專利名稱：介質(zhì)諧振器,介質(zhì)濾波器,介質(zhì)雙工器和介質(zhì)諧振器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器和它們的制造方法。本發(fā)明尤其涉及一種用于微波和毫波頻帶的介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器、介質(zhì)雙工器等等，它們用于移動(dòng)通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，對(duì)小型化和高性能移動(dòng)通信設(shè)備的需要越來(lái)越大。為了滿足這樣的需要，本申請(qǐng)的有關(guān)申請(qǐng)人早期就打算開發(fā)一種由具有固定厚度，并且交替層疊的薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層構(gòu)成的薄膜多層電極，以實(shí)現(xiàn)低損耗電極。
例如，在圓形TM模式諧振器中，使用下面將要描述的方式制成的薄膜多層電極。
即，如圖6所示，具有開口端的圓形TM模式諧振器53包含薄膜多層電極52，它是由多層交替重疊的薄膜導(dǎo)電體和介電質(zhì)，通過(guò)在圓形介質(zhì)基片51被研磨成平的主表面上濺射和使用金屬掩膜而構(gòu)成的。另外，雖然沒有在圖6中描述，但如在圓形介質(zhì)基片51的上表面那樣，在圓形介質(zhì)基片51的下表面上也形成了薄膜多層電極。圖7是諧振器53的外部的周圍的透視圖。如圖7所示地形成薄膜多層電極52，在介質(zhì)基片51上交替地給出一對(duì)薄膜導(dǎo)電層54和薄膜介質(zhì)層55。在外部附近(圖7右側(cè))，薄膜導(dǎo)電層54和薄膜介質(zhì)層55是向一端變尖的形狀。這是因?yàn)楫?dāng)通過(guò)濺射形成薄膜時(shí)，濺射微粒進(jìn)入金屬掩膜和介質(zhì)基片51之間非常小的縫隙中。另外，在介質(zhì)基片51的外部56中，不形成薄膜多層電極52，這是因?yàn)橥獠坑山饘傺谀ぐ磯汉透采w，以在通過(guò)濺射形成薄膜的過(guò)程中固定介質(zhì)基片。另外，圖7中的線X-X示出了金屬掩膜的掩膜線。
但是，上述傳統(tǒng)圓形TM模式諧振器53具有下述問題。
首先，關(guān)于要形成在介質(zhì)基片51的兩個(gè)主表面上的薄膜多層電極52，形成在一個(gè)主表面上的薄膜多層電極和形成在另一個(gè)主表面上的薄膜多層電極難以如此形成，從而當(dāng)看穿介質(zhì)基片51時(shí)，兩個(gè)電極都完美地相互疊加在另一個(gè)的頂上。即，有電極相互位移的情況。
另外，在傳統(tǒng)圓形TM模式諧振器53中，因?yàn)榻橘|(zhì)基片51的外部56保持為過(guò)量的介質(zhì)材料，形成在兩個(gè)主表面上的薄膜多層電極之間的寄生電容很大。
另外，雖然薄膜導(dǎo)電層54本質(zhì)上相互電氣絕緣，但有可能在薄膜多層電極52的外部的尖的部分處電氣短路。
上面指出的這三個(gè)問題引起薄膜多層電極脫離了原來(lái)低損耗工作的邊界條件。例如，在開口端圓形TM模式諧振器53中，諧振器內(nèi)部導(dǎo)體損失增加，并且諧振器的元負(fù)載Q退化。
另外，雖然開口端圓形TM模式諧振器53的諧振頻率是由圓形薄膜多層電極52的直徑?jīng)Q定的，但當(dāng)如上所述通過(guò)使用金屬掩膜形成薄膜多層電極52時(shí)，因?yàn)楸∧ざ鄬与姌O的直徑由于例如金屬掩膜與介質(zhì)基片51之間的濺射微粒的漂移而大于金屬掩膜的直徑，故難以形成具有所需直徑的電極52。
發(fā)明揭示相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述技術(shù)問題，并提供一種介質(zhì)諧振器，以能夠通過(guò)薄膜多層電極有效使用低損耗特性。
為了達(dá)到上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1的介質(zhì)諧振器包含形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極，對(duì)于至少其中一個(gè)電極，交替層疊具有固定厚度的薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層，其特征在于在薄膜導(dǎo)電層的端部相互電氣斷開，在介質(zhì)基片、薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的每一個(gè)端部，安排得與同一表面貼近。
另外，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求2的介質(zhì)諧振器包含形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極，對(duì)于其中至少一個(gè)電極，交替層疊具有固定厚度表面導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的薄膜多層電極，其特征在于通過(guò)對(duì)介質(zhì)基片的外部和形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極的外部進(jìn)行研磨或蝕刻處理，電極的端部被置于電氣斷開的狀態(tài)。
另外，按照這種情況，就可以得到一個(gè)均勻邊界條件的介質(zhì)諧振器。根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求3的介質(zhì)諧振器特征在于構(gòu)成如本發(fā)明的權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)諧振器的介質(zhì)基片是圓柱形的。
按照這種方法，易于對(duì)介質(zhì)諧振器給出尺寸上高度精密的研磨處理。
另外，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求4所述的介質(zhì)諧振器，其特征在于形成在如本發(fā)明的權(quán)利要求1、2或3中的介質(zhì)諧振器的介質(zhì)基片的至少一個(gè)主表面上的薄膜多層電極的薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的每一個(gè)薄膜的厚度在薄膜多層電極的整個(gè)表面上是大致統(tǒng)一的。
按照這種方式，可以得到與如本發(fā)明權(quán)利要求1到3所述的介質(zhì)諧振器相比，處于更為均勻的邊界條件下的介質(zhì)諧振器。
如本發(fā)明的權(quán)利要求5所述的介質(zhì)濾波器，其特征在于將輸入-輸出裝置給予如本發(fā)明的權(quán)利要求1到4所述的介質(zhì)諧振器。
按照這種方法，可以得到最好地使用了如本發(fā)明的權(quán)利要求1到4所述的介質(zhì)諧振器的優(yōu)點(diǎn)的介質(zhì)濾波器。
另外，根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求6所述的介質(zhì)雙工器包含由至少一個(gè)由本發(fā)明的權(quán)利要求1到4的介質(zhì)諧振器構(gòu)成的第一組諧振器，由如本發(fā)明的權(quán)利要求1到4的至少一個(gè)介質(zhì)諧振器構(gòu)成的第二組諧振器，耦合到第一組諧振器的第一輸入-輸出裝置和第二輸入-輸出裝置，耦合到第二組諧振器的第三輸入-輸出裝置和第四輸入-輸出裝置。另外，可能共享一個(gè)耦合到第一組諧振器的輸入-輸出裝置和耦合到第二組諧振器的輸入-輸出裝置。
按照這種方法，能夠得到最好地使用了如本發(fā)明的權(quán)利要求1到4所述的介質(zhì)諧振器的優(yōu)點(diǎn)的介質(zhì)雙工器。
另外，如本發(fā)明的權(quán)利要求8所述的介質(zhì)諧振器的制造方法，包含步驟備制介質(zhì)基片，其兩個(gè)主表面被研磨成平的；在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上形成相互交替疊加并具有固定厚度的表面導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的薄膜多層電極；通過(guò)對(duì)介質(zhì)基片外部和形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極的外部進(jìn)行研磨或者蝕刻處理，將電極的端部置于電氣斷開狀態(tài)。
按照這種方法，可以得到電極端部處于電氣斷開狀態(tài)下的介質(zhì)諧振器。
附圖概述

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)諧振器的透視圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)諧振器的電極的外部的放大的截面圖。
圖3是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例的介質(zhì)諧振器的制造過(guò)程中形成的層疊體6的透視圖。
圖4是示出本發(fā)明的第二實(shí)施例的介質(zhì)濾波器的部分被去掉的透視圖。
圖5是沿圖4的線A-A的截面圖。
圖6是示出傳統(tǒng)圓形TM模式諧振器的透視圖。
圖7是示出傳統(tǒng)圓形TM模式諧振器電極的外部的放大的透視圖。
圖8是示出本發(fā)明的第三實(shí)施例的介質(zhì)雙工器的部分被去掉的透視圖。
下面，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
具有開口端的圓形TM模式諧振器由形成在如圖1所示的圓柱形介質(zhì)基片2的兩個(gè)主表面上薄膜多層電極3制成。另外，如圖2中的放大的截面圖所示，薄膜多層電極3的外部與介質(zhì)基片2的外部聯(lián)結(jié)，以便共享同一個(gè)表面，并制得處于電氣斷開的條件。在下文中，將解釋本發(fā)明的圓形TM模式諧振器的制造方法。
首先，制備圓柱形介質(zhì)基片2，該介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面被磨成平的，通過(guò)使用經(jīng)過(guò)金屬掩膜，而在介質(zhì)基片2的主表面上制造一個(gè)濺射薄膜使得具有固定厚度的薄膜導(dǎo)電層4和薄膜介質(zhì)層5交替層疊，以形成薄膜多層電極。當(dāng)制備好濺射薄膜后，可以在同一時(shí)間制造主表面上的兩個(gè)薄膜，或者也可分別制造。在本發(fā)明的情況下，將每一個(gè)薄膜導(dǎo)電層4和薄膜介質(zhì)層5的厚度制為0.3μm，但是這個(gè)數(shù)字可以根據(jù)電極的應(yīng)用而變化。另外，這個(gè)階段的圓形TM模式諧振器與圖6和7所示的傳統(tǒng)例子相同。
另外，薄膜多層電極2已經(jīng)形成在介質(zhì)基片2的兩個(gè)主表面上，如圖3所示，一些作為一個(gè)單位的介質(zhì)基片2一個(gè)一個(gè)疊起來(lái)，并使用蠟等材料固定，以形成層疊體6。另外，圖3中，雖然只描述了位于層疊體6的最上面的表面3上的薄膜多層電極3，但在構(gòu)成層疊體6的每一個(gè)介質(zhì)基片2的兩個(gè)主表面上都形成薄膜多層電極。通過(guò)將介質(zhì)基片2一個(gè)一個(gè)疊起來(lái)而形成層疊體6，是為了在研磨處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)圓形TM模式諧振器的有效地大規(guī)模生產(chǎn)。
然后，對(duì)圖3中的層疊體6的外部進(jìn)行研磨處理，并研磨介質(zhì)基片2和薄膜多層電極3。此時(shí)，研磨它們，以去掉薄膜多層電極3的尖的外部以及介質(zhì)基片2延伸超過(guò)了薄膜多層電極3的外部的外部56。用這種方式，通過(guò)去掉薄膜多層電極3的尖的部分，可確保電極的外部的電氣斷開的狀態(tài)，并使構(gòu)成薄膜多層電極3的薄膜導(dǎo)電層4和薄膜介質(zhì)層5的厚度均勻。另外，由于圓形TM模式諧振器1的諧振頻率是由圓形薄膜多層電極3的直徑?jīng)Q定的，故研磨電極3，至圓形電極3的直徑，這在進(jìn)行研磨處理時(shí)給出需要的諧振頻率。因此，通過(guò)研磨處理決定圓形電極3的直徑的方法能夠形成具有所需直徑的電極，這與決定電極直徑的傳統(tǒng)的方法(即僅通過(guò)金屬掩膜決定直徑的方法)相比精確度更大。
最后，在已經(jīng)完成了上述研磨處理的階段，對(duì)介質(zhì)基片層疊體6進(jìn)行熱處理，以去掉蠟，并可以得到分開的圓形TM模式諧振器1。
經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，形成了如圖1所示的圓形TM模式諧振器1。
另外，在上述實(shí)施例中，描述了兩個(gè)主表面上具有薄膜多層電極3的諧振器。但是，當(dāng)在諧振器的至少一個(gè)主表面上形成薄膜多層電極時(shí)，即使通過(guò)諸如烘烤銀的方法在另一個(gè)主表面上形成一普通的電極，諧振器也顯示出本發(fā)明的效果。
作為本發(fā)明的二實(shí)施例，如圖4與圖5所示，給出了介質(zhì)濾波器11，它使用開口型圓形TM模式諧振器12。圖4是部分被去掉的透視圖，示出本發(fā)明的介質(zhì)濾波器，圖5是沿圖4的線A-A的截面圖。根據(jù)在介質(zhì)濾波器11中將使用的圓形TM模式諧振器12，形成兩個(gè)主表面上的薄膜多層電極的外部通過(guò)研磨處理處于電氣斷開狀態(tài)。下面，將解釋本實(shí)施例的介質(zhì)濾波器11的結(jié)構(gòu)。
首先，如圖4中所示，介質(zhì)濾波器11由圓形TM模式諧振器12構(gòu)成，它被安排在金屬屏蔽腔13內(nèi)。
圓形TM模式諧振器12由圓柱形介質(zhì)基片14形成，在該介質(zhì)基片14的兩個(gè)相對(duì)的主表面上形成薄膜多層電極15、16。諧振器12的一個(gè)電極16如此安排，從而與屏蔽腔13的內(nèi)部底表面接觸，并通過(guò)焊接等方式電氣連接和固定。另一個(gè)電極15面對(duì)著屏蔽腔13的內(nèi)部頂表面，它們之間具有固定的間隔。
另外，如圖5所示，在屏蔽腔13的側(cè)壁上設(shè)置外部輸入-輸出同軸連接器17、18。同軸連接器17、18的中心電極通過(guò)例如布線電氣連接到電極片19、20。
電極片19、20是形成在由片狀樹脂制成的絕緣材料的上表面以及未形成電極的絕緣材料的下表面上的電極薄膜。另外，將電極片19、20安排在形成在諧振器12的上表面上的薄膜多層電極15上，并且貼住未形成電極薄膜的下表面，以與薄膜多層電極15接觸。
如上所述構(gòu)成的介質(zhì)濾波器11功能如下。
首先，當(dāng)將高頻信號(hào)輸入一個(gè)同軸連接器17時(shí)，產(chǎn)生電容，這是因?yàn)殡姌O片19的上表面上連接到同軸連接器17的中心電極的電極薄膜與形成在諧振器12上的薄膜多層電極15之間存在絕緣材料。通過(guò)這個(gè)電容，同軸連接器17的中心電極耦合到諧振器12。這樣的耦合引起諧振器12諧振。并且通過(guò)電極20的電容，從連接到電極片20的上表面的電極薄膜的另一個(gè)同軸連接器18輸出信號(hào)。
由于上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)和使用傳統(tǒng)的，未經(jīng)過(guò)研磨處理的圓形TM模式諧振器的介質(zhì)濾波器比較，可以得到顯示極好諧振頻率特性的介質(zhì)濾波器。
下面，參照?qǐng)D8解釋第三實(shí)施例。圖8是部分去掉的透視圖，示出介質(zhì)雙工器21，該介質(zhì)雙工器由具有第一頻帶寬度的第一介質(zhì)濾波器22和具有第二頻帶寬度的第二介質(zhì)濾波器23構(gòu)成。
通常，第一介質(zhì)濾波器22由四個(gè)介質(zhì)諧振器22a到22d、同軸連接器24a、24d以及具有凹部，以容納每一個(gè)介質(zhì)諧振器的屏蔽腔25構(gòu)成。同軸連接器24a通過(guò)例如匹配電容器等等(這里未示出)耦合到介質(zhì)諧振器22a，介質(zhì)諧振器22a耦合到介質(zhì)諧振器22b、介質(zhì)諧振器22b耦合到介質(zhì)諧振器22c、介質(zhì)諧振器22c連接到介質(zhì)諧振器22d。介質(zhì)諧振器22d如果例如這里未描述的匹配電容器耦合到同軸連接器24d。如上所述，構(gòu)成由四級(jí)的介質(zhì)諧振器制成的介質(zhì)濾波器22。另外，當(dāng)通過(guò)相同的方式構(gòu)成第二濾波器23時(shí)，省略了它們的解釋。另外，在第二介質(zhì)濾波器23中使用的同軸連接器24d和在介質(zhì)濾波器23中使用的同軸連接器是共享的。
由此構(gòu)成的介質(zhì)雙工器21可用作共享天線，以通過(guò)如此的方式發(fā)送和接收，即例如將第一頻帶寬度用作接收頻帶寬度，將第二頻帶寬度用作發(fā)送頻帶寬度。另外，還可能將所有介質(zhì)濾波器用作發(fā)送濾波器或接收濾波器。
這種介質(zhì)雙工器21與使用未經(jīng)過(guò)研磨處理的傳統(tǒng)的圓形TM模式諧振器的介質(zhì)雙工器相比，具有極好的諧振頻率特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的諧振器示出如下的各種效果。
首先，在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上已經(jīng)形成了薄膜多層電極后，進(jìn)行研磨處理或蝕刻處理，以去掉介質(zhì)基片的外部，這包括電極的尖的外部。并且當(dāng)看穿介質(zhì)基片時(shí)，自然的結(jié)果，是形成在兩個(gè)主表面上的電極在另一個(gè)電極的頂上。
另外，當(dāng)介質(zhì)基片超過(guò)了電極的外部的多余的外部通過(guò)例如研磨處理、蝕刻而磨掉時(shí)，可將在電極外部周圍產(chǎn)生的寄生電容抑制到最小。
另外，通過(guò)研磨處理，蝕刻處理等方法，磨去薄膜多層電極的外部尖部分，從而確保了電極外部的電極斷開條件，解除了對(duì)構(gòu)成薄膜多層電極的電極薄膜之間電氣短路的憂慮。
因?yàn)樯鲜鋈c(diǎn)，形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的薄膜多層電極的邊界狀態(tài)是均勻的，并且可以充分利用多層電極原來(lái)具有的低損耗的特性。結(jié)果，可以改進(jìn)介質(zhì)諧振器的特性。
另外，如上所述的研磨處理過(guò)程不僅僅用于使邊界條件均勻，還用于調(diào)節(jié)諧振器的諧振頻率。并且，由于這種方法，可防止在使用金屬掩膜進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)出現(xiàn)的有害的影響，具體的說(shuō)，被濺射的微粒漂移到金屬掩膜與介質(zhì)基片之間的空間，并形成直徑不同于掩膜的電極的有害影響，還更為精確地調(diào)節(jié)頻率。
另外，使用這些介質(zhì)諧振器的介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙上器的構(gòu)造使得可得到低損耗和極好的特性的介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙工器。
工業(yè)應(yīng)用如上的描述所弄清楚的，根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器和介質(zhì)雙工器能夠應(yīng)用于電子設(shè)備的廣泛的制造中，例如微波帶的移動(dòng)通信設(shè)備、毫波帶移動(dòng)通信設(shè)備等等。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)諧振器，包含形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極，以及至少一個(gè)由具有固定厚度，并交替疊加的薄膜導(dǎo)電層與薄膜介質(zhì)層制成的薄膜多層電極制成的電極，其特征在于所述薄膜導(dǎo)電層的端部處于電氣斷開的狀態(tài)，并且介質(zhì)基片、薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的每一個(gè)端部都接近地結(jié)合在相同的表面上。
2.一種介質(zhì)諧振器，包含形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極，以及至少一個(gè)由具有固定厚度，并交替疊加的薄膜導(dǎo)電層與薄膜介質(zhì)層制成的薄膜多層電極制成的電極，其特征在于通過(guò)對(duì)介質(zhì)基片的外部和形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極的外部進(jìn)行研磨處理或蝕刻處理，電極端部處于電氣斷開的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2的介質(zhì)諧振器，其特征在于構(gòu)成介質(zhì)諧振器的介質(zhì)基片是圓柱形的。
4.如權(quán)利要求1、2或3中任一條所述的介質(zhì)諧振器，其特征在于形成在介質(zhì)基片至少一個(gè)主表面上的薄膜多層電極的每一層薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層的厚度在形成有薄膜多層電極的表面上是接近于均勻的。
5.一種介質(zhì)濾波器，其特征在于包含如權(quán)利要求1到4中任何一條所述的介質(zhì)諧振器，以及耦合到介質(zhì)諧振器的輸入-示出裝置。
6.一種介質(zhì)雙工器，包含第一組由至少一個(gè)如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)介質(zhì)諧振器組成的諧振器，第二組由至少一個(gè)如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)介質(zhì)諧振器組成的諧振器，耦合到第一組諧振器的第一輸入-輸出裝置和第二輸入-輸出裝置、以及耦合到第二組諧振器的第三和第四輸入-輸出裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的介質(zhì)雙工器，其特征在于耦合到第一組諧振器的輸入-輸出裝置和耦合到第二組諧振器的輸入-輸出裝置是共享的。
8.一種介質(zhì)諧振器的制造方法，其特征在于包含步驟制備介質(zhì)基片，所述介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面都被研磨成平的；在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上形成由具有固定厚度，并交替疊加薄膜導(dǎo)電層和薄膜介質(zhì)層形成的薄膜多層電極。并通過(guò)對(duì)介質(zhì)基片的外部以及形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極的外部進(jìn)行研磨處理或蝕刻處理，使電極的端部處于電氣斷開狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種介質(zhì)諧振器,它具有在前表面和后表面上形成有電極的介質(zhì)基片,其中至少一個(gè)電極由通過(guò)交替地層疊特定厚度的薄膜導(dǎo)電層和特定厚度薄膜介質(zhì)層薄膜多層電極構(gòu)成。通過(guò)拋光或蝕刻介質(zhì)基片的周圍部分和形成在介質(zhì)基片的兩個(gè)主表面上的電極的周圍部分,電極的端部不電氣連接。通過(guò)這樣的方法,可以得到如此的介質(zhì)諧振器,它可以最好地使用薄膜多層電極的低損耗特性。
文檔編號(hào)H01P1/208GK1244955SQ9880207
公開日2000年2月16日 申請(qǐng)日期1998年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月28日
發(fā)明者石川容平, 日高青路, 松井則文, 伊勢(shì)智之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所