JP6155181B2

JP6155181B2 - 閃光発光装置

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Publication number: JP6155181B2
Application number: JP2013254385A
Authority: JP
Inventors: 安達　勉; 勉安達
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: JP2015114389A

Description

本発明は、カメラ機能を有する携帯端末装置などにおいて、被写体を照明するために用いられる閃光発光装置に関する。

近年、スマートフォンなどの携帯端末装置は、被写体を撮影するためのカメラ機能を有する装置が普及している。このような携帯端末装置は、夜間などの暗所での撮影時の照明光源として、光量が１０Ｗ程度の発光ダイオード（Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）を備えている。

照明光源としてＬＥＤを備える携帯端末装置は、撮影時にＬＥＤを発光させて被写体を照明したとしても、光量が小さく、明るさが不十分であるという課題がある。

一方、デジタルスチルカメラなどに搭載されている、光量が１００ｋＷ程度のキセノン放電管を備えた閃光発光装置は、必要十分の光量を出す必要から、コンデンサ容量が数十μＦ程度のアルミ電解コンデンサを必要としている。なお、このアルミ電解コンデンサによる蓄積電荷を放出させ、キセノン放電管を放電させて閃光を発生させるように構成されている。

アルミ電解コンデンサは、高容量かつ高耐電圧特性を有するので、キセノン放電管を閃光発光させるための主コンデンサとしては適しているが、サイズが大きいものであるので、小型・薄型化が要求される携帯端末装置に搭載するのは困難である。

このような問題点を解決する技術として、特許文献１には、キセノン放電管を閃光発光させるための主コンデンサとして、複数のチップ型コンデンサを並列接続した構造体を用いる技術が開示されている。

特開２００４−１７１８２０号公報

特許文献１に開示される技術では、発光部として、硬質ガラス管内にキセノンガスが封入されたキセノン放電管が用いられ、このキセノン放電管は配線基板上に実装されている。このような、キセノン放電管が配線基板上に実装された構造体は、小型化を図るには限界があり、閃光発光装置としての小型化の要求を十分に満足させることができない。

本発明の目的は、キセノン放電管を用いた場合と同程度の発光光量を維持しつつ、小型化された閃光発光装置を提供することである。

本発明は、第１〜第３凹部が形成された収容体であって、
電気絶縁性を有する板状の基部と、
前記基部の一方主面上に設けられて前記第１凹部を形成する、電気絶縁性を有する第１枠部と、
前記基部の一方主面上に前記第１枠部に連なって設けられて前記第２凹部を形成する、電気絶縁性を有する第２枠部と、
前記基部の他方主面上に設けられて前記第３凹部を形成する、電気絶縁性を有する第３枠部と、を有する収容体と、
前記第１凹部に収容され、放電によって発光する発光部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される主コンデンサと、
前記第３凹部に収容され、前記主コンデンサと電気的に接続されて、該主コンデンサに昇圧された電圧を印加して電荷を蓄積させる昇圧回路部と、
前記第３凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続されて、該発光部が放電を開始するためのトリガ電圧を該発光部に印加するトリガ電圧発生回路部と、
前記第３凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される発光制御回路部であって、
前記トリガ電圧発生回路部によってトリガ電圧が印加された前記発光部に、前記主コンデンサの蓄積電荷を供給して該発光部を発光させる発光制御回路部と、を備え、
前記昇圧回路部は、電気絶縁性を有する前記第３凹部に収容され、電気絶縁性の樹脂封止材により前記第３凹部を埋めるようにして封止されていることを特徴とする閃光発光装置である。

また本発明は、第１および第２凹部が形成された収容体であって、
電気絶縁性を有する板状の基部と、
前記基部の一方主面上に設けられて前記第１凹部を形成する、電気絶縁性を有する第１枠部と、
前記基部の他方主面上に設けられて前記第２凹部を形成する、電気絶縁性を有する第２枠部と、を有する収容体と、
前記第１凹部に収容され、放電によって発光する発光部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される主コンデンサと、
前記第２凹部に収容され、前記主コンデンサと電気的に接続されて、該主コンデンサに昇圧された電圧を印加して電荷を蓄積させる昇圧回路部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続されて、該発光部が放電を開始するためのトリガ電圧を該発光部に印加するトリガ電圧発生回路部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される発光制御回路部であって、
前記トリガ電圧発生回路部によってトリガ電圧が印加された前記発光部に、前記主コンデンサの蓄積電荷を供給して該発光部を発光させる発光制御回路部と、を備え、
前記昇圧回路部は、電気絶縁性を有する前記第２凹部に収容され、電気絶縁性の樹脂封止材により前記第２凹部を埋めるようにして封止されていることを特徴とする閃光発光装置である。

また本発明の閃光発光装置は、前記第１凹部が塞がれるように、前記第１枠部上に設けられる、光透過性を有する光学部材をさらに備え、
前記光学部材によって塞がれた、前記第１凹部内にキセノンガスが封入されていることを特徴とする。

また本発明の閃光発光装置において、前記主コンデンサは、
複数の誘電体層が積層された積層体と、
該積層体の内部で前記誘電体層を挟んで交互に配設された複数の容量電極および複数の浮遊電極と、
前記複数の浮遊電極と電気的に絶縁されており、前記積層体の側面に設けられ、前記複数の容量電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を有し、
前記複数の容量電極は、それぞれ、互いに電気的に絶縁された状態で、前記誘電体層の一主面上に配列された複数の第１電極部分から成る第１容量電極部と、前記第１容量電極部と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で、前記誘電体層の一主面上に配列された複数の第２電極部分から成る第２容量電極部と、を含む積層コンデンサであることを特徴とする。

本発明によれば、放電によって発光する発光部が、収容体における基部の一方主面上に形成された、第１枠部によって囲まれた第１凹部に収容されている。したがって、本発明に係る閃光発光装置は、キセノン放電管を用いた場合と同程度の発光光量を維持しつつ、小型化された閃光発光装置となる。また、昇圧回路部が収容された第３凹部または昇圧回路部が収容された第２凹部が、電気絶縁性の樹脂封止材により封止されているため、閃光発光装置による外部への電気的障害が発生することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る閃光発光装置８００の構成を模式的に示す斜視図である。閃光発光装置８００を、発光部７００が配置されている側から平面視した図である。閃光発光装置８００を、発光部７００が配置されている側とは反対側から平面視した図である。図１に示す閃光発光装置８００を切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。閃光発光装置８００の回路図である。積層コンデンサ１００の構成を示す図である。積層コンデンサ１００において、積層体１の内部に埋設される電極の構成を示す図である。積層コンデンサ１００内の電荷分布の状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係る閃光発光装置８００Ａを、発光部７００が配置されている側から平面視した図である。閃光発光装置８００Ａを、発光部７００が配置されている側とは反対側から平面視した図である。閃光発光装置８００Ａの構成を模式的に示す断面図である。

図１は、本発明の第１実施形態に係る閃光発光装置８００の構成を模式的に示す斜視図である。図１（ａ）は発光部７００が配置されている側から見た斜視図であり、図１（ｂ）は発光部７００が配置されている側とは反対側から見た斜視図である。図２は、閃光発光装置８００を、発光部７００が配置されている側から平面視した図である。図３は、閃光発光装置８００を、発光部７００が配置されている側とは反対側から平面視した図である。図４は、図１に示す閃光発光装置８００を切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。図５は、閃光発光装置８００の回路図である。

閃光発光装置８００は、被写体を撮影するためのカメラ機能を有するスマートフォンなどの携帯端末装置において、夜間などの暗所での撮影時の照明光源として備えられる装置である。閃光発光装置８００は、放電によって発光する発光部７００と、電気絶縁性を有する材料で形成された収容体８０１と、主コンデンサ１００と、所定の電源の電源電圧を昇圧し、その昇圧された電圧を主コンデンサ１００に電荷を蓄積させる昇圧回路部と、トリガ電圧を発生させるトリガ電圧発生回路部と、発光部７００の発光制御を行う発光制御回路部とを備える。なお、前記昇圧回路部は、昇圧トランス２０１およびダイオード３０１などによって構成される。前記発光制御回路部は、半導体スイッチング素子である絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、「ＩＧＢＴ」という）５０１、動作安定用コンデンサ１０４およびダイオード３０２などによって構成される。前記トリガ電圧発生回路部は、トリガコンデンサ１０３およびトリガトランス２０２などによって構成される。

収容体８０１は、電気絶縁性を有する材料から成り、矩形板状の基部８０１Ａと、該基部８０１Ａの一方主面上に立設される、矩形状の開口を有する環状の第１枠部である第１前面側枠部８０１Ｂと、第１前面側枠部８０１Ｂに連なって、基部８０１Ａの一方主面上に立設される、矩形状の開口を有する環状の第２枠部である第２前面側枠部８０１Ｃと、基部８０１Ａの他方主面上に立設される、矩形状の開口を有する環状の第３枠部である背面側枠部８０１Ｄとを含んで構成される。

本実施形態では、基部８０１Ａと、第１前面側枠部８０１Ｂと、第２前面側枠部８０１Ｃと、背面側枠部８０１Ｄとは、複数のセラミック絶縁層が一体的に積層されて構成されている。

上記のように構成される収容体８０１では、基部８０１Ａの一方主面上に第１前面側枠部８０１Ｂが立設されることによって第１凹部である第１前面側凹部８０１ＢＢが形成され、基部８０１Ａの一方主面上に第２前面側枠部８０１Ｃが立設されることによって第２凹部である第２前面側凹部８０１ＣＣが形成され、基部８０１Ａの他方主面上に背面側枠部８０１Ｄが立設されることによって第３凹部である背面側凹部８０１ＤＤが形成される。

なお、収容体８０１は、セラミックグリーンシートを用いて製造することができる。具体的には、基部８０１Ａ、第１前面側枠部８０１Ｂ、第２前面側枠部８０１Ｃ、および背面側枠部８０１Ｄを構成するセラミック絶縁層となるセラミックグリーンシートを所定形状に成型し、必要に応じて後述の配線導体Ｌ１〜Ｌ２３、発光部７００の第１電極７０２、第２電極７０３、導電性を有する金属から成る反射層７０１を導体ペーストの印刷によりセラミックグリーンシートに形成する。次に、このようなセラミックグリーンシートを積層、圧着した後、焼成処理を行うことによって、収容体８０１を製造することができる。また、収容体８０１において、背面側枠部８０１Ｄ上には、複数の外部接続用電極端子８０３が設けられている。

発光部７００は、基部８０１Ａの一方主面上の、第１前面側枠部８０１Ｂによって囲まれた領域、すなわち、第１前面側凹部８０１ＢＢ内に設けられ、放電によって発光する。発光部７００は、光反射性および導電性を有し、トリガ電極として機能する反射層７０１と、第１電極７０２と、第２電極７０３と、光学部材７０４とを含んで構成される。

反射層７０１は、第１前面側枠部８０１Ｂによって形成される第１前面側凹部８０１ＢＢ内の、第１前面側枠部８０１Ｂの内壁面および基部８０１Ａ表面に形成されている。なお、本実施形態では、第１前面側枠部８０１Ｂの内壁面は、基部８０１Ａ表面から遠ざかるに連れて第１前面側枠部８０１Ｂの開口が広がるように、階段状に形成されている。

第１電極７０２および第２電極７０３は、第１前面側枠部８０１Ｂの内壁面に、互いに離間して形成されている。なお、第１電極７０２と、第２電極７０３と、反射層７０１とは、互いに電気的に絶縁されている。

光学部材７０４は、第１前面側枠部８０１Ｂによって囲まれた開口が塞がれるように、第１前面側枠部８０１Ｂ上に設けられる。光学部材７０４が第１前面側枠部８０１Ｂ上に設けられることによって、第１前面側枠部８０１Ｂによって形成される第１前面側凹部８０１ＢＢが密閉空間となる。光学部材７０４は、光透過性を有し、発光部７００における放電による発光によって発生した光を、拡散された照明光として外部に出射する。

また、本実施形態では、光学部材７０４によって塞がれた、第１前面側枠部８０１Ｂによって外囲される、基部８０１Ａと光学部材７０４との間の空間、すなわち、第１前面側凹部８０１ＢＢ内に、キセノンガスが封入されている。

第１前面側凹部８０１ＢＢ内にキセノンガスが封入されて構成される発光部７００は、該第１前面側凹部８０１ＢＢ内において主コンデンサ１００による蓄積電荷によって発光（閃光を発生）し、この第１前面側凹部８０１ＢＢ内で発生した光は、光学部材７０４から外部に出射され、これによって被写体を照明することができる。

主コンデンサ１００は、特に限定されるものではないけれども、高容量かつ高耐電圧特性を有するという観点から、積層コンデンサであることが好ましい。以下では、主コンデンサ１００を「積層コンデンサ１００」という。

積層コンデンサ１００は、収容体８０１における基部８０１Ａの一方主面上の、第２前面側枠部８０１Ｃによって囲まれた領域、すなわち、第２前面側凹部８０１ＣＣ内に設けられ、発光部７００の第１電極７０２と、収容体８０１に形成された配線導体Ｌ１を介して電気的に接続されている。第２前面側凹部８０１ＣＣ内に設けられる積層コンデンサ１００は、樹脂封止材８０２Ａによって樹脂封止されている。

積層コンデンサ１００は、複数の誘電体層と複数の内部電極とが交互に積層された積層体と、該積層体の側面に設けられ、前記複数の内部電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を備えるコンデンサである。以下では、内部電極として、複数の電極部分に分割された分割構造を有する容量電極および浮遊電極を備える積層コンデンサを例に挙げて、本実施形態の積層コンデンサ１００について説明する。

図６は、積層コンデンサ１００の構成を示す図である。図６（ａ）は積層コンデンサ１００の外観を示す斜視図であり、図６（ｂ）は積層コンデンサ１００の断面図である。図７は、積層体１の内部に埋設される電極の構成を示す図である。図７（ａ）は積層体１を積層方向に平面透視したときの容量電極３の平面図であり、図７（ｂ）は積層体１を積層方向に平面透視したときの浮遊電極４の平面図であり、図７（ｃ）は容量電極３および浮遊電極４の積層状態を示す分解斜視図である。図８は、積層コンデンサ１００内の電荷分布の状態を示す図である。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、複数の誘電体層５が積層されて成る積層体１と、該積層体１の内部で各誘電体層５を挟んで交互に配設された複数の容量電極３および浮遊電極４と、該積層体１の側面に設けられ、各容量電極３と電気的に接続され、かつ各浮遊電極４と電気的に絶縁された、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂとを備える。なお、以下では、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂを総称するときには、「外部電極２」という。

積層体１において、誘電体層５は、積層方向に平面視したときの形状が長方形である。積層体１の内部で誘電体層５を挟んで交互に配設された各容量電極３および浮遊電極４は、積層方向に平面視したときの形状が、誘電体層５と同様に、長方形である。これらの容量電極３および浮遊電極４が内部に埋設され、複数の誘電体層５が複数積層されて成る積層体１は、全体として直方体状に形成されている。積層体１において、誘電体層５の積層数は、積層コンデンサ１００を高容量化できるという点で、１００層〜１０００層である。なお、以下では、容量電極３、浮遊電極４および誘電体層５の長辺が延びる方向を「長辺方向Ｘ」と称し、長辺方向Ｘに直交する、容量電極３、浮遊電極４および誘電体層５の短辺が延びる方向を「短辺方向Ｙ」と称し、長辺方向Ｘおよび短辺方向Ｙに直交する、積層体１における誘電体層５が積層される方向を「積層方向Ｚ」と称する。

本実施形態では、積層体１において、長辺方向Ｘの長さは３ｍｍ〜２０ｍｍであり、短辺方向Ｙの長さは２ｍｍ〜２０ｍｍであり、積層方向Ｚの長さは１ｍｍ〜２ｍｍである。

外部電極２において、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂは、それぞれ２５０μｍ〜１０００μｍの厚みで、積層体１の積層方向Ｚに延びる側面に、積層方向Ｚにわたって形成されている。ここで、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂの厚みとは、長辺方向Ｘに延びる寸法を示す。第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂを構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどの金属を主成分とする導体材料が用いられる。

本実施形態では、第１外部電極部分２ａは、積層体１の長辺方向Ｘ一方側の側面に設けられ、第２外部電極部分２ｂは、積層体１の長辺方向Ｘ他方側の側面に設けられている。そして、第１外部電極部分２ａは、後述する容量電極３における複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれに電気的に接続されている。また、第２外部電極部分２ｂは、第１外部電極部分２ａと電気的に絶縁され、容量電極３における複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれに電気的に接続されている。

誘電体層５は、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体磁器を用いることができ、たとえば、チタン酸バリウムに酸化マグネシウム、希土類元素（ＲＥ）の酸化物および酸化マンガンなどが固溶した結晶粒子から構成されている誘電体磁器を例示することができる。なお、誘電体磁器の種類としては上述したものだけに限らず、チタン酸バリウムにカルシウムやストロンチウムなどの元素を固溶させたものやこれらの誘電体材料を複合化させたものなど他の誘電体磁器を用いることもできる。

誘電体層５の厚みは、２μｍ〜１０μｍである。また、誘電体層５は、長辺方向Ｘの長さが２７００μｍ〜１９５００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが１７００μｍ〜１９８００μｍである。なお、誘電体層５の厚みは、高耐電圧特性を持たせるために２μｍ以上であって、静電容量を高めるため、ならびに製品厚みの抑制のために１０μｍ以下である。

なお、本実施形態の積層コンデンサ１００においては、容量電極３および浮遊電極４により挟まれて静電容量が得られる有効層として機能する誘電体層５に対し、容量電極３および浮遊電極４により挟まれることがなく積層体１の積層方向Ｚの両主面側にそれぞれ配置される誘電体層５は、保護層として機能する。

容量電極３および浮遊電極４は、０．４μｍ〜２μｍの厚みに形成された、電荷を蓄えて静電容量を得るための内部電極である。また、容量電極３および浮遊電極４は、積層方向Ｚに平面視したときの大きさが誘電体層５と同じであり、具体的には、長辺方向Ｘの長さが２３００μｍ〜１８９００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが１３００μｍ〜６５００μｍである。

容量電極３および浮遊電極４を構成する材料としては、たとえば、ニッケル、銅、ニッケル−銅、銀−パラジウムなどの金属を主成分とする導体材料が用いられる。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、図８に示すように、誘電体層５を挟んで電荷を蓄える容量電極３および浮遊電極４が複数形成されることにより大きな静電容量が得られ、かつ小型化が容易なコンデンサとすることができる。

容量電極３は、図７（ａ）に示すように、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃから成る第１容量電極部３１と、第１容量電極部３１と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃから成る第２容量電極部３２とを含んで構成される。

容量電極３において、第１容量電極部３１と第２容量電極部３２とは、互いに長辺方向Ｘに離間して設けられ、第１容量電極部３１が長辺方向Ｘ一端部側に配置され、第２容量電極部３２が長辺方向Ｘ他端部側に配置される。第１容量電極部３１と第２容量電極部３２との長辺方向Ｘに関する離間距離は、たとえば、１００μｍ〜１０００μｍである。

また、容量電極３の第１容量電極部３１を構成する複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。また、容量電極３の第２容量電極部３２を構成する複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。

長方形の形状に形成される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、同一の形状かつ大きさである。また、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃの長辺が延びる方向は、容量電極３の長辺方向Ｘに平行である。また、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、および、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、長辺方向Ｘの長さが１０００μｍ〜１００００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが５００μｍ〜６５００μｍである。

また、容量電極３において、複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ中央部から一端部にわたって形成されており、その長辺方向Ｘ一端部側の端面が積層体１の長辺方向Ｘ一端部側の側面から露出して、第１外部電極部分２ａと電気的に接続されている。また、容量電極３において、複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ中央部から他端部にわたって形成されており、その長辺方向Ｘ他端部側の端面が積層体１の長辺方向Ｘ他端部側の側面から露出して、第２外部電極部分２ｂと電気的に接続されている。

浮遊電極４は、図７（ｂ）に示すように、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃから成る。

浮遊電極４を構成する複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、積層方向Ｚに平面視したときの形状が長方形であり、短辺方向Ｙに間隔をあけて整列して配置されている。複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃ間の短辺方向Ｙに関する間隔は、たとえば、３０μｍ〜３００μｍである。

長方形の形状に形成される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、同一の形状かつ大きさである。また、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃの長辺が延びる方向は、浮遊電極４の長辺方向Ｘに平行である。また、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、長辺方向Ｘの長さが２３００μｍ〜１８９００μｍであり、短辺方向Ｙの長さが５００μｍ〜６５００μｍである。

また、浮遊電極４において、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ一端部から他端部にわたって形成されている。ただし、複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ、長辺方向Ｘ一端部側の端面、および長辺方向Ｘ他端部側の端面が、積層体１の側面から露出してはおらず、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂと電気的に絶縁されている。

次に、本実施形態の積層コンデンサ１００を製造する方法について説明する。まず、誘電体層５を形成する誘電体磁器の原料を準備する。誘電体磁器の主成分として、チタニア系酸化物、ジルコン酸系酸化物等が挙げられる。チタン酸バリウムを主成分とする焼結体を用いる場合、たとえば、チタン酸バリウム粉末に対して、所定量の酸化マグネシウム粉末、希土類元素の酸化物粉末および酸化マンガン粉末を配合し、さらに、必要に応じて所望の誘電特性を維持できる範囲で焼結助剤としてガラス粉末を添加して素原料粉末を得る。

次に、上記の素原料粉末に有機ビヒクルを加えてセラミックスラリを調製し、次いで、ドクターブレード法またはダイコータ法などのシート成形法を用いてセラミックグリーンシートを形成する。セラミックグリーンシートの厚みは誘電体層５の高容量化のための薄層化と、高絶縁性を維持するという点で２．５μｍ〜１５μｍが好ましい。

次に、得られたセラミックグリーンシートの主面上に矩形状の電極パターンを０．５μｍ〜３．５μｍの厚みで印刷して形成する。なお、電極パターンとなる導体ペーストは、ニッケル、銅、またはこれらの合金粉末を主成分金属とし、これに共材としてのセラミック粉末を混合し、有機バインダ、溶剤および分散剤を添加して調製する。

次に、電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所望枚数重ね、その上下に電極パターンを形成していないセラミックグリーンシートをさらに複数枚、上下層が同じ枚数になるように重ねて、仮積層体を形成する。仮積層体における電極パターンは、長手方向に半パターンずつずらしてある。このような積層工法により、切断後に、容量電極３を形成するための、第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対応する電極パターンと、浮遊電極４を形成するための、浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃに対応する電極パターンとが形成されたものとなる。

次に、仮積層体を上記仮積層時の温度圧力よりも高温、高圧の条件にてプレスを行い、セラミックグリーンシートと電極パターンとが強固に密着された積層構造体を形成する。

次に、この積層構造体を、予め定めるカットラインに沿って切断し、その後、所定の雰囲気下、温度条件で焼成して積層体１を形成する。焼成条件としては、昇温速度を５〜３００℃／ｈとして、脱脂を５００℃までの温度範囲で行い、次いで、昇温速度を２５〜１０００℃／ｈとして、水素−窒素の混合ガスの還元雰囲気中にて１１００〜１３００℃の範囲で０．５〜４時間焼成する。さらに、焼成後の試料に対して、酸化雰囲気中、９００〜１１００℃で再酸化処理を行う。

次に、この積層体１の対向する長辺方向Ｘの側面に、外部電極ペーストを塗布して焼付けを行い、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂが形成される。また、第１外部電極部分２ａおよび第２外部電極部分２ｂの表面には、実装性を高めるためにメッキ膜が形成される。

本実施形態の積層コンデンサ１００は、誘電体層５を挟んで交互に積層される内部電極としての容量電極３と浮遊電極４とが、誘電体層５の一主面の全面にわたって形成されているのではなく、特徴的な構造を有している。具体的には、容量電極３は、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第１電極部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃから成る第１容量電極部３１と、第１容量電極部３１と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の第２電極部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃから成る第２容量電極部３２とを有する。また、浮遊電極４は、互いに電気的に絶縁された状態で同一仮想平面上に配設される複数の浮遊電極部分４ａ，４ｂ，４ｃから成る。

上記のように構成される本実施形態の積層コンデンサ１００では、容量電極３がバランスよく誘電体層５の一主面にばらばらに配列されていることで、焼成時に容量電極３と誘電体層５の材料の違いによって発生する応力を分散することができる。その結果、積層コンデンサ１００を製造するときの焼成時に「反り」や「デラミ」が発生することを効果的に低減することができる。したがって、積層コンデンサ１００は、高容量かつ高耐電圧特性を有し、閃光発光装置８００における発光部７００を閃光発光させるための主コンデンサとして使用可能なものとなる。

次に、図５の回路図を用いて、閃光発光装置８００の構成および動作を説明する。昇圧トランス２０１の１次電圧は外部からの給電、或いは制御ＩＣ６０１からの給電が可能となっており、昇圧後の２次電圧はダイオード３０１で整流される。そして、積層コンデンサ１００に充電されると同時に抵抗４０４，４０５にて分圧された電圧値が、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｆで確認される。

ＤＣ−ＤＣコンバータでは、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｇを制御することで発振を開始する。なお、前記発振起動信号は、コントローラ９００より制御ＩＣ６０１の端子６０１ａに入力される。この制御ＩＣ６０１に入力された発振起動信号がＤＣ−ＤＣコンバータに入力されることになる。ＤＣ−ＤＣコンバータに発振起動信号が入力されると、携帯端末装置に備えられる電池電源などの直流電源ＤＣより供給される直流電流が昇圧トランス２０１に入力されて、発振の開始となる。

ＤＣ−ＤＣコンバータの発振によって直流電源電圧が昇圧トランス２０１により昇圧され、その出力電流がダイオード３０１で整流される。したがって、この整流用ダイオード３０１により整流された整流電流よって、積層コンデンサ１００が充電される。

積層コンデンサ１００は、蓄積電荷を発光部７００を通して放出し、発光部７００を放電させて閃光を発生させる。

発光部７００は、トリガ電圧発生回路部によって励起電圧がトリガ電極として機能する反射層７０１に印加されて発光始動される。

トリガ電圧発生回路部は、コントローラ９００より発せられた信号を制御ＩＣ６０１の端子６０１ｃで受ける。そして、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｄより出力される発光制御信号が、ＩＧＢＴ５０１のゲートに入力されることによって、このＩＧＢＴ５０１が導通し、トリガコンデンサ１０３の充電電荷がダイオード３０２とトリガトランス２０２の一次コイルに放電する。これによって、トリガトランス２０２の二次コイルに発生した高電圧が発光部７００の反射層７０１に印加され、発光部７００が積層コンデンサ１００の蓄積電荷を受けて放電して発光始動する。なお、動作安定用コンデンサ１０４は、ダイオード３０２の動作を安定させるためのものである。

また、抵抗４０６，４０７は、制御ＩＣ６０１の端子６０１ｄのドライバ出力とＩＧＢＴ５０１の入力仕様に合わせ調整することができる。

積層コンデンサ１００が発光部７００を発光させることが可能な所定の電圧まで充電されると、レディ信号が制御ＩＣ６０１ｂよりコントローラ９００へ送られ、所望のタイミングでコントローラ９００より制御ＩＣ６０１の端子６０１ｃへ発光命令信号を出力する。

本実施形態の閃光発光装置８００は、高容量かつ高耐電圧特性を有する積層コンデンサ１００を備えているので、該積層コンデンサ１００による蓄積電荷を放出させ、発光部７００を放電させて閃光を発生させることができる。このような閃光発光装置８００は、発光部７００を閃光発光させるための主コンデンサとして、アルミ電解コンデンサに比べて極めてサイズの小さい積層コンデンサ１００を備えているので、小型化・薄型化が要求されるスマートフォンなどの携帯端末装置に好適である。

次に、図２および図３を用いて閃光発光装置８００における各電子部品の配置、および各電子部品間の配線導体の接続状態を説明する。

本実施形態の閃光発光装置８００では、昇圧トランス２０１およびダイオード３０１などによって構成される昇圧回路部、ＩＧＢＴ５０１、動作安定用コンデンサ１０４およびダイオード３０２などによって構成される発光制御回路部、トリガコンデンサ１０３およびトリガトランス２０２などによって構成されるトリガ電圧発生回路部、などの、発光部７００および積層コンデンサ１００以外の各電子部品は、収容体８０１における基部８０１Ａの他方主面上の、背面側枠部８０１Ｄによって囲まれた領域、すなわち、背面側凹部８０１ＤＤ内に設けられ、樹脂封止材８０２Ｂによって樹脂封止されている。

また、収容体８０１には、基部８０１Ａ、第１前面側枠部８０１Ｂ、第２前面側枠部８０１Ｃおよび背面側枠部８０１Ｄの内部あるいは表面（主面）に、複数の配線導体Ｌ１〜Ｌ２３が形成されている。

発光部７００の第１電極７０２と、積層コンデンサ１００とは、配線導体Ｌ１によって、直線状の最短経路で電気的に接続されている。また、発光部７００のトリガ電極として機能する反射層７０１と、トリガ電圧発生回路部の一部を成すトリガトランス２０２とは、配線導体Ｌ２によって、直線状の最短経路で電気的に接続されている。また、発光部７００の第２電極７０３と、発光制御回路部の一部を成す動作安定用コンデンサ１０４とは、配線導体Ｌ３によって、直線状の最短経路で電気的に接続されている。

また、動作安定用コンデンサ１０４と電気的に接続される、抵抗４０３との間の配線導体Ｌ４、ダイオード３０２との間の配線導体Ｌ５は直線状の最短経路で接続する。さらに、積層コンデンサ１００と電気的に接続される、ダイオード３０１との間の配線導体Ｌ６は直線状の最短経路で接続する。また、ダイオード３０１と電気的に接続される、昇圧トランス２０１との間の配線導体Ｌ１２も直線状の最短経路で接続する。かかる箇所は、昇圧トランス２０１の２次側であって、高電圧でスイッチング動作を行う必要があることから、配線導体における寄生容量やインピーダンスを小さくし、エネルギー損失を抑えることができ、発光部７００を良好に作動させることができる。

また、収容体８０１の背面側枠部８０１Ｄによって形成される背面側凹部８０１ＤＤ内において、昇圧トランス２０１とともにＤＣ−ＤＣコンバータを構成するダイオード３０１、抵抗４０１およびコンデンサ１０２が、昇圧トランス２０１の周囲に配置されている。また、背面側凹部８０１ＤＤ内において、トリガトランス２０２とともにトリガ電圧発生回路部を構成する電子部品、発光制御回路部を構成する一部の電子部品であるトリガコンデンサ１０３、ダイオード３０２、充電抵抗４０２、抵抗４０３および動作安定用コンデンサ１０４が、トリガトランス２０２の周囲に配置されている。また、背面側凹部８０１ＤＤ内において、発光制御回路部として機能する、レディ信号発生回路および発振停止回路を構成するＩＧＢＴ５０１、および抵抗４０６，４０７が、制御ＩＣ６０１に隣接して配置されている。

以上のように構成される本実施形態の閃光発光装置８００では、放電によって発光する発光部７００が、収容体８０１における基部８０１Ａの一方主面上の、第１前面側枠部８０１Ｂによって囲まれた領域である第１前面側凹部８０１ＢＢ内に設けられている。したがって、本実施形態に係る閃光発光装置８００は、キセノン放電管を用いた場合と同程度の発光光量を維持しつつ、小型化された閃光発光装置となる。

また、閃光発光装置８００では、電気絶縁性を有する収容体８０１における第１前面側凹部８０１ＢＢ内に発光部７００が設けられ、第２前面側凹部８０１ＣＣ内に積層コンデンサ１００が設けられ、背面側凹部８０１ＤＤ内に各電子部品が設けられており、さらに、第２前面側凹部８０１ＣＣおよび背面側凹部８０１ＤＤが樹脂封止材８０２Ａ，８０２Ｂによって樹脂封止されている。これによって、閃光発光装置８００による外部への電気的障害が発生することを抑制することができるので、たとえば、スマートフォンなどの、高密度実装状態のマザーボード上に、閃光発光装置８００を高密度で実装することができ、搭載エリア自体を極小化することができる。

図９は、本発明の第２実施形態に係る閃光発光装置８００Ａを、発光部７００が配置されている側から平面視した図である。図１０は、閃光発光装置８００Ａを、発光部７００が配置されている側とは反対側から平面視した図である。図１１は、閃光発光装置８００Ａの構成を模式的に示す断面図である。

本実施形態の閃光発光装置８００Ａは、前述の第１実施形態に係る閃光発光装置８００に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。閃光発光装置８００Ａは、収容体８０１の形状が閃光発光装置８００とは異なり、それに伴って積層コンデンサ１００の収容体８０１における配置位置が異なる。

本実施形態の閃光発光装置８００Ａにおいて、収容体８０１は、電気絶縁性を有する材料から成り、矩形板状の基部８０１Ａと、該基部８０１Ａの一方主面上に立設される、矩形状の開口を有する環状の第１枠部である第１前面側枠部８０１Ｂと、基部８０１Ａの他方主面上に立設される、矩形状の開口を有する環状の第２枠部である背面側枠部８０１Ｄとを含んで構成される。

本実施形態では、基部８０１Ａと、第１前面側枠部８０１Ｂと、背面側枠部８０１Ｄとは、複数のセラミック絶縁層が一体的に積層されて構成されている。

上記のように構成される収容体８０１では、基部８０１Ａの一方主面上に第１前面側枠部８０１Ｂが立設されることによって第１凹部である第１前面側凹部８０１ＢＢが形成され、基部８０１Ａの他方主面上に背面側枠部８０１Ｄが立設されることによって第２凹部である背面側凹部８０１ＤＤが形成される。

そして、発光部７００は、基部８０１Ａの一方主面上の、第１前面側枠部８０１Ｂによって囲まれた領域、すなわち、第１前面側凹部８０１ＢＢ内に設けられる。また、積層コンデンサ１００は、収容体８０１における基部８０１Ａの他方主面上の、背面側枠部８０１Ｄによって囲まれた領域、すなわち、背面側凹部８０１ＤＤ内に設けられる。さらに、昇圧トランス２０１およびダイオード３０１などによって構成される昇圧回路部、ＩＧＢＴ５０１、動作安定用コンデンサ１０４およびダイオード３０２などによって構成される発光制御回路部、トリガコンデンサ１０３およびトリガトランス２０２などによって構成されるトリガ電圧発生回路部、などの、発光部７００および積層コンデンサ１００以外の各電子部品は、背面側凹部８０１ＤＤ内に設けられる。

本実施形態の閃光発光装置８００Ａは、背面側凹部８０１ＤＤ内に積層コンデンサ１００が設けられている点で、第２前面側凹８０１ＣＣ内に積層コンデンサ１００が設けられた構成の、前述の閃光発光装置８００とは異なる。

本実施形態の閃光発光装置８００Ａは、前述の閃光発光装置８００と同様に、放電によって発光する発光部７００が、収容体８０１における基部８０１Ａの一方主面上の、第１前面側枠部８０１Ｂによって囲まれた領域である第１前面側凹部８０１ＢＢ内に設けられている。したがって、本実施形態に係る閃光発光装置８００Ａは、キセノン放電管を用いた場合と同程度の発光光量を維持しつつ、小型化された閃光発光装置となる。

１００積層コンデンサ
７００発光部
７０１反射層
７０２第１電極
７０３第２電極
７０４光学部材
８００，８００Ａ閃光発光装置
８０１収容体
８０１Ａ基部
８０１Ｂ第１前面側枠部
８０１Ｃ第２前面側枠部
８０１Ｄ背面側枠部
８０２Ａ，８０２Ｂ樹脂封止材
８０３外部接続用電極端子

Claims

第１〜第３凹部が形成された収容体であって、
電気絶縁性を有する板状の基部と、
前記基部の一方主面上に設けられて前記第１凹部を形成する、電気絶縁性を有する第１枠部と、
前記基部の一方主面上に前記第１枠部に連なって設けられて前記第２凹部を形成する、電気絶縁性を有する第２枠部と、
前記基部の他方主面上に設けられて前記第３凹部を形成する、電気絶縁性を有する第３枠部と、を有する収容体と、
前記第１凹部に収容され、放電によって発光する発光部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される主コンデンサと、
前記第３凹部に収容され、前記主コンデンサと電気的に接続されて、該主コンデンサに昇圧された電圧を印加して電荷を蓄積させる昇圧回路部と、
前記第３凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続されて、該発光部が放電を開始するためのトリガ電圧を該発光部に印加するトリガ電圧発生回路部と、
前記第３凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される発光制御回路部であって、
前記トリガ電圧発生回路部によってトリガ電圧が印加された前記発光部に、前記主コンデンサの蓄積電荷を供給して該発光部を発光させる発光制御回路部と、を備え、
前記昇圧回路部は、電気絶縁性を有する前記第３凹部に収容され、電気絶縁性の樹脂封止材により前記第３凹部を埋めるようにして封止されていることを特徴とする閃光発光装置。
第１および第２凹部が形成された収容体であって、
電気絶縁性を有する板状の基部と、
前記基部の一方主面上に設けられて前記第１凹部を形成する、電気絶縁性を有する第１枠部と、
前記基部の他方主面上に設けられて前記第２凹部を形成する、電気絶縁性を有する第２枠部と、を有する収容体と、
前記第１凹部に収容され、放電によって発光する発光部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される主コンデンサと、
前記第２凹部に収容され、前記主コンデンサと電気的に接続されて、該主コンデンサに昇圧された電圧を印加して電荷を蓄積させる昇圧回路部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続されて、該発光部が放電を開始するためのトリガ電圧を該発光部に印加するトリガ電圧発生回路部と、
前記第２凹部に収容され、前記発光部と電気的に接続される発光制御回路部であって、
前記トリガ電圧発生回路部によってトリガ電圧が印加された前記発光部に、前記主コンデンサの蓄積電荷を供給して該発光部を発光させる発光制御回路部と、を備え、
前記昇圧回路部は、電気絶縁性を有する前記第２凹部に収容され、電気絶縁性の樹脂封止材により前記第２凹部を埋めるようにして封止されていることを特徴とする閃光発光装置。
前記第１凹部が塞がれるように、前記第１枠部上に設けられる、光透過性を有する光学部材をさらに備え、
前記光学部材によって塞がれた、前記第１凹部内にキセノンガスが封入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の閃光発光装置。
前記主コンデンサは、
複数の誘電体層が積層された積層体と、
該積層体の内部で前記誘電体層を挟んで交互に配設された複数の容量電極および複数の浮遊電極と、
前記複数の浮遊電極と電気的に絶縁されており、前記積層体の側面に設けられ、前記複数の容量電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極と、を有し、
前記複数の容量電極は、それぞれ、互いに電気的に絶縁された状態で、前記誘電体層の一主面上に配列された複数の第１電極部分から成る第１容量電極部と、前記第１容量電極部と電気的に絶縁されるとともに、互いに電気的に絶縁された状態で、前記誘電体層の一主面上に配列された複数の第２電極部分から成る第２容量電極部と、を含む積層コンデンサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の閃光発光装置。