JPS6225870Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁器誘電体を用いたコンデンサの電極
構造に関する。

一般に、磁器コンデンサは、第１図、第２図に
示すように、円板状または角板状等の磁器誘電体
１の相対向二面に、フリツト含有酸化銀をスクリ
ーン印刷機で印刷塗布し、かつ焼付けして成る電
極２，３を設け、該電極２，３上に外部回路との
接続用リード線４，５を半田付けし、かつ全体に
保護塗料６をコーテイングした構造としてある。

上述のように、従来の磁器コンデンサは、磁器
誘電体１の相対向二面のほぼ全面に亘つて、銀電
極２，３を形成してあつたから、銀の使用量が多
く、磁器コンデンサの大幅なコストアツプを招い
ていた。因に通常の磁器コンデンサにおいては、
全体のコストに対する銀電極２，３のコストの割
合は、2/3程度ときわめて大きなウエイトを占め
ている。

このため、銀を、材料コストの安いニツケルや
銅などの卑金属によつて置き換える試みがなされ
ているが、磁器コンデンサとしての性能が低下す
ることや、電極形成時の加工条件が厳しくなるな
どの問題があつて、全面的に採用されるに至つて
いない。

また、銀の使用量を減少させてコストダウンを
達成せんとする立場から、電極２，３の厚みを減
少させる試みもなされているが、リード線４，５
を電極２，３に半田付けした際、電極材料たる銀
が半田中に拡散し電極が剥離するいわゆる半田喰
われ現象が発生するため、ある限度以下に薄くす
ることができない。

本考案は上述する従来の問題を一挙に解決し、
コンデンサとしての性能の低下や、電極剥離現象
などを伴うことなく、電極材料としての銀の使用
量を著るしく減少させ、大幅なコストダウンを達
成し得る高品質、高信頼性の磁器コンデンサを提
供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案に係る磁器コ
ンデンサは、磁器誘電体に形成される電極の少な
くとも一つは、互にギヤツプを介して隔てられた
多数の電極片を備えて構成されることを特徴とす
る。

以下実施例たる添付図面を参照し、本考案の内
容を更に詳しく説明する。第３図は本考案に係る
磁器コンデンサの平面図で、保護塗料、リード線
を除いて示してある。第４図は第３図Ａ−Ａ線上
における断面図である。この実施例では、円板状
に形成された磁器誘電体１の相対向二面に、ギヤ
ツプg₁を介して隔てられた多数の帯状の電極片a₁
〜a₁₃およびb₁〜b₁₃によつて、電極２′，３′を形
成してある。前記電極片a₁〜a₁₃と電極片b₁〜b₁₃
は、電極幅d₁を有して磁器誘電体１の両面におい
て互に対向する如く設けてある。また電極片a₁〜
a₁₃およびb₁〜b₁₃は、環状の電極片A₁，B₁によつ
てそれぞれ電気的に導通させてある。したがつて
本考案においてはギヤツプg₁の部分は電極非形成
部分となつているから、その分だけ電極材料たる
銀の使用量が減少し、コストダウンが達成され
る。

しかも上述のようなギヤツプg₁を設けても、ギ
ヤツプg₁をもたない従来（第１図、第２図）の磁
器コンデンサと優るとも劣らない特性を示し、破
壊電圧値のバラツキも小さくなるという優れた効
果を得ることができる。次にこれを測定データを
参照して詳説する。

第５図は、容量減衰特性図を示し、横軸にギヤ
ツプg₁（mm）、縦軸に容量減衰率（％）をとつて
ある。曲線P₁〜P₅は磁器誘電体１の厚みｔをｔ＝
0.4，0.6，0.8，1.0，2.0μｍとした場合の容量減
衰特性曲線を示している。

第５図に示すように、容量減衰率は、磁器誘電
体１の厚みｔ、およびギヤツプg₁に応じて変化す
るが、特に注目すべき点は、容量減衰率が磁器誘
電体１の厚みｔに対するギヤツプg₁の寸法の割合
（ｇ_１／ｔ）に密接に関連していることである。すなわ ち、容量減衰率は、磁器誘電体１の厚みｔに対す
るギヤツプg₁の寸法の割合（ｇ_１／ｔ）が1/2を超える と急激に大きくなるが、1/2以下では３〜４％以
下と非常に小さく、実質的にギヤツプg₁をもたな
い場合と同種度の容量値を、とり出すことができ
るのである。

したがつて、容量値減少を来すことなく電極材
料の使用量を減少させるには、電極片a₁〜a₁₃，
b₁〜b₁₃のギヤツプg₁を磁器誘電体１の厚みｔの
1/2以下に設定すればよいことになる。

次に上述ようにギヤツプg₁を設けても容量値が
それ程減少しない理由について考察する。

一般にコンデンサの容量ｃは、 Ｃ＝（ε_０・εｓ・Ｓ）／ｔ〔Ｆ〕 …(1) として表わされる。ここにε_０は真空の誘電率、
εｓは誘電体の比誘電率、Ｓは電極の対向面積
（m²）、ｔは誘電体の厚み（ｍ）である。

式(1)から理解されるように、コンデンサの容量
ｃは比誘電率εｓおよび電極の対向面積Ｓに比例
するから、本考案のようにギヤツプg₁を設けた場
合は、対向面積Ｓが減少し、容量値ｃが減少する
筈である。ところが、ギヤツプg₁を設けると、ギ
ヤツプg₁の両側に形成されている電極片a₁〜a₁₃
またはb₁〜b₁₃の端部における分極が大きく、電
束密度が高くなる。このため見かけ上の比誘電率
εｓが増加し、電極対向面積Ｓの減少による容量
ｃの減少分が打消され、容量ｃが実質的に減少し
ない状態になると考えられる。そして第５図の試
験データから理解されるように、見かけの比誘電
率εｓの増加による容量補償は、ギヤツプg₁が磁
器誘電体の厚みｔの1/2以下である範囲で、十分
に作用しているものと考えられる。

上述のように、電極面に意識的にギヤツプg₁を
設けても、それが誘電体の厚みｔの1/2以下であ
るならば、あたかも全面に電極を施したと同様の
効果があり、このギヤツプg₁を多数設けることに
より、容量値減少を来すことなく、電極面積した
がつて電極材料の使用量を著るしく減少させ、大
幅なコストダウンを達成することができる。

更に、見かけ上の比誘電率εｓの増加現象は、
ギヤツプg₁によつて区画されている電極片a₁〜
a₁₃，b₁〜ｂ_oの沿端効果によつて生じるものであ
り、電極片a₁〜a₁₃，b₁〜b₁₃の面積とは無関係で
ある。

すなわち、究極的には電極片a₁〜a₁₃は、誘電
体１に効果的に電界を与える機能を有すれば良
く、例えば点もしくは線の集団としてその面積を
極限まで縮小できる。ただし、実際には、電極片
a₁〜a₁₃，b₁〜b₁₃の面積は、電極として認められ
る最小の面積を必要とし、またこれを形成する形
成加工法や、電極相互間を電気的に導通させるた
めの接続手段等によつて限定される。

次に第６図、第７図および第８図に示した分布
図を参照し、本考案に係るコンデンサの特性を詳
説する。これらのデータは、厚みｔ＝0.6mm比誘
電率εｓ＝15000の円板状の磁器誘電体を使用
し、これに第１図、第２図に示したように、両面
に全面電極２，３を形成した従来形式のコンデン
サC₁と、第３図、第４図に示した電極構造で、
電極幅d₁＝0.1mm、ギヤツプg₁＝0.3mmの電極片a₁
〜a₁₃，b₁〜b₁₃を形成した本考案に係るコンデン
サC₂を、それぞれ20個づつ用意し、その特性分
布を示したものである。第６図ａ，ｂは静電容
量、tanδの初期特性を比較する分布図、第７図
ａ，ｂは直流破壊、交流破壊を比較する分布図、
第８図は電極材料の使用量を比較する分布図であ
る。

第６図ａ，ｂから理解されるように、本考案に
係る磁器コンデンサは、静電容量、tanδの初期
特性が、従来の磁器コンデンサと同程度であり、
殆んど遜色がない。しかも第７図ａ，ｂから理解
されるように、直流破壊、交流破壊に関しては、
本考案に係る磁器コンデンサの方が従来の磁器コ
ンデンサより破壊電圧のバラツキが少なく、品質
的に安定している。

また第８図から理解されるように、本考案に係
る磁器コンデンサは、電極材料の使用量が従来の
コンデンサの1/3以下であり、材料コストを1/3以
下に低減することができる。この電極材料の使用
量の低減効果は、電極片の面積をさらに減少させ
ることで、一層高めることができる。

しかもこの場合、電極の厚みを減少させる必要
がないので、リード線を電極上に半田付けした際
の半田喰われ現象による電極剥離事故を防止する
ことができる。

以上の効果は、第３図、第４図の実施例に限ら
ず、たとえば同心円環状、櫛歯状、渦巻状もしく
は飛島状またはこれらの組合せ等による電極構造
とすることによつても、同様に得られる可能性が
ある。また電極の一方だけ本考案に係る電極構造
とするものであつてもよい。

以上詳説した如く、本考案に係るコンデンサ
は、誘電体に形成される電極の少なくとも一つ
は、互にギヤツプを介して隔てられた多数の電極
片を備えて構成されるから、静電容量やtanδな
どの諸特性の劣化を来すことなく、電極材料の使
用量を大幅に減少させ、材料コストを引き下げて
コストダウンに寄与することとなる。しかも絶縁
破壊電圧のバラツキが少なく、かつ電極剥離事故
の生じ難い高品質、高信頼性のコンデンサが得ら
れる等々優れた効果がある。なお、本考案は積層
磁器コンデンサ、貫通形磁器コンデンサなど、他
の形式の、磁器コンデンサにも同様に適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁器コンデンサの平面部分欠損
図、第２図は第１図Ａ−Ａ線上における正面断面
図、第３図は本考案に係る磁器コンデンサの平面
図、第４図は第３図Ｂ−Ｂ線上における平面断面
図、第５図は本考案に係る磁器コンデンサにおい
てギヤツプを変えたときの容量減衰特性図、第６
図ａは本考案に係る磁器コンデンサと従来の磁器
コンデンサの静電容量を比較する図、第６図ｂは
同じくtanδを比較する図、第７図ａは同じく直
流破壊を比較する図、第７図ｂは同じく交流破壊
を比較する図、第８図は同じく電極材料の使用量
を比較する図である。 １……磁器誘電体、２，３，２′，３′……電
極、４，５……リード線、６……保護塗料、g₁…
…ギヤツプ、a₁〜a₁₃，b₁〜b₁₃……電極片。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 磁器誘電体に形成される電極の少なくとも一
   つは、互いにギヤツプを介して隔てられた多数
   の電極片を備えて構成したことを特徴とする磁
   器コンデンサ。 (2) 前記ギヤツプの間隔が前記磁器誘電体の厚み
   の1/2以下であることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載の磁器コンデンサ。