嘯叫對(duì)策用帶金屬端子的小型獨(dú)石陶瓷電容器的商品化
摘要： 隨著電子產(chǎn)品的寂靜化，筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、超薄電視機(jī)等等，在各種各樣的應(yīng)用電源電路中，原先并未引人注目的由電容器振動(dòng)引起的“嘯叫”現(xiàn)已成為重要的設(shè)計(jì)課題之一。村田制作針對(duì)解決這一嘯叫問(wèn)題，向大家介紹面向移動(dòng)設(shè)備和聲像機(jī)器的，帶金屬端子、并已商品化的小型電容器。
關(guān)鍵字： 村田制作， 小型電容器， 嘯叫問(wèn)題
隨著電子產(chǎn)品的寂靜化，筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、超薄電視機(jī)等等，在各種各樣的應(yīng)用電源電路中，原先并未引人注目的由電容器振動(dòng)引起的“嘯叫”現(xiàn)已成為重要的設(shè)計(jì)課題之一。村田制作針對(duì)解決這一嘯叫問(wèn)題，向大家介紹面向移動(dòng)設(shè)備和聲像機(jī)器的，帶金屬端子、并已商品化的小型電容器。(圖1)
獨(dú)石陶瓷電容器產(chǎn)生嘯叫的原理
由于強(qiáng)電介質(zhì)陶瓷的電致伸縮效應(yīng)(又稱壓電效應(yīng))，當(dāng)施加交流電壓時(shí)，獨(dú)石電容器就會(huì)向堆疊方向發(fā)生伸縮。這是根據(jù)電介質(zhì)一般的泊松比為0.3的特性、如圖2所示與堆疊方向垂直的方向，即與電路板平行的方向也會(huì)產(chǎn)生伸縮，結(jié)果等效電路板表面產(chǎn)生振動(dòng)并能夠聽(tīng)到聲音。因?yàn)閱蝹€(gè)電容器和空氣的聲阻抗有所差別，只是這樣的話根本聽(tīng)不見(jiàn)任何聲音，但電容器被安裝在電路板的話，電路板作為阻抗變壓器發(fā)生振動(dòng)，振動(dòng)頻率在人的可聽(tīng)頻率范圍(20Hz～20kHz)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生“吱”的聲音。雖然貼片和電路板的振幅僅是1pm～1nm的程度，但振動(dòng)聲音已足夠大到人耳很容易分辨的出。
作為針對(duì)電路板振動(dòng)引起的電容器嘯叫對(duì)策，使用了相對(duì)低介電常數(shù)的材料，使電容器的變形量減小、抑制嘯叫的產(chǎn)品都商品化了。另一種嘯叫的對(duì)策方法是通過(guò)使用端子板等，安裝電容器時(shí)，使其架空于電路板上，來(lái)抑制振動(dòng)傳達(dá)到電路板上的方法。村田制作所的減少嘯叫的方法是在電容器外部電極上安裝金屬端子，并開(kāi)發(fā)了帶金屬端子的電容器產(chǎn)品。產(chǎn)品概要如下所示。
金屬端子減少嘯叫
代表性的帶金屬端子獨(dú)石陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。結(jié)構(gòu)原理是通過(guò)接合材料(無(wú)鉛高溫焊接)在貼片的外部電極上附上金屬端子、將金屬端子作為媒介與電路板接合。利用此金屬端子的彈性作用來(lái)抑制振動(dòng)傳達(dá)到電路板上。(圖5)
圖6為嘯叫比較數(shù)據(jù)的典型示例圖。在村田制作所擁有可進(jìn)行評(píng)價(jià)的測(cè)定系統(tǒng)，能夠使安裝了電容器的電路板上的嘯叫聲壓水平穩(wěn)定，可以利用此系統(tǒng)來(lái)定量的測(cè)定電容器的嘯叫。
相對(duì)于單個(gè)貼片電容的嘯叫聲壓級(jí)，接合了金屬端子的電容器能大幅減少嘯叫。此外，如果和使用了低介電常數(shù)材料陶瓷的電容器進(jìn)行組合，能更大程度的降低嘯叫。
產(chǎn)品一覽
帶金屬端子的嘯叫對(duì)策用陶瓷電容器列表如下所示。
今后的展望
金屬端子陶瓷電容器除了能解決嘯叫問(wèn)題以外，也可能解決電容器貼片上的問(wèn)題。比如，獨(dú)石陶瓷電容器由于電路板的彎曲應(yīng)力使陶瓷出現(xiàn)裂縫，結(jié)果可能導(dǎo)致發(fā)生短路故障時(shí)，由于加上金屬端子可以讓貼片電容架空于電路板上，耐電路板彎曲性得到了很大改善，從而確保了高可靠性。今后村田制作所將致力于更小型、大容量的產(chǎn)品，在擴(kuò)大產(chǎn)品陣容的同時(shí)，也將為客戶提供更多諸如此類的具有優(yōu)勢(shì)的金屬端子電容器等解決方案，為客戶的設(shè)計(jì)提供協(xié)助。
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