(57)【要約】    【課題】特性の安定した誘電体共振器、及び、発振器を提供する。    【解決手段】  平板状セラミック誘電体からなる誘電体共振器であって、  ４角形以上の多角形の平面形状を有しており、その角部が丸められている。【選択図】      図１
2007088916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のセラミック誘電体からなる誘電体共振器であって、
前記セラミック誘電体は、４角形以上の多角形の平面形状を有しており、その角部が丸められている
誘電体共振器。
【請求項２】
誘電体共振器と、誘電体基板と、結合線路と、発振回路とを含む発振器であって、
前記結合線路は、前記誘電体基板の表面に備えられており、
前記発振回路は、前記結合線路と電気的に接続されており、
前記誘電体共振器は、請求項１に記載されたものであり、前記結合線路に電磁的に接続されている、
発振器。
【請求項３】
請求項２に記載された発振器であって、前記誘電体共振器は、側面が前記誘電体基板の表面に対面するようにして、前記誘電体基板の表面に直接に搭載されている発振器。
【請求項４】
誘電体共振器を製造する方法であって、
前記誘電体共振器は、平板状のセラミック誘電体からなり、前記セラミック誘電体は、４角形以上の多角形の平面形状を有しており、
前記誘電体共振器を得るに当たり、
多数の誘電体共振器を取り出し得る平面積を有するセラミック誘電体基板を用意し、
次に、前記基板の表面及び裏面を研磨し、
次に、前記基板に切断加工を施して、誘電体共振器の個品を取り出す、
工程を含む誘電体共振器の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された誘電体共振器を製造する方法であって、前記誘電体共振器の個品をバレル研磨する工程を含む誘電体共振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体共振器、発振器、及び、誘電体共振器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体共振器は、一般に、円筒形状を有しており、例えば、自動車衝突防止レーダーのミリ波帯域の発振器等に使用される。円筒形状の誘電体共振器は、通常、セラミック・パウダーを円筒形状の金型にてプレスする乾式成型を施した後、焼結する方法や、グリーンシートを所定形状に打ち抜き、焼結させたセラミック・ブロックを、機械加工により円筒形状にする方法や、湿式押し出し方法により棒状の成形体を得た後、この成形体に切断、焼成、加工を施すことにより製造される。
【０００３】
ところで、誘電体共振器の使用周波数を高周波化するためには、共振器を小型化しなければならない。例えば、周波数６０ＧＨｚ以上に高周波化すると、その信号の１波長の長さは真空中で（空気中でもほぼ同じ）５ｍｍ以下となり、材料の比誘電率にもよるが、共振器の直径を１ｍｍ程度、高さを０．３ｍｍ程度に小型化しなければならない。
【０００４】
このように共振器が小型化すると、上述した乾式成型や機械加工では円筒形状を高精度に成形できなくなり、製品歩留まりが低下するという問題が生じる。また、円筒形状の精度の低下に起因して、所望の周波数特性が得られないという問題も生じる。
【０００５】
この問題を回避する手段として、例えば、特許文献１は、円筒形状の誘電体共振器ではなく、多角形状の誘電体共振器を用いた発振器を開示している。
【０００６】
しかし、特許文献１は、多角形状の誘電体共振器では、製造工程や使用時に多角形の角が欠け、周波数特性が大きく変化してしまうという問題がある。また、多角形状の誘電体共振器は、円筒型のものと比較して、製造が容易である旨の記載はあるが、その製造方法については、開示がない。
【特許文献１】特開２００３−８４０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、製品歩留まりのよい誘電体共振器、及び、発振器を提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの課題は、誘電体共振器の製造に適した具体的な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、本発明は、誘電体共振器、発振器、及び、誘電体共振器の製造方法を開示する。
１．誘電体共振器
本発明の誘電体共振器は、平板状セラミック誘電体からなり、４角形以上の多角形の平面形状を有しており、その角部が丸められている。
【００１０】
上述したように、本発明の誘電体共振器は、平板状セラミック誘電体からなり、４角形以上の多角形の平面形状を有しているから、円筒形状の誘電体共振器と比較して、極めて容易、かつ、精度よく形成できる。
【００１１】
また、本発明の誘電体共振器は多角形状であり、その側面は、曲面ではなく平面となるから、平面である側面を利用して、回路基板等に直接に搭載し、安定に位置決めできる。誘電体共振器を回路基板との間に、補助的な支持台などは不要である。このため、取り付け構造が簡素化される。
【００１２】
更に、本発明の誘電体共振器は、多角形状のセラミック誘電体を用いており、その脆性及び形状のために割れや欠けが発生し易いところ、その角部が丸められているから、製造工程や使用時に多角形の角が欠け、周波数特性が大きく変化してしまうという問題を回避でき、安定した特性が得られる。また、多角形の角が欠けるという不具合が生じ難いので、製品歩留まりを向上させることができる。
【００１３】
なお、三角形の誘電体共振器も製造可能であるが、角部が鋭角となり損傷しやすいこと，四角形なら２方向で済む切断が、六角形の場合と同様に３方向から切断することが必要になること、また、不要はモードの共振周波数が所望するモードの共振周波数に近づくこと、などの問題があり、好ましくない。
２．発振器
本発明の発振器は、誘電体共振器と、誘電体基板と、結合線路と、発振回路とを含む。結合線路は、誘電体基板の表面に備えられている。発振回路は、結合線路と電気的に接続されている。誘電体共振器は、請求項１に記載されたものであり、結合線路に電磁的に接続されている。
【００１４】
上述したように、本発明に係る発振器は、本発明に係る誘電体共振器を含むので、誘電体共振器の有する作用効果をそのまま得ることができる。
３．誘電体共振器の製造方法
本発明の製造方法では、まず、多数の誘電体共振器を取り出し得る平面積を有するセラミック誘電体基板を用意する。次に、基板の表面及び裏面を研磨する。次に、基板に切断加工を施して、誘電体共振器の個品を取り出す。
【００１５】
本発明の製造方法では、基板の表面及び裏面を研磨し、次に、基板に切断加工を施すから、寸法精度の高い誘電体共振器の個品を、効率よく製造することができる。
【００１６】
好ましくは、誘電体共振器の個品をバレル研磨する。これにより、本発明に係る誘電体共振器が得られる。この工程では、すでに、表面及び裏面の研磨、切断加工により寸法精度が高度化された誘電体共振器に対して、バレル研磨を施すことになるので、寸法精度が極限まで向上することになる。
【００１７】
さらに、４角形以上の多角形の平面形状を有する平板状セラミック誘電体の表面、裏面、及び、側面がバレル研磨され、その角部が丸められるから、製造工程において、多角形の角が欠け、周波数特性が大きく変化してしまうという問題を回避でき、安定した特性の誘電体共振器得られる。また、多角形の角が欠けるという不具合が生じ難いので、製品歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）特性の安定した誘電体共振器、及び、発振器を提供することができる。
（ｂ）製品歩留まりの高い誘電体共振器、及び、発振器を提供することができる。
（ｃ）本発明の誘電体共振器の製造に適した製造方法を提供することができる。
【００１９】
本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
１．誘電体共振器
図１は本発明に係る誘電体共振器の一実施例を示す外観斜視図、図２は図１に示した誘電体共振器の平面図である。図１に示した誘電体共振器は、例えば、使用周波数帯域が３０〜８０ＧＨｚであり、自動車衝突防止レーダーのミリ波帯域の発振器等に使用される。図示の誘電体共振器は、比誘電率εｒ＝３７の平板状セラミック誘電体からなり、例えば、１辺が０．４１ｍｍ、厚み寸法Ｄ１が０．２９ｍｍ程度の正６角形状であり、側面２１〜２６の交差する６つの角部R及び表面１１と側面２１〜２６との交差する角部、及び、裏面１２と側面２１〜２６との交差する角部が丸められている。
【００２１】
誘電体共振器は、例えば、４角、８角、１２角などであってもよい。多角形の角数が増加するほど、円形に近くなり、周波数特性が向上する。
【００２２】
上述したように、本発明の誘電体共振器は、平板状セラミック誘電体からなり、４角形以上の多角形の平面形状を有しているから、円筒形状の誘電体共振器と比較して、極めて容易、かつ、精度よく形成できる。
【００２３】
また、本発明の誘電体共振器は多角形状であり、その側面２１〜２６は、曲面ではなく平面となるから、平面である側面２１〜２６を利用して、回路基板等に直接に搭載し、安定に位置決めできる。誘電体共振器を回路基板との間に、補助的な支持台などは不要である。このため、取り付け構造が簡素化される。
【００２４】
更に、その角部Rが丸められているから、製造工程や使用時に多角形の角が欠け、周波数特性が大きく変化してしまうという問題を回避でき、安定した特性が得られる。しかも、多角形の角が欠けるという不具合が生じ難いので、製品歩留まりが向上する。
【００２５】
図３は、２逓倍して７７ＧＨｚの共振周波数を得るため図１に示した誘電体共振器の寸法を調整した誘電体共振器の電気的共振特性図である。図において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は反射応答（ｄＢ）を示す。図３を参照すると、周波数３６．６ＧＨｚ付近において、シャープで良好な共振特性が得られている。
２．発振器
図４は本発明に係る発振器の一実施例を示すブロック図、図５は図４に示した発振器の一部分の外観斜視図である。図において、図１、図２に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。図５においては、回路部品の図示が省略されている。
【００２６】
図４、図５に示した発振器は、例えば、自動車衝突防止レーダーのミリ波帯域の発振器として用いられる。図４を参照すると、発振器は、誘電体基板７０と、誘電体共振器１と、結合線路（マイクロストリップライン）６１と、発振回路６２と、送信回路６３と、受信回路６４、６５と、分配器６７、６８とを含み、送受信モジュールとして機能する。
【００２７】
次に、図５を参照すると、結合線路６１は、誘電体基板７０の表面に備えられている。誘電体共振器１は、上述した本発明に係る誘電体共振器であり、結合線路６１に近接して備えられ、結合線路６１と電磁的に接続されている。誘電体共振器１は、側面２１〜２６のうちの１側面２１が誘電体基板７０と対向するように、いわゆる縦方向に配置されている。
【００２８】
このように、誘電体共振器１を縦方向に配置することにより、従来用いられていた支持台を用いなくても、共振器とほぼ所望の結合を得ることができる。誘電体共振器１を縦方向に配置することにより、電場最大となる面が誘電体基板７０に直接対向しなくなり、電場がマイクロストリップラインを構成する誘電体基板７０を通してアース導体に接近しなくなるからである。
【００２９】
また、本発明に係る発振器は、表面１１又は裏面１２が誘電体基板７０と対向するように、いわゆる横方向に配置してもよい。この場合、誘電体共振器１を誘電体基板７０上に直接設置すると、誘電体共振器１の周辺の電磁界が誘電体基板７０の裏側にあるアース導体の影響を受けるため、誘電体基板７０と誘電体共振器１との間に支持台を設ける必要がある。
【００３０】
結合線路６１は、一端側がＧＮＤに接続されている。発振回路６２は、結合線路６１を介して、誘電体共振器１に接続されている。送信回路６３、及び、受信回路６４、６５は、分配器６７、６８を介して、発振回路６２に接続されている。送信回路６３の出力端子６３１は、送信アンテナ（図示せず）に接続され、受信回路６４、６５の入力端子６４１、６５１は、受信アンテナ（図示せず）に接続されている。
【００３１】
かかる構成を有する発振器において、誘電体共振器１は、結合線路６１と電磁的に結合し、誘電体共振器１の比誘電率と、ボリューム（体積）、形状（縦横比）、雰囲気、負荷状態等により定まる共振周波数で発振する。発振回路６２は、誘電体共振器１にて周波数の規定された発振信号を更に増幅し、高周波信号として出力する。
【００３２】
発振回路６２から出力された高周波信号は、送信回路６３を介して送信アンテナから送信され、目標物に当たって反射し、受信アンテナで受信され、受信回路６４、６５に供給され、目標物の検知が行われる。
【００３３】
また、図４、図５に示した本発明に係る発振器について、発振周波数を測定したところ、周波数７６．５ＧＨｚにて発振した。また、比較例として、バレル研磨を施す前の誘電体共振器を取付けた場合、周波数７４．６５ＧＨｚにて共振した。
【００３４】
上述したように、本発明に係る発振器は、図１及び図２に示した構成の誘電体共振器１を含むので、誘電体共振器１の有する作用効果をそのまま得ることができる。
【００３５】
また、本発明の誘電体共振器は、その側面２１〜２６は、曲面ではなく平面となる。このため、誘電体共振器１を縦方向に設置した場合でも、誘電体基板７０に対して誘電体共振器１を容易に位置決めし、搭載することができる。
【００３６】
また、誘電体共振器１を縦方向に設置しているから、支持台を不要にすることができ、支持台を省いた分だけ低コスト化を図ることができる。
３．誘電体共振器の製造方法
図６〜図８は、図１、図２に示した誘電体共振器の製造方法の一実施例を説明する図である。図示の製造方法では、まず、図６に示すように、高誘電体材料からなるセラミック誘電体基板９０を用意する。比誘電率は、例えば、εｒ＝３７程度とすることができる。
【００３７】
基板９０は、平板形状であるから、ダイシングマシンで切り分けるといった方法や、シート法や、乾式成型などにより、厚み寸法の精度よく、製造し得る。図示の基板９０は、焼成されたセラミック基板をダイシングマシンで切り分けて得られたものであり、多数の誘電体共振器を取り出しえる平面積、例えば、５６ｍｍ×４８ｍｍ程度の平面積を有する。厚み寸法は、例えば、０．２〜０．６ｍｍ程度である。
【００３８】
次に、基板９０の表面１１、及び、裏面１２をラップ研磨する。ラップ研磨によれば、基板９０の厚み寸法精度が向上し、その誤差が、例えば、１μｍ以下となる。
【００３９】
次に、表面１１及び裏面１２と直交する方向に基板９０を切断する。切断方法は、任意であり、ダイシングマシン（ダイヤモンドカッター等）や、エキシマレーザー等を用いて切断できる。図示の実施例では、ダイシングマシンを用いて基板９０を６０度ずつ回転させて、図６に示した切断線Ｘ１〜Ｘ７、Ｙ１〜Ｙ７、Ｚ１〜Ｚ７に沿って切断し、図７に示した正６角形状の個品を切り出している。ダイシングマシンで切断する場合、Ｘ１〜Ｘ７、Ｙ１〜Ｙ７、Ｚ１〜Ｚ７方向の寸法精度（誤差）は、例えば、数μｍ以下とすることができる。
【００４０】
このように、予め基板９０を準備し、その表面及び裏面に研磨を施した後、切断する方法によれば、寸法精度の高い誘電体共振器の個品を、効率よく製造することができる。
【００４１】
次に、表１、２を参照して説明する。表１、２は，２逓倍にて発振する共振器(共振周波数は３８．５GHｚ）の実装状態における最適寸法を求めるため、実験的に狙い寸法を振って作成した共振器のサンプルの実際の寸法である。表１は、ラップ研磨後、ダイシングマシンで切断して得られた誘電体共振器のサンプル１〜１０について、狙い厚み寸法と、実際に得られた厚み寸法との関係を示している。
【００４２】
【表１】
2007088916.tif 000003
【００４３】
表１を参照すると，狙い厚み寸法０．５２６（ｍｍ）に対しては、サンプル１〜１０の平均厚み寸法が、０．５２４８（ｍｍ）、標準偏差０．０００６、狙い厚み寸法０．５３０（ｍｍ）に対しては、平均厚み寸法が、０．５２９９（ｍｍ）、標準偏差０．０００７、狙い厚み寸法０．５３４（ｍｍ）に対しては、平均厚み寸法が０．５３３９（ｍｍ）、標準偏差０．０００５であり、極めて高い寸法精度で、歩留まりよく製造できることがわかる。
【００４４】
表２は、上述したサンプル１〜１０について、狙い差し渡し寸法と、実際に得られた差し渡し寸法との関係を示している。なお、差し渡し寸法とは、相対向する側面間の垂線の長さである。これは相対向する頂点間の長さで定義すると角部の丸みを考慮しなければならないのでこのように差し渡し寸法で定義する。
【００４５】
【表２】
2007088916.tif 000004
【００４６】
表２を参照すると，狙い差し渡し寸法１．３２（ｍｍ）に対しては、平均差し渡し寸法が１．３２１１（ｍｍ）、標準偏差０．０００１であり、狙い差し渡し寸法１．３３（ｍｍ）に対しては、平均差し渡し寸法が１．３２９６（ｍｍ）、標準偏差０．０００６であり、狙い差し渡し寸法１．３４（ｍｍ）に対しては、平均差し渡し寸法が１．３３７８（ｍｍ）、標準偏差０．０００９であり、極めて高い寸法精度で、歩留まりよく製造できることがわかる。
【００４７】
次に、個品の表面１１、裏面１２、及び、側面２１〜２６にバレル研磨を施し、図８に示す誘電体共振器を得る。バレル研磨条件は、実際に得られる共振周波数が狙った共振周波数にできるだけ近い値になるように、経験的に定めることができる。また、材料ロット毎にわずかに比誘電率が振れて共振周波数が振れることを修正するように定めることも望ましい。
【００４８】
この工程では、表面及び裏面の研磨、切断加工により、寸法精度がすでに高度化された誘電体共振器に対して、バレル研磨を施すことになるので、共振周波数の設定をより精密に行うことができる。
【００４９】
しかも、バレル研磨によれば、表面１１、裏面１２、及び、側面２１〜２６が研磨され、個品の角部Rが丸められる。したがって、製造工程や使用時に、角部Rが欠けて周波数特性が大きく変化してしまうという問題を回避でき、安定した特性が得られる。また、角部Rが欠けるという不具合が生じ難いので、製品歩留まりを、向上させることができる。
【００５０】
更に、バレル研磨によれば、誘電体共振器１の欠けを防止すると同時に、誘電体共振器１のボリュームを調整し、共振周波数の微調整をすることができる。
【００５１】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る誘電体共振器の一実施例を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示した誘電体共振器の平面図である。
【図３】図１及び図２に示した誘電体共振器の反射特性の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る発振器のブロック図である。
【図５】図４に示した発振器の一実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る誘電体共振器の製造方法の一実施例を説明する図である。
【図７】図６に示した工程の後の工程を示す図である。
【図８】図７に示した工程の後の工程を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１                  誘電体共振器
１１                表面
１２                裏面
２１〜２６          側面
【図１】
2007088916.tif 000005
【図２】
2007088916.tif 000006
【図３】
2007088916.tif 000007
【図４】
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【図５】
2007088916.tif 000009
【図６】
2007088916.tif 000010
【図７】
2007088916.tif 000011
【図８】
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