- 片狀疊層陶瓷電容器的嘯叫原理
- 金屬端子降低嘯叫的解決方案
解決方案：
- 外部電極焊接金屬端子。抑制壓電效應(yīng)引起的電路板振動
- 使用比一般普通電容的陶瓷材料更低介電率的材料
隨著近來的民用設(shè)備尺寸越來越小，越來越輕薄，電子設(shè)備內(nèi)部的溫度變高，逐漸地開始使用疊層型電容器替代薄膜電容。特別是FPD當中，為了追求薄型化，電源電路板高度越來越低，元器件也開始進行低厚度化和表面貼裝化的研究設(shè)計。同時在中高壓領(lǐng)域，作為開關(guān)電源節(jié)省能耗的對策之一，使用疊層電容器能夠在待機時間降低電力消耗。但是，在電源初級中，待機狀態(tài)的基本頻率是在幾百至幾千赫茲，在一些較高級的靜音設(shè)計電視中，電容器會出現(xiàn)“嘯叫”的情況。
村田制作所為了解決此類嘯叫問題，通過對疊層陶瓷電容器的外部電極焊接金屬端子，來抑制電容器壓電效應(yīng)引起的電路板振動。下面就介紹一下這系列產(chǎn)品。（圖1）
圖1：金屬端子電容器
片狀疊層陶瓷電容器的嘯叫原理
由于陶瓷的強介電性引起的壓電效應(yīng)，疊層電容在施加交流電之后會向疊層的方向發(fā)生伸縮。這是因為介電體一般的泊松比（橫向變形系數(shù)）為0.3，如圖2中所示，與疊層方向垂直的方向，即與電路板平行的方向也會發(fā)生伸縮，結(jié)果導(dǎo)致電路板表面產(chǎn)生振動并能夠聽到聲音。電容器以及電路板的振幅僅為1pm～1nm，但振動聲音已足夠大到我們可以聽見。單個電容器與空氣產(chǎn)生的聲阻抗有所差別，因此若僅是這樣的話應(yīng)該幾乎是聽不到嘯叫的，然而焊接到電路板上之后，電路板成了聲阻抗變壓器，使振動頻率達到人耳可分辨頻段(20Hz～20kHz)時，就會聽到類似“嘰”的聲音。
圖2：施加電壓時的壓電效應(yīng)引起電容變形
圖3：壓電效應(yīng)導(dǎo)致電路板變形
為了解決電路板振動引起的電容器嘯叫，通過使用比一般普通電容的陶瓷材料更低介電率的材料，可以減少電容器的壓電效應(yīng)，從而開發(fā)出抑制嘯叫的電容產(chǎn)品。另一種解決嘯叫的方法，是將電容器用端子板等從電路板上撐起，抑制振動傳遞到電路板。村田制作所為減低嘯叫，開發(fā)出在電容器的外部電極處焊接有金屬端子的金屬端子電容器。以下敘述其概要。
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金屬端子降低嘯叫
典型的疊層陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
金屬端子通過接合材料（LF高溫焊接）與電容器的外部電極相結(jié)合，使金屬端子成為接合電路板的媒介。金屬端子的形狀采用能夠降低嘯叫效果的U字形。它只是與電容器上壓電效應(yīng)比較小的WT面外側(cè)部分結(jié)合，從而減低電容器振動的傳遞。
圖4：金屬端子陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)圖
圖5中顯示了嘯叫強度的比較數(shù)據(jù)。村田制作所擁有聲壓強度測定系統(tǒng)，用于安穩(wěn)地測定安裝有電容器的的嘯叫強度，通過此系統(tǒng)可以對電容器的嘯叫進行定量測試。
針對單個電容器的嘯叫，金屬端子電容器能夠大幅度的降低嘯叫強度。另外，若與使用低介電率材料的陶瓷電容結(jié)合，能更進一步降低嘯叫強度。
圖5：聲壓強度比較
產(chǎn)品列表
金屬端子電容器產(chǎn)品列表如下所示。
金屬端子電容器除了能夠解決嘯叫的問題之外，還能夠解決電容貼裝的一些課題。舉例來說，疊層陶瓷電容器由于電路板彎曲產(chǎn)生的作用力會造成斷裂，結(jié)果可能會導(dǎo)致短路情況的發(fā)生，而焊接金屬端子讓電容器從電路板上撐起，使電容器的耐電路板彎曲性大大的提高，確保了高可靠性。村田將靈活運用金屬端子電容器的這些優(yōu)勢，為客戶提供更多的解決方案，追求客戶的滿意度。
