JPH0653078A - 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３０との積層体６５であって、シート１０は
１つの辺に接続され残りの３つの辺とは互いに電気的に
絶縁される間隔をもつ内部導体１１ａ，１１ｂをシート
表面に備える。シート３０はシート１０と同様に内部導
体３１をシート表面に備える。中間シートとしてのシー
ト２０は内部導体が接続されるシート１０と３０に対応
する一対の辺とは絶縁され別の一対の辺に接続される接
地導体２３をシート表面に備え、シート２０又は３０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と接
地導体に接続する一対の接地用電極５３，５４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２誘電体シート
２０を中間シートとして前記シート２０と同形同大の容
量性及びバリスタ特性を有する第１誘電体シート１０と
前記シート２０と同形同大の容量性及びバリスタ特性を
有する第３誘電体シート３０を積層して一体化された積
層体６５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つの辺とは互いに電気的に絶
縁される間隔１４を有する第１内部導体１１ａ，１１ｂ
をシート表面に備える。また第３誘電体シート３０は、
第１内部導体１１ａ，１１ｂが電気的に接続される第１
誘電体シート１０に対応する１つの辺に対向する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絶縁
される間隔３２を有する第２内部導体３１をシート表面
に備える。更に第２誘電体シート２０は、第１及び第２
内部導体１１ａ，１１ｂ，３１が電気的に接続される第
１及び第３誘電体シート１０，３０に対応する一対の辺
とは電気的に絶縁される間隔２１，２２を有しかつこの
一対の辺とは別の一対の辺に電気的に接続される接地導
体２３をシート表面に備える。第２誘電体シート２０を
介して第１内部導体１１ａ，１１ｂと接地導体２３との
間でかつ第３誘電体シート３０を介して第２内部導体３
１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６５の側面に露出した
第１及び第２内部導体１１ａ，１１ｂ，３１にそれぞれ
接続する第１及び第２信号用電極５１，５１，５２がこ
の側面に形成され、積層体６５の別の両側面に露出した
接地導体２３に接続する一対の第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上の第１内部導体１１
ａ，１１ｂと第３誘電体シート３０上の第２内部導体３
１の間に、接地用電極５３，５４を介して接地される接
地導体２３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を介して第１内部導体１１ａ，１１ｂと
接地導体２３との間でかつ第３誘電体シート３０を介し
て第２内部導体３１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，３１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と接地導体２３との間の誘電体シート２０と、内部導
体１１ａ，１１ｂとの間の誘電体シート１０と、内部導
体３１と接地導体２３との間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を通り接
地用電極５３，５４を経由して除去される。サージ電圧
が印加された信号線路に接続される内部導体とそれ以外
の内部導体との間に接地導体２３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
れら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。それぞれ１枚ずつを第１セラミックグリー
ンシート、第２セラミックグリーンシート、第３セラミ
ックグリーンシート、及び第４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及び第３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１１ａ，１１ｂ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と重なり部分を有
し、一対の辺とは電気的に絶縁される間隔２１，２２を
有しかつこの一対の辺とは別の一対の辺に電気的に接続
される接地導体２３が印刷形成される。更に、第３セラ
ミックグリーンシート３０には、積層した後に第２セラ
ミックグリーンシート上に形成された接地導体２３と重
なり部分を有し、かつ第１内部導体１１ａ，１１ｂが電
気的に接続される第１セラミックグリーンシート１０に
対応する１つの辺に対向する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３２を有する第２内部導体３１が印刷形成される。

【００１０】スクリーン印刷した第１、第２及び第３セ
ラミックグリーンシート１０，２０，３０の３枚のシー
トをこの順に積層し、更に最上層には導電性ペーストを
全く印刷していない第４セラミックグリーンシート４０
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６５
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３１（図４には図示
せず）、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，３１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５１，５１，５
２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５１に、第
２内部導体３１が第２信号用電極５２に、及び接地導体
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、２０及び３０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、それぞれ１枚ずつを第１セラミックグリーンシー
ト、第２セラミックグリーンシート、第３セラミックグ
リーンシート、及び第４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及び第３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つの辺とは互いに電気的に絶縁される間
隔６２，６３，６４を有する第１内部導体６１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
に形成された第１内部導体６１と重なり部分を有し、一
対の辺とは電気的に絶縁される間隔６２，６３を有しか
つこの一対の辺とは別の一対の辺に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。更に、第３セラミックグリーンシート８０には、第
１内部導体６１が電気的に接続される第１誘電体シート
６０に対応する１つの辺に対向する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絶縁される間隔８
２，８３，８４を有し、かつ第２セラミックグリーンシ
ート７０の接地導体７３とは重なり部を有する第２内部
導体８１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、第２及び第３セラミックグリーンシート６０，
７０，８０の３枚のシートをこの順に積層し、更に最上
層には導電性ペーストを全く印刷していない第４セラミ
ックグリーンシート９０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１１５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
８１（図８には図示せず）、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６１，８１、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８１が第１及び
第２信号用電極１０１，１０２に、及び接地導体７３が
第１及び第２接地用電極１０３，１０４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、７０及び８０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、第１、
第２、第３セラミックグリーンシートをそれぞれ１枚ず
つ積層したが、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と第３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。各シート
に複数の内部導体を設ける場合には、隣接する内部導体
間に別のシートの内部導体が位置するように設けること
がクロストークを防止する上で好ましい。更に、最上層
の第４誘電体シートは第３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内
部導体と第２誘電体シートの接地導体の間でかつ第３誘
電体シートの第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誘電体シートと第３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、接地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内部導体と第２内部導体と
の間に接地導体を配置し、この接地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 １４，６４ 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） ３１，８１ 第２内部導体 ３２，８２，８３，８４ 電気的に絶縁される間隔 ４０，９０ 第４誘電体シート（第４セラミックグリー
ンシート） 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 ６５，１１５ 積層体

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２誘電体シート(20,70)を中間シートとして前記シ
   ート(20,70)と同形同大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(20,70)と同
   形同大の容量性及びバリスタ特性を有する第３誘電体シ
   ート(30,80)を積層して一体化された積層体(65,115)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つの辺とは互いに電気的に絶縁される
   間隔(14,62,63,64)を有する第１内部導体(11a,11b,61)
   をシート表面に備え、 前記第３誘電体シート(30,80)は、前記第１内部導体(11
   a,11b,61)が電気的に接続される第１誘電体シート(10,6
   0)に対応する１つの辺に対向する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絶縁される間隔(32,
   82,83,84)を有する第２内部導体(31,81)をシート表面に
   備え、 前記第２誘電体シート(20,70)は、前記第１及び第２内
   部導体(11a,11b,31,61,81)が電気的に接続される第１及
   び第３誘電体シート(10,30,60,80)に対応する一対の辺
   とは電気的に絶縁される間隔(21,22,71,72)を有しかつ
   前記一対の辺とは別の一対の辺に電気的に接続される接
   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内部導
   体(11a,11b,61)と前記接地導体(23,73)との間でかつ前
   記第３誘電体シート(30,80)を介して前記第２内部導体
   (31,81)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(65,115)の側面に露出した前記第１及び第２
   内部導体(11a,11b,31,61,81)にそれぞれ接続する第１及
   び第２信号用電極(51,51,52,101,102)がこの側面に形成
   され、 前記積層体(65,115)の別の両側面に露出した前記接地導
   体(23,73)に接続する一対の第１及び第２接地用電極(5
   3,54,103,104)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(65,115)はその最上層にシート表
   面に導体の形成されない第４誘電体シート(40,90)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。