｂ／ａ｝）］ ・・・ （２）
によって近似的に表される。ここで、δは表皮深さ、ａは貫通孔の半径、ｂは約Ｗ／２及びＨ／２である。

【0039】

また、Ｌは、以下の式（３）
Ｌ＝Ｃ_０／４ｆ（ε_ｒ）^１／２ ・・・ （３）
で表される。ここで、Ｃ_０は光速、ｆは共振周波数、ε_ｒは比誘電率である。

【0040】

本実施形態においては、空洞部分７内には空気が充填されているため、共振器誘電体の実効的な比誘電率は１０より小さくなっている。そのため、式（３）においてＬが大きくなり、式（２）のＱ_ｃが大きくなり、式（１）における無負荷Ｑ（Ｑ_０）が大きくなる。

【0041】

かくして、Ｗ及びＨ（式（２）におけるｂに対応）を大きくしなくても、無負荷Ｑの高い、高性能な共振器を得ることができる。同様の観点から、空洞部分７の占める容積は、誘電体ブロック１の内部容積（空洞部分７の容積を含み貫通孔内容積を含まない）に対して０．５倍以上が好ましい。

【0042】

本実施形態において、入出力電極４は第１の面１１の近傍の誘電体（誘電体ブロック１の第１部分１Ａの一部分）を介して内導体２と静電容量Ｃによって結合しており、入出力電極４を外部回路に接続することで誘電体共振器として機能する。

【0043】

本実施形態に属する一実施例の共振器をルーズカップリングさせて近似的な無負荷Ｑ値を測定した。即ち、先ずグリーン加工法により第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂを製造し、その際に同時成形により第１部分１Ａに第１の孔部１７Ａを形成し且つ第２部分１Ｂに第２の孔部１７Ｂを形成し、次いで第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂの第１及び第２の接合面１０Ａ，１０Ｂの間に接合剤１Ｃを介在させ、次いで加熱融着により第１部分１Ａと第２部分１Ｂとを接合して、誘電体ブロック１を得た。誘電体ブロック１の長さＬ、幅Ｗ及び高さＨは、表１のとおりであった。第１の面１１、第２の面１２、側面１３，１４，１５，１６及び貫通孔１７の内面のそれぞれと空洞部分７の表面との間の距離即ち誘電体ブロック１の厚みＤは、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍとした。

【0044】

第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂとしては、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４を主成分とするフォルステライト系セラミックを用いた。また、接合剤１Ｃとしては、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４を主成分とし、これにＳｉＯ_２を主成分とするガラス成分を添加したものを用いた。融着時の温度は１２００℃とした。

【0045】

比較のために、誘電体ブロック１を第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂに分割せず且つ空洞部分７を形成しない従来例についても、同様にして近似的な無負荷Ｑ値を測定した。従来例では、Ｌを共振周波数が本実施例と同じになるように設定した。測定結果を表１に示す。

【0046】

【表1】

【0047】

表１より、本実施例の誘電体共振器は従来例の誘電体共振器に比べて無負荷Ｑ値が高いことがわかる。また、誘電体ブロック１の厚みＤが薄くなるほど実効的な比誘電率は小さくなり、無負荷Ｑが大きくなっていることがわかる。

【0048】

即ち、本実施例の誘電体共振器は従来例の誘電体共振器に対して最大約３０％の無負荷Ｑ値の向上が認められた。従って、幅Ｗ及び高さＨで決まる共振部品面積を大きくしなくても無負荷Ｑ値の高い共振器を得ることができ、これにより低背化を維持しつつ高性能な誘電体共振部品を実現することができる。

【0049】

［第２の実施形態］
図５は、本発明による誘電体共振部品の第２の実施形態を示す模式的斜視図である。図６及び図７は、それぞれ図５の誘電体共振部品の模式的分解斜視図である。図８は、図５の誘電体共振部品の模式的断面図である。本実施形態では、誘電体共振部品は５つの共振器を有する５段の誘電体フィルタである。

【0050】

誘電体ブロック１は、長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの略直方体の基本形状を持つ。長さＬはたとえば約１３．３ｍｍであり、幅Ｗはたとえば約８３ｍｍであり、高さＨはたとえば約２２ｍｍである。長さＬ、幅Ｗ及び高さＨについては、Ｌは３〜３０ｍｍ、Ｗは５〜１２０ｍｍ、Ｈは３〜３０ｍｍがそれぞれ好ましい。

【0051】

誘電体ブロック１には、複数の貫通孔１７が互いに平行に形成されており、これらのそれぞれに対応して共振器が形成される。これらの共振器の基本的構成は、ほぼ同等であり、第１の実施形態のものと同等である。複数の貫通孔１７のそれぞれの内面に内導体２が形成されている。誘電体ブロック１の第１の面１１には、複数の貫通孔１７に対応してそれぞれ形成される共振器のうちの互いに隣接する２つ同士を結合させる結合手段としての結合電極５が、それぞれ内導体２と接続されて、形成されている。結合電極５としては、内導体２、外導体３及び入出力電極４と同様なものを使用することができる。

【0052】

誘電体ブロック１は、その内部において、内導体２、外導体３及び入出力電極４から隔絶されて形成された空洞部分７を有する。即ち、空洞部分７は、誘電体ブロック１を構成する誘電体により包囲されており、誘電体ブロック１の外面及び貫通孔１７の内面には達していない。図６乃至図８に示されるように、複数の貫通孔１７のそれぞれの周囲に形成された空洞は、互いに連なっており、共通の１つの空洞部分７として形成されている。即ち、空洞部分７は、各貫通孔１７を囲むように、該貫通孔１７の周面の外方において全周囲にわたって、形成されている。かくして、空洞部分７は、各貫通孔１７を他の貫通孔及び４つの側面１３，１４，１５，１６から分離するように形成されている。

【0053】

本実施形態においては、誘電体ブロック１は、図６乃至図８に示されるように、第１の接合面１０Ａを有する第１部分１Ａと第２の接合面１０Ｂを有する第２部分１Ｂとをこれら第１及び第２の接合面１０Ａ，１０Ｂ同士の間に介在する接合剤１Ｃにより接合してなる。

【0054】

ここで、第１の接合面１０Ａ及び第２の接合面１０Ｂのそれぞれは、第１の面１１と第２の面１２との間において側面１３，１４，１５，１６を横切るように位置している。本実施形態では、第１の接合面１０Ａ及び第２の接合面１０Ｂは、いずれも第１の面１１及び第２の面１２と平行であり、Ｌ方向に関して第１の面１１及び第２の面１２からほぼ等距離の位置にある。

【0055】

即ち、誘電体ブロック１は、Ｌ方向のほぼ中央において第１部分１Ａと第２部分１Ｂとに分割されているものとみなすことができ、この分割の面を分割面と称する。この分割面は、第１の接合面１０Ａ、第２の接合面１０Ｂ及びこれらの間に介在する接合剤１Ｃの層に対応する仮想的な面である。分割面の位置は、上記のものに限定されない。また、凹部は第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂのうちの少なくとも一方にあればよい。

【0056】

誘電体ブロック１の主体部である第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂとしては、無機系誘電体たとえばＭｇ_２ＳｉＯ_４を主成分とするフォルステライト系セラミックであって比誘電率ε_ｒが１０程度の誘電体セラミックスからなるものを使用することができる。接合剤１Ｃは、無機系接合剤たとえばセラミック接着剤である。接合剤１Ｃは、好ましくは第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂと同じ組成成分（同種の誘電体材料）を含有し、これにガラス等の接合機能を有する材料を混合した接合剤である。

【0057】

第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂには、それぞれ、接合剤１Ｃでの接合により上記空洞部分７を形成するための第１の凹部７Ａ及び第２の凹部７Ｂが設けられている。接合剤１Ｃの層の端面は、内導体２及び外導体３により被覆されているので、外部へ露出してはいない。

【0058】

本実施形態では、幅Ｗの方向に５つの共振器が配列された５段の誘電体フィルタが構成される。２つの入出力電極４のそれぞれは、両端の共振器の結合電極５のそれぞれと結合している。作り込む共振器の数を変更することで、５段以外の誘電体フィルタ、例えば２段の誘電体フィルタを構成することも可能であり、段数は限定されない。

【0059】

第１の面１１、第２の面１２、側面１３，１４，１５，１６及び貫通孔１７の内面のそれぞれと空洞部分７の表面との間の距離即ち誘電体セラミックの適宜の厚みＤは、例えば１．５ｍｍである。但し、これに限定されるものではなく、また全て同じにしなくてもよい。

【0060】

その他は、第１の実施形態と同様である。

【0061】

上記の第１の実施形態に係る誘電体共振器の場合と同様な第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂ並びに接合剤１Ｃを用いて、同様な工程にて、本第２の実施形態に係る誘電体フィルタを製造し、特性を評価した。

【0062】

このようにして得られた幅Ｗの方向に５つの共振器が配列された５段の誘電体フィルタの通過特性及び反射特性を図９に示す。図９より、中心周波数１９８５ＭＨｚ、通過帯域幅６０ＭＨｚのフィルタが構成されていることがわかる。本実施例の帯域近傍の通過特性を図１０に実線で示す。比較のために、誘電体ブロック１を第１部分１Ａ及び第２部分１Ｂに分割せず且つ空洞部分７を形成しない従来例の誘電体フィルタの通過特性も図１０に破線で示す。従来例の誘電体フィルタでは、中心周波数を本実施例のものと同じにするために、長さＬを本実施例とは異なる（Ｌ＝８．７ｍｍ）ものとしたが、幅Ｗ、高さＨ、孔数などのフィルタ構成はすべて本実施例と同じとした。図１０より、本実施例は従来例に比べ通過損失が少なく、その差は、０．１１ｄＢであることがわかる。通過帯域内（６０ＭＨｚ）で最も通過損失（挿入損失）が大きい値は、従来例が０．８ｄＢに対し本実施例は０．６９ｄＢであった。

【0063】

以上より、本実施例によれば同じ高さＨでも特性の良い（損失の少ない）誘電体フィルタを提供することができることが分かる。以上のような誘電体フィルタにおける本発明の特徴が、２つの誘電体フィルタを共通の誘電体ブロックに作り込んでなる誘電体送受共用器にも適用できることは、容易に理解されるであろう。

【0064】

加えて、本発明実施例の場合、空洞部分７を有するためセラミック使用量が低減される。従って、原材料使用量が少ないためコストダウンの効果がある。本実施例の場合、従来例に比べセラミック使用量が５２％削減できた。

【符号の説明】

【0065】

１ 誘電体ブロック
１Ａ 第１部分
１Ｂ 第２部分
１Ｃ 接合剤
１０Ａ 第１の接合面
１０Ｂ 第２の接合面
１１ 第１の面
１２ 第２の面
１３，１４，１５，１６ 側面
１７ 貫通孔
１７Ａ 第１の孔部
１７Ｂ 第２の孔部
２ 内導体
３ 外導体
４ 入出力電極（端子電極）
５ 結合電極
７ 空洞部分
７Ａ 第１の凹部
７Ｂ 第２の凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】