(57)【要約】【課題】  貫通孔の周面への接合材の滲み出しがなく、且つ誘電体共振器と支持台との接合の信頼性が高い支持台一体型誘電体共振器を提供する。【解決手段】  本発明の支持台一体型誘電体共振器は、円筒形の誘電体共振器１１（ＭｇＴｉＯ３等のチタン酸塩などからなる。）と円筒形の支持台１２（アルミナ等からなる。）とが、各々の一端面において接合されており、誘電体共振器と支持台との接合面で、誘電体共振器の貫通孔の開口面におけるエッジ部が、全周に渡って、支持台の貫通孔の開口面におけるエッジ部より内方に位置しており、且つ支持台は、その貫通孔の開口面におけるエッジ部の少なくとも一部に欠肉部１２１を有し、欠肉部に接合材（ガラスグレース系接合材料等の無機系接合材料、エポキシ系接合材料等の有機系接合材料など）が充填されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に少なくとも１個の共振器側貫通孔を有する誘電体共振器と、軸方向に少なくとも１個の支持台側貫通孔を有する支持台とが、各々の一端面において接合層を介して接合されている支持台一体型誘電体共振器であって、
該誘電体共振器と該支持台との接合面において、
該支持台は、該支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部の少なくとも一部に欠肉部を有し、且つ該欠肉部には接合材が充填されており、
該誘電体共振器は、該共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、該支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部よりも内方に位置していることを特徴とする支持台一体型誘電体共振器。
【請求項２】
上記共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、上記支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部より１〜３．２ｍｍ内方に位置している請求項１に記載の支持台一体型誘電体共振器。
【請求項３】
上記誘電体共振器及び上記支持台が円筒形である請求項１又は２に記載の支持台一体型誘電体共振器。
【請求項４】
上記接合材が、上記誘電体共振器の上記一端面上で上記欠肉部から内方に向かって延在している請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の支持台一体型誘電体共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持台一体型誘電体共振器に関する。更に詳しくは、貫通孔の周面への接合材の滲み出しがないため、誘電体セラミックからなる共振器と支持台との接合の信頼性が高く、且つ優れた外観を有する支持台一体型誘電体共振器に関する。
本発明は、移動体通信、衛星放送、衛星通信、ケーブルテレビ等に組み込まれる各種のマイクロ波回路素子において利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の支持台一体型誘電体共振器としては、例えば、図４のように、誘電体セラミックからなる円筒形の共振器１１と、アルミナ、フォルテライト等からなる円筒形の支持台１２とをそれぞれ別個に成形し、この共振器１１と支持台１２とをガラスグレース系接着剤、シリカ系無機接着剤等の耐熱性接着剤を用いてなる接合層３を介して接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、接着剤としては、無機系ばかりでなくエポキシ接着剤等の有機系接着剤が使用されることもある。
しかし、上記の従来の支持台一体型誘電体共振器１では、いずれも円筒形である共振器１１と支持台１２の内径が同じであるため、接着剤が支持台一体型誘電体共振器の貫通孔の周面に滲み出し易く、この滲み出しを防止するとともに、共振器１１と支持台１２との接合の信頼性を高めるため、接着剤の塗布位置及び塗布量等の接着条件を厳密に管理する必要があり、これが煩雑であった。
【０００３】
上記の問題を解決するため、従来から、プレス加工等により共振器と支持台とを一体に成形する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、上記の従来の製造方法では、共振器と支持台とを同じ材質とすることが前提であり、異なる材質の共振器及び支持台には適用することができない。
更に、上記の一体成形による従来の製造方法では、誘電特性を調整する、又は向上させる観点から、予め研削しろを考慮した一体成形体とし、成形後、この研削しろを研削して除去する必要がある。このように原材料の一部を廃棄することになるため、これが生産コストを高くする一因でもあった。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９０３２６号公報
【特許文献２】実開平２−２１９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、貫通孔の周面への接合材の滲み出しがないため、誘電体セラミックからなる共振器と支持台との接合の信頼性が高く、且つ優れた外観を有する支持台一体型誘電体共振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のとおりである。
１．軸方向に少なくとも１個の共振器側貫通孔を有する誘電体共振器と、軸方向に少なくとも１個の支持台側貫通孔を有する支持台とが、各々の一端面において接合層を介して接合されている支持台一体型誘電体共振器であって、該誘電体共振器と該支持台との接合面において、該支持台は、該支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部の少なくとも一部に欠肉部を有し、且つ該欠肉部には該接合材が充填されており、該誘電体共振器は、該共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、該支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部よりも内方に位置していることを特徴とする支持台一体型誘電体共振器。
２．上記共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、上記支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部より１〜３．２ｍｍ内方に位置している上記１．に記載の支持台一体型誘電体共振器。
３．上記誘電体共振器及び上記支持台が円筒形である上記１．又は２．に記載の支持台一体型誘電体共振器。
４．上記接合材が、上記誘電体共振器の上記一端面上で上記欠肉部から内方に向かって延在している上記１．乃至３．のうちのいずれか１項に記載の支持台一体型誘電体共振器。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、貫通孔の周面への接合材の滲み出しがなく、共振器と支持台とが十分に強固に接合された支持台一体型誘電体共振器とすることができる。
また、共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部より１〜３．２ｍｍ内方に位置している場合は、貫通孔の周面への接合材の滲み出しを十分に抑えることができる。
更に、誘電体共振器及び支持台が円筒形である場合は、共振器側貫通孔と支持台側貫通孔のうちの少なくとも一方のエッジ部に対して０．１〜２ｍｍ程度の大きさの面取り部を設けるとよい。面取り部に接合材が溜まって、所謂、フィレットを構成することで、接合材の滲み出しをより効果的に抑えるとともに、接着強度の向上をも図ることができる利点がある。
また、接合材が、誘電体共振器の一端面上で欠肉部から内方に向かって延在している場合は、誘電体セラミックからなる共振器と支持台との接合の信頼性をより高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
（１）支持台一体型誘電体共振器
上記「支持台一体型誘電体共振器」は、誘電体セラミックからなり、軸方向に少なくとも１個の共振器側貫通孔を有する上記「誘電体共振器」と、軸方向に少なくとも１個の支持台側貫通孔を有し、共振器を支持する上記「支持台」とを備える。共振器及び支持台の形状は特に限定されず、それぞれ円筒形並びに立方体及び直方体に少なくとも１個の貫通孔が設けられたもの等が挙げられる。円筒形及び立方体では、通常、貫通孔は１個である。また、直方体では１個の場合もあり、２〜５個の貫通孔が設けられることもある。尚、複数の貫通孔が設けられる場合、その個数は共振器と支持台とで同数であり、それらは一般に等間隔に設けられる。
【０００９】
更に、共振器と支持台の各々の一端面は接合層を介して一体に接合されている。また、この支持台一体型誘電体共振器は、通常、金属製のケーシングに収納されており、支持台の誘電体共振器と接合されている一端面とは反対側の他端面においてケーシングの底面の内面に固定されている。この固定は螺子止めであってもよいし、接着剤による接合であってもよい。更に、この支持台一体型誘電体共振器は、共振周波数を調整するための周波数調整手段を備えていてもよい。周波数調製手段としては、例えば、共振器に対して金属板が移動する形式であってもよいし、共振器と同じ質材の同調棒が共振器に対して移動する形式であってもよい。
【００１０】
また、接合面において、支持台は、上記「支持台側貫通孔」の開口面におけるエッジ部の少なくとも一部に上記「欠肉部」を有し、この欠肉部には上記「接合材」が充填されている。これにより、少なくともこの部分では共振器と支持台との間に接合材が十分に介在し、接合の信頼性がより向上する。欠肉部は、支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部の一部に設けられておればよく、例えば、エッジ部に適宜の間隔で複数の欠肉部が設けられていてもよい。また、この欠肉部はエッジ部の全周に渡って設けられていることが好ましく、これによって接合の信頼性がより向上する。欠肉部の形状、寸法は特に限定されず、開口面の径方向と直角方向の断面形状が三角形、正方形、長方形等の多角形又は円弧状の欠肉部とすることができる。
【００１１】
更に、接合面において、上記「共振器側貫通孔」の開口面におけるエッジ部が、全周に渡って、この共振器側貫通孔に対応する位置に設けられた支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部より内方に位置している。このようにすれば、接合時に接合材料が接合面から滲み出したとしても、この接合材料が誘電体共振器の一端面上を内方に向かって流延し、共振器側貫通孔のエッジ部を越えて貫通孔の周面にまで到達することを抑えることができる。これにより、接合の信頼性の低下を抑えることができ、外観が損なわれることもない。
【００１２】
共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部が、支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部からどの程度内方に位置しているかは特に限定されず、１〜３．２ｍｍ、更には１〜２ｍｍの範囲で、支持台一体型誘電体共振器が大型である場合は大きく、小型である場合は小さく、適宜設定することが好ましい。このように、共振器側貫通孔の開口面におけるエッジ部を、支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部から特定の距離内方に位置させることで、接合の信頼性の低下が十分に防止され、外観の低下も抑えられる。
【００１３】
本発明の支持台一体型誘電体共振器の形状は前記のように特に限定されないが、円筒形の誘電体共振器と、この共振器を支持する円筒形の支持台とを備えるものとすることができる。共振器及び支持台の貫通孔の各々の径方向の断面における位置は限定されず、必ずしも同心円型の円筒形である必要はないが、通常、軸方向、径方向のいずれにおいても肉厚が一定の同心円型の円筒形であり、且つそれぞれの中心軸を同じくして、各々の一端面が接合層を介して接合されていることが好ましい。
【００１４】
（２）欠肉部を設けることによる作用、効果
本発明の支持台一体型誘電体共振器における支持台の支持台側貫通孔の開口面におけるエッジ部の少なくとも一部には前記のように欠肉部が設けられている。この欠肉部に接合材が充填されていることにより、接合の信頼性がより向上することは前記のとおりであるが、接合材が共振器の一端面上で欠肉部から内方に向かって延在し、接合部が形成されていることがより好ましい。この延在している接合材により共振器と支持台との接合の信頼性は更に向上し、強固に一体化された支持台一体型誘電体共振器とすることができる。ここで、接合材のうち、誘電体共振器の一端面に延在している接合材により形成された接合部（図１の３１）を称して、「フィレット」という言葉に換言することができる。
【００１５】
（３）誘電体共振器及び支持台の材質及び寸法並びに接合材料
誘電体共振器としては、比誘電率が高く、Ｑ値が大きく、共振周波数の温度係数が小さいものが好ましい。このような共振器とすることができる誘電体セラミックとしては、例えば、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３等のチタン酸塩系セラミック及びＢａＯ−ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５系セラミック等が挙げられる。また、この共振器が円筒形である場合、その内径は３〜２６ｍｍ、外径は１６〜３６ｍｍとすることができ、軸方向の長さは４〜２５ｍｍとすることができる。
【００１６】
支持台は、アルミナ、フォルステライト等により形成することができる。更に、共振器に用いられるチタン酸塩系セラミック及びＢａＯ−ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５系セラミック等により形成することもできる。この場合、共振器と支持台とを同種のセラミックにより形成してもよい。また、この支持台が円筒形である場合、その内径は２〜２０ｍｍ、外径は５〜２８ｍｍとすることができ、軸方向の長さは５〜２５ｍｍとすることができる。
【００１７】
更に、共振器と支持台とを接合する接合層及び接合部の形成に用いられる接合材料としては、従来から使用されているものを特に限定されることなく用いることができる。そのような接合材料としては、ガラスグレース系接合材料、シリカ系接合材料等の無機系接合材料、エポキシ樹脂系接合材料等の有機系接合材料が挙げられる。また、この接合材料により共振器の一端面と支持台の一端面の欠肉部を除く部分とにより形成される接合層の厚さは、例えば、５〜３０μｍ、特に７〜２０μｍとすることができる。
【００１８】
（４）支持台一体型共振器の製造方法
支持台一体型共振器は、共振器用未焼成成形体を焼成してなる誘電体共振器と、支持台用未焼成成形体を焼成してなる支持台とを作製し、これらを接合材料により接合し、製造することができる。
共振器用未焼成成形体及び支持台用未焼成成形体は、例えば、所定のセラミック粉末等のセラミック原料、有機バインダ、及び水などを混合し、この混合物をプレス加工等により成形して作製することができる。このプレス加工等において、原料混合物はプレス成形機等に直接投入してもよいし、セラミック原料を熱処理した後、粉砕し、得られる熱処理物と有機バインダ等とを混合し、この混合物をプレス成形機に投入して成形してもよい。
【００１９】
有機バインダとしては、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、エチルセルロース等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。この有機バインダの配合量は、セラミック原料を１００質量部とした場合に、１〜５質量部、特に２〜４質量部とすることができる。また、水の配合量は、セラミック原料を１００質量部とした場合に、３０〜７０質量部、特に５０〜７０質量部とすることができる。
【００２０】
共振器用未焼成成形体及び支持台用未焼成成形体を焼成する際の条件は特に限定されず、セラミック原料の種類等により適宜設定することができる。焼成温度は、例えば、チタン酸塩系セラミックの場合は、１５００〜１６００℃とすることができ、アルミナの場合も、１５００〜１６００℃とすることができる。また、焼成時間は、通常、２〜６時間とすることができる。更に、焼成雰囲気は、チタン酸塩系セラミック及びアルミナ等の酸化物セラミックの場合、大気雰囲気等の酸化雰囲気とすることができる。
【００２１】
共振器と支持台との接合は、各々の接合される側の一端面のうちの少なくとも一方に接合材料を塗布して塗膜を形成し、その後、接合すべき端面を塗膜を介して重ね合わせることにより行うことができる。また、有機溶媒及び水分等を含有する接合材料を用いる場合は、接合すべき端面を重ね合わせる前に、必要に応じて塗膜を乾燥させ、有機溶媒及び水分等を除去することが好ましい。更に、接合材料の種類によっては、接合すべき端面を重ね合わせた後、所定温度で所要時間加熱することによって、より大きな強度で接合させることもできる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
（１）共振器用未焼成成形体の形成
ＣａＣＯ３粉末（純度；９９．９％）、ＴｉＯ２粉末（純度；９９．９５％）及びＡｌ２Ｏ３粉末（純度；９９．９５％）をセラミック原料とし、これらの原料粉末をミキサにより２０〜３０分間乾式混合した後、振動ミルにより一次粉砕した。玉石としてはアルミナボールを使用し、粉砕時間は４時間とした。次いで、混合粉末を、大気雰囲気下、１２００℃で３時間熱処理し、その後、この熱処理粉末１００質量部に３質量部の有機バインダ及び６０質量部の水を加え、トロンメル粉砕機により１２時間２次粉砕した。次いで、噴霧乾燥により造粒乾燥し、造粒後、ふるいにより４０〜２００メッシュの粒度の粉末を得、プレス成形機によって、円筒形の共振器用未焼成成形体を形成した。成形圧力は９８ＭＰａとした。
【００２３】
（２）支持台用未焼成成形体の形成
アルミナ粉末（純度；９９．９％）１００質量部に３質量部の有機バインダ及び６０質量部の水を加え、混合して、（１）の場合と同様にして造粒及び成形をし、円筒形の支持台用未焼成成形体を形成した。
【００２４】
（３）焼成及び共振器と支持台との接合
（１）で形成した共振器用未焼成成形体と、（２）で形成した支持台用未焼成成形体を使用し、以下のようにして、図１に示す支持台一体型誘電体共振器を作製した。
（１）で形成した共振器用未焼成成形体を、大気雰囲気下、１５５０℃で４時間保持して焼成し、内径６．８ｍｍ、外径２６ｍｍ、高さ１２ｍｍの円筒形の誘電体共振器１１を作製した。また、（２）で形成した支持台用未焼成成形体を、大気雰囲気下、１５５０℃で４時間保持して焼成し、内径１０ｍｍ、外径１５ｍｍ、高さ１３ｍｍの円筒形であって、誘電体共振器１１に面する側における貫通孔の開口面のエッジ部の全周に、開口面の径方向と直角方向の断面形状が長方形である欠肉部１２１を有する支持台１２を作製した。その後、誘電体共振器１１の一端面と、支持台１２の欠肉部１２１が設けられた一端面との各々に、接合材料（エポキシ樹脂）を塗布し、次いで、それぞれ接合材料が塗布された一端面同士を重ね合わせた状態で１３５℃で３時間加熱して、誘電体共振器１１と支持台１２とが接合層３を介して接合された支持台一体型誘電体共振器１を得た。
【００２５】
上記のようにして得られた支持台一体型誘電体共振器１を、支持台１２の開口面の側から目視で観察したところ、支持台１２の欠肉部１２１には接合材が充填されており、且つ誘電体共振器１２の一端面上に延在している接合材により接合部３１が形成されていることが確認された。更に、接合材が貫通孔の周面にまで滲み出していることはなかった。
【００２６】
このように、実施例１の支持台一体型共振器１では、塗布された接合材料は欠肉部１２１に充填され、且つ接合材が欠肉部１２１から内方に向かって延在しているため、誘電体共振器と支持台の内径が同じであって、支持台に欠肉部も形成されていない従来の支持台一体型誘電体共振器に比べて、接合材料の塗布量等を厳密に管理しなくても、接合の信頼性を高めることができる。また、優れた外観を有する支持台一体型誘電体共振器とすることができる。
更に、この支持台一体型誘電体共振器１は、図２のように、金属製のケーシング４の底面に螺子止め、又は接着剤による接合等の適宜の手段（図示せず）により固定して用いることができる。
【００２７】
尚、本発明においては、上記の実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、接合材料は、共振器及び支持台のいずれか一方の一端面に塗布することもできる。更に、上記の実施例では、いずれも円筒形の誘電体共振器と支持台とを用いたが、図３のように、形状が直方体であって等間隔に２個の貫通孔が設けられた誘電体共振器及び支持台を使用し、同様にして支持台一体型誘電体共振器とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例の支持台一体型誘電体共振器の外観及び断面の一部を示す説明図である。
【図２】実施例の支持台一体型誘電体共振器がケーシングの内部の底面に固定されている様子を示す説明図である。
【図３】形状が直方体であって等間隔に２個の貫通孔が設けられた誘電体共振器及び支持台を使用した支持台一体型誘電体共振器の斜視図である。
【図４】従来の支持台一体型誘電体共振器の外観及び断面の一部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１；支持台一体型誘電体共振器、１１；誘電体共振器、１２；支持台、１２１；欠肉部、３；接合層、３１；誘電体共振器の一端面に延在している接合材により形成された接合部、４；ケーシング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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