JPS6260803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は強誘電体セラミツクコンデンサーの改
良に関する。 チタン酸バリウム等を主体とする強誘電体セラ
ミツクコンデンサーは電子部品として種々の用途
に用いられているが、最近はその非線形電圧−電
荷特性を利用して、例えば高圧放電灯に内蔵する
始動用パルス発生器等にも使用されている。 上記のような用途に使用するコンデンサー素子
は、高温雰囲気中での使用に十分耐えうるこ
と、十分に高い電圧パルスを発生させることが
でき、しかも高電圧に対する耐性を有すること
振動等の機械的衝撃に対する強度が大きいこと、
等の諸条件が必要とされるが、これらを総合的に
満足させることはかなり難かしい。 例えば、従来から一般の電子部品として用いら
れている強誘電体セラミツクコンデンサーは、セ
ラミツク基板の両面に銀膜の電極を被着し、これ
らにリード線を鉛−錫合金半田等を接続したうえ
全体を合成樹脂でオーバーコートしたものが多
い。しかし、かかる構造のものは、せいぜい150
℃程度の耐熱性しかなく、これ以上の高温雰囲気
中での使用には耐えられない。また、セラミツク
基板上での電極にリード線を直接に接続してある
ので、コンデンサー素子が圧電効果によつて振動
する際に、リード線が振動を抑制してしまい、そ
の結果、十分に高い高圧パルスが発生しないのみ
ならず、リード線接続部の機械的疲労も大きいと
いう問題があつた。 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、先
に述べたような諸条件を総合的に満足することが
できる強誘電体セラミツクコンデンサーを提供せ
んとするものである。 上記目的を達成するために、発明者等は、先
ず、前記のようなコンデンサー素子においては、
セラミツク基板に対するリード線の接続構造が、
高電圧パルスの高さ及び機械的強度等に対してと
りわけ大きな関係があることに着目して、次のよ
うな実験を行つた。すなわち、強誘電体セラミツ
ク基板の材料として、チタン酸バリウム
（BaTiO₃）に数モル％のジルコニウム酸バリウム
（BaZrO₃）及びチタン酸ストロンチウム
（SrTiO₃）と微量の希土類金属酸化物とを添加し
てなる粉末にバインダーとしてポリビニルアルコ
ールを加えて撹拌し、プレス成形した後、1400℃
の温度で２時間気中焼成を行い、直径26mm、厚み
0.5mmの円板状の基板を作つた。この基板の両面
に銀ペーストをスクリーン印刷で直径25.7mmに塗
布し、乾燥後750℃の温度で気中焼成して電極を
形成した。そしてこの電極部分に第１図に示すよ
うに、リード線１を接続した端子板２を銀粉末と
低融点ガラス粉末とからなるペーストで接着し、
約500℃の温度で気中焼成を行つて固定した。リ
ード線２には直径0.5mmのニツケル線を用い、端
子板は鉄−ニツケル−コバルト−クロム合金を用
い、厚みを0.3mmとし、直径は１mm〜５mmの範囲
で種々異るものを使用した。このようなコンデン
サー素子を第２図に示すように、半導体スイツチ
ング素子３とダイオード４並びに抵抗体５の並列
回路及び誘導性素子６を介して交流電源７に接続
したうえ、コンデンサー素子８の部分をフレオン
液中に保持し、交流200V、50Hzの入力を加え
て、常温におけるパルス電圧のピーク値を測定し
た。第１表に、このときのリード線端子板の直径
とパルス電圧のピーク値の関係を示す。

【表】 第１表から明らかなように、端子板の直径が２
mmを越えると、パルス電圧のピーク値は急激に低
下する傾向が見られる。これは、端子板と導電性
ガラス接着剤が強誘電体セラミツク板の直径方向
の振動を抑制するためであると考えられ、かかる
理由からリード線の端子板の面積はできるだけ小
さくすることが望ましい。しかしながら、端子板
の面積を小さくすることは強誘電体セラミツク板
及び電極に対するリード線の接続強度が小さくな
ることにつながる。放電灯等へ組み込んだ場合の
機械的強度を考慮した場合、前記端子板の直径は
少なくとも３mm以上にする必要がある。前記実験
において端子板の直径を３mmとした場合、第１表
から明らかなようにパルス電圧のピーク値は
2000Vであり、高圧放電灯を始動させることは可
能である。ところが、かかる端子板を具えたコン
デンサー素子を実際に高圧放電灯の外球内部に組
み込んで使用したところ、フレオン液中の動作で
はみられなかつた不都合な現象が発生した。すな
わち基板の両面に接着した端子板間で耐圧不良に
よるスパークが頻発した。この原因は、強誘電体
セラミツクコンデンサーの基板が圧電効果により
振動した際に端子板の接着部に応力が集中して、
その部分にクラツクが入り、そこにスパークが生
ずるものと考えられる。また、コンデンサー素子
を組み込む外球の内部が真空であると、コンデン
サー素子の縁面に放電が生じたり、放電灯の点灯
に伴う高温によりコンデンサー基体中の酸素がう
ばわれてコンデンサー素子の固有抵抗が低下する
等の不都合も生ずる。 そこで、発明者等はコンデンサー素子の構造を
以下のように工夫してみた。先ず、前記実験と同
様に、チタン酸バリウムを主体とする材料で、直
径26mm、厚み0.5mmの基体を形成した。次にこの
基体の両面に銀ペーストをスクリーン印刷で直径
25.7mmに塗布し、750℃の温度で気中焼成して電
極を形成した。次いで第３図に示すように、基体
９及び電極１０ａ，１０ｂの周囲を電極１０ａ，
１０ｂの中心部の直径２mmだけを除いて、低融点
ガラスペースト１１で完全にオーバーコートし、
乾燥させた後、550℃の温度で気中焼成を行つて
基体の周囲を無機質ガラスで被覆した。次に、第
４図に示すように、無機質ガラスの非被覆部分の
外側に該非被覆部分の面積より大きい面積を有す
る第１図に示すごとき構造の端子板２ａ，２ｂを
当てがい、これを導電性ガラスペースト１２ａ，
１２ｂによつて電極１０ａ，１０ｂに接着したう
え、約500℃の温度で気中焼成を行つて固定し
た。このように構成したコンデンサー素子を前記
実験と同様に第２図に示すような回路に接続し、
フレオン液中で交流200V、50Hzの入力を加え
て、常温におけるパルス電圧のピーク値を測定し
た。第２表はそのときのリード線端子板の直径と
パルス電圧のピーク値の関係を示すものである。

【表】 第２表から明らかなように、第４図に示すよう
な構造にすると、リード線端子板の直径が2.5mm
〜５mmの範囲ではパルス電圧のピーク値が極めて
安定しており、しかも端子板を直接コンデンサー
基体に接着した場合に比較して、端子板直径を大
きくしても高いパルス電圧ピーク値が得られる。
このことは、ピーク値を下げることなくリード線
の接続強度を高め得ることを意味している。因み
に、上記構造によると、放電灯への組み込みを考
慮してリード線端子板の直径を３mmとした場合の
パルス電圧ピーク値は2500Vであり、この値は、
高圧放電灯を確実に始動させるのに十分な値であ
る。また、上記構造によるとコンデンサー素子の
基体は無機質ガラスで完全に被覆された形となつ
ているので、これを高圧放電灯の外球等の中に組
み込んだ場合にも、耐熱性は大きく、縁面放電も
生じにくく、さらにはコンデンサー基体中の酸素
がうばわれて固有抵抗が低下するといつた現象も
防ぐことができる。 以上の説明から明らかなように、本発明に係る
強誘電体セラミツクコンデンサーは、強誘電体セ
ラミツク基板の表面に電極を被着し、これら全体
を前記電極に対する通電部を除いて無機質ガラス
で完全に被覆するとともに、前記無機質ガラスの
非被覆部分に該非被覆部分の面積より大きい面積
を有する端子板を設置してこれを導電性ガラスに
より電極に接着したうえ、端子板にリード線を接
続した構造であり、これにより、先に述べたよう
な種々の効果を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコンデンサー素子に使用
するリード線端子板の斜視図、第２図は同端子板
を使用したコンデンサー素子の試験回路図、第３
図は本発明に係るコンデンサー素子の完成途中の
断面図、第４図は同じく完成後の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 強誘電体セラミツク基板の両面に電極を被着
   し、これら全体を前記電極に対する通電部を除い
   て無機質ガラスで完全に被覆するとともに、無機
   質ガラスの非被覆部分の外側に該非被覆部分の面
   積より大きい面積を有する端子板を設置してこれ
   を導電性ガラスにより電極に接着したうえ、該端
   子板にリード線を接続したことを特徴とする強誘
   電体セラミツクコンデンサー。