JP2000138132A

JP2000138132A - トリマーコンデンサ

Info

Publication number: JP2000138132A
Application number: JP10309659A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakao; 浩中尾; Yusuke Tsutsumi; 祐介堤; Tomotsugu Kimotsuki; 智嗣肝付; Takeshi Oku; 岳奥; Kazumasa Watanabe; 一正渡辺
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はステータ電極と誘電体ロータとの
密接状態が、温度変化によっても実質的に変化すること
がなく、安定した静電容量成分が得られるトリマーコン
デンサを提供する。【解決手段】本発明によれば、表面にステータ電極２が
形成されたステータ基板１上に、ロータ電極３２を備え
たセラミックからなる円板状の誘電体ロータ３を回動自
在に配置したトリマーコンデンサである。そして、ステ
ータ基板１は、少なくともステータ電極２を基板表面か
ら突出させて露出すべく、ガラス被覆膜２３が形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、特性安定
に優れたトリマーコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トリマーコンデンサは、貫通孔が
形成され且つ表面にステータ電極、端面にステータ端子
が形成されたステータ基板と、貫通孔が形成され且つロ
ータ電極を備えた円板状の誘電体ロータと、ロータ電極
と導通するとともに誘電体ロータの貫通孔及びステータ
基板の貫通孔に挿通される調整ピンと、ステータ基板の
裏面から他方端面に延出されたロータ端子とから構成さ
れていた。

【０００３】このようなトリマーコンデンサの配置につ
いては、ステータ基板上にシリコーンオイルなどの潤滑
剤を介在させて誘電体ロータを配置し、さらに誘電体ロ
ータの貫通孔、ステータ基板の貫通孔に挿通するように
して、誘電体ロータ上に、調整ピンを固定し、ステータ
基板の裏面で調整ピンの先端とロータ端子のー部とを加
締め処理にて接合していた。尚、誘電体ロータのロータ
電極と調整ピンとは、例えば、誘電体ロータの貫通孔内
で、また、誘電体ロータの表面で電気的に導通してい
た。

【０００４】そして、調整ピンを所定量回動調整するこ
とによって、誘電体ロータがステータ基板上を回動し、
ロータ電極とステータ電極との対向面積が変化して、所
定容量成分がロータ端子とステータ端子との間から導出
される。

【０００５】このようなトリマーコンデンサにおいて、
ステータ基板が樹脂から構成されており、このステータ
基板を樹脂モールド成型する際に、ステータ電極、ステ
ータ端子がー体化した金属部材を用いて、ステータ電極
及びステータ端子がステータ基板の所定位置に配置され
るようにしていた。このため、樹脂モールド成型時の金
属部材の保持のバラツキによっては、ステータ電極の表
面がステータ基板の表面と同一平面とならず、各トリマ
ーコンデンサ毎に、容量可変範囲、直線性などがばらつ
いてしまう。また同時に、ステータ基板が樹脂で構成さ
れているため、トリマーコンデンサをプリント配線基板
にリフロー半田接合で実装すると、このリフロー処理の
熱履歴でステータ基板の形状に歪みが発生してしまい、
ステータ電極とロータ電極との対向位置関係が変化して
しまう。これによって、プリント配線基板に実装したト
リマーコンデンサの容量可変範囲、直線性特性が変動し
てしまうという問題があった。

【０００６】また、特開平５−２６７１００号では、ス
テータ基板に絶縁体セラミックを使用したものが提案さ
れている。即ち、ステータ基板をセラミックで構成し、
且つステータ電極を、Ａｇ等を主成分とする導電性ペー
ストの印刷・焼き付けによる厚膜導体膜で形成して、そ
れ以外のステータ基板の表面領域にステータ電極を囲む
ようにガラスなどの絶縁体を塗布して、ステータ基板の
表面平坦性を達成していた。

【０００７】具体的には、セラミックからなるステータ
基板の表面にステータ電極を導電性ペーストの印刷・焼
き付けによって形成する。次いで、ステータ基板の表面
全面にガラスなどからなる絶縁体を印刷・焼き付けす
る。次いで、ステータ電極となる領域とステータ電極が
形成されていない領域との境界部の段差が２μｍ以下、
表面粗さがＲｔｍ( 1 ０点平均粗さ）≦３μｍになるよ
うに、ステータ基板の表面研磨を行い、ステータ電極を
露出していた。

【０００８】ここで、ステータ電極はＡｇ等を主成分と
する導体膜からなり、ステータ基板の表面はガラスなど
からなる絶縁体となるため、両者の硬さの違いにより、
図５のようにステータ電極２が周囲のガラス２２の表面
に比較して凹んだ構造になってしまう。この研磨処理
は、例えば、ダイヤモンドペレットや砥石などの固定砥
粒で研磨加工によって行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すように従来
の構造では、ステータ電極が周囲のガラスよりも凹んだ
構造になってしまう。そして、ステータ電極である厚膜
導体膜と周囲のガラス焼結体の線膨張係数は当然相違す
る。これにより、気温が変化するとステータ電極とロー
タ電極との電極間距離が変化して、その結果、静電容量
値が変化してしまう。例えば、ステータ電極をＡｇの導
体膜で形成した場合、Ａｇの線膨張係数は１．９２１×
１０^-5/ ℃であり、電極周囲のガラスは、例えば、０．
９×１０^-5／℃である。ここで、電極厚みを２０．０μ
ｍ、ガラスの厚みを２０．５μｍとすると、電極は３．
８４２×１０^-4μｍ／℃、ガラスは１．８４５×１０^-4
μｍ／℃の寸法変化をすることになる。

【００１０】ここで、ステータ電極が周囲のガラスより
も凹んだ構造になっている場合、トリマーコンデンサは
実際にはステータ電極と誘電体ロータとの間には、潤滑
オイル層が介在され、誘電体層としては誘電体セラミッ
ク層とオイルの層との２つの容量成分の直列的な接続と
見なすことができる。

【００１１】そして、上述のようにステータ電極側で寸
法の変化が生じた場合、ステータ−ロータ間の潤滑オイ
ル層で形成された容量成分の静電容量値が変化して、そ
の結果、トリマーコンデンサの全体の静電容量値が変化
するという問題点があった。

【００１２】通常、トリマーコンデンサは、例えば発振
回路で発振周波数の調整のために用いられるものであ
り、このように温度変化により静電容量値の変化が発生
してしまうことは非常に大きな問題であった。

【００１３】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的はステータ電極と誘電体ロータと
の関係が、温度変化によっても実質的に変化することが
なく、非常に安定した静電容量成分が得られるトリマー
コンデンサを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、表面に
ステータ電極、一方端面に該ステータ電極と接続するス
テータ端子が形成されたステータ基板上に、ロータ電極
を備えたセラミックからなる円板状の誘電体ロータを回
動自在に配置して成るトリマーコンデンサにおいて、前
記ステータ基板は、ステータ電極の非形成領域の表面に
ガラス被覆膜を被着するとともに、該ステータ電極の表
面をガラス被覆膜より背高にしたことを特徴とするトリ
マーコンデンサである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、ステータ電極がセラミックか
ら成るステータ基板上に被着形成されている。従って、
ステータ電極及びステータ基板の表面の平坦性が向上す
ることになる。

【００１６】しかも、ステータ電極の表面が、ステータ
基板内で最も突出するように、ステータ電極の被形成領
域には、ステータ電極の厚みよりも薄いガラス被覆膜が
形成されている。従って、ステータ電極の金属材料とそ
の周囲のガラス被覆膜の線膨張係数の違いが存在し、気
温の変化により、ステータ電極の厚み方向の寸法が変化
しても、誘電体ロータとステータ電極との密着性が確実
に維持できる。

【００１７】従って、ステータ電極とロータ電極との間
の間隔が変化することがなく、誘電体材料である誘電体
セラミック層と潤滑剤層との層厚みが変動することがな
く、温度変化に対する静電容量値の変動を有効に抑える
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のトリマーコンデン
サを図面に基づいて説明する。

【００１９】図１は本発明のトリマーコンデンサの断面
構造図であり、図２はトリマーコンデンサの分解斜視図
である。

【００２０】図において、１はステータ基板であり、３
は誘電体ロータであり、４は調整ピンであり、５はロー
タ端子である。

【００２１】ステータ基板１は、貫通孔１１が形成され
たセラミック基体１０からなり、その表面には半円形状
のステータ電極２が形成され、該ステータ電極２から端
面に延びるような接続部２１が形成されている。また、
セラミック基体１０の端面にはステータ電極２と接続部
２１を介して電気的に導通しているステータ端子２２が
形成されている。

【００２２】また、ステータ基板１の電極側表面には、
半円形状のステータ電極２を露出するようにステータ電
極の２の非形成領域にガラス被覆膜２３が形成されてい
る。

【００２３】そして、ガラス被覆膜２３は、ステータ電
極２の厚みに比較して薄くなっており、ステータ電極２
の表面がステータ基板１の表面で突出している。

【００２４】誘電体ロータ３は、例えば多層構造の誘電
体セラミックス層からなり、円板形状で、その中心部に
は貫通孔３１が形成されている。また、誘電体セラミツ
クス層間に概略半円形状のロータ電極３２が形成され、
その一部が貫通孔３１内を経て誘電体ロータ上部のロー
タ電極導出部３３にまで延出している。

【００２５】調整ピン４は、リン青銅などの金属材料か
ら成り、表面には必要に応じてＳｎやＡｇなどのメッキ
が施されている。その形状は、調整用ドライバー溝（穴
や孔の場合もある）の形成された頭部４１と、該頭部４
１の下面に延びる貫通軸４２とから構成されている。そ
して、その貫通軸４２の先端は、ステータ基板１の裏面
にまで到達して、その先端部分でカシメ処理可能なよう
なっている。即ち、少なくともその先端部は中空体とな
っている。

【００２６】ロータ端子５は、リン青銅などの金属材料
からなり、ステータ基板１の裏面に配置され、バネ性を
有するバネ部５１と、該バネ部５１からステータ基板１
のステータ端子２２と対向する端面側に延出するロータ
端子部５２とから構成されている。ロータ端子部５２は
リフローなどにより半田付けされるため、半田塗れ性の
良くない金属を選定されている。尚、必要応じて、ま
た、半田濡れ性の良好でない金属を用いた場合には、こ
の端子部５２上にはＳｎ、Ａｇ、Ａｕなどのメッキ処理
が施される。

【００２７】このような構成のトリマーコンデンサの組
み立ては、まず、ステータ基板１の表面に、シリコーン
オイルなどの潤滑剤（図示せず）を介して、誘電体ロー
タ３を配置する。次に、誘電体ロータ３の貫通孔３１と
ステータ基板１の貫通孔１１とに調整ピン４の貫通軸４
２を挿通し、調整ピン４と誘電体ロータ３とを固定す
る。この固定とは、誘電体ロータ３と調整ピン４との間
に導電性接着剤や半田などを用いて接着を行なう。これ
により、少なくとも誘電体ロータ３のロータ電極３２の
一部と調整ピン４の一部とが電気的に接続する。尚、調
整ピン頭部４１と誘電体ロータ３の上面とが互いにかみ
合うようにいずれかに突起と凹部を形成して係止しても
よい。いずれにしても、ロータ電極３２と調整ピン４と
が電気的に導通し、且つ調整ピン４と誘電体ロータ３と
が互いに一体的に回動するようになればよい。

【００２８】そして、ステータ基板１の裏面に挿通され
た調整ピン４のピン部４２の先端は、ロータ端子５のバ
ネ部５１に挿通した状態でカシメ処理する。これによ
り、ステータ基板１の表面に誘電体ロータ３が回動可能
に配置され、調整ピン４の頭部４１をドライバーなどで
回動させることにより、誘電体ロータ３が共動すること
になる。また、上述のロータ端子５のバネ部５１の弾性
力が誘電体ロータ３を調整ピン４の頭部４１からステー
タ基板１の表面側に押圧する力になるため、誘電体ロー
タ３とステータ基板１とが密着しあうことになる。

【００２９】そして、上述の誘電体ロータ３の回動によ
り、誘電体ロータ３のロータ電極３２とステータ基板１
の表面のステータ電極２との対向面積が変化して、この
対向面積に応じた静電容量が、ステータ電極２、接続部
２１を介してステータ端子２２と、ロータ電極３２、調
整ピン４、ロータ端子５を介してロータ端子部５２との
間で得られる。

【００３０】本発明において、ステータ基板１の表面、
すなわちセラミツク基体１０の表面は、厚膜導体膜で形
成されたステータ電極２、ステータ電極２とステータ端
子２２とを接続し、厚膜導体膜で形成された接続部２
１、ステータ電極２を囲み、且つガラスペーストの焼き
付けにより形成されたガラス被覆膜２３が形成されてい
る。このような構造のため、それぞれが耐熱性に優れて
いるため、耐熱性が向上し、例えば、トリマーコンデン
サをプリント配線基板にリフロー半田接合、フロー半田
接合を行うことができる。これは、ステータ電極２と誘
電体ロータ３との位置関係を安定化させ、特性の安定を
図ることができる。

【００３１】また、図４に示すように、ステータ電極２
の表面が少なくともガラス被覆膜２３よりも突出するよ
うに形成されている。これにより、少なくともステータ
基板１、即ちステータ電極２と誘電体ロータ３の密着性
を向上させることができる。

【００３２】これによって、非常に特性を安定化させる
ことができる。特に、トリマーコンデンサは、プリント
配線基板に実装した後、調整ピン４を回動して調整され
た所定容量成分を経時的に保持しなくてはならない。そ
の点、誘電体ロータ３とステータ電極３とが常に密着し
ていることは非常に重要なこととなる。

【００３３】仮に、図５に示すように、ガラス被覆膜２
３の表面がステータ電極２よりも突出してしまうと、誘
電体ロータ３とステータ電極２との間には、上述のよう
に、厚い膜厚のシリコーンオイルが存在してしまい、誘
電体ロータ３の誘電体セラミックとは異なる誘電率の材
料が無視できない程存在してしまい、さらに、周囲の温
度変化にともない、ステータ電極２、ガラス被覆膜２３
の熱膨張係数の差による表面の変形により、このシリコ
ーンオイルの膜厚がさらに変化してしまい、特性の変動
を惹起してしまうことになる。

【００３４】ステータ基板１の製造にあたり、ステータ
基板１と誘電体ロータ３は研磨加工されるが、このとき
固定砥粒ではなく遊離砥粒で研磨加工を行うことが重要
である。ステータ電極２はＡｇなどを主成分とした厚膜
導体膜であり、ガラスペーストの印刷、焼き付けした焼
結体であるガラス被覆膜２３に比較して柔らかい。この
遊離砥粒を用いると、研磨加工性の違いによりガラス被
覆膜２３よりステータ電極２が突出する。

【００３５】この突出量は加工の際に用いる砥粒の大き
さによって決まるが、例えば＃１５００の砥粒を使用す
れば、ステータ電極２をガラス被覆膜２３よりも約３〜
６μｍ突出する。

【００３６】具体的には、研磨に使用する加圧研磨治具
の硬度ｘ、ステータ電極２の金属材料の硬度ｙ、ガラス
被覆膜２３の硬度ｚを適正に制御することにより達成で
きる。その関係は、ｙ＜ｘ＜ｚとなるように設定する。
例えば、ステータ電極２に銀材料を用いた場合、加圧研
磨治具の材料に鉄を用いる。このようにすれば、遊離砥
粒による研磨において、加圧研磨治具とステータ電極２
との間に遊離砥粒は、硬度が低い銀に突き刺さるように
なり、例えば鉄からなる加圧研磨治具を研磨することに
なる。また、加圧研磨治具とガラス被覆膜２３との間に
遊離砥粒は、硬度が低い加圧研磨治具に突き刺さるよう
になり、ガラス被覆膜２３を研磨することになる。これ
により、加圧研磨治具により硬度の高いガラス被覆膜２
３のみを主に研磨することになり、ステータ基板１上で
ステータ電極２を突出させることができるようになる。

【００３７】ここで、温度変化に対して誘電体の特性と
は無関係な静電容量変化を防止するためには、２つの場
合がある。

【００３８】尚、Ｔ_stdを常温、Ｔ_minを特性保障最低
温度、Ｔ_maxを特性保障最高温度、β_Eをステータ電極
の線膨張係数、ｔ_Eをステータβ_Eをステータ電極の線
膨張係数、ｔ_Eをステータ電極の厚み、β_Gをオーバー
コートガラスの線膨張係数、ｔ_Gをオーバーコートガラ
スの厚みとする。

【００３９】β_E≧β_Gの場合は、（Ｔ_std−Ｔ_min）
・（β_E・ｔ_E−β_G・ｔ_G）≧０が、β_E＜β_Gの場
合は、（Ｔ_std−Ｔ_max）・（β_E・ｔ_E−β_G・
ｔ_G）＜０が成り立てばよい。

【００４０】ステータ電極２にはＡｇの厚膜導体膜を、
オーバーコートガラス層２３にはガラスペーストの焼結
体を使用するので、一般的にステータ電極とオーバーコ
ートガラスでは線膨張係数は異なり、オーバーコートガ
ラスよりステータ電極の方が突出しなければならない。

【００４１】そのときの、必要最低突出量ΔＴは、△ｔ
＝ｔ_E−ｔ_Gとなる。

【００４２】種々の実験により、３〜６μｍ程度の電極
突出量により、保障温度範囲内において温度が変化して
も、安定した特性が維持できる。

【００４３】また、通常、トリマーコンデンサの潤滑油
には、粘度２０〜５０００ｃｓのシリコーンオイルが使
用されるが、粘度の関係上ステータ基板１と誘電体ロー
タ３の隙間が１０μｍ以下であれば、オイルがステータ
基板１から流出することはなく、両者の接触状態が経時
的に安定させることができる。即ち、上述の突出量が６
μｍあったとしても、シリコーンオイルの流出が完全に
防止できることになる。尚、突出量が３μｍ以下では、
β_E＜β_Gの場合は、高温側で０よりを越えてしまい、
ステータ電極２と誘電体ロータ３との安定した密接状態
が確保できなくなる。

【００４４】次に、本発明のトリマーコンデンサに用い
られるステータ基板の製造方法を説明する。

【００４５】図３（ａ）〜（ｄ）は、ステー基板１の製
造方法の一例を概略断面図である。

【００４６】まず、中心に貫通孔１１が形成されたセラ
ミック基体１０を用意する。次に、図３（ａ）に示すよ
うに、セラミックス基体１０表面に、貫通孔１１を取り
囲み、且つステータ電極の形状を含む領域、ステータ電
極の円弧先端からセラミック基体１０にのびる接続部２
１となる導体膜を形成する。この導体膜は、ステータ電
極２と接続部２１となる。具体的には、Ａｇ系導電性ペ
ーストのスクリーン印刷及び焼成によって形成する。こ
の焼成は、大気雰囲気中、８００〜９００℃で行う。

【００４７】次に、図３（ｂ）に示すように、セラミッ
ク基体１０の表面に、少なくとも接続部２１を覆い、且
つステータ電極の２の周囲及びその表面を覆うようにオ
ーバーコートガラス層２３となるガラス層２３’を被覆
形成する。具体的には、ホウ珪酸系ガラスまたはホウ珪
酸鉛系ガラスを主成分とするガラスペーストのスクリー
ン印刷及び焼成によって形成する。この焼成は、大気雰
囲気中、８００〜９００℃で行う。

【００４８】次に図３（ｃ）に示すように、セラミック
基体１０の端面に、少なくとも接続部２１の一部を覆う
ようにステータ端子２２を形成する。具体的には、Ａｇ
系導電性ペーストに、セラミック基体１０の端面を浸漬
し、焼成する。また、端面印刷を行い、焼成してもよ
い。

【００４９】次に、図３（ｄ）に示すように、ガラス層
２３’を研磨処理する。この研磨処理は、埋設されたス
テータ電極２を露出し、さらに、ステータ基板１の表面
に鏡面加工を行うものである。具体的には、遊離砥粒、
例えば＃１５００〜＃２０００のホワイトモランダム砥
粒等を用いて表面加工を行う。この遊離砥粒により研磨
加圧するため、本発明のトリマーコンデンサでは、ステ
ータ電極２が研磨によってオーバーコートガラス層２３
よりも突出する。尚、その突出量が１０μｍ以下であれ
ば、ステータ基板１と誘電体ロータ３との間に介在させ
る粘度２０〜５０００ｃｓのシリコーンオイルが流出し
にくい。好ましくは、３〜６μｍ程度の突出量となるよ
うに、研磨時間を制御する。

【００５０】このように形成されたステータ基板１によ
れば、上述したように、耐熱性に優れステータ基板１の
変形が少ない上、プリント配線基板上にトリマーコンデ
ンサを実装し、所定容量成分が得られるように調整した
後、仮に周囲の温度が変化しても、ステータ基板１、特
に、ステータ電極２と誘電体ロータ３との接触状態が安
定的に維持できることになり、回路に組み込んだ後に容
量変化が変化することが一切ない。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明のトリマーコンデ
ンサでは、温度変化に対して誘電体特性以外の要因によ
って、静電容量が変化しないので、安定した温度特性を
持つ温度保証型のトリマーコンデンサとあり、回路動作
の安定化に有益なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のトリマーコンデンサの断面図
である。

【図２】本発明のトリマーコンデンサの分解斜視図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のトリマーコンデン
サのステータ基板の製造方法を説明する断面図である。

【図４】本発明のステータ基板におけるステータ電極と
オーバーコートガラスとの関係を示す拡大断面図であ
る。

【図５】従来のステータ基板におけるステータ電極とオ
ーバーコートガラスとの関係を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・ステータ基板１０・・セラミックス基体１１・・貫通孔２・・ステータ電極２１・・接続部２２・・ステータ端子２３・・・オーバーコートガラス層２３’・・・ガラス層３・・・誘電体ロータ３１・・・貫通孔３２・・・ロータ電極３３・・・ロータ電極導出部４・・・調整ピン４１・・・頭部４２・・・貫通軸５・・ロータ端子５１・・バネ部５２・・端子部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥岳鹿児島県国分市山下町１番１号京セラ株式会社国分工場内 (72)発明者渡辺一正鹿児島県国分市山下町１番１号京セラ株式会社国分工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にステータ電極、一方端面に該ステ
ータ電極と接続するステータ端子が形成されたステータ
基板上に、ロータ電極を備えたセラミックからなる円板
状の誘電体ロータを回動自在に配置して成るトリマーコ
ンデンサにおいて、前記ステータ基板は、ステータ電極の非形成領域の表面
にガラス被覆膜を被着するとともに、該ステータ電極の
表面をガラス被覆膜より背高にしたことを特徴とするト
リマーコンデンサ。