专利名称：介质谐振器,介质滤波器,介质双工器和介质谐振器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种介质谐振器、介质滤波器、介质双工器和它们的制造方法。本发明尤其涉及一种用于微波和毫波频带的介质谐振器、介质滤波器、介质双工器等等，它们用于移动通信领域。
背景技术：
近年来，随着移动通信的迅速发展，对小型化和高性能移动通信设备的需要越来越大。为了满足这样的需要，本申请的有关申请人早期就打算开发一种由具有固定厚度，并且交替层叠的薄膜导电层和薄膜介质层构成的薄膜多层电极，以实现低损耗电极。
例如，在圆形TM模式谐振器中，使用下面将要描述的方式制成的薄膜多层电极。
即，如图6所示，具有开口端的圆形TM模式谐振器53包含薄膜多层电极52，它是由多层交替重叠的薄膜导电体和介电质，通过在圆形介质基片51被研磨成平的主表面上溅射和使用金属掩膜而构成的。另外，虽然没有在图6中描述，但如在圆形介质基片51的上表面那样，在圆形介质基片51的下表面上也形成了薄膜多层电极。图7是谐振器53的外部的周围的透视图。如图7所示地形成薄膜多层电极52，在介质基片51上交替地给出一对薄膜导电层54和薄膜介质层55。在外部附近(图7右侧)，薄膜导电层54和薄膜介质层55是向一端变尖的形状。这是因为当通过溅射形成薄膜时，溅射微粒进入金属掩膜和介质基片51之间非常小的缝隙中。另外，在介质基片51的外部56中，不形成薄膜多层电极52，这是因为外部由金属掩膜按压和覆盖，以在通过溅射形成薄膜的过程中固定介质基片。另外，图7中的线X-X示出了金属掩膜的掩膜线。
但是，上述传统圆形TM模式谐振器53具有下述问题。
首先，关于要形成在介质基片51的两个主表面上的薄膜多层电极52，形成在一个主表面上的薄膜多层电极和形成在另一个主表面上的薄膜多层电极难以如此形成，从而当看穿介质基片51时，两个电极都完美地相互叠加在另一个的顶上。即，有电极相互位移的情况。
另外，在传统圆形TM模式谐振器53中，因为介质基片51的外部56保持为过量的介质材料，形成在两个主表面上的薄膜多层电极之间的寄生电容很大。
另外，虽然薄膜导电层54本质上相互电气绝缘，但有可能在薄膜多层电极52的外部的尖的部分处电气短路。
上面指出的这三个问题引起薄膜多层电极脱离了原来低损耗工作的边界条件。例如，在开口端圆形TM模式谐振器53中，谐振器内部导体损失增加，并且谐振器的元负载Q退化。
另外，虽然开口端圆形TM模式谐振器53的谐振频率是由圆形薄膜多层电极52的直径决定的，但当如上所述通过使用金属掩膜形成薄膜多层电极52时，因为薄膜多层电极的直径由于例如金属掩膜与介质基片51之间的溅射微粒的漂移而大于金属掩膜的直径，故难以形成具有所需直径的电极52。
发明揭示相应地，本发明的一个目的是解决上述技术问题，并提供一种介质谐振器，以能够通过薄膜多层电极有效使用低损耗特性。
为了达到上述的目的，根据本发明的权利要求1的介质谐振器包含形成在介质基片的两个主表面上的电极，对于至少其中一个电极，交替层叠具有固定厚度的薄膜导电层和薄膜介质层，其特征在于在薄膜导电层的端部相互电气断开，在介质基片、薄膜导电层和薄膜介质层的每一个端部，安排得与同一表面贴近。
另外，根据本发明的权利要求2的介质谐振器包含形成在介质基片的两个主表面上的电极，对于其中至少一个电极，交替层叠具有固定厚度表面导电层和薄膜介质层的薄膜多层电极，其特征在于通过对介质基片的外部和形成在介质基片的两个主表面上的电极的外部进行研磨或蚀刻处理，电极的端部被置于电气断开的状态。
另外，按照这种情况，就可以得到一个均匀边界条件的介质谐振器。根据本发明的权利要求3的介质谐振器特征在于构成如本发明的权利要求1或2所述的介质谐振器的介质基片是圆柱形的。
按照这种方法，易于对介质谐振器给出尺寸上高度精密的研磨处理。
另外，根据本发明的权利要求4所述的介质谐振器，其特征在于形成在如本发明的权利要求1、2或3中的介质谐振器的介质基片的至少一个主表面上的薄膜多层电极的薄膜导电层和薄膜介质层的每一个薄膜的厚度在薄膜多层电极的整个表面上是大致统一的。
按照这种方式，可以得到与如本发明权利要求1到3所述的介质谐振器相比，处于更为均匀的边界条件下的介质谐振器。
如本发明的权利要求5所述的介质滤波器，其特征在于将输入-输出装置给予如本发明的权利要求1到4所述的介质谐振器。
按照这种方法，可以得到最好地使用了如本发明的权利要求1到4所述的介质谐振器的优点的介质滤波器。
另外，根据本发明的权利要求6所述的介质双工器包含由至少一个由本发明的权利要求1到4的介质谐振器构成的第一组谐振器，由如本发明的权利要求1到4的至少一个介质谐振器构成的第二组谐振器，耦合到第一组谐振器的第一输入-输出装置和第二输入-输出装置，耦合到第二组谐振器的第三输入-输出装置和第四输入-输出装置。另外，可能共享一个耦合到第一组谐振器的输入-输出装置和耦合到第二组谐振器的输入-输出装置。
按照这种方法，能够得到最好地使用了如本发明的权利要求1到4所述的介质谐振器的优点的介质双工器。
另外，如本发明的权利要求8所述的介质谐振器的制造方法，包含步骤备制介质基片，其两个主表面被研磨成平的；在介质基片的两个主表面上形成相互交替叠加并具有固定厚度的表面导电层和薄膜介质层的薄膜多层电极；通过对介质基片外部和形成在介质基片的两个主表面上的电极的外部进行研磨或者蚀刻处理，将电极的端部置于电气断开状态。
按照这种方法，可以得到电极端部处于电气断开状态下的介质谐振器。
附图概述
图1是示出根据本发明的第一实施例的介质谐振器的透视图。
图2是示出根据本发明的第一实施例的介质谐振器的电极的外部的放大的截面图。
图3是示出在本发明的第一实施例的介质谐振器的制造过程中形成的层叠体6的透视图。
图4是示出本发明的第二实施例的介质滤波器的部分被去掉的透视图。
图5是沿图4的线A-A的截面图。
图6是示出传统圆形TM模式谐振器的透视图。
图7是示出传统圆形TM模式谐振器电极的外部的放大的透视图。
图8是示出本发明的第三实施例的介质双工器的部分被去掉的透视图。
下面，将参照附图详细描述本发明的实施例。
具有开口端的圆形TM模式谐振器由形成在如图1所示的圆柱形介质基片2的两个主表面上薄膜多层电极3制成。另外，如图2中的放大的截面图所示，薄膜多层电极3的外部与介质基片2的外部联结，以便共享同一个表面，并制得处于电气断开的条件。在下文中，将解释本发明的圆形TM模式谐振器的制造方法。
首先，制备圆柱形介质基片2，该介质基片的两个主表面被磨成平的，通过使用经过金属掩膜，而在介质基片2的主表面上制造一个溅射薄膜使得具有固定厚度的薄膜导电层4和薄膜介质层5交替层叠，以形成薄膜多层电极。当制备好溅射薄膜后，可以在同一时间制造主表面上的两个薄膜，或者也可分别制造。在本发明的情况下，将每一个薄膜导电层4和薄膜介质层5的厚度制为0.3μm，但是这个数字可以根据电极的应用而变化。另外，这个阶段的圆形TM模式谐振器与图6和7所示的传统例子相同。
另外，薄膜多层电极2已经形成在介质基片2的两个主表面上，如图3所示，一些作为一个单位的介质基片2一个一个叠起来，并使用蜡等材料固定，以形成层叠体6。另外，图3中，虽然只描述了位于层叠体6的最上面的表面3上的薄膜多层电极3，但在构成层叠体6的每一个介质基片2的两个主表面上都形成薄膜多层电极。通过将介质基片2一个一个叠起来而形成层叠体6，是为了在研磨处理过程中实现对圆形TM模式谐振器的有效地大规模生产。
然后，对图3中的层叠体6的外部进行研磨处理，并研磨介质基片2和薄膜多层电极3。此时，研磨它们，以去掉薄膜多层电极3的尖的外部以及介质基片2延伸超过了薄膜多层电极3的外部的外部56。用这种方式，通过去掉薄膜多层电极3的尖的部分，可确保电极的外部的电气断开的状态，并使构成薄膜多层电极3的薄膜导电层4和薄膜介质层5的厚度均匀。另外，由于圆形TM模式谐振器1的谐振频率是由圆形薄膜多层电极3的直径决定的，故研磨电极3，至圆形电极3的直径，这在进行研磨处理时给出需要的谐振频率。因此，通过研磨处理决定圆形电极3的直径的方法能够形成具有所需直径的电极，这与决定电极直径的传统的方法(即仅通过金属掩膜决定直径的方法)相比精确度更大。
最后，在已经完成了上述研磨处理的阶段，对介质基片层叠体6进行热处理，以去掉蜡，并可以得到分开的圆形TM模式谐振器1。
经过上述过程，形成了如图1所示的圆形TM模式谐振器1。
另外，在上述实施例中，描述了两个主表面上具有薄膜多层电极3的谐振器。但是，当在谐振器的至少一个主表面上形成薄膜多层电极时，即使通过诸如烘烤银的方法在另一个主表面上形成一普通的电极，谐振器也显示出本发明的效果。
作为本发明的二实施例，如图4与图5所示，给出了介质滤波器11，它使用开口型圆形TM模式谐振器12。图4是部分被去掉的透视图，示出本发明的介质滤波器，图5是沿图4的线A-A的截面图。根据在介质滤波器11中将使用的圆形TM模式谐振器12，形成两个主表面上的薄膜多层电极的外部通过研磨处理处于电气断开状态。下面，将解释本实施例的介质滤波器11的结构。
首先，如图4中所示，介质滤波器11由圆形TM模式谐振器12构成，它被安排在金属屏蔽腔13内。
圆形TM模式谐振器12由圆柱形介质基片14形成，在该介质基片14的两个相对的主表面上形成薄膜多层电极15、16。谐振器12的一个电极16如此安排，从而与屏蔽腔13的内部底表面接触，并通过焊接等方式电气连接和固定。另一个电极15面对着屏蔽腔13的内部顶表面，它们之间具有固定的间隔。
另外，如图5所示，在屏蔽腔13的侧壁上设置外部输入-输出同轴连接器17、18。同轴连接器17、18的中心电极通过例如布线电气连接到电极片19、20。
电极片19、20是形成在由片状树脂制成的绝缘材料的上表面以及未形成电极的绝缘材料的下表面上的电极薄膜。另外，将电极片19、20安排在形成在谐振器12的上表面上的薄膜多层电极15上，并且贴住未形成电极薄膜的下表面，以与薄膜多层电极15接触。
如上所述构成的介质滤波器11功能如下。
首先，当将高频信号输入一个同轴连接器17时，产生电容，这是因为电极片19的上表面上连接到同轴连接器17的中心电极的电极薄膜与形成在谐振器12上的薄膜多层电极15之间存在绝缘材料。通过这个电容，同轴连接器17的中心电极耦合到谐振器12。这样的耦合引起谐振器12谐振。并且通过电极20的电容，从连接到电极片20的上表面的电极薄膜的另一个同轴连接器18输出信号。
由于上述的结构，当和使用传统的，未经过研磨处理的圆形TM模式谐振器的介质滤波器比较，可以得到显示极好谐振频率特性的介质滤波器。
下面，参照图8解释第三实施例。图8是部分去掉的透视图，示出介质双工器21，该介质双工器由具有第一频带宽度的第一介质滤波器22和具有第二频带宽度的第二介质滤波器23构成。
通常，第一介质滤波器22由四个介质谐振器22a到22d、同轴连接器24a、24d以及具有凹部，以容纳每一个介质谐振器的屏蔽腔25构成。同轴连接器24a通过例如匹配电容器等等(这里未示出)耦合到介质谐振器22a，介质谐振器22a耦合到介质谐振器22b、介质谐振器22b耦合到介质谐振器22c、介质谐振器22c连接到介质谐振器22d。介质谐振器22d如果例如这里未描述的匹配电容器耦合到同轴连接器24d。如上所述，构成由四级的介质谐振器制成的介质滤波器22。另外，当通过相同的方式构成第二滤波器23时，省略了它们的解释。另外，在第二介质滤波器23中使用的同轴连接器24d和在介质滤波器23中使用的同轴连接器是共享的。
由此构成的介质双工器21可用作共享天线，以通过如此的方式发送和接收，即例如将第一频带宽度用作接收频带宽度，将第二频带宽度用作发送频带宽度。另外，还可能将所有介质滤波器用作发送滤波器或接收滤波器。
这种介质双工器21与使用未经过研磨处理的传统的圆形TM模式谐振器的介质双工器相比，具有极好的谐振频率特性。
如上所述，根据本发明的谐振器示出如下的各种效果。
首先，在介质基片的两个主表面上已经形成了薄膜多层电极后，进行研磨处理或蚀刻处理，以去掉介质基片的外部，这包括电极的尖的外部。并且当看穿介质基片时，自然的结果，是形成在两个主表面上的电极在另一个电极的顶上。
另外，当介质基片超过了电极的外部的多余的外部通过例如研磨处理、蚀刻而磨掉时，可将在电极外部周围产生的寄生电容抑制到最小。
另外，通过研磨处理，蚀刻处理等方法，磨去薄膜多层电极的外部尖部分，从而确保了电极外部的电极断开条件，解除了对构成薄膜多层电极的电极薄膜之间电气短路的忧虑。
因为上述三点，形成在介质基片的两个主表面上的薄膜多层电极的边界状态是均匀的，并且可以充分利用多层电极原来具有的低损耗的特性。结果，可以改进介质谐振器的特性。
另外，如上所述的研磨处理过程不仅仅用于使边界条件均匀，还用于调节谐振器的谐振频率。并且，由于这种方法，可防止在使用金属掩膜进行调节时出现的有害的影响，具体的说，被溅射的微粒漂移到金属掩膜与介质基片之间的空间，并形成直径不同于掩膜的电极的有害影响，还更为精确地调节频率。
另外，使用这些介质谐振器的介质滤波器和介质双上器的构造使得可得到低损耗和极好的特性的介质滤波器和介质双工器。
工业应用如上的描述所弄清楚的，根据本发明的介质谐振器、介质滤波器和介质双工器能够应用于电子设备的广泛的制造中，例如微波带的移动通信设备、毫波带移动通信设备等等。
权利要求
1.一种介质谐振器，包含形成在介质基片的两个主表面上的电极，以及至少一个由具有固定厚度，并交替叠加的薄膜导电层与薄膜介质层制成的薄膜多层电极制成的电极，其特征在于所述薄膜导电层的端部处于电气断开的状态，并且介质基片、薄膜导电层和薄膜介质层的每一个端部都接近地结合在相同的表面上。
2.一种介质谐振器，包含形成在介质基片的两个主表面上的电极，以及至少一个由具有固定厚度，并交替叠加的薄膜导电层与薄膜介质层制成的薄膜多层电极制成的电极，其特征在于通过对介质基片的外部和形成在介质基片的两个主表面上的电极的外部进行研磨处理或蚀刻处理，电极端部处于电气断开的状态。
3.如权利要求1或2的介质谐振器，其特征在于构成介质谐振器的介质基片是圆柱形的。
4.如权利要求1、2或3中任一条所述的介质谐振器，其特征在于形成在介质基片至少一个主表面上的薄膜多层电极的每一层薄膜导电层和薄膜介质层的厚度在形成有薄膜多层电极的表面上是接近于均匀的。
5.一种介质滤波器，其特征在于包含如权利要求1到4中任何一条所述的介质谐振器，以及耦合到介质谐振器的输入-示出装置。
6.一种介质双工器，包含第一组由至少一个如权利要求1到4中任何一个介质谐振器组成的谐振器，第二组由至少一个如权利要求1到4中任何一个介质谐振器组成的谐振器，耦合到第一组谐振器的第一输入-输出装置和第二输入-输出装置、以及耦合到第二组谐振器的第三和第四输入-输出装置。
7.如权利要求6所述的介质双工器，其特征在于耦合到第一组谐振器的输入-输出装置和耦合到第二组谐振器的输入-输出装置是共享的。
8.一种介质谐振器的制造方法，其特征在于包含步骤制备介质基片，所述介质基片的两个主表面都被研磨成平的；在介质基片的两个主表面上形成由具有固定厚度，并交替叠加薄膜导电层和薄膜介质层形成的薄膜多层电极。并通过对介质基片的外部以及形成在介质基片的两个主表面上的电极的外部进行研磨处理或蚀刻处理，使电极的端部处于电气断开状态。
全文摘要
本发明提供了一种介质谐振器,它具有在前表面和后表面上形成有电极的介质基片,其中至少一个电极由通过交替地层叠特定厚度的薄膜导电层和特定厚度薄膜介质层薄膜多层电极构成。通过抛光或蚀刻介质基片的周围部分和形成在介质基片的两个主表面上的电极的周围部分,电极的端部不电气连接。通过这样的方法,可以得到如此的介质谐振器,它可以最好地使用薄膜多层电极的低损耗特性。
文档编号H01P1/208GK1244955SQ9880207
公开日2000年2月16日 申请日期1998年1月20日 优先权日1997年1月28日
发明者石川容平, 日高青路, 松井则文, 伊势智之 申请人:株式会社村田制作所