(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題はキャパシタの電極の周縁部の形状を凹凸形状とし、負荷を分散させることで、電力及び電界が集中して破壊するのを防ぎ、信頼性を向上させたキャパシタを提供することである。【解決手段】上記課題を解決するため、本実施形態の高耐圧高周波キャパシタは、平板状の第１の電極と、この第１の電極と対向して設けられた平板状の第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に位置する誘電体を備えた積層体を備えるキャパシタであって、前記第１の電極の周縁部の一部は凹凸形状であり、前記第２の電極の周縁部の、前記第１の電極の凹凸形状に向かい合って位置する部分が凹凸形状であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１の電極と、この第１の電極と対向して設けられた平板状の第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に位置する誘電体を備えた積層体を備えるキャパシタであって、
前記第１の電極の周縁部の一部は凹凸形状であり、
前記第２の電極の周縁部の、前記第１の電極の凹凸形状に向かい合う部分が凹凸形状であることを特徴とする、高耐圧高周波キャパシタ。
【請求項２】
前記第１の電極の凹凸形状と前記第２の電極の凹凸形状は、その凹凸の波形が略同一であり、その波形の頂点の電極面上の位置が略同一であることを特徴とする、請求項１に記載の高耐圧高周波キャパシタ。
【請求項３】
前記第１の電極の凹凸形状と前記第２の電極の凹凸形状は、その電極の凹凸の波形が略同一であり、位相のみが異なることを特徴とする、請求項１に記載の高耐圧高周波キャパシタ。
【請求項４】
前記第１の電極の凹凸形状と前記第２の電極の凹凸形状は、その電極の凹凸の波形及び振幅が略同一であり、凹凸の波長が異なることを特徴とする、請求項１に記載の高耐圧高周波キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高耐圧高周波キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダシステムをはじめとする通信機器に用いられている電力増幅器などには、高耐圧高周波キャパシタが使用される。キャパシタは様々な形状があるが、中でも並行平板キャパシタは高周波特性が優れているという理由から採用されることが多い。
【０００３】
ところで高耐圧高周波キャパシタの電極は、正方形あるいは長方形のものを用いるのが一般的である。しかし、高周波電流及び電界は、入出力配線と平行な方向となる電極の２つの辺の近傍に集中し、高耐圧の場合にはこれら高周波電流及び電界が集中する部位に大きい負荷がかかった場合などに破壊されてしまうという課題があった。
【０００４】
本発明では、周縁部を凹凸形状とすることで、高周波電流を分散させ、部分的に集中して大きい負荷がかかるのを防ぐ。周縁部を凹凸形状とすると、電極を流れる高周波電流は周縁部の凹凸に沿って流れるものと入手力配線とほぼ平行に流れるものなどに分散するため、高周波電流及び電界の極大値が下がり、電極の一部分に集中して大きい負荷がかかるのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６０２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、キャパシタの電極の周縁部の形状を凹凸形状とし、負荷を分散させることで、電力及び電界が集中して破壊するのを防ぎ、信頼性を向上させたキャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態の高耐圧高周波キャパシタは、平板状の第１の電極と、この第１の電極と対向して設けられた平板状の第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に位置する誘電体を備えた積層体を備えるキャパシタであって、前記第１の電極の周縁部の一部は凹凸形状であり、前記第２の電極の周縁部の、前記第１の電極の凹凸形状に向かい合って位置する部分が凹凸形状であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す側面図。
【図２】第１の実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す上面図。
【図３】第２の実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す上面図。
【図４】第３の実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す上面図。
【図５】従来の高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す上面図。
【図６】従来の高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
以下、本実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタについて、図面に基づき説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタ１００を模式的に示す側面図である。
【００１１】
本実施形態に係る高耐圧高周波キャパシタは、第１の電極１２ａと、第２の電極１２ｂと、それらの間に位置する誘電体１３の積層を備える。第１の電極１２ａには第１の電極側配線１１ａが、第２の電極１２ｂには第２の電極側配線１１ｂが接続されている。
【００１２】
第１の電極１２ａと第２の電極１２ｂは、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、およびそれらの合金等が用いられる。誘電体１３は、ＦＲ４等のプリント基板、セラミック基板、ＳｉＯ、ＳｉＮ等が用いられる。第１の電極１２ａ、第２の電極１２ｂ、誘電体１３の材料は一例であって、上記以外の材料を用いても良い。
【００１３】
図５は従来の高耐圧高周波キャパシタを模式的に示す上面図であり、電極面と垂直の方向（図１のＸ方向）から見たときの上面図である。（ａ）は第１の電極１２ａ、（ｂ）は第２の電極１２ｂ、（ｃ）は第１の電極１２ａと第２の電極１２ｂと誘電体１３の積層であるキャパシタを示す。第１の電極１２ａ、第２の電極１２ｂは、図１の第１の電極１２ａ、第２の電極１２ｂと対応している。高周波電流は矢印Ｉｉｎ方向に入力し、矢印Ｉｏｕｔ方向に出力する。従来の形状では、各電極の配線と平行な２つの辺（（ａ）第１の電極１２ａは図５の辺５−ａ１、辺５−ａ２、（ｂ）第２の電極１２ｂは辺５−ｂ１、辺５−ｂ２）近傍に集中して高周波電流が流れ、大きい負荷がかかると、破壊されやすくなるという課題があった。
【００１４】
図６はキャパシタの斜視図であり、第１の電極１２ａの辺５−ａ１と第２の電極１２ｂの辺５−ｂ１、第１の電極１２ａの辺５−ａ２と第２の電極１２ｂの辺５−ｂ２は誘電体１３を挟んで向かいあっている。
【００１５】
図２は、本実施形態に係るキャパシタを模式的に示す上面図であり、電極面と垂直の方向（図１のＸ方向）から見たときの図である。図５と同様、（ａ）は第１の電極１２ａ、（ｂ）は第２の電極１２ｂ、（ｃ）はキャパシタを示す。図２では、図５の各電極の配線と平行な２つの辺（図５の辺５−ａ１、辺５−ａ２、辺５−ｂ１、辺５−ｂ２）にあたる周縁部は直線ではなく、凹凸形状となっている。第１の電極１２ａの凹凸形状の部分（第１の凹凸部と呼ぶ）と、第２の電極１２ｂの凹凸形状の部分（第２の凹凸部と呼ぶ）は、電極の周縁部の凹凸形状が例えば正弦波のようになっており、その波形、が略同一であり、積層されると（ｃ）に示すように第１の凹凸部と第２の凹凸部は重なる。なお略同一の波形は、設計的な誤差があっても良い。
【００１６】
凹凸形状の大きさは、その振幅の差分（図２（ａ）のｄ）が概ね各電極の表皮厚以上であることが望ましい。第１の電極１２ａ及び第２の電極１２ｂがＣｕ、Ａｕ、Ａｌ、の表皮厚の代表例を以下に示す。
【００１７】
【表１】
2020057643.tif 000003
【００１８】
σは導電率を、ｆｒｅｑ．は周波数をδは表皮厚を表す。一例として、Ｃｕの１ＧＨｚでの表皮厚は２．０７μｍである。
【００１９】
以上のように、第１の電極１２ａ及び第２の電極１２ｂの周縁部の形状を一部凹凸形状とすることで、電極を流れる高周波電流が分散し、高周波電流及び電界の集中が緩和され、負荷が低減する。そのため電極や誘電体の破壊を防ぐことができ、高耐圧高周波キャパシタとしての信頼性が向上する。
【００２０】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、第１の電極１２ａの凹凸形状の部分（第１の凹凸部とする）と、第２の電極１２ｂの凹凸形状の部分（第２の凹凸部とする）は、波形、振幅、波長が略同一であり、重ねると図２（ｃ）に示すように重なっていた。第２の実施形態では、第１の凹凸部と第２の凹凸部の波形は略同一だが、位相を変え、頂点の位置を少しずらすことで、集中する負荷をさらに分散して小さくすることができる。なお略同一の波形は、設計的な誤差があっても良い。
【００２１】
図３は、第２の実施形態に係るキャパシタを模式的に示す上面図であり、電極面と垂直の方向（図１のＸ方向）から見たときの図である。図２と同様、（ａ）は第１の電極１２ａ、（ｂ）は第２の電極１２ｂ、（ｃ）はキャパシタを示す。（ｃ）は、第１の凹凸部は実線で、第２の凹凸部は破線で表す。波形は（ａ）の第１の凹凸部と（ｂ）の第２の凹凸部で略同一なものの、積層した場合に（ｃ）のようにずれが生じるような凹凸形状としている。
【００２２】
このように、第１の凹凸部と第２の凹凸部の凹凸形状の位相をずらすことで、第１の凹凸部と第２の凹凸部が平行でなくなり、第１の電極１２ａの周縁部と第２の電極１２ｂの周縁部での高周波電流及び電界の集中が緩和されるため、電極上での高周波電流及び電界の極大値が下がってそれぞれの電極にかかる負荷が低減する。そのため電極の破壊を防ぐことができ、第１の実施形態と比較して高耐圧高周波キャパシタとしての信頼性がさらに向上する。
【００２３】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では第１の凹凸部と第２の凹凸部の位相を少しずらしていたが、第３の実施形態では、波形は略同一にするものの、異なった波長とすることで、高周波電流及び電界の集中をより緩和する。なお略同一の波形は、設計的な誤差があっても良い。
【００２４】
図４は、第３の実施形態に係るキャパシタを模式的に示す上面図であり、電極面と垂直の方向（図１のＸ方向）から見たときの図である。図２と同様、（ａ）は第１の電極１２ａ、（ｂ）は第２の電極１２ｂ、（ｃ）はキャパシタを示す。（ｃ）では、第１の凹凸部は実線で、第２の凹凸部は破線で表す。（ａ）の第１の凹凸部と（ｂ）の第２の凹凸部の波形は略同一だが、波長が異なる。そのため、積層すると（ｃ）の様に第１の凹凸部と第２の凹凸部でずれが生じる。
【００２５】
このように、第１の凹凸部と第２の凹凸部の凹凸形状の波長をずらすことで、第１の凹凸部と第２の凹凸部が平行でなくなり、第１の電極１２ａの周縁部と第２の電極１２ｂの周縁部での高周波電流及び電界の集中が緩和されるため、電極上での高周波電流及び電界の極大値が下がってそれぞれの電極にかかる負荷が低減する。そのため電極の破壊を防ぐことができ、第１の実施形態と比較して高耐圧高周波キャパシタとしての信頼性がさらに向上する。
【００２６】
また、凹凸形状の大きさは、その差分が概ね電極の表皮厚以上であることが望ましく、表皮厚は周波数によって変わる。第１の電極１２ａと第２の電極１２ｂの凹凸形状の波長を変えることで、より広帯域にわたり、同種の高周波電流及び電界の集中が緩和され、高耐圧される効果が得られる。
【００２７】
なお、以上の説明で用いた図２、図３、図４では凹凸形状は正弦波に似た形状で説明したが、凹凸の形状はそれに限らず、矩形波や、三角波、鋸歯状波、またはそれらに近い波など他の形状でも良い。また、図２、図３、図４では、図５の各電極の配線と平行な２つの辺（図５の辺５−ａ１、辺５−ａ２、辺５−ｂ１、辺５−ｂ２）にあたる周縁部を凹凸形状としていたが、その一部のみを凹凸形状としても良いし、２つの辺以外の周縁部も凹凸形状としても良い。ただし、凹凸形状とする部分は多い方が、効果は期待できる。
【００２８】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１１ａ  第１の電極側配線
１１ｂ  第２の電極側配線
１２ａ  第１の電極
１２ｂ  第２の電極
１３  誘電体
１００  高耐圧高周波キャパシタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020057643.tif 000006
【図４】
2020057643.tif 000007
【図５】
2020057643.tif 000008
【図６】
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