- 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。抑制壓電效應引起的電路板振動(dòng)
- 使用比一般普通電容的陶瓷材料更低介電率的材料
隨著(zhù)近來(lái)的民用設備尺寸越來(lái)越小，越來(lái)越輕薄，電子設備內部的溫度變高，逐漸地開(kāi)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(lái)越低，元器件也開(kāi)始進(jìn)行低厚度化和表面貼裝化的研究設計。同時(shí)在中高壓領(lǐng)域，作為開(kāi)關(guān)電源節省能耗的對策之一，使用疊層電容器能夠在待機時(shí)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計電視中，電容器會(huì )出現“嘯叫”的情況。
村田制作所為了解決此類(lèi)嘯叫問(wèn)題，通過(guò)對疊層陶瓷電容器的外部電極焊接金屬端子，來(lái)抑制電容器壓電效應引起的電路板振動(dòng)。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，疊層電容在施加交流電之后會(huì )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）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(huì )發(fā)生伸縮，結果導致電路板表面產(chǎn)生振動(dòng)并能夠聽(tīng)到聲音。電容器以及電路板的振幅僅為1pm～1nm，但振動(dòng)聲音已足夠大到我們可以聽(tīng)見(jiàn)。單個(gè)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(huà)應該幾乎是聽(tīng)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(dòng)頻率達到人耳可分辨頻段(20Hz～20kHz)時(shí)，就會(huì )聽(tīng)到類(lèi)似“嘰”的聲音。
圖2：施加電壓時(shí)的壓電效應引起電容變形
圖3：壓電效應導致電路板變形
為了解決電路板振動(dòng)引起的電容器嘯叫，通過(guò)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，從而開(kāi)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(dòng)傳遞到電路板。村田制作所為減低嘯叫，開(kāi)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構圖如圖4所示。
金屬端子通過(guò)接合材料（LF高溫焊接）與電容器的外部電極相結合，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比較小的WT面外側部分結合，從而減低電容器振動(dòng)的傳遞。
圖4：金屬端子陶瓷電容器的結構圖
圖5中顯示了嘯叫強度的比較數據。村田制作所擁有聲壓強度測定系統，用于安穩地測定安裝有電容器的的嘯叫強度，通過(guò)此系統可以對電容器的嘯叫進(jìn)行定量測試。
針對單個(gè)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合，能更進(jìn)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(wèn)題之外，還能夠解決電容貼裝的一些課題。舉例來(lái)說(shuō)，疊層陶瓷電容器由于電路板彎曲產(chǎn)生的作用力會(huì )造成斷裂，結果可能會(huì )導致短路情況的發(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(hù)提供更多的解決方案，追求客戶(hù)的滿(mǎn)意度。
