(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体セラミックスよりなるセラミック板と、
前記セラミック板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極と、
第１，第２の電極に焼き付けにより固化される導電性接合材を介して接合された第１，第２のリード端子とを備え、
前記第１，第２のリード端子が、第１，第２の電極に接合される端部に、リード端子本体部よりも径の大きな第１の鍔部と、第１の鍔部から第１，第２の電極とは反対側に隔てられて形成された第２の鍔部とを有し、前記第１，第２のリード端子が金属線よりなり、かつ第１，第２の鍔部がヘッダー加工により形成されていることを特徴とする、非線形誘電体素子。
【請求項２】
前記第１，第２のリード端子が、セラミック板を介して対向する位置で第１，第２の電極に接合されている、請求項１に記載の非線形誘電体素子。
【請求項３】
前記接合材が、ガラスフリット含有導電性接合材である、請求項１または２に記載の非線形誘電体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高輝度放電灯（ＨＩＤランプ）に用いられる高圧パルス発生用コンデンサのように、電界−電荷特性において非線形挙動を示す非線形誘電体素子に関し、より詳細には、リード端子接合構造が改良された非線形誘電体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高輝度を実現するランプとして上記ＨＩＤランプが用いられている。この種のＨＩＤランプには、高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプのように、始動時に１〜４ｋＶ程度の高圧パルスを必要とするものがある。そこで、高圧パルスを発生させるために、非線形特性を有するコンデンサが組み込まれている。
例えば、実願平３−７７７４号には、上記のような非線形コンデンサが開示されている。この非線形コンデンサの構造を、図３に示す。
【０００３】
コンデンサ５１は、チタン酸バリウム系セラミックスよりなるセラミック板５２の両面に、電極５３，５４を形成した構造を有する。電極５３，５４の中央には、接合材５５ａ，５５ｂを介してリード端子５６，５７が接合されている。この接合材としては、ガラスフリット含有Ａｇペーストのような耐熱性接合材が用いられており、接合は、上記ガラスフリット含有Ａｇペーストを電極５３，５４の中央に塗布し、リード端子５６，５７を接触させ、焼き付けることにより行われていた。
また、電極５３，５４の外周縁近傍を覆うように、リング状に絶縁層５８，５９が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来の非線形コンデンサ５１では、接合材５５ａ，５５ｂにより、上述した方法に従ってリード端子５６，５７が電極５３，５４に接合されていた。ところで、この接合に際し、十分な接合強度を得るには、リード端子５６，５７を電極５３，５４側に圧接させて接触位置を固定する必要がある。従って、リード端子５６，５７の先端に設けられた鍔部５６ａ，５７ａの背面側に治具を当接させ、リード端子５６，５７を電極５３，５４の中央の接合位置に圧接させていた。
【０００５】
しかしながら、上記圧接に伴い、焼き付け前の接合材５５ａ，５５ｂが鍔部５６ａ，５７ａと電極５３，５４との界面から外側にはみ出し、鍔部５６ａ，５７ａの側面から背面にまわり込み、治具に付着することがあった。
【０００６】
その結果、治具とリード端子５６，５７とが接合されてしまったり、また、余分な接合材５５ａ，５５ｂにより治具が汚染されたりすることがあった。
また、リード端子５６，５７は、通常、細い金属線からなるので、治具を用いて接合位置に固定した場合、リード端子５６，５７の変形や該変形に伴って位置ずれが生じがちであった。
【０００７】
本発明の目的は、電極に対するリード端子の接合作業を容易に行うことができ、接合材による治具とリード端子との誤った接合が生じ難く、リード端子が電極の正しい位置に、十分な強度で接合されている非線形誘電体素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る非線形誘電体素子は、誘電体セラミックスよりなるセラミック板と、前記セラミック板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極と、第１，第２の電極に焼き付けにより固化される導電性接合材を介して接合された第１，第２のリード端子とを備え、前記第１，第２のリード端子が、第１，第２の電極に接合される端部に、リード端子本体部よりも径の大きな第１の鍔部と、第１の鍔部から第１，第２の電極とは反対側に隔てられて形成された第２の鍔部とを有し、前記第１，第２のリード端子が金属線よりなり、かつ第１，第２の鍔部がヘッダー加工により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記第１，第２のリード端子が、セラミック板を介して対向する位置で第１，第２の電極に接合されている。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、上記接合材が、ガラスフリット含有導電性接合材により構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の非限定的な実施例を挙げることにより、本発明を明らかにする。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係る非線形誘電体素子を示す縦断面図である。本実施例の非線形誘電体素子は、ＨＩＤランプにおいて高電圧のパルスを発生させるコンデンサとして好適に用いられる。もっとも、非線形誘電体素子１は、上記用途に限定されず、様々な用途に、パルス発生用コンデンサとして用いることができる。
【００１３】
図１に示すように、非線形誘電体素子１は、円板状のセラミック板２を用いて構成されている。セラミック板２は、誘電体セラミックスよりなり、用い得る誘電体セラミックスとしては、電界−電荷特性においてヒステリシスを示す、いわゆる非線形特性を有する適宜の誘電体セラミックスを用いることができ、本実施例ではチタン酸バリウム系セラミックスが用いられている。
【００１４】
セラミック板２の上面２ａ上には、第１の電極３が形成されており、下面２ｂ上には、第２の電極４が形成されている。
電極３，４は、本実施例では、Ａｇ−Ｐｄペーストを塗布し、焼き付けることにより形成されている。もっとも、電極３，４を構成する材料については、特に限定されず、Ａｇ、Ｃｕなどの他の金属や合金を用いることもできる。電極３，４は、蒸着、メッキ、スパッタリングなどの他の形成方法により形成されてもよい。
【００１５】
また、セラミック板２や電極３，４の平面形状についても、円板状に限らず、四角形等の他の形状とされてもよい。さらに、電極３，４は、セラミック板の平面形状より小さいことが、耐圧を高める上で好ましい。
【００１６】
電極３，４の外周縁近傍を被覆するように、絶縁層５，６が形成されている。絶縁層５，６は、本実施例では、強誘電性結晶化ガラスをリング状に印刷し、焼成することにより構成されている。もっとも、強誘電性結晶化ガラスを用いる必要は必ずしもなく、例えば誘電体セラミックスを主体とするセラミックスラリーを塗布し、焼き付けることにより絶縁層５，６を形成してもよい。
【００１７】
絶縁層５，６を形成することにより、電極３，４間の所望でない放電を防止することができ、耐電圧を高めることができる。
電極３，４の中央には、接合材７，８を介して第１，第２のリード端子９，１０が接合されている。第１，第２のリード端子は、セラミック板２を介して対向するように、電極３，４の中央に接合されている。
【００１８】
リード端子９，１０は、本実施例においてはＮｉ線により構成されており、電極３，４に接合される側の端部に、リード端子本体９ａ，１０ａよりも径の大きな第１の鍔部９ｂ，１０ｂが形成されている。第１の鍔部９ｂ，１０ｂは、接合材７，８による接合面積を大きくし、リード端子９，１０を電極３，４に強固に接合するために設けられている。
【００１９】
また、第１の鍔部９ｂ，１０ｂから電極３，４から遠ざかる方向に隔てられて、第２の鍔部９ｃ，１０ｃが形成されている。第２の鍔部９ｃ，１０ｃは、リード端子本体９ａ，１０ａよりも大きな径を有するように構成されている。この第２の鍔部９ｃ，１０ｃは、リード端子９，１０を電極３，４側に圧接させて接合するに際し、治具が当接される部分を構成している。すなわち、第２の鍔部９ｃ，１０ｃの背面（背面とは、電極３，４とは反対側の面を示すこととする）に治具を当接させ、リード端子９，１０を電極３，４側に押圧することにより、第１の鍔部９ｂ，１０ｂを接合材７，８を介して電極３，４に圧接させることができる。
【００２０】
接合材７，８としては、本実施例では、ガラスフリット含有Ａｇペーストが用いられている。もっとも、焼き付けにより固化される限り、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金ペーストなど他の導電性接合材を用いてもよい。
【００２１】
接合に際しては、図２に示すように、接合材７，８を電極３，４の中央に塗布する。他方、治具としての金型１１，１２に、リード端子９，１０をセットしておく。金型１１は、下型を構成し、上方に開いた凹部１１ａを有する。凹部１１ａの底面には、貫通孔１１ｂが形成されており、該貫通孔１１ｂに、リード端子１０が挿通されている。貫通孔１１ｂの径は、第２の鍔部１０ｃの径よりも小さくされている。従って、図示のように、リード端子１０は、第２の鍔部１０ｃの背面が治具である金型１１の凹部１１ａの底面に当接された状態で係止されている。
【００２２】
上記凹部１１ａ内に、接合材７，８が塗布された非線形誘電体素子１を載置する。しかる後、金型１２と共にリード端子９を降下する。金型１２は、上面１２ａ及び下面１２ｂを貫通している貫通孔１２ｃを有する。貫通孔１２ｃの径は、リード端子９の第２の鍔部９ｃの径よりも小さくされている。
【００２３】
上記金型１１，１２を近接させることにより、リード端子９，１０の第２の鍔部９ｃ，１０ｃの背面が金型１１，１２で押圧され、第１の鍔部９ｂ，１０ｂが接合材７，８を介して電極３，４に圧接される。この状態で、全体を接合材７，８の焼付け温度に加熱することにより、リード端子９，１０を電極３，４に接合することができる。
【００２４】
ところで、上記接合に際しては、第２の鍔部９ｃ，１０ｃの背面が治具である金型１１，１２に接触するが、接合材７，８が直接接触される第１の鍔部９ｂ，１０ｂは金型１１，１２に接触しない。従って、第１の鍔部９ｂ，１０ｂを電極３，４側に圧接させた場合に、余剰の接合材が第１の鍔部９ｂ，１０ｂに背面側にまわり込んだとしても、まわり込んだ接合材が金型１１，１２に付着することがない。
【００２５】
よって、金型１１，１２が誤ってリード端子９，１０と接合されるおそれがない。また、金型１１，１２に余剰の接合材が付着しないため、多数の非線形誘電体素子にリード端子９，１０を順次接合するのに好適に用い得ることがわかる。
【００２６】
なお、第２の鍔部９ｃ，１０ｃの前面と、第１の鍔部９ｂ，１０ｂの背面との間の距離Ａ（図１参照）については、特に限定されるわけではないが、０．１ｍｍ以上とすることが望ましい。この距離Ａが０．１ｍｍ未満の場合には、第２の鍔部９ｃ，１０ｃが第１の鍔部９ｂ，１０ｂに近くなり過ぎ、圧接によりはみ出た接合材が第１の鍔部９ｂ，１０ｂの背面だけでなく、第２の鍔部９ｃ，１０ｃの背面にもまわり込むことがある。
【００２７】
もっとも、上記距離Ａについては、使用する接合材の種類、粘性、リード端子９，１０を電極３，４側に圧接させる力、鍔部９ｂ，１０ｂの面積等により異なるため、一義的には定め得ない。また、第２の鍔部９ｃ，１０ｃの前面と、第１の鍔部９ｂ，１０ｂの背面との間の距離Ａが大きすぎると、リード端子９，１０の材質及び径によっては、第２の鍔部９ｃ，１０ｃを金型１１，１２により電極３，４側に押圧した場合、第１，第２の鍔部９ｂ，９ｃ間及び１０ｂ，１０ｃ間においてリード端子９，１０が変形するおそれがある。従って、上記距離Ａは、２０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２８】
本願発明者の実験によれば、直径１８ｍｍ×厚み１ｍｍの円板状のチタン酸バリウムよりなるセラミック板２の両面に、直径１６ｍｍのＡｇ−Ｐｄ電極３，４を形成し、強誘電性結晶化ガラスを外径１７ｍｍ及び内径１４ｍｍのリング状に印刷し、焼成して絶縁層５，６を形成してなる素子に、直径２ｍｍの第１の鍔部９ｂ，１０ｂ、及び第１の鍔部から１ｍｍの距離離れた位置に直径２ｍｍの第２の鍔部９ｃ，１０ｃを有し、本体部分の径が０．５ｍｍのＮｉ線よりなるリード端子９，１０をガラスフリットを３体積％含有した接合材７，８を用いて金型１１，１２にセットし、５００℃で焼き付けたところ、金型１１，１２への接合材の付着、リード端子９，１０の位置ずれ不良及び接合強度不良を著しく低減し得ることが確かめられた。
【００２９】
なお、比較のために、リード端子９，１０を用いずに、図３に示した従来の非線形コンデンサ５１を、上記実施例と同じ仕様で作製したところ、リード端子５６，５７の位置ずれ不良や接合強度不良は約６０％の割合で発生した。
【００３０】
本発明の特徴は、上記リード端子９，１０の構造及び接合材７，８による電極３，４への接合部分にあり、電極３，４の形状や絶縁層５，６の形状及び材質等については適宜変更することができる。例えば、絶縁層５，６については、電極３，４の外周縁近傍を被覆するだけでなく、接合材７，８による接合される部分の周囲を全て被覆するように形成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明に係る非線形誘電体素子では、第１，第２のリード端子が、耐熱性接合材を介して第１，第２の電極に接合されており、該第１，第２のリード端子が、リード端子本体部より径の大きな第１の鍔部と、第１の鍔部から第１，第２の電極とは反対側に隔てられて形成された第２の鍔部とを有するため、第１の鍔部の前面により第１，第２の電極に対して比較的大きな面積で強固に接合されると共に、治具が第２の鍔部の背面に当接されてリード端子が電極に対して圧接されるので固化前の接合材が第１の鍔部の背面にまわり込んだとしても、第２の鍔部の背面までは至らない。従って、使用する治具とリード端子とが誤って接合材により接合されることがなく、使用した治具を多数の非線形誘電体素子の製造に、何らの支障なく繰り返し用いることができる。
【００３２】
しかも、上記第１，第２の鍔部をリード端子に設けたため、リード端子の線径が細い場合であっても、機械的強度が高められるため、リード端子の接合位置の所望でない位置ずれを効果的に防止することができ、正しい位置にリード端子を確実に接合することができると共に、リード端子を電極に強固に接合することができる。
【００３３】
従って、従来の第２の鍔部を有しないリード端子を用いた非線形誘電体素子では、リード端子の接合に際しての位置ずれ不良や接合強度不良が頻発していたのに対し、本発明に従って第１，第２の鍔部を設けることにより、このような位置ずれ不良や接合強度不良を解消することができ、信頼性に優れた非線形誘電体素子を提供することができる。
【００３４】
また、第１，第２のリード端子が金属線よりなり、かつ第１，第２の鍔部がヘッダー加工により形成されているので、接合材を介して第１，第２の電極と第１，第２のリード端子を確実に電気的に接続することができると共に、第１，第２の鍔部をヘッダー加工により所望の形状に容易にかつ正確に形成することができるので、第２の鍔部を設けたことにより、上述したリード端子の位置ずれ不良や接合強度不良をより一層効果的に解消することができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明では、第１，第２のリード端子が、セラミック板を介して対向する位置で第１，第２の電極に接合されているので、第１，第２のリード端子を第１，第２の電極に圧接させた際に、第１，第２のリード端子の位置ずれをより一層効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る非線形誘電体素子を示す縦断面図。
【図２】図１に示した非線形誘電体素子を製造する工程を説明するための断面図。
【図３】従来の非線形誘電体素子を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…非線形誘電体素子
２…セラミック板
２ａ，２ｂ…第１，第２の面としての上面及び下面
３，４…第１，第２の電極
７，８…接合材
９，１０…第１，第２のリード端子
９ａ，１０ａ…リード端子本体部
９ｂ，１０ｂ…第１の鍔部
９ｃ，１０ｃ…第２の鍔部
１１，１２…治具としての金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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