JPH05145314A - 同軸型誘電体共振器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同軸型誘電体共振器を大量に製造する場合に
おける製造工程の簡略化及び製造コストの低廉化を図
る。 【構成】 軸方向に中空部２を有し、一方の端面側に段
差及び溝を有するコア１を例えば圧粉プレス成形あるい
は射出成形によって作製した後、コア１の中空部２を含
む全面に電極１１を形成して共振器素体１２を作製す
る。その後、共振器素体１２の上面に液状のレジストを
塗布し、熱により硬化させてレジスト膜１３とする。そ
の後、レジスト膜１３に感光処理及び現像処理を施し
て、マスク１４を形成する。次に、マスク１４を形成し
た面に対して、平均粒径約１０μｍの例えばＳｉＣ粒子
１５を１００ｍ／ｓ程度の流速で矩形ノズル１６より噴
射させることにより、共振器素体１２の上面中、マスク
１４で被覆されていない領域ａの露出する銅電極１１を
エッチング除去して開放端面６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用移動無
線電話機や携帯用無線電話機等の帯域フィルタに用いら
れる同軸型誘電体共振器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、移動情報通信にマイクロ波が多く
使用され始めており、自動車用移動無線電話機をはじめ
として、ＭＣＡ業務用無線、パーソナル無線へと拡大さ
れつつあり、携帯用無線電話機も実用化されようとして
いる。

【０００３】このような傾向の中で、マイクロ波誘電体
セラミックコアを使った同軸型誘電体共振器を用いた帯
域フィルタは、小型で高い無負荷Ｑ値が得られることか
ら、自動車用移動無線電話機等に用いられるが、携帯用
無線電話機に対する用途が普及するにつれて、より小型
の共振器が要求されるようになった。

【０００４】このマイクロ波誘電体セラミックコアを使
用した同軸型誘電体共振器としては、例えば１／４波長
ＴＥＭモード誘電体共振器がある。

【０００５】従来のこの種の共振器は、図７に示すよう
に、円筒状に形成されたセラミック製の同軸型誘電体共
振器用コア（以下、単にコアと記す）１を有し、このコ
ア１の中空部（貫通孔）２の内周面に内導体３を形成す
ると共に、コア１の外周面に外導体４を形成し、更に中
空部２の一方の開口端面に外導体４と連続する短絡導体
５を形成して、この開口端面を短絡端面とし、導体が形
成されていない他方の端面を開放端面６として構成され
ている。

【０００６】そして、従来、上記共振器を作製する場合
は、まず、例えば圧粉プレス成形によって、１個ずつ成
形品（コア１の形状を有する）を得た後、焼成してコア
１を作製する。このコア１は多数作製される。その後、
焼付け処理又はめっき処理によってコア１全面（中空部
２を含む全面）に金属電極（内導体３、外導体４及び短
絡導体５等）を形成する。その後、一方の端面を研磨し
て開放端面６を形成して共振器を製作するようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法においては、図９で示す共振器を作製する
場合、問題はないが、最近、提案された小型で、高い無
負荷Ｑ値を得ることができる共振器に対しては、以下の
ような問題が生じる。

【０００８】即ち、提案された共振器は、図８に示すよ
うに、開放端面６側に段差７及び溝８を有する。これ
は、段差７から立ち上がる内導体３と外周面の外導体４
並びにその間の誘電体セラミックにて付加容量Ｃａを形
成し、図１１に示すように、誘電体共振器が本来有する
インダクタンスＬと容量Ｃからなる並列共振回路に、上
記付加容量Ｃａが並列に接続された構成を有することに
なる。容量Ｃａが並列に付加されることから、全体の容
量が大きくなり、共振器の小型化並びに高い無負荷Ｑ値
を得ることができる。

【０００９】このような構成を有する共振器を従来の方
法で作製する場合、段差７及び溝８が形成されたコア１
全面に金属電極を形成した後、開放端面６となる端面を
研磨するわけだが、この電極を削り取る領域は、図８で
示すように、段差７及び溝８が形成された端面における
外周と溝間の狭いリング状の領域ａだけである。研磨処
理は、一般に端面全面に関して行われるため、上記領域
ａ上の電極のみならず該領域ａ以外（特に、上方に突出
する段差７上部の領域ｂ）の電極をも削り取ってしまう
という問題がある。

【００１０】従って、従来では、１個ずつ手作業で電極
を除去するか、又は研磨工程以後、再び電極を上記端面
における上記領域ａ以外の領域ｂに電極をつける作業
（二度手間となる）を必要としていた。そのため、従来
においては、製造工程が煩雑になり、工数もかかること
から、同軸型誘電体共振器の量産性に乏しく、製造コス
トの増大を招いていた。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、特に、同軸型誘電体
共振器を大量に製造する場合における製造工程の簡略化
及び製造コストの低廉化を図ることができる同軸型誘電
体共振器の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向に中空
部２を有する誘電体セラミック（コア１）の開放端面６
を除く全面に、金属電極１１が形成された同軸型誘電体
共振器の製造方法において、誘電体セラミック１の全面
に金属電極１１を形成した後、所定の平均粒径を有する
微粒子１５を、開放端面となる領域ａの金属電極１１に
噴射してエッチング処理することにより、該領域１１の
金属電極１１を選択的に除去して同軸型誘電体共振器を
作製する。

【００１３】

【作用】上述の本発明の製造方法によれば、開放端面と
なる領域ａの金属電極１１に微粒子１５を噴射してエッ
チング処理することにより、該領域ａの金属電極１１を
選択的に除去するようにしたので、共振器の小型化及び
高い無負荷Ｑ値を得るために、誘電体セラミック１に段
差７及び溝８を設けた場合においても、削り取るべき所
定領域ａ上の金属電極１１のみを削り取ることができ
る。このことは、任意の形状の誘電体セラミック１全面
に形成された金属電極１１に対して所定領域ａの電極１
１のみを削り取ることができることになり、同軸型誘電
体共振器の設計の自由度を増大させることにつながる。

【００１４】しかも、多数の共振器素体１２を並べて削
り取るべき所定領域ａ上の金属電極１１のみを削り取る
ことができるため、多数の共振器素体１２に対して夫々
開放端面６を一度に形成することができる。

【００１５】従って、本発明に係る同軸型誘電体共振器
の製造方法によれば、従来行っていた手作業による研磨
作業及び金属電極１１を付け直す作業を省略することが
でき、特に、同軸型誘電体共振器を大量に製造する場合
における製造工程の簡略化及び製造コストの低廉化を図
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図６を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図１〜図３は、本実施例に係る同軸型
誘電体共振器（以下、単に共振器と記す）の製造方法を
示す工程図である。以下、順を追って、その工程を説明
する。

【００１７】まず、図１に示すように、共振器の母体と
なる共振器用コア（以下、単にコアと記す）１を例えば
圧粉プレス成形あるいは射出成形によって作製する。

【００１８】圧粉プレス成形の場合は、図４に示すよう
に、まず、原料として炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃ ）、酸
化ビスマス（Ｂｉ₂ Ｏ₃ ）、酸化ネオジム（Ｂｄ
₂ Ｏ₃ ）、酸化サマリウム（Ｓｍ₂ Ｏ₃ ）、酸化チタン
（ＴｉＯ₂ ）を以下の比率で秤量する。

【００１９】 （原料） ＢａＣＯ₃ １３．９ｍｏｌ％ Ｂｉ₂ Ｏ₃ １．５ｍｏｌ％ Ｂｄ₂ Ｏ₃ １２．７ｍｏｌ％ Ｓｍ₂ Ｏ₃ ３．２ｍｏｌ％ ＴｉＯ₂ ６８．７ｍｏｌ％

【００２０】上記原料をボールミルで１５時間混合し、
１０００℃で５時間、大気中で仮焼する。その後、ボー
ルミルで１５時間粉砕し、平均粒径１μｍの誘電体粉末
を得る。これに、バインダーとしてＰＶＡを１重量％加
えて造粒し、１ｋｇｆ／ｃｍ ² の圧力でプレス成形し
て、図１で示すコアと同じ形状を有する成形体を得る。
その後、該成形体を１３００℃で５時間、大気中で焼成
して、図１に示すように、軸方向に中空部（貫通孔）２
を有し、一方の端面（後に開放端面になる）側に段差７
及び溝８を有するコア１を得る。

【００２１】次に、図２に示すように、無電解めっき処
理を施すことにより、コア１の中空部２を含む全面に銅
電極１１を形成して共振器素体１２を得る。

【００２２】次に、射出成形でコア１を作る場合は、図
５に示すように、まず、原料としてＢｉ₂ Ｏ₃ 、Ｂｄ₂
Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＢａＯ、Ｓｍ₂ Ｏ₃ を夫々以下で示す
量ほど湿式混合して乾燥させた後、その粉末を所定の圧
力で加圧成形し、その成形体を１０００〜１１００℃で
仮焼する。これを乳鉢等で粉砕して平均粒径が０．５〜
２．０μｍの誘電体粉末を得る。

【００２３】 （原料） Ｂｉ₂ Ｏ₃ ０．０１５ｍｏｌ％ Ｂｄ₂ Ｏ₃ ０．１２７ｍｏｌ％ ＴｉＯ₂ ０．６８７ｍｏｌ％ ＢａＯ ０．１３９ｍｏｌ％ Ｓｍ₂ Ｏ₃ ０．０３２ｍｏｌ％

【００２４】次に、上記誘電体粉末に、１５〜５０容量
％のバインダーを加熱混練してスラリー状の原材料を得
る。バインダーの組成は以下の通りである。

【００２５】 （バインダー） エチレン−酢酸ビニル共重合体 ５０重量％ ポリメタクリル酸ブチル ３０重量％ ステアリン酸 ２０重量％ （誘電体粉末／バインダー量 ０．１５）

【００２６】本例のように、誘電体粉末の平均粒径を
０．５〜２．０μｍの範囲とすることで、バインダーの
配合比率を良好にコントロールすることができる。即
ち、バインダーの配合比率は、少なすぎると原材料の流
動性が低下し、後の射出成形工程にて射出困難になる。
また、多すぎると脱脂、焼成後にクラック、変形、反り
が発生する。このため、本例では、誘電体粉末の平均粒
径を０．５〜２．０μｍとし、バインダー比率を１５〜
５０容量％とした。

【００２７】次に、上記原材料を射出成形用金型内に射
出して、図１で示すコア１と同じ形状を有する成形体を
作製する。この成形体は、多量のバインダーを含むた
め、これを２〜１０℃／ｈｒのゆっくりとした昇温速度
で１５０〜５００℃まで昇温してバインダーを脱脂す
る。

【００２８】次に、脱脂後の成形体を１０００〜１４０
０℃の高温で２〜５時間保持し、焼成することで、図１
に示すように、軸方向に中空部２を有し、一方の端面
（後に開放端面になる）側に段差７及び溝８を有するコ
ア１を得る。

【００２９】この射出成形で得られたコア１は、流動性
の良好なスラリー状の原材料を射出成形用金型内に射出
して成形されるため、金型内の原材料の充填度は均一と
なる。その結果、焼成後に見られる反り、変形等は生じ
ず、高い寸法精度を得ることができる。しかも、各成形
ショット毎の原材料の充填度が安定するため、個々のコ
ア１における寸法のばらつきも小さくなる。

【００３０】このことから、一方の端面に段差７及び溝
８が形成された複雑形状を有すコア１を作製する場合、
圧粉プレス成形よりも射出成形の方が寸法精度よく作製
することができる。

【００３１】次に、図３Ａに示すように、上記めっき済
みの共振器素体１２の上面（後に開放端面となる面）に
ゴム系の樹脂からなる液状のレジストを塗布し、熱によ
り硬化させてレジスト膜１３とする。その後、該レジス
ト膜１３に感光処理及び現像処理を施して、図３Ｂに示
すように、共振器素体１２の上記上面にマスク１４を形
成する。このマスク１４の厚みは、約２０μｍ程度であ
る。

【００３２】次に、図３Ｃに示すように、上記マスク１
４を形成した面に対して、平均粒径約１０μｍの例えば
ＳｉＣ粒子１５を１００ｍ／ｓ程度の流速で矩形ノズル
１６（コア１の平面形状とほぼ同じ開口形状を有する）
より噴射させる。この噴射される微粒子（砥粒）１５に
よって、上記上面中、マスク１４で被覆されていない領
域ａの露出する銅電極１１をエッチング除去して開放端
面６を形成することにより、本例に係る共振器を得る。

【００３３】この微粒子１５によるエッチングは、物理
的エッチングであり、異方性を有することから、マスク
１４が覆われていない領域ａの銅電極１１をマスク１４
の形状に沿って正確にエッチングすることができる。ま
た、電極１１下のコア１（セラミック）が微粒子１５に
よるエッチングのエッチングストッパとなるため、微粒
子１５によってコア１を必要以上に削り取ることがな
く、しかもエッチングすべき銅電極１１を完全に除去す
ることができる。

【００３４】上記例では、一つの共振器素体１２に対し
て微粒子１５を噴射して開放端面６を形成した例を示し
たが、その他、多数の共振器素体１２に対しても同様に
行うことができる。

【００３５】即ち、図６に示すように、複数（図示の例
では縦方向に４個、横方向に４個、計１６個）の共振器
素体１２をマトリクス状に並べ、四方から例えば４つの
木片（あるいはプラスチック片）１７にて共振器素体１
２同士を固定する。その後、平均粒径約１０μｍの例え
ばＳｉＣ粒子を１００ｍ／ｓ程度の流速で直径１ｍｍの
ノズル（初期状態のノズル位置を○１８で示す）より噴
射させながら、各共振器素体１２の開放端面となる領域
ａを走査して各共振器素体１２に対して開放端面６を形
成することにより、複数（１６個）の共振器を得る。

【００３６】このノズルの走査は、例えばＸ方向に関す
る開放端面となる領域ａを順次走査した後、Ｙ方向に関
する開放端面となる領域ａを順次走査する。尚、図にお
いて、実線で示す矢印はノズルの走査線（砥粒を噴射さ
せながら走査するノズルの軌跡）を示し、破線で示す矢
印はノズルの帰線（砥粒を噴射せずに走査するノズルの
軌跡）を示す。

【００３７】この場合、共振器素体１２を並べる前に予
めマスク１４（図３Ｂ参照）を形成するようにしてもよ
いが、１ｍｍ径のノズルで走査することにより、開放端
面となる領域ａのみに微粒子１５を噴射させることが可
能となるため、上記実施例において行ったマスク１４の
形成を省略することができる。

【００３８】上述のように、本例によれば、開放端面と
なる領域ａの銅電極１１に微粒子１５を噴射してエッチ
ング処理することにより、該領域ａの銅電極１１を選択
的に除去するようにしたので、共振器の小型化及び高い
無負荷Ｑ値を得るために、コア１に段差７及び溝８を設
けた場合においても、削り取るべき所定領域ａ上の銅電
極１１のみを削り取ることができる。このことは、任意
の形状のコア１全面に形成された銅電極１１に対して所
定領域ａの電極１１のみを削り取ることができることに
なり、同軸型誘電体共振器の設計の自由度を増大させる
ことにつながる。

【００３９】しかも、多数の共振器素体１２を並べて削
り取るべき所定領域ａ上の銅電極１１のみを削り取るこ
とができるため、多数の共振器素体１２に対して夫々開
放端面６を一度に形成することができる。

【００４０】従って、本例に係る同軸型誘電体共振器の
製造方法によれば、従来行っていた手作業による研磨作
業及び銅電極１１を付け直す作業を省略することがで
き、特に、同軸型誘電体共振器を大量に製造する場合に
おける製造工程の簡略化及び製造コストの低廉化を図る
ことができる。

【００４１】尚、上記例では、微粒子（砥粒）１５とし
てＳｉＣを用いたが、その他Ａｌ₂ Ｏ₃ やＴｉＣでも同
等の効果を得ることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係る同軸型誘電体共振器の製造
方法によれば、特に、同軸型誘電体共振器を大量に製造
する場合における製造工程の簡略化及び製造コストの低
廉化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る同軸型誘電体共振器（以下、単
に共振器と記す）の製造方法を示す工程図（その１）。
Ａは、作製されたコアの形状を示す。Ｂは、その縦断面
を示す。

【図２】本実施例に係る共振器の製造方法を示す工程図
（その２）。Ａは、作製された共振器素体の形状を示
す。Ｂは、その縦断面を示す。

【図３】本実施例に係る共振器の製造方法を示す工程図
（その３）。Ａは、レジスト膜を形成した状態を示す。
Ｂは、レジスト膜を感光・現像処理してマスクを形成し
た状態を示す。Ｃは、開口端面となる領域の電極を砥粒
でエッチング除去する状態を示す。

【図４】本実施例に係るコアの作製方法（プレス成形）
を示す工程ブロック図。

【図５】本実施例に係るコアの作製方法（射出成形）を
示す工程ブロック図。

【図６】他の実施例（量産性を考慮した例）に係る共振
器の製造方法を示す平面図。

【図７】Ａは、共振器の一般的構成を示す斜視図。Ｂ
は、その縦断面図。

【図８】Ａは、提案された共振器の構成を示す斜視図。
Ｂは、その縦断面図。

【図９】図８で示す共振器の等価回路図。

【符号の説明】

１ コア ２ 中空部（貫通孔） ７ 段差 ８ 溝 １１ 電極 １２ 共振器素体 １３ レジスト膜 １４ マスク １５ 微粒子（砥粒）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に中空部を有する誘電体セラミッ
   クの開放端面を除く全面に、金属電極が形成された同軸
   型誘電体共振器の製造方法において、 上記誘電体セラミックの全面に上記金属電極を形成した
   後、所定の平均粒径を有する微粒子を、上記開放端面と
   なる領域の上記金属電極に噴射してエッチングすること
   により、上記領域の上記金属電極を選択的に除去するこ
   とを特徴とする同軸型誘電体共振器の製造方法。
2. 【請求項２】 上記同軸型誘電体共振器は、上記開放端
   面側に段差又は溝を有する構造であることを特徴とする
   請求項１記載の同軸型誘電体共振器の製造方法。