JPS61271811A - チユ−ブラ−・コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属化された内表面を有し、かつ容積効率を
大きくするための電極接続および端子手段を有するチェ
ーブラー・セラミック・コンデンサに関する。

従来、同軸コンデンサはＢａＴｉＯｓ　ｓ　５ｒＴｉＯ
ｓ等のようなセラミック材料のチューブで構成されてい
る。そのチューブ上に内部電極と外部電極が互いに電気
的に絶縁されて形成される。また、そのチューブの両端
には、各電極に対する電気的接続を行なうための金属カ
ップのような手段が固着される。このようなコンデンサ
およびそれを作成する方法が米国特許第４１０９２９２
号および第４１９７５７０号に教示されている。

この種のコンデンサの容積効率は、より複雑な横断面形
状を用いる等の手段により電極表面積を大きくすること
によって増大されうる０例えば、米国特許第３２７４４
６８号は複数のセラミック誘電体層とそれらの層間に配
置された電極よりなる円筒モノリシック・コンデンサを
教示している。

このようなコンデンサを作成する方法は、電極と誘電体
層を順次的な工程で適用しなければならないから、製作
費が高い、また、最後に適用される層板外のすべての電
極が、続いて適用される誘電体層の焼成に耐えるように
貴金属で形成されなければならない。

チューブラー・コンデンサには一般にカップ状の電極端
子が設けられる。このようなコンデンサは、力７ブの１
つの下方で端部空間が失なわれるので容積効率が低く、
誘電体の有用な部分が制限される。

従って、本発明の目的は、安価で、作成が容易で、かつ
容積効率の高いチューブラー・コンデンサを提供するこ
とである。他の目的は、押出し成形された管状構造体か
ら容積効率の高いチューブラー・コンデンサを作成する
ための改良された方法を提供することである。さらに他
の目的は、改良された容積効率を有する円筒コンデンサ
を作成するために種々の形状の誘電体押出し成形物に通
用されうる改良された電極端子を提供することである。

簡単に説明すると、本発明は、外側誘電体円筒体と、そ
れから内方に延長した複数の放射状誘電体壁よりなり、
外側誘電体円筒体と放射状誘電体壁との間の空間が長手
方向の通路を形成しているチューブラー・コンデンサに
関する。外側誘電体円筒体の内表面および外表面上と放
射状誘電体壁の表面上に、電極が配置されている。それ
らの電極のうちの複数個に第１の電気的終端手段が接続
され、かつ電極の残りのものに第２の電気的終端手段が
接続されている。

このコンデンサは上記円筒体と同軸の２以上の互いに離
間された誘電体円筒体を具備していてもよく、その場合
には、放射状壁はそれらの円筒体間に延長する。このよ
うな円筒体を２個有する実施例では、第１の終端手段は
、外側円筒体の外表面および内側円筒体の内表面上の電
極に接続され、かつ第２の終端手段は上記円筒体の残り
の表面上および放射状壁上の電極に接続されている。

１個の誘電体円筒体を有する実施例では、放射状壁はそ
の円筒体からそれの長手方向軸線まで延長する。２番目
毎の通路における電極が第１の終端手段に接続され−、
残りの通路の電極は第２の終端手段に接続されている。

この実施例では、外側円筒体の外表面上の電極が環状の
間隙によって第１および第２の部分に分割されうる０次
に、２番目毎の通路における電極が外側電極の第１の部
分に電気的に接続され、かつ残りの通路における電λ翫
は第２の部分に接続される。

本発明の方法は、外側円筒体と複数の内方に延長した放
射状壁を有し、それらの放射状壁が上記円筒体と一緒に
複数の長手方向に延長した通路を形成するセラミック・
チューブを押出し成形することを含む、さらに詳細には
、その押出し加工物は、放射状壁によって連結された複
数の円筒体、または放射状壁が長手方向軸線まで延長し
ている単一の筒状体、あるいはそれらのある種の組合せ
よりなりうる。その押出し成形物は焼成され、かつそれ
の所望の部分に電極が設けられる。焼成されたセラミッ
ク・チューブは個々の長さに切断される前またはその後
に金属化されうる。ある種の状況では、押出し成形物は
、金属化に先立って、２単位長の片に切断される。この
２倍長片が２つの単位に切断された場合には、一方の端
面だけが金属化される。あるｉｌ路の端部分は、電極が
それらの通路の端部まで延長するのを防止するために、
金属化に先立って、栓をされうる。必要でない金属化領
域は除去される。金属化された部分のうちの選択された
部分に第１の終端手段が適用され、かつ残部には第２の
終端手段が適用される。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１図は、セラミ、り誘電体材料よりなり穴１１を有す
るチューブＩＯよりなる従来のチューブラ−・セラミッ
ク・コンデンサを示している。チューブｌＯは内側電極
１２と外側電極１３および１４を有している。被覆され
たセラミック・チューブの両端には、１ｉ極と機械的お
よび電気的に接触して、金属キャップ１５がプレス嵌め
され、それらのキャップ１５にはコンデンサを外部回路
に接続するためのリード！！１６が電気的に接続されう
る。

コンデンサの各端に沿って外側電極１４が延長する程度
に応じてコンデンサの容量が減少する。

チューブ１０は適当なセラミック誘電体材料を押出し成
形しそしてそれを焼成することによって形成される。適
当なセラミック誘電体材料としては、バリウム、ストロ
ンチウムおよび鉛のチタン酸塩またはニオブ酸塩および
それらの組合せがあるが、それらに限定されるものでは
ない、セラミック粉末は、特性を種々のコンデンサ仕様
に合わせるために、種々の添加物を含有しうる。押出し
成形のためのスラリを形成する場合には、解膠表面活性
剤と粘性規制物質をセラミック粉末に添加することが行
なわれる。そのスラリはダイスにより押出し成形される
。押出し成形された材料は、金属化の必要に応じて、所
望の長さに切断され、次に炉内で乾燥され、そして最後
に、材料に応じて変わるサイクルを用いて焼結される。

焼成の後で、完全に焼結された材料が金属化され、そし
て切り離される。金属化は、押出し成形され、焼成され
た物体の片に液体を含浸させることによって行なわれう
る。コロイド状銀または銅、無電解ニッケルおよび／ま
たは銅等の懸濁液のような幾つかの金属化系が用いられ
うる。チューブｌＯは最初にそれの内外表面全体にわた
って金属化され、その後にグラインディング、エツチン
グ、レーザ・バーニング等のような手段によって、沈積
された金属層の一部分を除去するεとによって、間隙１
８および２０が形成される。

第１図に示されている型式の市販のチューブラー・コン
デンサは通常、長さが４〜１０鶴の範囲、外径が３〜５
ｆｌの範囲、そして内径が１．５〜３．０鰭の範囲のセ
ラミック・チューブを用いる。

本発明によれば、付加的な電極領域を与えるために金属
化された内部表面をセラミック物体内に形成することに
より、容積効率が改善される。押出し成形体の外部は、
円形、楕円形、正方形、長方形等の種々の断面形状を有
しうる。その断面形状は終端の方法によってきまり、そ
の方法は軸線方向の平行リード（放射状）によるものあ
るいはリード無しユニットを回路基板に直接半田づけす
ることによるものでありうる。簡単のために、以下にお
いて説明す、る実施例では、円形の断面を有するものと
するが、任意の外部形状に適合するようになされうろこ
とを理解すべきである。内部断面形状は、付加的な内部
容量領域と外部殻の構造上の補強を与えるようなｆｉ！
様で設計される。２つの基本的な構造は、２個以上の同
軸円筒体が放射状壁またはスポークによって連結された
同軸円筒型およびスポークまたは放射状壁が中心から外
側円筒体まで放射状に延長しているスポーク型である。

これら２つの構造の組合せも使用できる。いずれの断面
形状の場合にも、最小容積の完成コンデンサで最大の容
量が得られるような態様で金属化および電気的終端手段
および／または金属化された領域の相互接続が行なわれ
なければならない。

以下に述べる型式のチューブラ−（管状）形状を形成す
るためには、セラミック・スラリか英国特許第１５２４
３８８号に記載されている型式のダイスによって押出し
成形される。薄壁構造物の押出し成形に関する必要な情
報は米国特許第３７９０６５４号にみられる。

押出し成形されたセラミック体は焼成のためにｌθ〜３
０（Ｊの長さに切断されうる。焼結されたそのセラミッ
ク体すなわちロフトは完全な長さのままであるいは個々
のコンデンサの長さに切断された後に、金属化されうる
。金属化された長い片が適当な長さに切断される場合に
は、端面には金属がなく、従ってそれらの端面が内部お
よび外部の金属化された表面を電気的に分離する。ある
表面間の相互接続が選択された場所に金属ペイントのド
ツトを通用することによって確立されなければならない
ことがありう名、他方、コンデンサ長の完全に金属化さ
れた片の場合には、互いに逆極性に帯電されるべき電極
領域を分離するために円形または他の形状のパターンに
沿って金属を除去することが必要である。２倍の長さの
片を金属化し゛そしてそれらを後で２つに切断すること
も可能である。この場合には、すべての外部および内部
領域が一端においてだけ連結される。金属化方法と押出
し成形の形状とは相互依存性が非常に強い。

これらの構造要素の選択に影響を及ぼす他の要因は完成
コンデンサーに所望される終端の型式である。

終端は単純な半田づけ可能な金属端部分よりなるもので
あってもよく、あるいはそれに適用される金属キャップ
と同じものであってもよい、金属キャップはそれに溶接
されたリード線を有しうる。

金属化された端部分にも軸線方向または半径方向にリー
ド線が半田づけされうる。形成可能な組合せを示すため
には種々の例が用いられるであろう。

誘電体押出し成形物に対する形状の選択に関しては、次
の考慮がなされうる。内部表面の発生による容積効率の
増加は主としてすべての部分の厚さによって制限される
。厚さが最小のとき容量は最大となる。押出し成形によ
って実際に得られた最小厚さは、焼成の後で、約０．０
８ｍｍである。このような厚さは内部壁に対しては用い
られうるが、外部は強度の関係でそれも厚く、少なくと
も約０．１５　ｍでなければならない、さらに、ある種
の誘電体材料は０．２５Ｍ以上の厚さのときだけ所望の
電圧定格で用いられうる。この場合には、全体の構造が
、内部壁と外部壁の両方について、同じ厚を有しうる。

しかしながら、さらに一般的な場合には、内部表面の方
が容量にとってはより重要であり、従って、薄くなけれ
ばならない、外部の外被体は、構造の強度にとってより
重要であり、より厚くなければならない、最後に、内径
と内部壁の厚さとの比が４より大きい場合に内部空間が
最もよく利用されうる。

本発明の第１の実施例が第２図および第３図に示されて
いる。この実施例は、長手方向に延長した放射状壁また
はスポーク２４によって互いに離間した関係に保持され
た同軸の円筒体２２および２３よりなっている。これら
の円筒体、特に内側の円筒体の壁厚は、押出し成形体内
にそれらの同軸円筒体を一緒に保持するスポークの補強
作用により、第１図に示された１つの円筒体ユニットに
必要とされる厚さの約２５〜６０％まで減少されうる。

円筒体２２および２３とスポーク２４の表面を完全に金
属化しかつその後で不必要な金属化部分２８．２９およ
び３０をサンドブラスト、ブライディング、レーザ、・
バーンアウト等によって除去することにより形成されう
る。電極をつけられた物体に従来のエンドキャップ３１
が固定されうる。

後述のように、チューブラ−（管状）構造内に長手方向
の通路が存在することにより、容量を増大させる改良さ
れた終端手段を用いることができる。

第４図（外側および内側の円筒体がそれぞれ２２′およ
び２３′で示されている）に示されているように、チュ
ーブラ−（管状）体が金属化に先立って予め整形されう
る０円筒体２３′の内表面の端部の金属化を防止するた
めに、円筒体２３′のその端部にプラグ３２が挿入され
る。従って、電１ｉ２７’はその円筒体の端部まで延長
することなしに、プラグ３２の内表面上に堆積する。同
様に、プラグ３３が、円筒体２２′および２３′間の空
間３４の端部に挿入され、電極２６′が円筒体２２′お
よび２３′の端部まで延長するのを防止する。プラグ３
２および３３はプリント技術によって適用されかつその
後で焼成されうる粘性スラリよりなるものでありうる。

プラグ３２および３３が用いられる場合には、外部電極
（第２図の領域２８）においてだけ電極の除去が必要と
される。コンデンサの容置をトリムするためには、外部
電極の一部分を除去することも都合よく用いられうろこ
とがわかる。

第５図の実施例は、セラミック円筒体３７と、この円筒
体から軸線まで延長したスポーク３８．３９．４０およ
び４１よりなっている。互いに電気的に分離された内部
電極４３．４４．４５および４６を形成するために、円
筒体とスポークによって形成された４つの長手方向に延
長した通路が金属化される。２つの外部電極４９および
５０を形成するために、外部金属化が中間において４８
で示されているように分割される。互いに対向した２個
の内部電極４３および４５はそれぞれ導電性タブ５１お
よび５２によって外部電極４９に接続される。残りの内
部電極４４および４６はそれぞれ導電性タブ５３および
５４によって外部電極５０に接続される。この構成では
、スポーク３８〜４１の誘電体領域が完全に利用される
が、外部円筒面はそれの、１／２　Ｌか利用されない、
第１図に示された従来の終端に比較して、終端エンドキ
ャップ５５および５６によっては空間または領域は無駄
にされない、外部金属化はプリント回路基板に直接挿入
するために半田づけ可能となされうる。同じ目的で両端
に金属カップをプレス嵌めしてもよい、必要に応じてそ
れらのカップにワイヤを溶接してもよい。

第８図の実施例は断面形状以外は第５図〜第７図の実施
例と同様である。第８図においては、第５図〜第７図に
対応する部分は同一符号にダッシをつけて示されている
。軸方向リード装置の場合には第５図〜第７図の円形断
面が好ましいが、回路基板に直接半田づけする場合には
第８図に示された正方形形状の方がより適している。

第９図は第５図〜第７図に示されたものと同様の装置の
断面図である。この実施例は外側円筒体６１と放射状壁
またはスポーク６２〜６９を具備している。その円筒体
と放射状壁によって形成された通路には電ｐ＆７２〜７
９が設けられており、円筒体６１の各端を電極部分８０
が被っている。

導電性タブ８１〜８４はそれぞれ電極７３．７５．７７
および７９を外側の電極部分８０に接続する。

残りの電極７２．７４．７６および７８はコンデンサの
反対側の端部において他の外側電極部分（図示せず）に
接続されてい１．エンドキャンプ８６は外側電極部分８
０を包囲している。第９図は、チューブが８個の放射状
壁を存しうろことを示しているとともに、放射状壁は円
筒体６１よりも薄くてもよく、そうすることによりより
大きい容量値が得られることをも示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のチューブラー・コンデンサを示す軸方向
の断面図、第２図は本発明に従って作成されたチューブ
ラー・コンデンサを示す軸線方向の断面図、第３図は第
２図の４１！３−３に沿ってみた断面図、第４図は第２
図に示されたコンデンサの変更例を示す部分的な断面図
、第５図は本発明の他の実施例を示す部分的な軸線方向
の断面図、第６図および第７図はそれぞれ第５図の＆１
１６−６および７−７に沿ってみた断面図、第８図は第
５図と同様の実施例を示す断面図、第９図は本発明のさ
らに他の実施例を示す断面図である。 図面において、２２．２３．３７は円筒体、２４．３８
〜４１は放射状壁、３２．３３はプラグ、４３〜４６は
内部電極、４９．５０は外部電極、６１は外側円筒体、
６２〜６９は放射状壁、７２〜７９は電極をそれぞれ示
す。 代理人　弁理士　　山　元　俊　仁 Ｆｔ’ｇ、　９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外側誘電体円筒体と、この円筒体から内方に延長し
   た複数の放射状誘電体と、前記円筒体と放射状壁との間
   の空間によって形成された長手方向の通路と、前記円筒
   体の外表面および内表面上および前記放射状壁の表面上
   における電極と、これらの電極のうちの複数のものに接
   続された第１の電気的終端手段と、前記電極のうちの残
   りのものに接続された第２の電気的終端手段を具備した
   チューブラー・コンデンサ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のコンデンサにおいて、
   前記第１の円筒体内に第２の誘電体円筒体が設けられて
   おり、前記放射状壁は前記外側および内側円筒体間に延
   長しており、前記第１の電気的終端手段は前記外側円筒
   体の外表面上および前記内側円筒体の内表面上における
   電極に接続されており、前記第２の電気的終端手段は前
   記両円筒体の残りの表面上および前記放射状壁上におけ
   る電極に接続されている前記コンデンサ。 ３、特許請求の範囲第２項記載のコンデンサにおいて、
   前記外側円筒体および内側円筒体間に配置された前記通
   路のそれぞれはそれの一端をプラグでふさがれている前
   記コンデンサ。 ４、特許請求の範囲第１項記載のコンデンサにおいて、
   前記放射状壁は前記外側円筒体の長手方向軸線まで内方
   に延長しており、２番目毎の通路における電極が前記第
   １の終端手段に接続され、前記通路の残りのものにおけ
   る電極は前記第２の終端手段に接続されている前記コン
   デンサ。 ５、特許請求の範囲第４項記載のコンデンサにおいて、
   前記外側円筒体の外表面上の電極が環状の間隙によって
   ２つの部分に分割されており、２番目毎の通路における
   電極が前記コンデンサの一端において前記２つの外側電
   極部分の一方に接続されており、前記通路のうちの残り
   のものにおける電極は前記コンデンサの他端において前
   記２つの外側電極部分の他方に接続され、前記第１およ
   び第２の終端手段がそれぞれ前記外側電極の前記第１お
   よび第２の部分に接続されている前記コンデンサ。 ６、外側および内側の同心状誘電体円筒体と、これらの
   円筒体間に延長しかつ長手方向に延長した複数の放射状
   壁と、これらの放射状壁ならびに前記円筒体によって形
   成された複数の長手方向の通路と、前記外側円筒体の外
   表面、前記内側円筒体の内表面および前記通路の壁上に
   おける電極と、前記通路内の電極に接続された第１の終
   端手段と、前記電極の残りのものに接続された第２の終
   端手段を具備したチューブラー・コンデンサ。 ７、誘電体円筒体と、この円筒体の内表面からそれの軸
   線まで延長しかつ長手方向に延長した複数の放射状壁と
   、これらの放射状壁ならびに前記円筒体によって形成さ
   れた複数の長手方向の通路と、前記円筒体の周面上に設
   けられかつ環状の空隙によって分離された第１および第
   ２の外側電極と、前記通路の表面上における複数の電極
   と、２番目毎の通路の電極に前記第１の外側電極を接続
   するコンデンサの一端における第１の導電性手段と、前
   記通路の残りのものの電極に前記第２の外側電極を接続
   するコンデンサの他端における第２の導電性手段を具備
   したチューブラー・コンデンサ。 ８、外側円筒体と、それと一緒に複数の長手方向に延長
   した通路を形成する複数の放射状壁を有するセラミック
   ・チューブを押出し成形し、この押出し成形、されたチ
   ューブを焼成し、前記円筒体の外表面、内表面および前
   記放射状壁の所望の部分を金属化し、 この金属化された部分のうちの選択されたものに第１の
   終端手段を適用し、 前記金属化された部分の残りのものに第２の終端手段を
   適用することよりなるチェーブラー・コンデンサの製造
   方法。 ９、特許請求の範囲第８項記載の方法において、前記金
   属化工程が、前記円筒体の外表面、内表面と前記放射状
   壁の前記所望の部分に、前記焼成工程に耐えるのに十分
   なだけ耐熱性ではない金属を適用することよりなる前記
   方法。 １０、特許請求の範囲第８項記載の方法において、前記
   金属化工程が前記通路の選択された端領域をプラグでふ
   さぎ、すべての露呈面上に金属の被覆を適用し、そして
   前記金属被覆の不必要な部分を除去することよりなる前
   記方法。