JPH0653077A - バリスタ機能付き積層コンデンサアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波ノイズとサージを吸収し複数の信号線
路に接続する内部導体をより高密度に設けても各信号線
路間のクロストークを確実に防止する。 【構成】 容量性とバリスタ特性をもつ誘電体シート１
０と２０との積層体４０であって、シート１０は１つの
辺に接続される内部導体１１ａ，１１ｂとこの１つの辺
の対向辺に接続され前記内部導体と絶縁される内部導体
１２とこれらの内部導体間を通って内部導体が接続しな
い別の一対の辺に接続される分離導体１３とをシート表
面に備える。シート２０は分離導体が接続されるシート
１０に対応する一対の辺に接続され別の一対の辺とは絶
縁される接地導体２３をシート表面に備え、シート２０
を介して内部導体と接地導体との間でキャパシタンスを
形成する。内部導体に接続する信号用電極５１，５２と
分離導体及び接地導体に接続する一対の接地用電極５
３，５４とを積層体の側面に互いに独立して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の信号線路におけ
る高周波ノイズとサージ電圧を吸収するバリスタ機能付
き積層コンデンサアレイに関する。更に詳しくは複数の
信号線路間のクロストークを防止するに適したバリスタ
機能付き積層コンデンサアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等のデジタル機器では、異
常電圧（サージ）や高周波のノイズが混入すると誤動作
を生じ易く、しかも他の電子機器等に障害をもたらす恐
れのある不要な電波を配線から放射する問題点がある。
このため、信号線路にはサージ電圧を除去するサージア
ブソーバと、高周波ノイズを除去するノイズフィルタが
用いられている。サージアブソーバにはバリスタ、ツェ
ナダイオード、放電素子等が用いられ、ノイズフィルタ
にはコンデンサ素子が用いられている。これらのサージ
アブソーバやノイズフィルタ等の電子部品はそれぞれ信
号線路毎に設けられ、図１０の回路図に示すようにサー
ジ対策とノイズ対策を個別に施している。しかし、これ
らの対策を別々の電子部品で行うと、部品スペースが増
大し、コストの上昇を招く。

【０００３】これらの点を解消するために、「高周波及
びサージ吸収フィルタ」が開示されている（特開平１−
１０２８７４）。このフィルタは容量性及びバリスタ特
性をもつ誘電材料からなる平板の一方の面に電気信号伝
達用の細長い信号線路を設け、他方の面のほぼ全体に接
地用電極を設け、信号線路と接地用電極との間に分布定
数型コンデンサ及びバリスタを形成することにより、高
周波ノイズ、サージ電圧を吸収するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−１０２８７
４号公報に示されるフィルタを用いて、複数の信号線路
における高周波ノイズとサージ電圧を吸収する場合に、
平板の一方の面に複数配列した信号線路間の間隔があま
り狭いと、信号線路に高周波信号が流れたときに、配線
間に存在する浮遊キャパシタンスのために、所定の周波
数以上のノイズが他の信号線路に伝搬され、クロストー
クを生じ易い。このため、上記フィルタでは高密度に複
数の信号線路を設けることが困難な問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、高周波ノイズを除去しか
つバリスタ特性によりサージを吸収し、複数の信号線路
に接続する内部導体をより高密度に設けても各信号線路
を流れる信号の他の線路へのクロストークを確実に防止
できるバリスタ機能付き積層コンデンサアレイを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を図１〜図４に基づいて説明する。な
お、図１、図２及び図４は説明を容易にするためにセラ
ミックシート部分を厚さ方向に拡大して示している。本
発明のバリスタ機能付き積層コンデンサアレイは、方形
状の容量性及びバリスタ特性を有する第１誘電体シート
１０とこのシート１０と同形同大の容量性及びバリスタ
特性を有する第２誘電体シート２０とを積層して一体化
された積層体４０を含む。第１誘電体シート１０は、１
つの辺に電気的に接続され残りの３つの辺とは電気的に
それぞれ絶縁される間隔１４を有する第１内部導体１１
ａ，１１ｂと、前記１つの辺に対向する辺に電気的に接
続され残りの３つの辺及び第１内部導体１１ａ，１１ｂ
とは電気的にそれぞれ絶縁される間隔１５を有する第２
内部導体１２と、第１及び第２内部導体１１ａ，１１
ｂ，１２の間を通って第１及び第２内部導体が電気的に
接続しない別の一対の辺に電気的に接続される分離導体
１３とをシート表面にそれぞれ備える。また第２誘電体
シート２０は、分離導体１３が電気的に接続されるシー
ト１０に対応する一対の辺に電気的に接続され別の一対
の辺とは電気的に絶縁される間隔２１，２２を有する接
地導体２３をシート表面に備え、第２誘電体シート２０
を介して第１及び第２内部導体１１ａ，１１ｂ，１２と
接地導体２３との間でそれぞれキャパシタンスを形成す
るように構成される。積層体４０の側面に露出した第１
及び第２内部導体１１ａ，１１ｂ，１２にそれぞれ接続
する第１及び第２信号用電極５１，５２がこの側面に形
成され、積層体４０の別の両側面に露出した分離導体１
３及び接地導体２３にそれぞれ接続する一対の第１及び
第２接地用電極５３，５４がこの両側面に形成される。
なお、本明細書で「容量性及びバリスタ特性を有する誘
電体シート」とは、バリスタ特性によるサージ吸収機能
を有し、バリスタ電圧以下の電圧範囲では誘電体の特性
を兼備したシートをいう。

【０００７】

【作用】第１誘電体シート１０上の隣接する第１内部導
体１１ａと１１ｂの間、また第１内部導体１１ａ，１１
ｂと第２内部導体１２の間に、接地用電極５３，５４を
介して接地される分離導体１３を配置することにより、
隣接した信号線路間の浮遊キャパシタンスが実質的にな
くなり、信号やノイズの線路間のクロストークを解消で
きる。また、第２誘電体シート２０を介して内部導体１
１ａ，１１ｂ，１２と接地導体２３との間でキャパシタ
ンスが形成されるため、通電状態にある内部導体１１
ａ，１１ｂ，１２と接地導体２３との間に電位差が生
じ、バリスタ電圧以下の電圧範囲においてはコンデンサ
として機能し高周波ノイズは吸収される。更に、サージ
電圧が信号線路に印加されると、内部導体１１ａ，１１
ｂ，１２と接地導体２３の間の誘電体シート２０と、内
部導体１１ａ，１１ｂ，１２と分離導体１３との間の誘
電体シート１０とにそれぞれバリスタ電圧以上の電位差
が生じ、誘電体シート１０，２０のバリスタ特性により
サージ電流はそれぞれ接地導体２３と分離導体１３を通
り接地用電極５３，５４を経由して除去される。サージ
が吸収される際には、サージ電圧が印加された内部導体
とそれ以外の内部導体との間に分離導体１３が存在し、
内部導体間には定常の信号によって生じる電位差以外の
電位差は発生しないので、伝達されたサージによる影響
はサージ電圧が印加された内部導体以外の内部導体には
起こらない。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。本発明はこ
の実施例に限られるものではない。 ＜実施例１＞実施例１の積層コンデンサアレイを図１〜
図５に基づいて説明する。先ず、容量性及びバリスタ特
性を有する誘電材料、例えば酸化亜鉛系、チタン酸スト
ロンチウム系、酸化チタン系等の半導体バリスタ材料か
ら作られた、同形同大のセラミックグリーンシートを４
枚用意した。１枚を第１セラミックグリーンシートと
し、別の２枚を第２セラミックグリーンシートとし、残
りの１枚を第３セラミックグリーンシートとした。

【０００９】次いで第１セラミックグリーンシートと、
第２セラミックグリーンシートの各表面にそれぞれ別々
のパターンでＰｄを主成分とする導電性ペーストをスク
リーン印刷し、８０℃で４分間乾燥した。即ち、図３に
示すように第１セラミックグリーンシート１０には、１
つの辺に電気的に接続され残りの３つの辺とは電気的に
それぞれ絶縁される間隔１４を有する第１内部導体１１
ａ，１１ｂと、この１つの辺に対向する辺に電気的に接
続され残りの３つの辺及び内部導体１１ａ，１１ｂとは
電気的にそれぞれ絶縁される間隔１５を有する第２内部
導体１２と、内部導体１１ａ，１１ｂ，１２の間を通っ
て第１及び第２内部導体が電気的に接続しない別の一対
の辺に電気的に接続される分離導体１３が印刷形成され
る。また、第２セラミックグリーンシート２０には、積
層した後に第１セラミックグリーンシート１０上に形成
された内部導体１１ａ，１１ｂ，１２と重なり部分を有
し、かつ分離導体１３が電気的に接続されるシート１０
に対応する一対の辺に電気的に接続され別の一対の辺と
は電気的に絶縁される間隔２１，２２を有する接地導体
２３が印刷形成される。

【００１０】スクリーン印刷した第１セラミックグリー
ンシート１０を２枚の第２セラミックグリーンシート２
０で挟むように３枚のシートを積層し、最上層には導電
性ペーストを全く印刷していない第３セラミックグリー
ンシート３０を重ね合わせた。これらのグリーンシート
はそれぞれ本発明の誘電体シートになる。図４に示され
る積層体４０を熱圧着して一体化した後、１３００℃で
約１時間焼成して厚さ約１ｍｍの焼結体を得た。図４に
示すようにこの焼結体をバレル研磨して焼結体の周囲側
面に第１内部導体１１ａ，１１ｂ、第２内部導体１２
（図４には図示せず）、分離導体１３及び接地導体２３
を露出させた。

【００１１】次に図５に示すように焼結体の周囲側面の
内部導体１１ａ，１１ｂ，１２，分離導体１３及び接地
導体２３が露出した部分にＡｇを主成分とする導電性ペ
ーストをそれぞれ塗布し、焼付けてそれぞれ信号用電極
５１，５２及び接地用電極５３，５４を形成した。これ
により第１内部導体１１ａ，１１ｂが第１信号用電極５
１に、第２内部導体１２が第２信号用電極５２に、及び
分離導体１３と接地導体２３が第１及び第２接地用電極
５３，５４にそれぞれ電気的に接続された積層コンデン
サアレイが得られた。

【００１２】この積層コンデンサアレイの特性を調べる
ために、別途用意したプリント基板５５上にこの積層コ
ンデンサアレイを実装した。プリント基板５５の上面に
は３本の信号線路５６ａ，５６ｂ及び５７がプリント配
線され、これらの両側には接地用電極５８及び５９が形
成される。電極５８及び５９にはそれぞれスルーホール
５８ａ及び５９ａが設けられ、電極５８及び５９はスル
ーホール５８ａ及び５９ａを介して基板５５の下面のほ
ぼ全面に形成された接地用電極５５ａに電気的に接続さ
れる。接地用電極５５ａは接地される。信号線路５６
ａ，５６ｂに信号用電極５１，５１をそれぞれはんだ付
けし、信号線路５７に信号用電極５２をはんだ付けし、
接地用電極５８，５９に接地用電極５３，５４をそれぞ
れはんだ付けした。

【００１３】この状態で信号線路５６ａ，５６ｂ及び５
７の各一端から高周波信号を入力し、その他端で出力信
号を測定し、挿入損失を求めた。その結果、周波数が高
くなるに従って、急峻に挿入損失が大きくなり、この積
層コンデンサアレイは良好なフィルタ特性を有すること
が判った。また隣接する信号線路５６ａと５７の各他端
で、また信号線路５６ｂと５７の各他端で出力信号を測
定して、クロストークの有無を調べたところ、このクロ
ストークは検出できない程小さく、従来の高周波及びサ
ージ吸収フィルタの測定例と比較して非常に改善されて
いることが確認された。また、信号線路５６ａ，５６ｂ
及び５７の各一端に誘電体シート１０及び２０のバリス
タ電圧を超えるサージ電圧を印加し、その信号線路の他
端及びこれに隣接した信号線路の各電圧を調べた。その
結果、印加した信号線路の他端ではバリスタ特性のサー
ジ制限電圧に相当する電圧が吸収され、サージ吸収機能
が確認された。隣接した信号線路にはサージ電圧に影響
されない定常の電圧が検出された。

【００１４】＜実施例２＞実施例２の積層コンデンサア
レイを図６〜図９に基づいて説明する。図６〜図９にお
いて、実施例１に対応する構成部品の各符号は実施例１
の各符号に５０を加えている。先ず、実施例１と同様に
して、４枚の同形同大のセラミックグリーンシートを用
意し、１枚を第１セラミックグリーンシートとし、２枚
を第２セラミックグリーンシートとし、残りの１枚を第
３セラミックグリーンシートとした。

【００１５】次いで第１セラミックグリーンシートと、
第２セラミックグリーンシートの各表面にそれぞれ別々
のパターンでＰｄを主成分とする導電性ペーストをスク
リーン印刷し、８０℃で４分間乾燥した。即ち、図７に
示すように第１セラミックグリーンシート６０には、１
つの辺に電気的に接続され残りの３つの辺とは電気的に
それぞれ絶縁される間隔６４を有する第１内部導体６１
と、この１つの辺に対向する辺に電気的に接続され残り
の３つの辺及び内部導体６１とは電気的にそれぞれ絶縁
される間隔６５を有する第２内部導体６２と、内部導体
６１，６２の間を通って第１及び第２内部導体が電気的
に接続しない別の一対の辺に電気的に接続される分離導
体６３が印刷形成される。また、第２セラミックグリー
ンシート７０には、積層した後に第１セラミックグリー
ンシート６０上に形成された内部導体６１，６２と重な
り部分を有し、かつ分離導体６３が電気的に接続される
シート１０に対応する一対の辺に電気的に接続され別の
一対の辺とは電気的に絶縁される間隔７１，７２を有す
る接地導体７３が印刷形成される。

【００１６】実施例１と同様にして、スクリーン印刷し
た第１セラミックグリーンシート６０を２枚の第２セラ
ミックグリーンシート７０で挟むように３枚のシートを
積層し、最上層には導電性ペーストを全く印刷していな
い第３セラミックグリーンシート８０を重ね合わせた。
この積層体を熱圧着して一体化した。図８に示される積
層体９０を実施例１と同様に焼成し、かつ焼結体をバレ
ル研磨して焼結体の周囲側面に第１内部導体６１及び第
２内部導体６２（図８には図示せず）、分離導体６３及
び接地導体７３を露出させた。

【００１７】次に実施例１と同様にして、図９に示すよ
うに焼結体の周囲側面の内部導体６１，６２，分離導体
６３及び接地導体７３が露出した部分にＡｇを主成分と
する導電性ペーストをそれぞれ塗布し、焼付けて信号用
電極１０１，１０２及び接地用電極１０３，１０４を形
成した。これにより第１内部導体６１と第２内部導体６
２が第１及び第２信号用電極１０１，１０２に、及び分
離導体６３と接地導体７３が第１及び第２接地用電極１
０３，１０４にそれぞれ電気的に接続された積層コンデ
ンサアレイが得られた。

【００１８】この積層コンデンサアレイを別途用意した
プリント基板上に実装して、実施例１と同様にその特性
を調べた。信号用電極１０１又は１０２に接続した図外
の信号線路の一端から高周波信号を入力し、その他端で
出力信号を測定し、挿入損失を求めた。その結果、周波
数が高くなるに従って、急峻に挿入損失が大きくなり、
この積層コンデンサアレイも良好なフィルタ特性を有す
ることが判った。また信号用電極１０１及び１０２にそ
れぞれ接続した図外の信号線路の各他端で出力信号を測
定して、クロストークの有無を調べたところ、このクロ
ストークは検出できない程小さく、従来の高周波及びサ
ージ吸収フィルタの測定例と比較して非常に改善されて
いることが確認された。また、信号用電極１０１及び１
０２にそれぞれ接続した図外の信号線路の各一端に誘電
体シート６０及び７０のバリスタ電圧を超えるサージ電
圧を印加し、その他端と隣接した信号線路の各電圧を調
べた。その結果、印加した信号線路の他端ではバリスタ
特性のサージ制限電圧に相当する電圧が吸収され、サー
ジ吸収機能が確認された。隣接した信号線路にはサージ
電圧に影響されない定常の電圧が検出された。

【００１９】なお、実施例１及び実施例２では、１枚の
第１セラミックグリーンシートと２枚の第２セラミック
グリーンシートと１枚の第３セラミックグリーンシート
を積層したが、本発明の第１セラミックグリーンシート
と第２セラミックグリーンシートの積層数はこれに限る
ものではない。この積層数を適宜増加させることによ
り、内部導体と接地導体で形成されるキャパシタンスが
変化して挿入損失を変化させることができ、同時にサー
ジ耐量を増大することができる。また、実施例１では２
つの第１内部導体と、１つの第２内部導体を示したが、
第１及び第２内部導体の数はこれに限らず、更に増やす
こともできる。更に、最上層の第３誘電体シートは第２
誘電体シート上に別の保護手段を設ける場合には、特に
積層しなくてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、信
号伝達のために用いられる信号線路や信号リードに少な
くとも２個以上の信号用電極を電気的に接続し、接地用
電極を接地することにより、第１誘電体シートの第１及
び第２内部導体と第２誘電体シートの接地導体の間でキ
ャパシタンスが形成されるため、信号線路等に侵入する
高周波ノイズを除去することができる。また、信号用電
極にサージ電圧が印加されたときには、内部導体と接地
導体の間の第２誘電体シートと、内部導体と分離導体と
の間の第１誘電体シートとにそれぞれバリスタ電圧以上
の電位差が生じ、サージ電流が接地導体及び分離導体を
通り接地用電極を経由して除去される。サージ吸収時に
は、分離導体の存在によりサージ電圧が印加された内部
導体以外の内部導体はサージの影響を受けない。更に、
第１内部導体及び第２内部導体の間に分離導体を配置
し、この分離導体を接地用電極を介して接地することに
より、信号線路に高周波信号が流れてもより確実に浮遊
キャパシタンスを除去し、隣接する信号線路間相互のク
ロストークを防止することができる。この結果、高周波
ノイズの除去とサージの吸収の両機能を備え、更に複数
の信号線路に接続する内部導体をより高密度に設けても
各信号線路を流れる信号の他の線路へのクロストークを
確実に防止して小型化できるバリスタ機能付き積層コン
デンサアレイが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の積層コンデンサアレイの図５の
Ａ−Ａ線断面図。

【図２】そのＢ−Ｂ線断面図。

【図３】その積層体の積層前の斜視図。

【図４】その積層体を焼成した焼結体の斜視図。

【図５】プリント基板に実装された積層コンデンサアレ
イの斜視図。

【図６】本発明の別の実施例の積層コンデンサアレイの
図９のＣ−Ｃ線断面図。

【図７】その積層体の積層前の斜視図。

【図８】その積層体を焼成した焼結体の斜視図。

【図９】その積層コンデンサアレイの斜視図。

【図１０】従来のノイズフィルタとサージアブソーバの
等価回路図。

【符号の説明】

１０，６０ 第１誘電体シート（第１セラミックグリー
ンシート） １１ａ，１１ｂ，６１ 第１内部導体 １２，６２ 第２内部導体 １３，６３ 分離導体 １４，１５，６４，６５ 電気的に絶縁される間隔 ２０，７０ 第２誘電体シート（第２セラミックグリー
ンシート） ２１，２２，７１，７２ 電気的に絶縁される間隔 ２３，７３ 接地導体 ３０，８０ 第３誘電体シート（第３セラミックグリー
ンシート） ４０，９０ 積層体 ５１，１０１ 第１信号用電極 ５２，１０２ 第２信号用電極 ５３，１０３ 第１接地用電極 ５４，１０４ 第２接地用電極

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方形状の容量性及びバリスタ特性を有す
   る第１誘電体シート(10,60)と前記シートと同形同大の
   容量性及びバリスタ特性を有する第２誘電体シート(20,
   70)とを積層して一体化された積層体(40,90)を含み、 前記第１誘電体シート(10,60)は、１つの辺に電気的に
   接続され残りの３つの辺とは電気的にそれぞれ絶縁され
   る間隔(14,64)を有する第１内部導体(11a,11b,61)と、
   前記１つの辺に対向する辺に電気的に接続され残りの３
   つの辺及び前記第１内部導体とは電気的にそれぞれ絶縁
   される間隔(15,65)を有する第２内部導体(12,62)と、前
   記第１及び第２内部導体(11a,11b,12,61,62)の間を通っ
   て前記第１及び第２内部導体(11a,11b,12,61,62)が電気
   的に接続しない別の一対の辺に電気的に接続される分離
   導体(13,63)とをシート表面にそれぞれ備え、 前記第２誘電体シート(20,70)は、前記分離導体(13,63)
   が電気的に接続される前記シート(10,60)に対応する一
   対の辺に電気的に接続され別の一対の辺とは電気的に絶
   縁される間隔(21,22)を有する接地導体(23,73)をシート
   表面に備え、 前記第２誘電体シート(20,70)を介して前記第１及び第
   ２内部導体(11a,11b,12,61,62)と前記接地導体(23,73)
   との間でそれぞれキャパシタンスを形成するように構成
   され、 前記積層体(40,90)の側面に露出した前記第１及び第２
   内部導体(11a,11b,12,61,62)にそれぞれ接続する第１及
   び第２信号用電極(51,52,101,102)がこの側面に形成さ
   れ、 前記積層体(40,90)の別の両側面に露出した前記分離導
   体(13,63)及び接地導体(23,73)にそれぞれ接続する一対
   の第１及び第２接地用電極(53,54,103,104)がこの両側
   面に形成されたことを特徴とするバリスタ機能付き積層
   コンデンサアレイ。
2. 【請求項２】 積層体(40,90)はその最上層にシート表
   面に導体の形成されない第３誘電体シート(30,80)が積
   層して一体化された請求項１記載のバリスタ機能付き積
   層コンデンサアレイ。