(57)【要約】【課題】結合線路と誘電体共振器との密着度を向上して、Ｑの高い誘電体共振器型発振器，この発振器を用いた送受信装置及びこの発振器に用いる共振器を提供することにある。【解決手段】誘電体共振器型発振器は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子２と、誘電体共振器７と、この誘電体共振器７との結合線路８を有する誘電体基板６からなる。誘電体基板６の上であって、結合線路８の近傍には、誘電体共振器７を保持する誘電体膜９が形成されている。誘電体共振器７は、結合線路８と誘電体膜９を跨いで接着剤１０により固定される。【選択図】　図１
2004140672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、
上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、
上記誘電体基板上であって、上記結合線路の近傍に形成され、上記誘電体共振器を保持する誘電体膜を備え、
上記誘電体共振器は、上記結合線路と上記誘電体膜を跨いで接着剤により固定されることを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項２】
半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、
上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、
上記接着剤に誘電体材料から成る球状粒子を混入し、上記誘電体共振器はこの球状粒子を介して接着剤により上記誘電体基板に固定されることを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項３】
半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、
上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、
上記誘電体基板に固定される側の上記誘電体共振器の下面に形成された突起を備え、
この突起を接着剤により上記誘電体基板に固定して、上記誘電体共振器を固定することを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項４】
半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、
上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、
上記誘電体基板に上記誘電体共振器を固定する際に、上記誘導体共振器の下面を上記誘電体基板に対して平行に維持する維持手段を備えたことを特徴とする誘電体共振器型発振器。
【請求項５】
誘電体基板に形成された結合線路に接着剤により固着される誘電体共振器において、
上記誘電体基板に固定される側の上記誘電体共振器の下面に形成された突起を備えることを特徴とする誘電体共振器。
【請求項６】
半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器と、
上記誘電体共振型発振器により発生した高周波信号を送受するアンテナとを有する送受信装置において、
上記誘電体共振器型発振器は、上記誘電体基板に上記誘電体共振器を固定する際に、上記誘導体共振器の下面を上記誘電体基板に対して平行に維持する維持手段を備えたことを特徴とする送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波・ミリ波などの高周波で使用する誘電体共振器型発振器，この発振器を用いた送受信装置及びこの発振器に用いる共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波・ミリ波など高周波で使用する送受信装置において、検出精度を高めるためには、発振器から出力される高周波信号が先鋭であることが望まれる。すなわち、発振器のＱが送受信装置の検出精度に大きく影響する。従来、このＱを高める手段として、例えば、特開平１１−２３４００７号公報に記載されているように、誘電体共振器を用いることが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２３４００７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、誘電体共振器型発振器は結合線路上に誘電体共振器を搭載し、その搭載位置を調整することにより所望の周波数や出力電力等の出力信号を得ることができるように構成され、誘電体共振器は接着剤により固定するのが一般的である。
【０００５】
ここで、誘電体共振器型発振器のＱを高めるためには、結合線路と誘電体共振器との間の介在物が極力少ないほうが望ましいものである。すなわち、結合線路と誘電体共振器との密着度が高いほどＱの高い誘電体共振器型発振器が得られる。
【０００６】
しかしながら、従来、誘電体基板上に形成した結合線路の上に誘電体共振器型発振器を固定しようとすると、結合線路の幅に比べて誘電体共振器型発振器が大きいため、誘電体共振器が傾いた状態で接着され、結合線路と誘電体共振器との密着度を確保することが困難であるため、発振器のＱが低下するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、結合線路と誘電体共振器との密着度を向上して、Ｑの高い誘電体共振器型発振器，この発振器を用いた送受信装置及びこの発振器に用いる共振器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、上記誘電体基板上であって、上記結合線路の近傍に形成され、上記誘電体共振器を保持する誘電体膜を備え、上記誘電体共振器は、上記結合線路と上記誘電体膜を跨いで接着剤により固定するようにしたものである。かかる構成により、結合線路と誘電体共振器との密着度が向上し、誘電体共振器型発振器のＱを高くし得るものとなる。
【０００９】
（２）上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、上記接着剤に誘電体材料から成る球状粒子を混入し、上記誘電体共振器はこの球状粒子を介して接着剤により上記誘電体基板に固定するようにしたものである。
かかる構成により、結合線路と誘電体共振器との密着度が向上し、誘電体共振器型発振器のＱを高くし得るものとなる。
【００１０】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、上記誘電体基板に固定される側の上記誘電体共振器の下面に形成された突起を備え、この突起を接着剤により上記誘電体基板に固定して、上記誘電体共振器を固定するするようにしたものである。
かかる構成により、結合線路と誘電体共振器との密着度が向上し、誘電体共振器型発振器のＱを高くし得るものとなる。
【００１１】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器において、上記誘電体基板に上記誘電体共振器を固定する際に、上記誘導体共振器の下面を上記誘電体基板に対して平行に維持する維持手段を備えるするようにしたものである。
かかる構成により、結合線路と誘電体共振器との密着度が向上し、誘電体共振器型発振器のＱを高くし得るものとなる。
【００１２】
（５）上記目的を達成するために、本発明は、誘電体基板に形成された結合線路に接着剤により固着される誘電体共振器において、上記誘電体基板に固定される側の上記誘電体共振器の下面に形成された突起を備えるようにしたものである。
かかる構成により、Ｑの高い誘電体共振器型発振器のための誘電体共振器を安価に製造し得るものとなる。
【００１３】
（６）上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上に発振回路を形成した発振素子と、誘電体共振器と、この誘電体共振器との結合線路を有する誘電体基板からなり、上記誘電体共振器と結合線路を接着剤により固定した誘電体共振器型発振器と、上記誘電体共振型発振器により発生した高周波信号を送受するアンテナとを有する送受信装置において、上記誘電体共振器型発振器は、上記誘電体基板に上記誘電体共振器を固定する際に、上記誘導体共振器の下面を上記誘電体基板に対して平行に維持する維持手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、送受信装置の検出感度を向上し得るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態による誘電体共振器型発振器は、金属製のキャリア１と、発振素子２と、誘電体基板６と、誘電体共振器７と、結合線路８と、誘電体膜９とから構成されている。本実施形態では、誘電体膜９を備えた点に特徴がある。
【００１６】
発振素子２は、例えば、ＧａＡｓ等の半導体基板上に発振回路が形成されたものである。発振回路２は、送受信装置と電気的に接続するための端子３Ａ，３Ｂ，３Ｃや、結合線路８と接続するための端子３Ｄを備えている。
【００１７】
誘電体基板６は、アルミナ等から成る。誘電体基板６は、図２に示すように、接着剤１１によりキャリア１に固定されている。発振素子２も、同様にして、接着剤によりキャリア１に固定されている。
【００１８】
結合線路８は、誘電体基板６上にＡｕなどの金属膜を蒸着あるいはめっきなどにより形成されている。結合線路８と発振素子２は、Ａｕ線等のボンディングワイヤ５で接続されている。また、誘電体膜９が、誘電体基板６上にスクリーン印刷などの手法で着膜されている。誘電体膜９としては、例えば、アルミナが用いている。誘電体共振器７は、例えば、チタン酸バリウムからなる。
【００１９】
例えば、誘電体共振器７の発振周波数を３８ＧＨｚとすると、誘電体共振器７の大きさは、直径１．５φ，厚さ０．５ｍｍ程度である。一方、結合線路８の幅は、例えば、０．３ｍｍで、厚さは２０μｍである。従って、結合線路８の幅の比べて誘電体共振器７の直径が大きいため、単に、結合線路８の上に誘電体共振器７を載せて固着すると、誘電体共振器７が結合線路８の上に傾いて固着され、しかも、傾きの程度が一定とならないため、Ｑが低下し、また、ばらつきが生じることになる。なお、誘電体共振器７の発振周波数が３８ＧＨｚの場合、２次高調波を用いることにより、送受信装置の発信周波数を７６ＧＨｚとすることができる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、誘電体基板６の上に、誘電体膜９を形成している。誘電体膜９の厚さは、結合線路８の厚さとほぼ同じ２０μｍとしている。誘電体共振器７は、結合線路７と誘電体膜９とを跨ぐように載置され、接着剤１０によって固着される。誘電体膜９の厚さと、結合線路８の厚さとを等しくすることにより、誘電体共振器７の下面は、誘電体基板６に対して平行となり、誘電体共振器７が傾くことなく、結合線路８の上に載置され、固着されるので、Ｑが向上し、また、ばらつきも生じないものとなる。
【００２１】
ここで、誘電体共振器型発振器の出力信号は結合線路８に対する誘電体共振器７の搭載位置により変化するため、この搭載位置を調整することにより、出力電力や周波数を所望の周波数に調整する必要がある。そこで、誘電体膜９を上記の調整のために誘電体共振器７が移動する範囲内に形成しておけば、誘電体共振器７は常に水平方向に傾くことなく実装できる。したがって、調整工程で誘電体共振器７を移動しても誘電体共振器７と結合線路８の密着度を確保できるため、安定してＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。
【００２２】
誘電体膜９の材料としては、金属以外のガラス，セラミック，プラスチックなど誘電率の低い材料を用いることができる。セラミックとしては、上述したアルミナを用いることができる。無機材料であるガラス材としては、結晶化ガラスやセラミック粉体混入ガラスを用いることができる。結晶化ガラスやセラミック粉体混入ガラスなどは、セラミック回路基板に良く用いられており、形状安定性が良く、膜厚も制御が比較的容易である。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、誘電体共振器７は常に水平方向に傾くことなく実装でき、誘電体共振器７と結合線路８の密着度を確保できるため、安定してＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。
【００２４】
次に、図３及び図４を用いて、本発明の第２の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。なお、図１，図２と同一符号は同一部分を示している。
【００２５】
本実施形態においては、図１，図２に示した誘電体膜６は用いていないものである。本実施形態では、図４に示すように、誘電体共振器７を、誘電体基板６及び結合線路８に固着する接着剤１０の中に、球状粒子１２を混入している。球状粒子１２は、セラミック等からなる。また、球状粒子１２の直径を、結合線路８の膜厚とほぼ同等の直径とすることにより、誘電体共振器７の下面は、誘電体基板６に対して平行となり、誘電体共振器７が傾くことなく、結合線路８の上に載置され、固着されるので、Ｑが向上し、また、ばらつきも生じないものとなる。
【００２６】
本実施形態においても、誘電体共振器７は常に水平方向に傾くことなく実装でき、誘電体共振器７と結合線路８の密着度を確保できるため、安定してＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。
【００２７】
次に、図５〜図７を用いて、本発明の第３の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成について説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。図７は、本発明の第３の実施形態による誘電体共振器型発振器に用いる誘電体共振器の製造方法を示す工程図である。なお、図１，図２と同一符号は同一部分を示している。
【００２８】
本実施形態においては、図１，図２に示した誘電体膜６は用いていないものである。本実施形態では、図６に示すように、誘電体共振器７の下面側に、突起膜１３を形成している。突起膜１３は、結晶化ガラス等のガラス材料や、アルミナ等のセラミックを印刷して形成する。突起膜１３の膜厚を、結合線路８の膜厚とほぼ同じ膜厚とすることにより、誘電体共振器７の下面は、誘電体基板６に対して平行となり、誘電体共振器７が傾くことなく、結合線路８の上に載置され、固着されるので、Ｑが向上し、また、ばらつきも生じないものとなる。
【００２９】
次に、図７を用いて、突起膜１３の製造方法について説明する。図７（Ａ）に示すように、チタン酸バリウム等のセラミック粉体と有機溶剤から成るバインダーを混練し、押し出し成形し、焼成することにより、柱状のセラミック棒Ｃｅを形成する。次に、図７（Ｂ）に示すように、セラミック棒Ｃｅを固定治具Ｆｉに固定した後、ダイサＤａを用いて、セラミック棒Ｃｅを所望の特性に合った厚さにダイシングして、誘電体共振器を形成する。次に、図７（Ｃ）に示すように、切断した誘電体共振器７をトレイＴに固定し、印刷マスクＰＭを用い、結晶化ガラス等から成るペーストを印刷し、焼成或いは加熱硬化することで、図７（Ｄ）に示すように、誘電体共振器７の下面に突起膜１３を形成する。このような製造方法を用いることにより、突起膜１３を具備した誘電体共振器７を容易に製造することができる。
【００３０】
なお、誘電体共振器７の製造方法としては、柱状押し出し成形法の他に、グリーンシート成形法を用いることができる。グリーンシート成型法により誘電体共振器を成型する際にも、成型された誘電体共振器の上に、図７（Ｃ）と同様に、印刷マスクＰＭを用い、結晶化ガラス等から成るペーストを印刷し、焼成或いは加熱硬化することで、図７（Ｄ）に示すように、誘電体共振器７の下面に突起膜１３を形成することができる。
【００３１】
本実施形態においても、誘電体共振器７は常に水平方向に傾くことなく実装でき、誘電体共振器７と結合線路８の密着度を確保できるため、安定してＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。また、突起膜を容易に製造することができる。
【００３２】
次に、図８〜図１０を用いて、本発明の第４の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成について説明する。
図８は、本発明の第４の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図であり、図９は、図８のＤ−Ｄ断面図である。図１０は、本発明の第４の実施形態による誘電体共振器型発振器に用いる誘電体共振器の製造方法を示す工程図である。なお、図１，図２と同一符号は同一部分を示している。
【００３３】
本実施形態においては、図１，図２に示した誘電体膜６は用いていないものである。本実施形態では、図９に示すように、誘電体共振器７の下面側に、誘電体共振器７と一体的に成型された突起１４を形成している。突起１４の高さを、結合線路８の膜厚とほぼ同じ膜厚とすることにより、誘電体共振器７の下面は、誘電体基板６に対して平行となり、誘電体共振器７が傾くことなく、結合線路８の上に載置され、固着されるので、Ｑが向上し、また、ばらつきも生じないものとなる。
【００３４】
次に、図１０を用いて、突起１４の製造方法について説明する。図７（Ａ）で示したように、柱状押し出し成形し、焼成したセラミック棒Ｃｅを用意し、図７（Ｂ）に示したように、固定治具Ｆｉに固定する。そして、図１０（Ａ）に示すように、ダイサＤａを用いて、第１ダイシング溝Ｄ１を形成する。第１ダイシング溝Ｄ１は完全に切断しない溝であり、第１ダイシング溝Ｄ１の深さＨ２は、セラミック棒Ｃｅの直径Ｈ１よりも小さい（Ｈ２＜Ｈ１）ものである。
【００３５】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、ダイサの位置を所望の段差分（厚みｄ）だけずらして、第２ダイシング溝Ｄ２に示すようにして、セラミック棒Ｃｅを切断することにより、図１０（Ｃ）に示すように、突起１４を有する誘電体共振器７を製造することができる。この製造方法では、従来の誘電体共振器の製造工程に対する工程の追加が無いため、比較的安価にＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。
【００３６】
本実施形態においても、誘電体共振器７は常に水平方向に傾くことなく実装でき、誘電体共振器７と結合線路８の密着度を確保できるため、安定してＱの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。また、突起膜を容易に製造することができる。
【００３７】
次に、図１１を用いて、本発明の各実施形態による誘電体共振器型発振器を用いた送受信装置の構成について説明する。
図１１は、本発明の各実施形態による誘電体共振器型発振器を用いた送受信装置の構成を示す断面図である。
【００３８】
誘電体共振型発振器２０は、図１及び図２，図３及び図４，図５及び図６，図８及び図９に示す構成を有するものである。ケース２３内には、誘電体共振型発振器２０及び増幅器等のＩＣ素子２４が実装されている。誘電体共振型発振器２０により発生した高周波信号はアンテナキバン２１に送受される。誘電体共振器型発振器２０は、上述した各実施形態にて説明したように、Ｑの高い誘電体共振器型発振器であるため、出力信号にノイズが少ないので、例えば、送受信装置をセンサなどに用いた場合、検出精度の高いセンサを得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、結合線路と誘電体共振器との密着度を向上して、Ｑの高い誘電体共振器型発振器を得ることができる。また、Ｑの高い誘電体共振器型発振器を得るための共振器を安価に製造することができる。さらに、Ｑの高い誘電体共振器型発振器を用いることにより、この発振器を用いた送受信装置の検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による誘電体共振器型発振器に用いる誘電体共振器の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第４の実施形態による誘電体共振器型発振器の構成を示す平面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による誘電体共振器型発振器に用いる誘電体共振器の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の各実施形態による誘電体共振器型発振器を用いた送受信装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…キャリア
２…発振素子
５…ボンディングワイヤ
６…誘電体基板
７…誘電体共振器
８…結合線路
９…誘電体膜
１０，１１…接着剤
１２…球状粒子
１３…突起膜
１４…突起
２０…発振器
２１…アンテナキバン
２３…ケース
２４…ＩＣ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004140672.tif 000008
【図７】
2004140672.tif 000009
【図８】
2004140672.tif 000010
【図９】
2004140672.tif 000011
【図１０】
2004140672.tif 000012
【図１１】
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