JPH10312935A - 可変コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型化、薄型化が図られ、ステータの破損が生
じにくい可変コンデンサをを提供する 【解決手段】誘電体シート積層体２１の中央部に、この
誘電体シート積層体２１の上下面を貫く貫通孔２２を形
成し、誘電体シート積層体２１の内部に、貫通孔２２を
挟んで対峙し水平に広がる２枚のステータ電極２３を形
成してステータ２０を構成し、また、誘電体シート積層
体３１の中央部に、この誘電体シート積層体３１の上下
面を貫く貫通孔３２を形成し、誘電体シート積層体３１
内部に、貫通孔３２の周囲を水平に一周する２枚のロー
タ電極３３，３４を形成してロータ３０を構成し、ロー
タ３０およびステータ２０それぞれの貫通孔にシャフト
４０の挿通軸４１を挿通し、この挿通軸４１に形成され
た溝４４に、バネ部材５０を嵌入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、民生機器、産業機
器等に用いられる可変コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、セラミック等からなる誘電体
シートの表面に固定電極を形成してなるステータと、こ
のステータの、固定電極が形成された面とは反対側の面
に接触する金属板からなるロータとを有する可変コンデ
ンサが知られている。この可変コンデンサの容量の調整
は、ステータに対しロータを回動させて、ステータの固
定電極とロータとの重なる面積を変化させることにより
行われる。

【０００３】近年、携帯用通信機に代表されるように電
子部品の小型化、薄型化のニーズが高まっているが、上
述のようにロータを回動させて可変コンデンサの容量を
調整する場合、ステータ電極とロータとの対向面積を変
化させるために、ロータの、ステータと接触する面に段
差を設けるなどして、ロータの、ステータと接触する面
を複雑な形状に形成する必要がある。従って、ロータが
大型化、厚型化してしまい、可変コンデンサも大型化、
厚型化してしまうという問題がある。

【０００４】また、ステータとロータとを接触させて容
量を調整する場合、ステータとロータとの接触が不十分
であると、所望の電気的特性が得られないため、ステー
タとロータとを圧接して、ステータとロータとを十分に
接触させる必要がある。ステータとロータとを圧接する
方法には、ステータとロータとを金属製のケースで覆う
ことによりステータとロータとを圧接する方法や、貫通
孔が形成されたステータと、この貫通孔に連通する貫通
孔が形成されたロータとを用意し、金属製のシャフトを
ステータおよびロータの貫通孔に挿入し、このシャフト
をかしめることによりステータとロータとを圧接する方
法等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】金属製のケースないし
金属製のシャフトを用いてステータとロータとを圧接す
る場合、高圧力をかけてケースないしシャフトを塑性変
形させるため、ステータの厚さが薄いと、ケースないし
シャフトの塑性変形時にステータが破損しやすいという
問題がある。ステータの破損を防止するためには、誘電
体層の厚さを厚くすればよいが、誘電体層の厚さを厚く
すると、ステータが大型化、厚型化してしまい、可変コ
ンデンサの小型化、薄型化を図ることは難しいという問
題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、小型化、薄型
化が図られ、ステータの破損が生じにくい可変コンデン
サをを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のトリマコンデンサは、 （１）上下面を貫く貫通孔が形成されるとともに、水平
に広がるステータ電極が内部に形成されたステータ （２）上下面を貫く貫通孔が形成されるとともに、水平
に広がるロータ電極が内部に形成されたロータ （３）上記ステータの上に上記ロータを重ねた状態で上
記ロータの貫通孔と上記ステータの貫通孔との双方に挿
通され上記ロータの回動に伴って回動するシャフト （４）上記シャフトに係合されこのシャフトと共同して
上記ロータと上記ステータとを摺動自在に圧接するバネ
部材 を備えたことを特徴とする。

【０００８】本発明の可変コンデンサには、ロータの内
部にロータ電極が形成されているため、ロータの回動に
よりステータ電極とロータ電極との対向面積が変化する
ようなパターンを有するロータ電極をロータの内部に形
成することにより、容量を変化させることができる。従
って、ステータに対し金属板を回動させて容量を調整す
る従来例のように、ロータの、ステータを向いている面
を複雑な形状に形成する必要はなく、ロータの、ステー
タを向いている面は平坦でよい。従って、本発明の可変
コンデンサによれば、従来の可変コンデンサと比較して
ロータの厚さを薄くすることができ、小型化・薄型化が
図られる。

【０００９】また、本発明の可変コンデンサは、ロータ
とステータとの圧接は、シャフトとこのシャフトに係合
されるバネ部材により行なわれているため、例えば、バ
ネ部材をシャフトに嵌入される構成にし、シャフトにバ
ネ部材を嵌入することにより、ロータとステータとの圧
接を行うと、金属製のケースないし金属製のシャフトを
塑性変形させてステータとロータとを圧接する場合と比
較して、ステータに高圧力がかかりにくく、ステータの
破損が生じにくい。

【００１０】ここで本発明の可変コンデンサを構成する
上記ロータが９０度回動する毎にロータ電極とステータ
電極の互いに対する部分面積が極大もしくは極小となる
回動位置を通過するように、上記ステータがこのステー
タの内部に、このステータの貫通孔を挟んで対峙し水平
に広がる２枚のステータ電極を備えたものであることが
好ましい。

【００１１】ロータが９０度回動する毎にロータ電極と
ステータ電極の互いに対する部分面積が極大もしくは極
小となるようにすると、ロータを半回転（１８０度回
転）させる範囲内で、容量を最小容量から最大容量まで
変化させることができ、容量の調整し易い可変コンデン
サとなる。さらに、本発明の可変コンデンサの上記ロー
タが、上下に対称な構造を有するものであることが好ま
しい。

【００１２】ロータを上下に対称な構造とすると、ロー
タとステータとを重ねる場合、ステータの上面と向かい
合う面が、ロータの上面および下面どちらの面であって
も、組み立てられた可変コンデンサは同じ電気的特性を
有する。従って、組立てに際し、ロータの上下の向きを
管理する必要がなく、上下逆に取り付けてしまうことに
よる不良の発生が防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の一実施形態の可変コンデン
サの断面図、図２は、その上面図である。図１に示すよ
うに、可変コンデンサ１０は、ステータ２０、ロータ３
０、シャフト４０、およびバネ部材５０を備えている。

【００１４】図３は、図１、図２に示す可変コンデンサ
を構成するステータの上面図、図４は、そのＡ−Ａ’方
向にみた断面図である。ステータ２０は、図３に示すよ
うに、長方形状の誘電体シートが積層されてなる誘電体
シート積層体２１を備えており、この誘電体シート積層
体２１の中央部には、誘電体シート積層体２１の上下面
を貫く貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２の
径は、図４に示すように、誘電体シート積層体２１の下
面に形成される部分の径が、誘電体シート積層体２１の
上面に形成される部分の径よりも大きくなるように形成
されており、貫通孔２２は、全体として異なる径の円柱
が重なった形状を有している。また、誘電体シート積層
体２１の内部には、貫通孔２２を挟んで対峙し水平に広
がる２枚のステータ電極２３が形成されている。２枚の
ステータ電極２３は、図３に示すように、いずれも、貫
通孔２２を向く一端側が弓型形状をなし、他端側が誘電
体シート積層体２１の側面に露出している。また、誘電
体基体２１の、ステータ電極２３が露出している側面に
は、図４に示すように端子電極２４が形成されている。

【００１５】図５は、図１、図２に示す可変コンデンサ
を構成するロータの上面図、図６は、そのＡ−Ａ’方向
にみた断面図である。ロータ３０は、図５に示すように
両端が湾曲形状の誘電体シートが積層されてなる誘電体
シート積層体３１を備えており、この誘電体シート積層
体３１の中央部には誘電体シート積層体３１の上下面を
貫く四角柱状の貫通孔３２が形成されている。また誘電
体シート積層体３１内部には、貫通孔３２の周囲を水平
に一周するロータ電極３３が形成されている。さらに、
誘電体シート積層体３１内部には、誘電体シート積層体
３１の下面とロータ電極３３との間に、図６に示すよう
に、ロータ電極３４が形成されており、このロータ電極
３４は、ロータ電極３３と同一形状であって、ロータ電
極３３と同様に、貫通孔３２の周囲を水平に一周するよ
うに形成されている。また、ロータ電極３３，３４は、
誘電体シート積層体３１の上面からロータ電極３３まで
の距離と、誘電体シート積層体３１の下面からロータ電
極３４までの距離が互いに等しくなるように形成されて
おり、ロータ３０は、上下対称な構造を有している。

【００１６】図１、図２に示す可変コンデンサ１０は、
後述するように、ロータ３０をステータ２０に対し回動
させることにより容量の調整が行われるものであり、本
実施形態では、ステータ２０内部に形成される２枚のス
テータ電極およびロータ３０内部に形成されるロータ電
極は、ロータ３０が９０°回動する毎に、２枚のステー
タ電極それぞれと、ロータ電極との互いに対向する部分
の面積それぞれが同時に極大もしくは極小となるように
形成されている。

【００１７】図７は、図１、図２に示す可変コンデンサ
を構成するシャフトの斜視図である。シャフト４０は、
図１に示すように、ロータ３０の貫通孔３２とステータ
２０の貫通孔２２との双方に挿通され、かつ先端部が貫
通孔２２の、径の小さい方の部分から突出する挿通軸４
１を有しており、この挿通軸４１は、図７に示すよう
に、ステータ２０の貫通孔２２に挿通される部分が円柱
形状であり、ロータ３０の貫通孔３２に挿通される部分
は四角柱形状である。また、この挿通軸４１の、四角柱
状に形成された部分の一端には、この挿通軸４１よりも
太径の円板形状の頭部４２が形成されており、この頭部
４２の表面には、直線状の溝４３が形成されている。ま
た、挿通軸４１の先端部の側面には、この側面を周回方
向に一周する溝４４が形成されている。

【００１８】図８は、図１に示す可変コンデンサを構成
するバネ部材の上面図である。バネ部材５０は、図８に
示すように、中央部にシャフト４０の挿通軸４１に形成
された溝４４に嵌入される孔５１を有しており、この孔
５１の周囲には４本の切り込み５２が９０度間隔で形成
されている。図１に示す可変コンデンサは、上述したス
テータ２０、ロータ３０、シャフト４０、およびバネ部
材５０を組み立てることにより製造される。以下に、ス
テータ２０、ロータ３０、シャフト４０、およびばね部
材５０の製造方法について説明する。尚、以下に示すス
テータ２０、ロータ３０、シャフト４０、およびバネ部
材５０の製造方法は一例であり、これらの製造方法は、
可変コンデンサの用途に応じて変更されるものである。

【００１９】図３、図５に示すような構造のステータ２
０、ロータ３０を製造するにあたり、先ずＢａＴｉＯ₃
等の誘電体の粉末、ポリビニルブチラール樹脂、および
ブチルベンジルフタレートを用意し、溶剤としてトルエ
ン、エタノールを用意する。次に、上述した材料をポッ
トミル等で混合してペイントを作製する。次に、このペ
イントをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フ
ィルム上にドクターブレードでキャスティングし、乾燥
してグリーンシートを製造する。本実施形態では、厚さ
２５μｍのグリーンシートを製造する。このグリーンシ
ートを用いてステータ２０およびロータ３０が製造され
る。以下に、ステータ２０およびロータ３０の製造方法
について順に説明する。

【００２０】図３に示すような構造のステータ２０を製
造するには、製造したグリーンシートをＰＥＴフィルム
上にプレスで固定し、このグリーンシートにＰｄ等のペ
ーストでステータ電極２３のパターンを印刷し、このス
テータ電極２３のパターンが印刷されたグリーンシート
に、プレスでグリーンシートを積層する。本実施形態で
は、厚さが０．３ｍｍになるまでグリーンシートを積層
し、この積層したグリーンシートに、ステータ電極２３
の間を通過するような１．０ｍｍφの貫通孔を穿孔す
る。また、ステータ電極２３が印刷されるグリーンシー
トとは別のグリーンシートを、ＰＥＴフィルム上にプレ
スで固定し、このＰＥＴフィルム上に固定されたグリー
ンシートに、グリーンシートを積層し、この積層したグ
リーンシートに、２．２５ｍｍφの貫通孔を穿孔する。
その後、１．０ｍｍφの貫通孔が穿孔されたグリーンシ
ートと、２．２５ｍｍφの貫通孔が穿孔されたグリーン
シートとを、それぞれの貫通孔の中心軸が一致するよう
に重ね合わせ、プレス成形で張り合わせて一体化させ
る。このようにグリーンシートを一体化することにより
グリーンシート全体の厚さは０．７２５ｍｍとなる。グ
リーンシートを一体化した後、必要に応じてこの一体化
したグリーンシートを６０℃〜８０℃の温度で加熱して
もよい。

【００２１】次に、ブレードを有する切断機で、一体化
したグリーンシートを縦、横それぞれ３．７５ｍｍ、３
ｍｍの大きさに切断した後（以下、この大きさに切断さ
れたグリーンシートをステータ基板と呼ぶ）、ＰＥＴフ
ィルムより剥離する。このステータ基板の側面にはステ
ータ電極２３の端縁が露出している。次に、ステータ基
板を１３００℃で３時間焼成する。

【００２２】次に、焼成したステータ基板の上下面をラ
ップ研磨機で研磨する。本実施形態では、ステータ基板
の上面とステータ電極２３との間の距離が２０μｍとな
り、ステータ基板の厚さが０．５４ｍｍとなるように研
磨する。次に、研磨されたステータ基板の、ステータ電
極２３が露出した側面に、端子電極２４を形成する。こ
の端子電極２４の形成にあたっては、先ず、Ａｇ金属粉
末とガラスフリットからなるペーストを塗布した後焼き
付け、その後、バレル電解めっき法により、Ｎｉのはん
だめっきを施す。はんだめっきを施すと、はんだと端子
電極とのぬれ性が高められるため、可変コンデンサをは
んだを用いて回路基板に実装する場合、可変コンデンサ
を容易に回路基板に実装できる。

【００２３】このようにしてステータ２０を製造する。
図５に示すような構造のロータ３０を製造するには、ロ
ータ電極３３，３４のパターンを、それぞれ別々のグリ
ーンシートにＰｄ等のペーストを用いて印刷し、図６に
示すように、ロータ３０の上面とロータ電極３３との間
の距離、およびロータ３０の下面とロータ電極３４との
間の距離が等しくなるように、グリーンシートを積層す
る。本実施形態では、積層されたグリーンシートの厚さ
が０．３５ｍｍになるまでグリーンシートを積層する。

【００２４】次に、積層されたグリーンシートにロータ
電極で囲まれた領域を通過するように四角柱状の貫通孔
を穿孔する。次に、貫通孔を穿孔したグリーンシートを
パンチングを用いて、図５に示すように、両端が湾曲し
た長方形状に打ち抜いた後（以下、長方形状に打ち抜い
たグリーンシートをロータ基板と呼ぶ）、１３００℃で
３時間焼成する。

【００２５】次に、焼成したロータ基板の上下面をラッ
プ研磨機で研磨する。本実施形態では、ロータ基板の上
面とロータ電極３３との間の距離、およびロータ基板の
下面とロータ電極３４との間の距離が、いずれも２０μ
ｍとなるように研磨する。このように研磨することによ
りロータ基板の厚みは、０．２４ｍｍとなる。このよう
にしてロータ３０を製造する。

【００２６】尚、上述したステータ２０およびロータ３
０の製造方法では、ステータ２０およびロータ３０それ
ぞれの内部に電極を印刷する際にＰｄペーストを用いて
いるが、Ｐｄペーストの代わりに誘電体組成を変えるこ
とによってＡｇ／Ｐｄペースト、Ｎｉペースト、あるい
はＣｕペースト等を用いることができる。また、上述し
たステータ２０およびロータ３０のそれぞれ製造に用い
られているグリーンシートの材料は、同一材料である
が、グリーンシートの材料は、ステータ２０およびロー
タ３０で異なっていてもよい。

【００２７】図７に示すような構造のシャフト４０の製
造にあたっては、プラスチックを用意し、シャフト４０
の挿通軸４１の長さが０．７５ｍｍ、挿通軸４１の四角
柱状の部分の幅が０．７５ｍｍ、挿通軸４１の円柱形状
の径が０．７０ｍｍφ、挿通軸４１の、溝４４が形成さ
れる部分の径が０．６ｍｍφ、シャフト４０の頭部４２
の直径が１．５ｍｍφになるように、用意したプラスチ
ックを研削およびモールド加工する。尚、本実施形態で
は、シャフト４０の製造にプラスチックを用いている
が、金属を用いてもよい。

【００２８】図８に示すような構造のバネ部材５０の製
造にあたっては、リン青銅を用意し、バネ部材５０の厚
さ０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ、バネ部材５０の外径
１．５ｍｍφ、バネ部材５０の孔５１の径０．６ｍｍφ
となるように、用意したリン青銅を成形し、この孔５１
の周囲に長さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの４本の切り込み
を９０度間隔で入れる。尚、本実施形態では、バネ部材
５０の材料としてリン青銅を用いているが、リン青銅の
代りに、ＳＵＳや洋泊等を用いてもよい。

【００２９】上述のように、ステータ２０、ロータ３
０、シャフト４０、およびバネ部材５０を製造した後、
以下の手順でこれらを組み立てる。先ず、シャフト４０
の頭部４２を下に向け、挿通軸４１の溝４４が形成され
た部分を上に向けて、シャフト４０を固定する。次に、
ロータ３０をシャフト４０に挿入する。

【００３０】次に、ステータ２０を、このステータ２０
の貫通孔２２の、径の大きい方の部分を上に向けてシャ
フト４０に挿入する。次に、バネ部材５０の孔５１をシ
ャフト４０の挿通軸４１に形成された溝４４に嵌入す
る。このようにしてステータ２０、ロータ３０、シャフ
ト４０、およびバネ部材５０を組み立てることにより、
図１に示すような可変コンデンサ１０が完成する。

【００３１】尚、上述した組立方法では、先ず、シャフ
トを固定しているが、先に、ステータ２０およびロータ
３０それぞれの貫通孔の中心軸を一致させた状態にステ
ータ２０およびロータ３０を固定してから、シャフト４
０を貫通孔に挿入して組み立ててもよい。以上のように
して製造された可変コンデンサ１０は、ロータ３０に形
成された貫通孔３２が四角柱状であり、シャフト４０の
挿通軸４１の、ロータ３０の貫通孔に挿通される部分も
四角柱状であるため、シャフト４０の頭部４２に形成さ
れた溝４３にドライバ等をあてて、シャフト４０を回動
させると、このシャフト４０の回動に伴って、ロータ３
０も回動する。従って、ステータ２０の内部に形成され
たステータ電極と、ロータ３０の内部に形成されたロー
タ電極との対向面積が変化し、容量を調整することがで
きる。また、この可変コンデンサ１０は、ステータ２０
の内部にステータ電極２３が２枚形成されているため、
２個のコンデンサが直列に接続されたものと等価であ
る。

【００３２】本実施形態の可変コンデンサ１０は、ロー
タ３０の内部に、ロータ３０の回動によりステータ電極
との対向面積が変化するようなパターンを有するロータ
電極が形成されているため、ロータ３０の、ステータ２
０と接触する面を複雑な形状に形成する必要はなく、ロ
ータ３０の、ステータ２０と接触する面は平坦でよい。
従って、この可変コンデンサ１０は、金属板を用いた従
来例の可変コンデンサと比較して、ロータを薄くするこ
とができ、可変コンデンサの小型化、薄型化が実現でき
る。

【００３３】また、この可変コンデンサ１０を構成する
ロータ電極およびステータ電極は、ロータ３０が９０°
回動する毎にロータ電極とステータ電極の互いに対向す
る部分の面積が極大もしくは縮小となるように形成され
ているため、ロータを半回転（１８０度回転）させる範
囲内で、容量を最小容量から最大容量まで変化させるこ
とができ、容量の調整しやすい可変コンデンサとなる。

【００３４】また、この可変コンデンサ１０を構成する
ロータ３０の内部に形成されたロータ電極３３，３４
は、ロータ３０上面からロータ電極３３までの距離と、
ロータ３０下面からロータ電極３４までの距離が等しく
なるように形成されているため、可変コンデンサの組立
てに際し、ロータの上下の向きを管理する必要がなく、
上下逆に取り付けてしまうことによる不良の発生が防止
できる。

【００３５】また、この可変コンデンサ１０の、ステー
タ２０とロータ３０との圧接は、シャフト４０の挿通軸
４１の溝４４に、バネ部材５０の孔５１を嵌入すること
によって行なわれているため、ステータとロータとをシ
ャフトでかしめて圧接する場合と比較して、ステータ、
ロータに加わる力は小さい。従って、ステータ、ロータ
の破損の危険を減らすことができる。

【００３６】尚、この可変コンデンサ１０を構成するロ
ータ３０の貫通孔３２の形状は四角柱状であるが、円柱
形状でもよく、貫通孔の形状を円柱形状にした場合は、
シャフトとロータとを接着することにより、ロータを回
動させることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の可変コン
デンサによれば、小型化、薄型化が図られ、ステータの
破損が生じにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の可変コンデンサの断面図
である。

【図２】図１に示す可変コンデンサの上面図である。

【図３】図１に示す可変コンデンサを構成するステータ
の上面図である。

【図４】図３に示すステータのＡ−Ａ’方向にみた断面
図である。

【図５】図１に示す可変コンデンサを構成するロータの
上面図である。

【図６】図５に示すロータをＡ−Ａ’方向にみた断面図
である。

【図７】図１に示す可変コンデンサを構成するシャフト
の斜視図である。

【図８】図１に示す可変コンデンサを構成するバネ部材
の上面図である。

【符号の説明】

１０ 可変コンデンサ ２０ ステータ ２１，３１ 誘電体シート積層体 ２２，３２ 貫通孔 ２３ ステータ電極 ２４ 端子電極 ３０ ロータ ３３，３４ ロータ電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下面を貫く貫通孔が形成されるととも
   に、水平に広がるステータ電極が内部に形成されたステ
   ータと、 上下面を貫く貫通孔が形成されるとともに、水平に広が
   るロータ電極が内部に形成されたロータと、 前記ステータの上に前記ロータを重ねた状態で前記ロー
   タの貫通孔と前記ステータの貫通孔との双方に挿通され
   前記ロータの回動に伴って回動するシャフトと、 前記シャフトに係合され該シャフトと共同して前記ロー
   タと前記ステータとを摺動自在に圧接するバネ部材とを
   備えたことを特徴とする可変コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記ロータが９０°回動する毎にロータ
   電極とステータ電極の互いに対向する部分の面積が極大
   もしくは極小となる回動位置を通過するように、前記ス
   テータが、該ステータ内部に、該ステータの貫通孔を挟
   んで対峙し水平に広がる２枚のステータ電極を備えたも
   のであることを特徴とする請求項１記載のトリマコンデ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記ロータが、上下に対称な構造を有す
   るものであることを特徴とする請求項１記載の可変コン
   デンサ。