獨石陶瓷電容器產(chǎn)生嘯叫的原理

由于強電介質陶瓷的電致伸縮效應（又稱壓電效應），當施加交流電壓時，獨石電容器就會向堆疊方向發(fā)生伸縮。這是根據(jù)電介質一般的泊松比為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產(chǎn)生伸縮，結果等效電路板表面產(chǎn)生振動并能夠聽到聲音。因為單個電容器和空氣的聲阻抗有所差別，只是這樣的話根本聽不見任何聲音，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，振動頻率在人的可聽頻率范圍（20Hz～20kHz）內(nèi)就會產(chǎn)生“吱”的聲音。雖然貼片和電路板的振幅僅是1pm～1nm的程度，但振動聲音已足夠大到人耳很容易分辨的出。

作為針對電路板振動引起的電容器嘯叫對策，使用了相對低介電常數(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。另一種嘯叫的對策方法是通過使用端子板等，安裝電容器時，使其架空于電路板上，來抑制振動傳達到電路板上的方法。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，并開發(fā)了帶金屬端子的電容器產(chǎn)品。產(chǎn)品概要如下所示。

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金屬端子減少嘯叫

代表性的帶金屬端子獨石陶瓷電容器的結構圖如圖4所示。結構原理是通過接合材料（無鉛高溫焊接）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抑制振動傳達到電路板上。

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行評價的測定系統(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)來定量的測定電容器的嘯叫。

相對于單個貼片電容的嘯叫聲壓級，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行組合，能更大程度的降低嘯叫。

 
 圖6： 嘯叫比較數(shù)據(jù)的典型示例圖

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產(chǎn)品一覽

帶金屬端子的嘯叫對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題以外，也可能解決電容器貼片上的問題。比如，獨石陶瓷電容器由于電路板的彎曲應力使陶瓷出現(xiàn)裂縫，結果可能導致發(fā)生短路故障時，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，在擴大產(chǎn)品陣容的同時，也將為客戶提供更多諸如此類的具有優(yōu)勢的金屬端子電容器等解決方案，為客戶的設計提供協(xié)助。