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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen
leitfähiger
Abschnitte, die auf Oberflächen
von dielektrischen Resonatoren, die in Oszillatoren, Filtern, Duplexern
und dergleichen, verwendet sind, sowie auf Oberflächen von
dielektrischen Substraten gebildet sind.
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4 zeigt einen dielektrischen
Resonator zur Verwendung in einem Oszillator oder einem Filter. Ein
dielektrischer Resonator 10 ist aus einem rechteckigen,
prismenförmigen
Dielektrikum 11 mit einem Durchgangsloch 12, einem äußeren Leiter 13,
der auf äußeren Oberflächen des
Dielektrikums mit Ausnahme von einem Ende desselben, in dem das
Durchgangsloch 12 gebildet ist, gebildet ist, einem inneren Leiter 14,
der auf der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 12 gebildet
ist, einer Eingabe-Ausgabe-Elektrode 15, die in der Nähe eines
offenen Endes, auf dem kein leitfähiger Abschnitt gebildet ist,
gebildet ist, und einem Verbindungsleiter 16, der die Eingabe-Ausgabe-Elektrode 15 mit
dem inneren Leiter 14 verbindet, gebildet. Als ein Verfahren zum
Bilden eines dielektrischen Resonators mit der oben genannten Struktur
existiert ein Verfahren, bei dem ein vorbestimmter Abschnitt der
leitfähigen
Abschnitte beseitigt wird, nachdem die leitfähigen Abschnitte beispielsweise
durch eine Kupferplattierung auf allen Oberflächen eines rechteckigen, prismenförmigen Dielektrikums,
das ein Durchgangsloch aufweist, gebildet wurden.
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Überdies
ist als ein spezifisches Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten
eines dielektrischen Resonators ein Entfernungsverfahren unter Verwendung
eines Lasers wirksam, da das Entfernen für willkürliche Formen unter Verwendung
eines Polarisierungsspiegels, der mit dem dielektrischen Resonator
nicht in Kontakt ist, exakt erreicht werden kann. Eine charakteristische
Einstellung, beispielsweise eine Frequenzeinstellung, kann ebenfalls durch
das Entfernen eines Abschnitts der leitfähigen Abschnitte durch einen
Laser erhalten werden.
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Bezugnehmend
auf das Flußdiagramm,
das in 5 gezeigt ist,
wird nun ein herkömmliches
Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten beschrieben.
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Bei
einem ersten Prozeß wird
ein vorbestimmter Abschnitt von leitfähigen Abschnitten unter Verwendung
eines YAG-Lasers entfernt. Wenn ein leitfähiger Abschnitt unter Verwendung
eines Lasers, wie z.B. eines YAG-Lasers, entfernt wird, verfestigen sich
ein Dielektrikum und ein leitfähiger
Abschnitt, die durch die intensive Wärme des Lasers geschmolzen werden,
wobei der elektrische Widerstand derselben verringert wird, so daß beeinträchtigte
Schichten erzeugt werden, wobei das Dielektrikum schnell von einer
hohen Temperatur abgekühlt
wird, um durch einen Sauerstoffmangel reduziert zu werden, so daß halbleitende,
beeinträchtigte
Schichten erzeugt werden. Wenn eine derartige beeinträchtigte
Schicht erzeugt wird, ist die unbelastete Güte "Q" (im
nachfolgenden als "Q0" bezeichnet)
des dielektrischen Resonators verschlechtert. Folglich wird bei
einem zweiten Prozeß die
beeinträchtigte
Schicht, die einen verringerten elektrischen Widerstand aufweist,
unter Verwendung einer verdünnten
Schwefelsäure
geätzt, so
daß die
verschlechterte "Q0" verbessert
wird.
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Als
ein dritter Prozeß wird
die aufgrund einer Reduzierungsreaktion beeinträchtigte halbleitende Schicht
durch eine Wärmebehandlung
in einer Luftatmosphäre
re-oxidiert. Da der leitfähige
Abschnitt, der im wesentlichen nicht oxidiert werden soll, bei dem dritten
Prozeß oxidiert
wird, wird ein oxidierter leitfähiger
Abschnitt unter Verwendung einer verdünnten Schwefelsäure in einem
vierten Prozeß geätzt. Unter Verwendung
dieser Prozesse kann der dielektrische Resonator 10, der
in 4 gezeigt ist, erhalten
werden.
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Bei
dem herkömmlichen
Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten ist die Verwendung
von vier Prozessen erforderlich, so daß die Anzahl von Herstellungsschritten
erhöht
ist. Das Entfernen des leitfähigen
Abschnitts durch einen Laser bei dem ersten Prozeß, das Ätzen durch
eine verdünnte Schwefelsäure bei
dem zweiten und bei dem vierten Prozeß, und die Wärmebehandlung
zum Reoxidieren der aufgrund einer Reduzierungsreaktion beeinträchtigten
halbleitenden Schicht bei dem dritten Prozeß müssen unter Verwendung einer
unterschiedlichen Ausrüstung
durchgeführt
werden, was eine reduzierte Produktivität zur Folge hat.
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Die
JP 06-350 314 A betrifft ein Laser-Trimm-Gerät für die Resonanzfrequenzeinstellung
eines dielektrischen Resonators, welches den Trimmvorgang bei einer
hohen Geschwindigkeit mit einer hohen Genauigkeit ausführt. Hier
wird ein Verfahren angewandt, bei dem mittels Laser-Trimmens eines
dielektrischen Resonators derselbe mittels eines Laserstrahls unter
einem bestimmten Winkel und an unterschiedlichen Ecken bestrahlt
wird, Aufgrund dieses Trimm-Startpunktes ist es möglich, eine
Verschlechterung des Dielektrikums an einer Seite des Umfangs eines
Trimm-Feldes aufgrund des Lasers zu unterdrücken. Ferner ist es möglich, ein
Abfallen des Q-Wertes des Resonators dadurch zu minimieren, daß der Laserstrahl
von einer tangentialen Richtung aus auf den Resonator einwirkt.
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Die
US 5 257 706 A beschreibt
ein Verfahren, mittels dem Zieloberflächen mittels eines Lasers geätzt werden.
Hier werden Oberflächen
derart bearbeitet, daß gleichzeitig
entstandener Abfall entfernt wird, so daß eine nachfolgende Ansammlung
von Abfallprodukten vermieden wird. Die Zieloberfläche wird mit
Pulsen bestrahlt, die abwechselnd eine hohe und eine niedrige Fluenz
aufweisen. In einem ersten Schritt wird ein Laserstrahl, der eine
gepulste UV-Strahlung ausstrahlt, auf die Zieloberfläche gerichtet,
und nachfolgend wird die Zieloberfläche mit intermittierenden Pulsen
mit wechselnder hoher und niedriger Fluenz ausgesetzt.
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Die
DE 195 08 497 A1 beschreibt
eine Apertur, die in einer optischen Vorrichtung verwendet wird. Die
Apertur umfaßt
einen ersten lichtdurchlassenen Bereich, der Licht, das von einer
Lichtquelle emittiert wird, die in der optischen Vorrichtung vorgesehen
ist, durchläßt, und
einen zweiten lichtdurchlassenen Bereich, der in Umgebung des ersten
lichtdurchlassenen Bereichs vorgesehen ist und Licht, das durch
ihn hindurchtritt, mit einer Phasendifferenz von 180° bezüglich des
durch den ersten lichtdurchlassenen Bereich hindurchlaufenden Lichtes
versieht. Zur Simulation der durch die Apertur hindurchtretenden Lichtintensität wird hier
ein Laserstrahl der zweiten Harmonischen eines Nd:YAG-Lasers verwendet.
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Die
DE 41 08 541 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstückes, wobei
auf die Oberfläche
ein Laserstrahl fokussiert ist. Zusätzlich ist auf den Fokus des
Laserstrahls ein Gasstrahl gerichtet, der beispielsweise O
2 enthält.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Entfernen leitfähiger Abschnitte
von einem Dielektrikum zu schaffen, das mit einer verringerten Anzahl
von Prozeßschritten auskommt
und somit eine erhöhte
Produktivität
liefert.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, liefern bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten,
das keine große
Anzahl von Ausrüstungsstücken erfordert,
und das keine Verschlechterung der unbelasteten Güte "Q0" des dielektrischen
Resonators verursacht, so daß die
genannten Probleme gelöst
werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung schafft ein Verfahren zum Entfernen von
leitfähigen
Abschnitten, das folgende Schritte aufweist: einen ersten Prozeß zum Beseitigen
eines leitfähigen
Abschnitts, der auf einem Dielektrikum gebildet ist, unter Verwendung
eines Lasers; und einen zweiten Prozeß zum Entfernen einer beeinträchtigten
Schicht, die durch den Laser an dem entfernten Abschnitt bewirkt
wurde, wobei die beeinträchtigte
Schicht aus dem Dielektrikum und/oder dem leitfähigen Abschnitt gebildet ist,
unter Verwendung eines Kurz-Puls-Lasers.
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Ein
Kurz-Puls-Laser besitzt eine extrem kurze Pulsdauer und ist daher
in der Lage, die beeinträchtigte
Schicht ohne eine thermische Belastung zu entfernen. Das heißt, daß die beeinträchtigte
Schicht ohne die Verwendung einer großen Anzahl von Gerätschaften
entfernt werden kann, so daß ein
dielektrischer Resonator mit einer nicht-verschlechterten unbelasteten
Güte "Q0" und dergleichen
ohne weiteres hergestellt werden kann.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren kann der Laser, der bei dem ersten
Prozeß verwendet
wird, ein frequenzvervielfachter frequenzvervielfachter YAG-Laser
sein.
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Wenn
ein frequenzvervielfachter YAG-Laser, beispielsweise ein frequenzverdoppelter
YAG-Laser mit der doppelten Frequenz und der halben Wellenlänge und
ein YAG-Laser mit der vierfachen Frequenz und der viertelten Wellenlänge, verwendet wird,
ist die Genauigkeit aufgrund einer reduzierten Wellenlänge verbessert,
während
die thermische Belastung reduziert ist.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren kann der Laser, der bei dem ersten
Prozeß verwendet
wird, ein frequenzverdoppelter YAG-Laser sein.
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Wenn
ein frequenzverdoppelter YAG-Laser unter den frequenzvervielfachten
YAG-Lasern verwendet wird, kann eine geeignete Ausgangsleistung erhalten
werden, während
eine ausreichende Genauigkeit beibehalten wird.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren kann der Kurz-Puls-Laser, der bei
dem zweiten Prozeß verwendet
wird, ein YAG-Kurz-Puls-Laser
sein.
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Unter
den Kurz-Puls-Lasern ergibt der YAG-Kurz-Puls-Laser einen hohen
Verstärkungsgewinn
unter Verwendung eines kristallinen Festkörpers, um somit die Merkmale
einer hohen Schwingungsausgangsleistung, eines stabilen Verhaltens und
dergleichen aufzuweisen, was eine erhöhte Produktivität zur Folge
hat.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren kann bei dem ersten Prozeß ein Gas,
einschließlich Sauerstoff,
beim Beseitigen des leitfähigen
Abschnitts zugeführt
werden.
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Dadurch
kann der Anteil des halbleitenden Dielektrikums, das durch einen
Sauerstoffmangel reduziert wird, verringert werden, so daß der Abschnitt, der
durch den Kurz-Puls-Laser entfernt wird, verringert wird, was eine
weiter erhöhte
Produktivität
zur Folge hat.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A eine schematische Ansicht,
die ein Verfahren zum Entfernen eines leitfähigen Abschnitts bei einem
ersten Prozeß zeigt;
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1B eine schematische Ansicht,
die ein Verfahren zum Entfernen der beeinträchtigten Schicht bei einem
zweiten Prozeß zeigt;
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2 eine schematische Ansicht,
die ein Verfahren zum Entfernen einer Oberfläche, um eine Oberfläche mit
offenem Ende zu sein, zeigt;
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3 eine schematische Ansicht,
die ein Entfernungsverfahren zur Einstellung von Charakteristika
zeigt;
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4 eine schematische Ansicht
eines dielektrischen Resonators; und
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5 ein Flußdiagramm,
das ein bekanntes Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten zeigt.
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Bezugnehmend
auf die 1A, 1B, 2 und 3 wird
nun ein Verfahren zum Entfernen von leitfähigen Abschnitten gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf einen dielektrischen
Resonator, wie er in 4 gezeigt
ist, als ein Beispiel beschrieben.
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Wie
in 1A gezeigt ist, wird
ein dielektrischer Resonator 10, der auf allen Oberflächen desselben
mit Kupfer plattiert ist, von einem Halter 20 gehalten,
der um eine Drehachse 21 drehbar ist, wobei die Richtung
des Halters 20 eingestellt ist, um derart eingestellt zu
sein, daß eine
Oberfläche
des dielektrischen Resonators, auf der eine Eingabe-Ausgabe-Elektrode
gebildet werden soll, durch einen Laser bestrahlt werden kann. Als
eine Laservorrichtung sind ein frequenzverdoppelter YAG-Laseroszillator und
ein Kurz-Puls-Laseroszillator
in der gleichen Vorrichtung angeordnet, derart, daß jeder
dieser Laser selektiv durch Ändern
eines Winkels desselben unter Verwendung eines Spiegels, eines Polarisierungsspiegels
und dergleichen selektiv verwendet werden kann.
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Als
ein erster Prozeß zum
Bilden einer Eingabe-Ausgabe-Elektrode wird ein frequenzverdoppelter
YAG-Laser verwendet, um einen Isolationsabschnitt zu bilden. Als
ein frequenzverdoppelter YAG-Laser wird ein Laser mit einer Pulsbreite
von 50 bis 100 nm und mit einer Pulsfrequenz von 1 bis 3 kHz verwendet.
Bei diesem Verfahren werden auf einem Abschnitt, der durch den Laser
bestrahlt wird, beeinträchtigte
Schichten erzeugt, in denen sich ein Dielektrikum und ein leitfähiger Abschnitt,
die durch die intensive Wärme
des Lasers geschmolzen werden, verfestigen, wobei der elektrische
Widerstand derselben reduziert ist, wobei halbleitende beeinträchtigte
Schichten erzeugt werden, in denen das Dielektrikum schnell von
einer hohen Temperatur abgekühlt
wird, so daß dasselbe
durch einen Sauerstoffmangel reduziert wird.
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Wenn
derartige beeinträchtigte
Schichten erzeugt werden, ist "Q0" verschlechtert,
derart, daß die Charakteristika
des dielektrischen Resonators verschlechtert sind. Wenn hierbei
ferner ein frequenzverdoppelter YAG-Laser zusammen mit dem Zuführen eines
Gases, das Sauerstoff enthält,
verwendet wird, kann die Größe der halbleitenden
beeinträchtigten
Schicht aufgrund einer Reduzierungsreaktion reduziert sein.
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Wie
in 1B gezeigt ist, wird
als ein zweiter Prozeß ein
Abschnitt, in dem die beeinträchtigte Schicht
erzeugt ist, durch einen YAG-Kurz-Puls-Laser bestrahlt. Als ein
YAG-Kurz-Puls-Laser
wird ein Laser mit einer Pulsbreite von 10 nm und mit einer Pulsfrequenz
von weniger als 20 Hz verwendet. Da ein solcher Kurz-Puls-Laser
eine viel geringere Pulsbreite und eine geringere Pulsfrequenz verglichen mit
dem Laser, der bei dem ersten Prozeß verwendet ist, aufweist,
kann derselbe die beeinträchtigte Schicht
entfernen, ohne den dielektrischen Resonator 10 thermisch
zu beeinträchtigen.
Daher kann der dielektrische Resonator 10 mit einer reduzierten
Verschlechterung von "Q0" ohne
die Verwendung einer großen
Anzahl von Vorrichtungen erhalten werden.
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Hinsichtlich
der Verhinderung der Verschlechterung von "Q0" durch die kombinierte
Verwendung eines Lasers zusammen mit dem Kurz-Puls-Laser zum Entfernen,
erfolgt nun eine Beschreibung auf der Basis eines experimentellen
Ergebnisses. Zwei dielektrische Resonatoren wurden vorbereitet,
bei denen alle Oberflächen
durch leitfähige
Abschnitte gebildet waren, mit Ausnahme von einem Ende, in dem im
voraus ein Durchgangsloch als ein offenes Ende gebildet wurde. Ein
Teil des äußeren Leiters
auf vier Oberflächen
mit einer Breite von 0,5 mm von dem Leerlauf (offenem Ende) ab wurde bei
jedem der dielektrischen Resonatoren entfernt. Für einen ersten dielektrischen
Resonator wurde der Teil unter Verwendung lediglich des frequenzverdoppelten
YAG-Lasers entfernt, während
für einen
zweiten dielektrischen Resonator nach dem Entfernen des Teils durch
den frequenzverdoppelten YAG-Laser die beeinträchtigte Schicht durch den Kurz-Puls-Laser beseitigt
wurde. Bei einer Messung der unbelasteten Güten "Q0" dieser elektrischen
Resonatoren wurde gemessen, daß "Q0" des ersten dielektrischen
Resonators verglichen mit der vor dem Entfernen um 40,8% reduziert
war, während "Q0" des zweiten dielektrischen
Resonators nur um 7,3% reduziert war. Das heißt, daß, wenn die beeinträchtigte Schicht,
die bei dem ersten Prozeß erzeugt
wird, unter Verwendung des Kurz-Puls-Lasers gemäß der vorliegenden Erfindung
beseitigt wird, eine Reduzierung der Verschlechterung von "Q0" durch dieses experimentelle
Ergebnis bestätigt
wurde.
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Dann
wurde, wie in 2 gezeigt
ist, der leitfähige
Abschnitt auf der Oberfläche,
auf der kein leitfähiger
Abschnitt angeordnet sein soll, durch das Drehen des Halters 20 auf
die gleiche Weise, wie sie oben beschrieben ist, mittels des ersten
und des zweiten Prozesses entfernt. Ferner wurde, wie in 3 gezeigt ist, um eine Charakteristik,
wie beispielsweise die Resonanzfrequenz, einzustellen, der leitfähige Abschnitt
durch das Drehen des Halters 20 während des ersten und des zweiten
Prozesses entfernt. Wie in 3 gezeigt
ist, wird an dieser Stelle das Einstellen der Charakteristik des
dielektrischen Resonators 10 von dem Messen einer Resonanzfrequenz
des dielektrischen Resonators 10 durch das Bewegen einer
Meßsonde 30 zum
Messen einer Resonanzfrequenz zu dem dielektrischen Resonator 10 zu
gemessen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird der leitfähige
Abschnitt eines dielektrischen Resonators entfernt; die Erfindung
kann auf die Entfernung von leitfähigen Abschnitten auf einem
dielektrischen Filter des Integraltyps, bei dem mehrere Durchgangslöcher in
einem dielektrischen Block gebildet sind, um Eingabe-Ausgabe-Elektroden
auf demselben zu bilden, und auf einem dielektrischen Substrat verwendet werden.
Als Laser bei dem ersten Prozeß können auch
ein Excimer-Laser und ein CO2-Laser verwendet
werden. Darüber
hinaus hat die Erfindung ferner die Wirkung des Verbesserns des äußeren Erscheinungsbilds
durch das Beseitigen der schwarzen beeinträchtigten Schicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, wird unter Verwendung eines Lasers
und eines Kurz-Puls-Lasers,
die in einer Vorrichtung angeordnet sein können, der leitende Abschnitt
bei dem ersten Prozeß durch
den Laser entfernt, während
die beeinträchtigte
Schicht, die bei dem ersten Prozeß erzeugt wird, durch den Kurz-Puls-Laser
entfernt wird. Folglich können
die leitfähigen
Abschnitte ohne die Verwendung einer großen Anzahl von Herstellungsvorrichtungen
entfernt werden, was eine verbesserte Produktivität zur Folge
hat. Gleichzeitig besitzt die Erfindung charakteristische Vorteile,
wie z.B. eine reduzierte Verschlechterung von "Q0" eines dielektrischen
Resonators und dergleichen.