JP3104958U - 低キャパシタンス積層可変抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の積層可変抵抗器と同等の電圧で運用可能であり、かつ、そのキャパシタンスを低くすることができる低キャパシタンス積層可変抵抗器を提供する。
【解決手段】少なくとも一対の第１内部電極板１ａおよび第２内部電極板１ｂと、第１内部電極板１ａと第２内部電極板１ｂとを隔てる可変抵抗層２と、第１内部電極板１ａおよび第２内部電極板１ｂとそれぞれ電気的に接続された第１外部電極板５および第２外部電極板６とを含み、第１内部電極板１ａおよび第２内部電極板１ｂが相互にずれた状態で互いに平行に重なり合う部分がないように配置されていることを特徴とする低キャパシタンス積層可変抵抗器。
【選択図】図１

Description

本考案は、積層可変抵抗器に関し、詳しくは、低キャパシタンスの高周波回路またはそれに類似した技術環境に適用する低キャパシタンス積層可変抵抗器に関する。

図１０は、従来の積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。この従来の積層可変抵抗器の構造は、一対となる内部電極板２０ａ、２０ｂと、積層した可変抵抗層２１とから構成され、最外層のセラミック層２２、２３でこの積層した構造を保護している。

内部電極板２０ａ、２０ｂはそれぞれの外部電極板２４、２５と電気的に接続され、可変抵抗層２１はある誘電率を有している。内部電極板２０ａおよび２０ｂが相対している末端部Ｗの表面は、この可変抵抗層２１にて隔離されている（特許文献１および２参照）。

図１１は、従来の他の積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。この積層可変抵抗器は複数の対になった内部電極板３０ａおよび３０ｂ、３１ａおよび３１ｂ…などが含まれる。それら内部電極板の長さ方向の相対する端部は可変抵抗層３２ａ、３２ｂ…などで隔離され、最外層がセラミック層３３および３４で保護されている。

内部電極板３０ａおよび３０ｂ、３１ａおよび３１ｂ…などはそれぞれ外部電極板３５および３６と電気的に接続されている（特許文献３および４参照）。

これらのような積層可変抵抗器の構造においては、内部電極板２０ａおよび２０ｂ、または３０ａおよび３０ｂ、３１ａおよび３１ｂ…などが相対している末端部の表面積に応じてある程度のキャパシタンス成分が発生する。そして、これら内部電極板の相対する部分の面積が大きくなればキャパシタンスも増加する。

高周波回路で使用する可変抵抗器では、そのキャパシタンスが大きすぎると、通過する高周波信号の波形がディストーションを起すことがある。このため、このような問題を回避するためには、キャパシタンスを数１０ＰＦ（μμＦ）の範囲内に設定しなければならない。

しかしながら、上述した従来の積層可変抵抗器においては、キャパシタンスをこのような低容量にすることが困難であるという問題があった。
特開平５−６８０６号公報 特開平５−６８０７号公報 特開平５−２８３２０８号公報 特開平８‐５５７１０号公報

本考案の目的は、従来の積層可変抵抗器と同等の電圧で運用可能であり、かつ、そのキャパシタンスを低くすることができる低キャパシタンス積層可変抵抗器を提供することである。

上記目的は、下記の構成により達成される。

（１）一対となる第１内部電極板および第２内部電極板と、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板とを隔てる可変抵抗層と、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板とそれぞれ電気的に接続された第１外部電極板および第２外部電極板とを含み、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は相互にずれた状態で互いに平行に重なり合う部分がないように配置されていることを特徴とする低キャパシタンス積層可変抵抗器。

（２）前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、前記可変抵抗層によって隔離され、同一平面上に形成されていることを特徴とする。

（３）前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、前記可変抵抗層によって隔離され、異なる平面上に形成されていることを特徴とする。

（４）前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板が一対となって、複数対設けられていることを特徴とする。

（５）前記可変抵抗層の幅は、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板の長さの和と相等しい、または前記第１内部電極板および前記第２内部電極板の長さの和より大きいことを特徴とする。

本考案による低キャパシタンス積層可変抵抗器によれば、対になっている内部電極板が互いに隔離し、ずれた状態で配置されているので極板表面は互いに平行に相対する部分がない。このため小さなキャパシタンスで従来品に相当する印加電圧を維持できる。したがって、高周波回路に利用する場合、高周波信号を通した際に信号波形のディストーションを起すことがなくなる。また、可変抵抗器の電圧は内部電極板間の間隔距離に決定されるのでこの距離と可変抵抗層の層数を変えることで、本考案の可変抵抗器の特性を調整できる利点がある。

以下添付した各図面を参照して、本考案の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本考案の第１の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。この断面図は、第１内部電極板を通る縦断面図である（以下各断面図において同様である）。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器６１は、第１内部電極板１ａと第２内部電極板１ｂの２つの内部電極板１ａ、１ｂがあり、両者は一対となるが、同一平面上にずれて配置されている。このため、お互いの面は相対していない。積層された可変抵抗層２は加熱焼結されて、外表をセラミック保護層３、４で覆われたセラミック焼結体６２となる。また、第１および第２内部電極板１ａ、１ｂはそれぞれ、第１および第２外部電極板５、６に電気的に接続されている。このような低キャパシタンス積層可変抵抗器６１は、主成分としてＺｎＯからなるセラミックの構造体である。

図２は、この内部電極板１ａ、１ｂの３次元的な配置を説明するための斜視図である。なお、図においては説明に必要な部分のみを示し、セラミック焼結体６２などは省略した。

図示するように、内部電極板１ａ、１ｂは、電極板表面５１ａ、５１ｂ、および末端面５２ａ、５２ｂが、互いに重なり合わないように、同一平面内でずれて配置されている。このため、第１内部電極板１ａの電極板表面５１ａと第２内部電極板１ｂの電極板表面５１ｂとは、平行に重なり合う部分がない。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器の製造方法は、まず、例えばＰｄ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ、またはこれらに類似した導電性のべースト材料をセラミックの薄片上にプリントして内部電極板１ａ、１ｂを形成する。

このセラミック薄片を積層し、加熱焼結して最外層をセラミック保護層３、４で包まれたセラミック焼結体６２とする。

その後、焼結隊から露出している内部電極板部分に、ＡｇやＣｕの導電性ペーストを濡塗り、焼き透ける。その上から、さらにＮｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、またはこれらに類似した材料を電気メッキして、セラミック焼結体６２の外表面に外部電極板５、６を形成する。これにより低キャパシタンス積層可変抵抗器６１が得られる。

（第２の実施形態）
図３は、本考案の第２の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器７１は、複数の対になった第１および第２内部電極板１０ａおよび１０ｂ、１１ａおよび１１ｂ、…を有する。また、複数の可変抵抗層１２ａ、１２ｂ…が第１および第２内部電極板１０ａおよび１０ｂ、１１ａおよび１１ｂ、…とを隔てるように介在して積層されている。積層された第１および第２内部電極板１０ａおよび１０ｂ、１１ａおよび１１ｂ…は一対となる内部電極同士１０ａと１０ｂ、１１ａと１１ｂ…が、同一平面上で互いの面が相対しないように配置されている。この内部電極同士１０ａと１０ｂ、１１ａと１１ｂ…の３次元的な配置は、図２に示した内部電極板１ａおよび１ｂと同様である。

第１および第２外部電極板１５、１６は、それぞれ複数の対応した第１および第２内部電極板１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ…に電気的に接続されている。このような多層の低キャパシタンス積層可変抵抗器７１においては、例えば６層の構造の場合、１層の厚みは約６０μｍである。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器７１の製造方法は、基本的に上述した低キャパシタンス積層可変抵抗器６１と同じであり、セラミックスの薄片上に第１と第２内部電極板１０ａ、１０ｂと、１１ａ、１１ｂ、…を形成後、これらを積層して加熱焼結し、最外層をセラミック保護層１１４で覆われたセラミック焼結体７２とし、外部電極板１５、１６を、それぞれの側の複数の内部電極板に接続されるように形成したものである。

ここで、第１および第２の実施形態における共通の作用を説明する。

低キャパシタンス積層可変抵抗器６１、７１の第１および第２内部電極板１ａおよび１ｂ、１０ａおよび１０ｂ、１１ａおよび１１ｂ…は、お互いに対になり、同一平面上にずれた状態で配置されている。このため、対になった電極板同士はお互いに相対しておらず、平行に重なり合う部分がない。また、対になった電極板同士の両者の間には、一定の間隔Ｌ１がある。

そして各々対になった第１および第２内部電極板１ａおよび１ｂ、１０ａおよび１０と、１１ａおよび１１ｂ…などは、それぞれ可変抵抗層２、１２ａ、１２ｂ…などと同一平面上に形成されている。その故、各々の対となっている第１および第２内部電極板は互いに重畳することがない。

このため一対の内部電極板同士で生じるキャパシタンスは、電極板が平行に重なり合う部分がないため、ほとんど存在しないか、あってもごくわずかなものとなる。

このような低キャパシタンス積層可変抵抗器６１、７１内において、その印加電圧とキャパシタンスは、第１および第２内部電極板１ａおよび１ｂ、１０ａおよび１０ｂ、１１ａおよび１１ｂ…などの間隔の距離の影響を受ける。

例えば、可変抵抗器の印加電圧が１２Ｖの場合、内部電極板間の距離Ｌ１は６６μｍに設定できる。またもし前記の印加電圧が２７Ｖならば、距離Ｌ１は約１２０μｍとなる（距離Ｌ１については図１、図３参照）。

図１および図３に示したように、可変抵抗層２の幅Ｌ３（実質的にセラミック焼結体６２、７２の幅）は第１内部電極板１ａ、１０ａ、１１ａ…の長さＬ４と、第２内部電極板１ｂ、１０ｂ、１１ｂ…の長さＬ５の和より大きい。そして第１内部電極板１ａ、１０ａ、１１ａ…と第２内部電極板１ｂ、１０ｂ、１１ｂ…の間の距離Ｌ１は、接触しない程度であればよいが、例えば、８００μｍ以下であることが望ましい。本考案では距離Ｌ１は幅Ｌ３の１／２以下であることがさらに望ましい。

このようにな図１および図２の構造を持つ本考案の単層や６層の可変抵抗層よりなる低キャパシタンス積層可変抵抗器と、図１０および図１１に示した単層や６層の可変抵抗層よりなる従来の積層可変抵抗器を比較すれば、本考案による積層可変抵抗器のキャパシタンス（ＰＦ値）ははるかに小さく、数１０ＰＦ以下の値を達成できる。また、３０ｋＶのパルス電圧を１００回反復してかけたテストの結果、電圧の変動率では、本考案による低キャパシタンス積層可変抵抗器の抗静電圧能力は従来品と同等、またはこれに勝ることが分かった。

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態では、一対となる第１および第２内部電極板を同一平面上に配置したが、本第３の実施形態では、互いに異なる平面状に配置したものである。

図４は、本考案の第３の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器８１は、セラミック焼結体８２の中で、内部電極板１ａおよび１ｂを可変抵抗層２の厚さの方向に互いに距離Ｌ２の間隔でずらし、可変抵抗層２内の相異なる平面上に配置している。その他の部材については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図５は、この内部電極板１ａ、１ｂの３次元的な配置を説明するための斜視図である。なお、図においては説明に必要な部分のみを示し、セラミック焼結体などは省略した。

図示するように、内部電極板１ａ、１ｂは、電極板表面５１ａ、５１ｂ、および末端面５２ａ、５２ｂが図示するように、異なる平面状で、かつ、互いに重なり合わないように配置されている。このため、第１および第２内部電極板１ａおよび１ｂはお互いに距離Ｌ２で隔離され、両電極板の末端面は、可変抵抗層２の厚み方向内で互いに向かい合わなくなる。

なお、セラミック焼結体８２の厚さＬ６は、好ましくは８００μｍ以下の範囲内にあるほうがよい。この場合、距離Ｌ２は厚さＬ６より小さく、可変抵抗層２の幅Ｌ３は第１内部電極板１ａの長さＬ４と第２内部電極板１ｂの長さの和に等しい。

このように配置した場合も、前述した第１の実施の形態と同様に、内部電極板同士が平行に重なり合う部分がないため、そのキャパシタンスはほとんどないか非常に小さいものとなる。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。

低キャパシタンス積層可変抵抗器９１は、セラミック焼結体９２内において、第１と第２内部電極板１ａおよび１ｂが、距離Ｌ１で隔離されると共に、互いにＬ２だけ離れた相異なる平面で、平行に相対する部分がないように配置している。その他の部材については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

このように第１と第２内部電極板１ａおよび１ｂが、距離Ｌ１を離して配置した場合も、前記第３の実施形態と同様に、内部電極板同士が平行に重なり合う部分がないため、そのキャパシタンスはほとんどないか非常に小さいものとなる。

なお、この形態においても、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６などの長さの関係は前述の図４に示した形態と同じであるが、幅Ｌ３は、Ｌ４とＬ５にさらにＬ１を加算した値となる。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を説明するための断面図であり、図８は、内部電極部分のみを上方から見た平面図である。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器１０１は、一対の内部電極板１２０ａおよび１２０ｂが、相異なる平面上にお互いにずれて配置されている低キャパシタンス積層可変抵抗器である。

その縦断面を見れば、あたかも両電極板１２０ａおよび１２０ｂがＷ１の長さで重畳している如きであるが、図８に示す平面図を見れば明らかなように、実際には両電極板１２０ａおよび１２０ｂは相対していない。これは、図８に示したように、両電極板１２０ａおよび１２０ｂの配置が互いに重複する部分がないように配置されているからである。

このように構成した場合も、内部電極板１２０ａおよび１２０ｂ同士が平行に重なり合う部分がないため、そのキャパシタンスはほとんどないか非常に小さいものとなる。

なお、図７において、その他の構成部材は、第１の実施形態と同様であり、第１および第２電極板１２０ａおよび１２０ｂが可変抵抗層１２１により隔てられて形成され、外表がセラミック保護層１２２、１２３で覆われたセラミック焼結体１２８となり、第１および第２内部電極板１２０ａ、１２０ｂがそれぞれ第１および第２外部電極板１２４、１２５と接続されている。

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を説明するための断面図である。

この低キャパシタンス積層可変抵抗器１１１は、複数対となる内部電極板１３０ａおよび１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂ…を互いにずれた状態で配置されている。これは、前述した第５の実施形態と同様に、縦断面で見ればＷ２によって重なって見えるが、実際には、図８に示した場合と同様に、各一対となる内部電極同士の重なり合いがないように配置されているものである。したがって、この構成の場合も、内部電極板同士が平行に重なり合う部分がないため、そのキャパシタンスはほとんどないか非常に小さいものとなる。

なお、図９において、その他の構成部材は、第１の実施形態と同様であり、第１および第２電極板内部電極板１３０ａおよび１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂ…が可変抵抗層１３２ａ、１３２ｂ…により隔てられて形成され、外表がセラミック保護層１３３、１３４で覆われたセラミック焼結体１３８となり、第１および第２内部電極板１３０ａおよび１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂ…がそれぞれ第１および第２外部電極板１３５、１３６に接続されている。

以上説明したように、本考案を適用した各実施形態による低キャパシタンス積層可変抵抗器は、いずれも従来の積層可変抵抗器と同等の電圧で運用可能であり、しかもそのキャパシタンスは、従来の積層可変抵抗器よりはるかに小さく、数１０ＰＦ以下の値を達成することができる。なお、可変抵抗器の耐圧は内部電極板間の距離で決定されるゆえ、このような距離と抵抗層の層数を調整して希望するキャパシタンスや特性が得られるのである。また、内部電極板を複数に分割して可変抵抗層を増加したため、本考案での焼結に要する加熱温度は、従来のそれよりもやや高くなる。

本考案による第１の実施形態の低キャパシタンス積層可変抵抗器の構成を示す断面図。 第３の実施形態における内部電極板の３次元的な配置を説明するための斜視図である。 本考案の第２の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。 本考案の第３の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。 第３の実施形態における内部電極板の３次元的な配置を説明するための斜視図である。 第４の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を示す断面図である。 第５の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を説明するための断面図である。 第５の実施形態における内部電極部分のみを上方から見た平面図である。 第６の実施形態における低キャパシタンス積層可変抵抗器の構造を説明するための断面図である。 従来の積層可変抵抗器の断面図である。 従来の他の積層可変抵抗器の断面図である。

符号の説明

１ａ、１０ａ、１１ａ、１２０ａ、１３０ａ…第１内部電極板、
１ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１２０ｂ、１３０ｂ…第２内部電極板、
２、１２ａ、１２ｂ、１２１、１３２ａ、１３２ｂ…可変抵抗層、
３、４、１３、１４、１２２、１２３、１３３、１３４…セラミック保護層、
５、１５、１２４、１３５…第１外部電極板、
６、１６、１２５、１３６…第２外部電極板、
５１ａ、５１ｂ…電極面、
５２ａ、５２ｂ…末端面、
６１、７１、８１、９１、１０１、１１１…低キャパシタンス積層可変抵抗器、
６２、７２、９２、１２８、１３８…セラミック焼結体。

Claims (5)

1. 一対となる第１内部電極板および第２内部電極板と、
   前記第１内部電極板および前記第２内部電極板とを隔てる可変抵抗層と、
   前記第１内部電極板および前記第２内部電極板とそれぞれ電気的に接続された第１外部電極板および第２外部電極板とを含み、
   前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は相互にずれた状態で互いに平行に重なり合う部分がないように配置されていることを特徴とする低キャパシタンス積層可変抵抗器。
2. 前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、前記可変抵抗層によって隔離され、同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の低キャパシタンス積層可変抵抗器。
3. 前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、前記可変抵抗層によって隔離され、異なる平面上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の低キャパシタンス積層可変抵抗器。
4. 前記第１内部電極板および前記第２内部電極板は、複数対設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の低キャパシタンス積層可変抵抗器。
5. 前記可変抵抗層の幅は、前記第１内部電極板および前記第２内部電極板の長さの和と相等しい、または前記第１内部電極板および前記第２内部電極板の長さの和より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の低キャパシタンス積層可変抵抗器。

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