(57)【要約】【課題】より低コストのトリマコンデンサを提供すること。【解決手段】本発明のトリマコンデンサは、熱可塑性樹脂基板と、該熱可塑性樹脂基板の上面に形成された第１電極とを有するステータと、セラミック誘電体基板と第２電極とを有し、前記セラミック誘電体基板を介して前記第２電極が前記第１電極と対向するように、前記ステータの前記上面上に配置されたロータと、頭部と下端部とを有し、前記ロータと前記ステータを貫通して、前記頭部と前記下端部の間で前記ロータを前記ステータに対して回動させる軸部と、前記ステータの底面を圧接するように前記軸部の下端部によって保持されたバネ部材と、を有する。【選択図】図２
2017069327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂基板と、該熱可塑性樹脂基板の上面に形成された第１電極とを有するステータと、
セラミック誘電体基板と第２電極とを有し、前記セラミック誘電体基板を介して前記第２電極が前記第１電極と対向するように、前記ステータの前記上面上に配置されたロータと、
頭部と下端部とを有し、前記ロータと前記ステータを貫通して、前記頭部と前記下端部の間で前記ロータを前記ステータに対して回動させる軸部と、
前記ステータの底面を圧接するように前記軸部の下端部によって保持されたバネ部材と、
を有するトリマコンデンサ。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂基板の上面は平坦である請求項１記載のトリマコンデンサ。
【請求項３】
前記バネ部材が、皿部と、該皿部の側方に突出したアーム部を有し、該皿部は前記軸部の下端部を回動可能に保持し、該皿部の開口周縁上面と該アーム部の上面とが前記ステータを圧接する、請求項１または請求項２に記載のトリマコンデンサ。
【請求項４】
前記第１電極が、前記熱可塑性樹脂基板と一体成形された導電性金属部材である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトリマコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量を調整可能なトリマコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
トリマコンデンサは可変コンデンサとも呼ばれ、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。このトリマコンデンサは、ステータ電極をインサート成形したステータと、ステータ上に回動可能に配置された誘電体セラミックスからなるロータと、ロータとステータを貫通し、ロータをステータに対して回動させるシャフトと、シャフトの下端部を貫通させてかしめるとともに、ステータを圧接するスプリング端子を備えている。ロータ上のロータ電極を誘電体セラミックスを介してステータと対向させ、シャフトの頭部をドライバー等により回動させると、シャフトとロータが、ステータに対して一体的に回動することで、ロータ電極とステータ電極の対向面積を変化させることができる。これにより、トリマコンデンサの静電容量値を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７５９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、各種電子機器の価格低下に伴い、それら電子機器に用いるトリマコンデンサのさらなるコスト低減が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、従来に比べより低コストのトリマコンデンサを提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らはトリマコンデンサの低コスト化のため、ステータの材料として、熱硬化性樹脂に代えて、低コスト化の可能な熱可塑性樹脂を用いることを検討した。しかし、熱可塑性樹脂から作製したステータを用いたトリマコンデンサにリフローを行うと、軟化したステータが下のスプリング端子により押し上げられ、ロータの側面に沿って盛り上がったり、ロータとステータとの密着力が不均一となり、静電容量が安定せず、プリセット後の静電容量変化（以下、セッティングドリフトという）が大きくなるという問題があることを見出した。ここで、リフローは、最高２６０℃程度の温度で行う。
【０００７】
これに対し、本発明者らは、リフロー前に、ステータの熱変形を許容する空間を形成する空隙部をステータに設けることで、ステータの盛り上がりを防止することができ、ロータとステータの密着力及び静電容量が安定することを見出して、本発明を完成させたものである。
【０００８】
すなわち、本発明のトリマコンデンサは、
熱可塑性樹脂基板と、該熱可塑性樹脂基板の上面に形成された第１電極とを有するステータと、
セラミック誘電体基板と第２電極とを有し、前記セラミック誘電体基板を介して前記第２電極が前記第１電極と対向するように、前記ステータの前記上面上に配置されたロータと、
頭部と下端部とを有し、前記ロータと前記ステータを貫通して、前記頭部と前記下端部の間で前記ロータを前記ステータに対して回動させる軸部と、
前記ステータの底面を圧接するように前記軸部の下端部によって保持されたバネ部材と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のトリマコンデンサは、ステータの材料として熱可塑性樹脂を用いることで、従来に比べより低コストのトリマコンデンサを提供することができる。
【００１０】
本発明の一態様では、熱可塑性樹脂基板の上面が平坦である。
【００１１】
上記の態様によれば、熱可塑性樹脂基板が平坦であるので、静電容量が安定し、セッティングドリフトを小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記バネ部材が、皿部と、該皿部の側方に突出したアーム部を有し、該皿部は前記軸部の下端部を回動可能に保持し、該皿部の開口周縁上面と該アーム部の上面とが前記ステータを圧接する。
【００１３】
上記の態様によれば、軸部の固定と、ステータに対する圧接を１つの部材が行うことができるので、より低コストで製造することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記第１電極が、前記熱可塑性樹脂基板と一体成形された金属部材を用いることもできる。
【００１５】
上記の態様によれば、第１電極の浮き上がりを防止できるので、静電容量のバラツキをさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来に比べ低コストのトリマコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るトリマコンデサの構造の一例を示す模式分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るトリマコンデサの構造の一例を示す模式縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るトリマコンデサの構造の一例を示す模式分解斜視図である。トリマコンデンサＡは、ステータ１と、ステータ１上に配置されたロータ２と、ロータ２とステータ１を貫通し、ロータ２をステータ１に対して回動可能に保持する軸部３と、軸部３を回動可能に保持するとともに、ステータ１を圧接するバネ部材４を有している。
【００２０】
ステータ１は、熱可塑性樹脂基板１ａと、該熱可塑性樹脂基板１ａの上面に形成された第１電極１０ｂとを有し、貫通孔１ｃが設けられている。以下、本明細書において、ステータ１の上面において、ロータ２が摺動する部分を摺動面１０１といい、該摺動面１０１と連続し、外周側に位置する部分を非摺動面１０２という。また、摺動面１０１をさらに、摺動面１０１の中心を通り、ステータ１の長手方向に直交する線によって分割し、それぞれ第１摺動面１０１ａと第２摺動面１０１ｂという。さらに、非摺動面１０２については、第１電極１０ｂ側を第１非摺動面１０２ａといい、第２摺動面１０１ｂ側を第２非摺動面１０２ｂという。ステータ１には、導電性金属部材１ｂを、熱可塑性樹脂でインサート成形したものを用いることができ、貫通孔１ｃは、摺動面１０１の中心軸と同軸に設けられる。第１電極１０ｂ（以下、ステータ電極という）は、ステータ１の上面の第１摺動面１０１ａにおいて、図１に示すように、導電性金属部材１ｂの表面を貫通孔１ｃの周りに半円環形状に露出させて形成する。また、導電性金属部材１ｂの他端部により構成される第１電極端子１１ｂ（以下、ステータ端子という）は、熱可塑性樹脂基板１ａの側面から突出し外部接続端子を構成する。導電性金属部材１ｂには、例えば、銅、ステンレス等を用いることができる。
【００２１】
なお、ステータには、導電性金属部材を、熱可塑性樹脂でインサート成形したものだけでなく、成形した熱可塑性樹脂基板の片面に蒸着や印刷等により導電性金属膜を形成したものを用いることもできる。
【００２２】
熱可塑性樹脂基板１ａには、荷重たわみ温度が２６５℃以上の熱可塑性樹脂を用いることができ、具体例としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）（荷重たわみ温度２６５℃）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等を挙げることができる。好ましくは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）である。なお、荷重たわみ温度は、ＪＩＳ  Ｋ７１９１−１「プラスチック−荷重たわみ温度の求め方」に基づいて測定した値を用いることができる。
【００２３】
ロータ２は、セラミック誘電体基板２ａを有し、その中央付近には、貫通孔２ｃを有している。セラミック誘電体基板２ａの上面において、貫通孔２ｃの中心点を通り、セラミック誘電体基板２ａの長手方向に直交する軸によって分割された２つの半円状領域の一方には第２電極２ｂ（以下、ロータ電極ともいう）が形成され、他方にはロータ電極と同じ厚さの高さ調整膜２ｅが形成されている。セラミック誘電体基板２ａは、ロータ電極の方向性を示すため、その外周の一部を切り欠くことで、切り欠き面２ｄを設けた円形形状を有している。セラミック誘電体基板には、チタン酸バリウム等の材料を用いることができる。また、第２電極には、導電性ペーストで形成した銀電極や、蒸着した金属電極を用いることができる。
【００２４】
軸部３は、ロータ２の貫通孔２ｃとステータ１の貫通孔１ｃに挿通される。ロータ２の貫通孔２ｃ内に設けた１つまたは複数の係合凹部２０ｃと、ロータ２の複数の係合凸部（不図示）を係合させることでロータ２を軸部３と一体的に回動させることができる。軸部３は、頭部３ａと下端部３ｂを有している。下端部３ｂは、バネ部材４を貫通させてかしめる。また、頭部３ａは、ドライバーの先を受け入れるドライバー溝３ｃを有している。図１ではプラス形状のものを示しているが、ドライバー溝３ｃの形状はマイナス形状でもよい。軸部は、黄銅、ステンレス等の導電性金属部材を用いて、頭部と下端部を一体的に形成することで製造することができる。
【００２５】
バネ部材４は、軸部３の下端部３ｂを回動可能に保持するとともに、ステータの底面を圧接する。バネ部材４は、皿部４ａと、皿部４ａの側方に突出する板状のアーム部４ｂと、アーム部４ｂの先端部を下方に曲折させたＬ字形状の端子部４ｃ（以下、ロータ端子という）を有している。皿部４ａに下端部３ｂを貫通させてかしめることで軸部３を回動可能に保持している。また、皿部４ａの開口周縁上面が、ステータ電極１０ｂと対向するステータの底面を圧接する一方、アーム部４ｂの上面が、第２摺動面１０１ｂと対向するステータの底面を圧接することで、ステータをロータに密着させている。バネ部材は、丹銅、ステンレス、黄銅等の導電性金属部材を用いて製造することができる。
【００２６】
図２は、図１のトリマコンデサの構造の模式縦断面図であり、ロータ電極２ｂとステータ電極１０ｂとの対向面積が最大であり、最大容量値が得られるようにプリセットした状態であって、リフロー前の熱処理を行う前の状態を示している。
【００２７】
ステータ１の上面のステータ電極１０ｂは、セラミック誘電体基板２ａを介してロータ電極２ｂと対向する一方、ステータ１の底面１０３の一端に露出するステータ端子１１ｂと電気的に接続されている。これに対し、第２摺動面１０１ｂは、セラミック誘電体基板２ａを介してロータ２の高さ調整層２ｅと対向している。また、ロータ２は、外周面の一部に切り欠き面２ｄを有しており、切り欠き面２ｄより内径側が第２摺動面１０１ｂであり、切り欠き面より外径側が第２非摺動面１０２ｂである。
【００２８】
バネ部材４は、ステータ１の底面凹部１ｄに配置されている。皿部４ａは、軸部３の下端部３ｂを貫通させかしめることで、軸部３を回動可能に保持している。ステータ１の底面１０３は、底面凹部１ｄに、第１摺動面１０１ａと対向する第１底面領域１０３ａと、第２摺動面１０１ｂと対向する第２底面領域１０３ｂとを有している。皿部４ａの開口周縁上面とアーム部４ｂの上面とがステータ１の第１底面領域１０３ａと第２底面領域１０３ｂを圧接することで、ステータ１をロータ２に密着させている。また、アーム部４ｂの先端はステータ１の底面１０３の他端に露出して、外部接続端子となるロータ端子４ｃを構成する。ロータ端子４ｃは、軸部３の頭部３ａと下端部３ｂ、そしてバネ部材４を介して、ロータ電極２ｂと電気的に接続されている。
【００２９】
さらに、符号５は、アーム部４ｂの直上の熱可塑性樹脂基板１ａの第２底面領域１０３ｂに設けた空隙部である。この空隙部５は、熱可塑性樹脂の熱変形を許容する空間を形成する逃げ部として働く。すなわち、この空隙部５を設けることで、リフロー時に熱可塑性樹脂基板１ａが熱により軟化しても、熱可塑性樹脂が変形して空隙部５を充填することが可能となる。そのため、軟化した熱可塑性樹脂基板１ａがアーム部４ｂにより押し上げられて、第２非摺動面１０２ｂが盛り上がることを防止することができる。その結果、リフロー後でも、第２摺動面１０１ｂと第２非摺動面１０２ｂは、平坦で同一の平面を維持することができる。なお、リフロー後でも、空隙部５は残り、アーム部４ｂと熱可塑性樹脂基板１ａの第２底面領域１０３ｂとは密着しない。
【００３０】
空隙部の大きさは、底面視でアーム部と同じ面積あるいはアーム部より大きい面積でもよい。空隙部は、金属部材１ｂとの一体成形時に所定の大きさおよび深さの空隙部を形成するように成形してもよく、あるいは一体成形後に、ステータの底面の一部を研磨することにより形成してもよい。
【００３１】
本発明のトリマコンデンサは、例えば以下の工程を含む製造方法を用いて製造することができる。
すなわち、
熱可塑性樹脂からなる樹脂基板と該樹脂基板の上面に設けられた第１電極とを含むステータの上面に、セラミック誘電体基板と該セラミック誘電体基板の上面に設けられた第２電極とを含むロータを、前記セラミック誘電体基板を介して前記第２電極が前記第１電極と対向するように、前記ステータの前記上面上に配置する工程と、
前記ステータの底面にバネ部材を配置する工程と、
頭部と前記頭部より小さい径の軸と下端部とを有する軸部を、前記ロータと前記ステータと前記バネ部材を貫通させ、前記バネ部材が前記ステータの底面を圧接するように前記下端部をかしめて、かしめられた前記下端部と前記頭部の間に前記ロータを前記ステータに対して回動可能に保持する、かしめ工程と、を有し、
前記かしめ工程より前に、前記バネ部材と前記ステータの間に空隙部を形成する。
【００３２】
製造したトリマコンデンサについては、ロータを回動させてトリマコンデンサの容量値を設定する。
【００３３】
上記の製造方法では、ステータを、導電性金属部材を熱可塑性樹脂によりインサート成形により作製する工程を含み、第１電極を熱可塑性樹脂から露出させた導電性金属部材の表面により形成することができる。導電性金属部材には、金属板をプレス加工により所定形状に形成したものを用いることができる。また、導電性金属部材の露出面の平面度を高めるために、必要に応じて、露出面の研磨を行ってもよい。また、ステータは、成形した熱可塑性樹脂基板の表面に蒸着や印刷等の方法により、導電性金属膜からなる第１電極を形成して作製することもできる。
【００３４】
空隙部は、ステータを、導電性金属部材を熱可塑性樹脂によりインサート成形により作製する際に、ステータの底面に凹部を形成するように熱可塑性樹脂を成形することで形成できる。また、かしめ工程の前に、作製したステータの底面の少なくとも一部を研削して、空隙部となる凹部を形成してもよい。ここで、ステータの上面は、ロータとの摺動面と、該摺動面と連続し外周側に位置する非摺動面とを有しており、該摺動面は前記第１電極の露出面を含む第１摺動面と、電極の形成されていない第２摺動面を含んでいる。この第２摺動面と対向するステータの底面の少なくとも一部を研削して凹部を形成する。
【００３５】
ロータは、セラミック誘電体基板用のセラミック板を作製し、片面に導電性金属ペーストを用いて所定のロータ電極のパターンを印刷し、所定の温度で焼成することで作製することができる。また、ロータ電極と同じ面に非導通物質、例えばガラス等を印刷して、
ロータ電極と同じ厚さになるように高さ調整層を形成する。
【００３６】
軸部やバネ部材は、導電性金属部材、例えば黄銅やステンレスをプレス加工等を用いて加工することで作製することができる。頭部と該頭部より小さい径の軸と下端部とを有する軸部を、ロータとステータとバネ部材を貫通させ、バネ部材がステータの底面を圧接するように軸部の下端部をかしめて、かしめられた下端部と頭部の間にロータをステータに対して回動可能に保持する、かしめ工程を行うことで、トリマコンデンサを製造できる。バネ部材と、形成したステータ底面の凹部を対向させるように、バネ部材を配置することで、バネ部材とステータの間に空隙が形成される。例えば、皿部と、該皿部の側方に突出したアーム部を有するバネ部材を用いることができる。その場合、アーム部と、形成したステータの底面の凹部とを対向させて空隙を形成する。
【００３７】
軸部の頭部に設けたドライバー溝にドライバーの先を挿入し、軸部を回動させると、ロータが軸部と一体的に回動し、ロータ電極とステータ電極との対向面積が変化することで、ロータ電極とステータ電極との間に形成される静電容量が変化し、静電容量の調整が可能となる。調整された静電容量は、ロータ端子とステータ端子との間に取り出される。
【実施例】
【００３８】
実施例１
最大定格静電容量が３ｐＦ、６ｐＦ、１０ｐＦ、２０ｐＦ、３０ｐＦのトリマコンデンサを製造した。熱可塑性樹脂にはポリフェニレンサルファイドを用いた。黄銅部材をポリフェニレンサルファイドにインサート成形して作製したステータを用いてトリマコンデンサを製造した。インサート成形時にステータの底面に深さ１００μｍの空隙部を設けた。
【００３９】
比較例１
バネ部材のアーム部と接する、ステータの底面に空隙部を設けなかった以外は、実施例１と同様の方法を用いて、トリマコンデンサを製造した。
【００４０】
（ドリフト特性評価）
実施例１および比較例１のトリマコンデンサ、それぞれ１０個について最大定格静電容量の８０％付近にセットしてドリフト特性の評価を行った。評価は、トリマコンデンサにリフロー（２６０℃）を行い、その後、９０秒、１時間、４時間、および２４時間経過後の静電容量を測定し、静電容量の変化を算出することで行った。静電容量の変化（ΔＣ（％））は、以下の式で定義される。
ΔＣ（％）＝（Ｃ１−Ｃ０）／Ｃ０
ここで、Ｃ１は所定時間経過後の静電容量値、Ｃ０は熱処理終了後に所定の静電容量にプリセットした直後の静電容量値である。
【００４１】
（結果）
実施例１では、リフロー後、９０秒から２４時間の範囲で、すべてのサンプルのΔＣが、±１％の範囲であった。これに対し、比較例１では、時間とともにΔＣの値が大きくなり、±１％の範囲を超えるサンプルが複数存在した。また、比較例１では、目視観察で、ステータ底面にバネ部材のアーム部の食い込み跡が認められた。これに対し、実施例１では、アーム部の食い込み跡は認められず、また上面の等高線分布をコンター図を用いて評価したところ、ステータの上面の盛り上がりは認められなかった。
【符号の説明】
【００４２】
１      ステータ
１ａ    熱可塑性樹脂基板
１０１    摺動面
１０１ａ  第１摺動面
１０１ｂ  第２摺動面
１０２    非摺動面
１０２ａ  第１非摺動面
１０２ｂ  第２非摺動面
１０３    底面
１０３ａ  第１底面領域
１０３ｂ  第２底面領域
１ｂ    導電性金属部材
１０ｂ    第１電極
１１ｂ    第１電極端子
１ｃ    貫通孔
１ｄ    底面凹部
２      ロータ
２ａ    誘電体セラミックス基板
２ｂ    第２電極
２ｃ    貫通孔
２０ｃ    係合凹部
２ｄ    切り欠き面
２ｅ    高さ調整層
３      軸部
３ａ    頭部
３ｂ    下端部
３ｃ    ドライバー溝
４      バネ部材
４ａ    皿部
４ｂ    アーム部
４ｃ    端子部
５      空隙部
【図１】
2017069327.tif 000003
【図２】
2017069327.tif 000004