CN117223210A - 电容器基板单元及功率转换装置 - Google Patents

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CN117223210A CN202180097017.1A CN202180097017A CN117223210A CN 117223210 A CN117223210 A CN 117223210A CN 202180097017 A CN202180097017 A CN 202180097017A CN 117223210 A CN117223210 A CN 117223210A
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高桥宏明
岸和田优
渡边俊夫
北村保彦
松冈尚吾
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Abstract

本发明的电容器基板单元包括：布线基板(30)；具有正极电源端子(22a)、正极负载端子(23a)及正极平滑用端子(24a)的正极汇流条(20a)；具有负极电源端子(22b)、负极负载端子(23b)及负极平滑用端子(24b)的负极汇流条(20b)；以及具有正极电容器端子(10a)及负极电容器端子(10b)的多个电容器(10)，布线具有将正极平滑用端子(24a)与正极电容器端子(10a)串联且并联连接的正极布线(30a)、及将负极平滑用端子(24b)与负极电容器端子(10b)串联且并联连接的负极布线(30b)，从正极电源端子(22a)到正极负载端子(23a)的直流电阻值与从负极电源端子(22b)到负极负载端子(23b)的直流电阻值之和小于正极电源端子(22a)与正极负载端子(23a)之间经由多个正极平滑用端子(24a)及正极布线(30a)的直流电阻值与负极电源端子(22b)与负极负载端子(23b)之间经由多个负极平滑用端子(24b)及负极布线(30b)的直流电阻值之和，并且，正极负载端子(23a)与负极负载端子(23b)之间经由正极平滑用端子(24a)、布线、电容器(10)、负极平滑用端子(24b)的电感值小于从正极电源端子(22a)到正极负载端子(23a)及从负极电源端子(22b)到负极负载端子(23b)的电感值之和。

Description

电容器基板单元及功率转换装置
技术领域
本申请涉及电容器基板单元及功率转换装置。
背景技术
在功率电子的领域中，使用AC/DC转换器、DC/DC转换器和逆变器等功率转换装置。功率转换装置包括利用半导体元件即开关元件的开关动作来转换功率的功率转换单元。另外，功率转换装置包括用于对在直流分量上重叠有交流分量的电压进行平滑化的电容器。作为功率转换装置所具备的电容器的结构，例如有将多个电容器元件配置在基板上的基板单元。为了满足功率转换装置的高输出化的要求而使开关元件输出的电流增大的情况下，需要增加电容器基板单元的容许电流的技术。
作为从外部输入大电流的电容器基板单元，公开了在金属制的导电板上直接连接电容器的结构(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-352767号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1中的电容器基板单元中，由于由输入电压的脉动产生的交流电流与直流电流重叠，因此直流电流分量和交流电流分量同时流过金属制的导电板。在所公开的电容器基板单元中增加电流时，导电板的发热及与导电板连接的其他部件的发热变大。由于金属制的导电板的热传导优异，因此由这些发热引起的热量直接传递给电容器，从而电容器的温度上升。若电容器温度上升，则存在会导致电容器的劣化以及故障等的问题。另外，在安装了电容器的电路基板上流过重叠了交流电流的直流电流时，电路基板的发热变大。为了抑制电路基板的发热，有时会加厚电路基板的导电布线图案，或者对电路基板及电容器设置散热或冷却的结构等，但电容器基板单元会变复杂且成本高。
另一方面，在具备电容器基板单元的功率转换装置的直流电源侧，有时连接以直流电源的直流电压为电源的外部设备。此时，对于外部设备，需要将通过功率转换装置的动作而与直流电压重叠的交流分量所产生的电压脉动抑制到小于规定值。理想的是，成为电压脉动的原因的交流电流分量不流向外部设备，而在电容器基板单元中被平滑化。在公开的电容器基板单元中，由于在金属制的导电板上重叠流过直流电流分量和交流电流分量，因此如果导电板的阻抗不能抑制得较小，则向外部流出的交流电流分量增加。当向外部流出的交流电流分量增加时，存在直流电压的电压脉动变大的问题。在以直流电压为电源的外部设备中，电压脉动成为故障及误动作的原因。
因此，本申请的目的在于，获得抑制电容器的温度上升且抑制向外部流出的交流电流分量的电容器基板单元，以及获得抑制了向外部流出的交流电流分量的功率转换装置。
用于解决技术问题的技术手段
本申请公开的电容器基板单元包括：具有布线的布线基板；具有与电源的正极连接的至少一个正极电源端子、分别与多个负载的正极连接的多个正极负载端子、以及与所述布线连接的多个正极平滑用端子的正极汇流条；具有与所述电源的负极连接的至少一个负极电源端子、分别与多个所述负载的负极连接的多个负极负载端子、以及与所述布线连接的多个负极平滑用端子的负极汇流条；以及多个电容器，该多个电容器具有正极电容器端子及负极电容器端子，所述正极电容器端子及所述负极电容器端子与所述布线连接，
所述布线具有将多个所述正极平滑用端子和多个所述正极电容器端子串联且并联连接的正极布线、以及将多个所述负极平滑用端子和多个所述负极电容器端子串联且并联连接的负极布线，
汇流条侧直流电阻值小于布线基板侧直流电阻值，其中，所述汇流条侧直流电阻值是从所述正极电源端子到所述正极负载端子的所述正极汇流条的直流电阻值与从所述负极电源端子到所述负极负载端子的所述负极汇流条的直流电阻值之和，所述布线基板侧直流电阻值是所述正极电源端子与所述正极负载端子之间经由多个所述正极平滑用端子及所述正极布线的直流电阻值即正极布线基板侧直流电阻值、与所述负极电源端子与所述负极负载端子之间经由多个所述负极平滑用端子及所述负极布线的直流电阻值即负极布线基板侧直流电阻值之和，并且，
电容器侧电感值小于汇流条侧电感值，其中，所述电容器侧电感值是所述正极负载端子与所述负极负载端子之间经由多个所述正极平滑用端子、所述正极布线、多个所述电容器、所述负极布线以及多个所述负极平滑用端子的电感值，所述汇流条侧电感值是从所述正极电源端子到所述正极负载端子的所述正极汇流条的电感值与从所述负极电源端子到所述负极负载端子的所述负极汇流条的电感值之和。
本申请公开的功率转换装置包括本申请公开的电容器基板单元和连接在多个所述正极负载端子的每一个和多个所述负极负载端子的每一个之间的功率转换单元。
发明效果
根据本申请公开的电容器基板单元，从正极电源端子到正极负载端子的正极汇流条的直流电阻值与从负极电源端子到负极负载端子的负极汇流条的直流电阻值之和即汇流条侧直流电阻值小于正极电源端子与正极负载端子之间经由多个正极平滑用端子及正极布线的直流电阻值即正极布线基板侧直流电阻值、与负极电源端子与负极负载端子之间经由多个负极平滑用端子及负极布线的直流电阻值即负极布线基板侧直流电阻值之和即布线基板侧直流电阻值，并且，正极负载端子与负极负载端子之间经由多个正极平滑用端子、正极布线、多个电容器、负极布线及多个负极平滑用端子的电感值即电容器侧电感值小于从正极电源端子到正极负载端子的正极汇流条的电感值与从负极电源端子到负极负载端子的负极汇流条的电感值之和即汇流条侧电感值，因此在正极布线、电容器及负极布线中几乎不流过直流电流，从而能够抑制电容器温度上升，由于与正极负载端子和负极负载端子连接的负载的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子经由正极布线、电容器以及负极布线到达负极平滑用端子的路径流动，因此能够抑制从电容器基板单元向外部流出的交流电流分量。
根据本申请公开的功率转换装置，由于具备本申请所公开的电容器基板单元、和分别连接在多个正极负载端子中的每一个与多个负极负载端子中的每一个之间的功率转换单元，因此，由于功率转换单元的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子经由正极布线、电容器及负极布线到达负极平滑用端子的路径流动，从而能够抑制从功率转换装置向外部流出的交流电流分量。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元的俯视图。
图2是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元的侧视图。
图3是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元的主要部分的图。
图4是实施方式1所涉及的电容器基板单元的布线基板的剖视图。
图5是表示实施方式1所涉及的功率转换装置的概要的示意图。
图6是实施方式1所涉及的电容器基板单元的概要电路图。
图7是实施方式1所涉及的电容器基板单元的等效电路图。
图8是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元的等效电路图中的直流电流的路径的图。
图9是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元的等效电路图中的交流电流的路径的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本申请的实施方式所涉及的电容器基板单元及功率转换装置进行说明。在各图中，对相同或者相当构件、部位标注相同标号进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1所涉及的电容器基板单元1的俯视图，
图2是表示电容器基板单元1的侧视图，
图3是表示电容器基板单元1的主要部分的图，是表示布线基板30与电容器10及汇流条20的连接的概要图，
图4是电容器基板单元1的布线基板30的剖视图，
图5是表示实施方式1所涉及的功率转换装置500的概要的示意图，
图6是电容器基板单元的概要电路图，
图7是电容器基板单元1的等效电路图，
图8是表示电容器基板单元1的等效电路图中的直流电流的路径的图，
图9是表示电容器基板单元1的等效电路图中的交流电流的路径的图，
电容器基板单元1搭载于将所希望的功率转换为直流或交流电压的功率转换装置500。电容器基板单元1具有多个电容器10，对在直流分量上重叠有交流分量的电压进行平滑化。
＜功率转换装置500＞
如图5所示，功率转换装置500包括电容器基板单元1和作为负载的功率转换单元200。电容器基板单元1具有与电容器基板单元1连接的负载端子23。负载端子23具有与功率转换单元200的正极连接的多个正极负载端子23a、以及与功率转换单元200的负极连接的多个负极负载端子23b。功率转换单元200分别连接在多个正极负载端子23a中的每一个和多个负极负载端子23b中的每一个之间。功率转换单元200具备例如将直流功率转换成交流功率的功能。电容器基板单元1具有与外部电源100连接的电源端子22。电源端子22具有与外部电源100的正极连接的正极电源端子22a、以及与外部电源100的负极连接的负极电源端子22b。功率转换装置500将外部电源100的功率转换为直流或交流电压，并输出到外部设备300。在本实施方式中，示出了电容器基板单元1具有一个正极电源端子22a和一个负极电源端子22b的结构，但并不限于此，也可以是包括多个正极电源端子22a和负极电源端子22b的结构。另外，与电容器基板单元1连接的功率转换单元200的个数也不限于3个。
＜电容器基板单元1＞
如图1所示，电容器基板单元1包括电容器10、汇流条20和具有布线的布线基板30。本实施方式的电容器基板单元1中，将电容器10及汇流条20安装于布线基板30，如图6所示，将电容器10和汇流条20经由形成于布线基板30的布线进行电连接。
电容器10是具有主要蓄积功率的所谓充电功能和对蓄积的功率进行放电的功能的电气部件。通常，铝电解电容器、薄膜电容器或陶瓷电容器等用于电容器基板单元1的电容器10。本实施方式中，对电容器10使用铝电解电容器的情况进行说明。铝电解电容器是每单位体积的容量最大的电容器。因此，通过并联连接多个铝电解电容器来使用，能够实现小型且大容量的电容器基板单元1。图1是示出了并联连接了28个电容器10的情况下的布局示例，但电容器10的个数并不限定于此。
电容器10具有正极电容器端子10a及负极电容器端子10b。如图2所示，在布线基板30的表面安装电容器10。正极电容器端子10a及负极电容器端子10b(图2中未图示)与布线基板30的布线连接。多个电容器10并联连接在多个正极平滑用端子24a和多个负极平滑用端子24b之间。通过这样构成，能够实现小型且大容量的电容器基板单元1。在本实施方式中，在3个正极平滑用端子24a和3个负极平滑用端子24b上并联连接有28个电容器10，但它们的个数不限于此。
汇流条20是主要流过直流电流的电流路径。如图1所示，汇流条20包括正极汇流条20a和负极汇流条20b。正极汇流条20a具有至少一个与外部电源100的正极连接的正极电源端子22a、分别与多个功率转换单元200的正极连接的多个正极负载端子23a、以及与布线连接的多个正极平滑用端子24a(图1中未图示)。负极汇流条20b具有至少一个与外部电源100的负极连接的负极电源端子22b、分别与多个功率转换单元200的负极连接的多个负极负载端子23b、以及与布线连接的多个负极平滑用端子24b(图1中未图示)。由正极电源端子22a和负极电源端子22b构成电源端子22，由正极负载端子23a和负极负载端子23b构成负载端子23。通过正极平滑用端子24a及负极平滑用端子24b，汇流条20与布线基板30电连接且机械连接。由于通过回流焊能够将汇流条20和布线基板30电连接且机械连接，因此能够削减加工工序及费用，结构也简化，从而能够提高电容器基板单元1的生产率。
汇流条20使用电阻率小、导电性优异的铜材。汇流条20的材料不限于铜，其他金属材料也没有任何问题。由于铜材是容易进行切断、切削、弯曲、钻孔等机械加工的材料，因此能够容易地制作复杂的形状。另外，铜材还能采用使用了模具的冲压加工。冲压加工与机械加工相比能在更短时间内加工铜材，因此能抑制汇流条20的制造成本。另外，图1所示的电容器基板单元1包括3个负载端子23，但可以是1个，也可以是4个以上。
绝缘构件(未图示)设置在正极汇流条20a和负极汇流条20b之间。绝缘构件防止正极汇流条20a和负极汇流条20b的短路。绝缘构件例如是绝缘纸。正极汇流条20a、负极汇流条20b及绝缘构件通过树脂部21一体成形。作为将树脂部21和汇流条20设为一体的方法，有嵌件模塑方式、外插模塑方式等。树脂部21具有用于将汇流条20紧固于布线基板30的螺钉紧固用的孔。使用该孔和螺钉将汇流条20和布线基板30紧固，汇流条20和布线基板30机械连接。这里，树脂部21有3处固定在布线基板30上。通过这样将树脂部21固定在布线基板30上，能够提高汇流条20的抗震性。另外，能够提高汇流条20与布线基板30电连接的可靠性。
布线基板30例如为CEM-3等的玻璃复合基板或FR-4等的玻璃环氧基板等的一般印刷布线基板。在布线基板30上层叠设置有具有布线的布线层50，布线基板30具有层叠了包含表面的布线层和背面的布线层在内的至少2层以上的布线层50的多层结构。布线基板30包括用于通过螺钉紧固于壳体等的螺钉紧固孔40。布线基板30的布线具有连接正极平滑用端子24a和正极电容器端子10a的正极布线30a、以及连接负极平滑用端子24b和负极电容器端子10b的负极布线30b。如图6所示，形成正极布线30a的正极布线层构成为能够并联连接正极平滑用端子24a和正极电容器端子10a，形成负极布线30b的负极布线层构成为能够并联连接负极平滑用端子24b和负极电容器端子10b。在图6中，省略了负载端子23。在图6中示出了将5个电容器10并联连接的示例，但电容器10的个数不限于此。
布线基板30包括：n个(n为2以上整数)正极平滑用端子24a分散连接的第一正极侧布线31a；多个电容器10的正极电容器端子10a分散连接的第二正极侧布线31b；将第一正极侧布线31a的与n个正极平滑用端子24a连接的n个部分和第二正极侧布线31b的n个分散的部分分别连接的n个正极侧连接布线31c；n个负极平滑用端子24b分散连接的第一负极侧布线32a；多个电容器10的负极电容器端子10b分散连接的第二负极侧布线32b；以及将第一负极侧布线32a的与n个负极平滑用端子24b连接的n个部分和第二负极侧布线32b的n个分散的部分分别连接的n个负极侧连接布线32c。通过这样具备并联连接电容器10的布线，能够实现布线基板30的低电感化。
第一正极侧布线31a及第二正极侧布线31b形成为直线状，彼此并联配置。第一负极侧布线32a及第二负极侧布线32b形成为直线状，彼此并联配置。通过这样将布线构成为矩阵状，能够进一步实现布线基板30的低电感化。
布线基板30不限于层叠结构，但通过形成层叠结构，布线层的正负图案可以接近设置，因此能够容易地使布线基板30低电感化。通过使用玻璃复合基板或玻璃环氧基板，能够通过回流焊来削减生产工序，能够用更容易入手的一般材料制造与大电流对应的电容器基板单元1，因此能够提高电容器基板单元1的生产率。
如图3所示，电容器10和汇流条20通过焊料60电连接到设置在布线基板30表面的布线层50上的正极布线30a或负极布线30b。在图3中示出了正极汇流条20a，但负极汇流条20b也同样。作为通过焊料60电连接的方法，可以使用回流焊方式。回流焊方式无需使安装于布线基板30的部件的电极等贯通到布线基板30的背面，就能将部件和布线基板30的表面的布线层50电连接。然而，需要选定与回流焊方式对应的构件及部件。除回流焊方式以外，作为将构件及部件等安装于布线基板30的方法，有波峰焊方式。在波峰焊方式的情况下，安装在布线基板30上的构件、部件及布线基板30等需要选定与波峰焊方式对应的构件及部件。作为将构件及部件等安装于布线基板30的方法，根据需要可以选择回流焊方式或波峰焊方式又或者这两者。
如图4所示，本实施方式的布线基板30例如是布线层50为4层的多层结构的玻璃环氧基板。布线基板30从上部起依次层叠有焊盘(未图示)、阻焊剂70、表面的布线层50a、预浸料80、第二层的布线层50b、芯体材料90、第三层的布线层50c、预浸料80、背面的布线层50d、阻焊剂70。表面的布线层50a、第二层的布线层50b、第三层的布线层50c及背面的布线层50d一般由厚度为35μm或70μm的铜箔构成，但也并不是特意限定于此。考虑根据流过布线层的电流值所假设的发热(温度上升)，布线层50的厚度可以与布线图案的宽度一起任意地进行设定。
＜电容器基板单元1的等效电路＞
使用图7说明电容器基板单元1的等效电路。图7中，并未全部示出28个电容器而省略了一部分，仅示出了3个电容器。被虚线包围的部分即正极汇流条20a具有正极电源端子22a、正极负载端子23a以及正极平滑用端子24a。同样被虚线包围的部分即负极汇流条20b具有负极电源端子22b、负极负载端子23b以及负极平滑用端子24b。被点线包围的部分即电容器10具有正极电容器端子10a和负极电容器端子10b。被双点划线包围的部分即正极布线30a将多个正极平滑用端子24a和多个正极电容器端子10a串联且并联连接。同样被双点划线包围的部分即负极布线30b将多个负极平滑用端子24b和多个负极电容器端子10b串联且并联连接。
正极汇流条20a、负极汇流条20b、正极布线30a、负极布线30b及电容器10都具有直流电阻分量及电感分量。如图7所示，正极汇流条20a及负极汇流条20b都具有直流电阻分量20R及电感分量20L。正极布线30a及负极布线30b都具有直流电阻分量30R及电感分量30L。电容器10具有直流电阻分量10R及电感分量10L。将电容器10的电容分量设为10C。图7中，对于多个位置上所记载的直流电阻分量10R、20R及30R、以及电感分量10L、20L及30L，实际上其值因各自的位置而不同。
正极汇流条20a及负极汇流条20b的直流电阻分量20R由导体的电阻率ρ(Ω·m)×导体的长度l(m)/导体的截面积A(m2)来表示。这里所谓导体是构成正极汇流条20a及负极汇流条20b的原材料，例如若导体为铜，则其电阻率大约为1.68×10-8(Ω·m)。正极汇流条20a及负极汇流条20b的电感分量20L根据正极汇流条20a及负极汇流条20b的原材料、形状、流过的电流的大小及其电流的方向来决定，分成自感分量和互感分量。
正极布线30a及负极布线30b的直流电阻分量30R由形成于布线基板30的布线的原材料的电阻率、布线的长度、布线的截面积及布线的图案来决定。除了形成于布线基板30的布线原材料、布线长度、布线截面积及布线图案以外，正极布线30a及负极布线30b的电感分量30L还由流过其布线的电流大小及其电流方向来决定。
电容器10的直流电阻分量10R及电感分量10L分别称为等效串联电阻ESR(Equivalent series resistance)及等效串联电感ESL(Equivalentseries Inductance),是作为电容器单体的等效电路而被公知的分量。
＜电容器基板单元1的等效电路中的直流电流的路径＞
使用图8说明图7所示的电容器基板单元1的等效电路中的直流电流的路径。在图7的正极电源端子22a和负极电源端子22b之间连接作为直流电源的外部电源100，在一组正极负载端子23a和负极负载端子23b之间连接功率转换单元200。在图8中，功率转换单元200连接到离电源端子22最远的负载端子23。图8中，粗线的箭头示出了主要流过直流电流的路径。
从正极电源端子22a到正极负载端子23a的正极汇流条20a的直流电阻值与从负极电源端子22b到负极负载端子23b的负极汇流条20b的直流电阻值之和即汇流条侧直流电阻值小于正极电源端子22a与正极负载端子23a之间经由多个正极平滑用端子24a及正极布线30a的直流电阻值即正极布线基板侧直流电阻值与负极电源端子22b与负极负载端子23b之间经由多个负极平滑用端子24b及负极布线30b的直流电阻值即负极布线基板侧直流电阻值之和即布线基板侧直流电阻值。在本实施方式的电容器基板单元1中，从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的路径所具有的直流电阻分量20R与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的路径所具有的直流电阻分量20R之和设定成尽可能小于正极布线30a及负极布线30b的直流电阻分量30R之和。通过这样设定，汇流条侧直流电阻值小于布线基板侧直流电阻值。
这之后，将从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的路径具有的直流电阻分量20R、与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的路径具有的直流电阻分量20R之和记载为Σ20R。另外，将正极布线30a及负极布线30b的直流电阻分量30R之和记载为Σ30R。即，在电容器基板单元1中，设定为Σ20R＜＜Σ30R。换言之，将从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的直流电阻值与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的直流电阻值之和设定成尽可能小于正极布线30a的直流电阻值与负极布线30b的直流电阻值之和。在多个负载端子23中，离电源端子22最远的负载端子23与电源端子22之间的Σ20R最大，将该最大Σ20R设定为Σ20R＜＜Σ30R。
由此设定直流电阻分量时，如图8所示的粗线的箭头所示，从外部电源100提供的直流电流沿从正极汇流条20a经由功率转换单元200流向负极汇流条20b的路径流动。直流电流难以流过经由多个正极平滑用端子24a及正极布线30a到达正极负载端子23a的路径(图8所示的虚线的箭头)。同样地，直流电流难以流过经由多个负极平滑用端子24b及负极布线30b到达负极电源端子22b的路径(图8所示的虚线的箭头)。在这种情况下，虽然因直流的大电流而引起的发热在正极汇流条20a及负极汇流条20b或与汇流条20连接的部件处产生，但正极布线30a、电容器10及负极布线30b中几乎没有直流电流流过，因此在上述部位处几乎不产生发热。即使在汇流条20及与汇流条20连接的部件处产生发热，电容器10也通过布线基板30的布线与汇流条20连接，因此，汇流条20等的发热对电容器10的热影响小。因此，能够防止电容器10的温度上升。由于能够防止电容器10的温度上升，因此能够抑制电容器10的劣化、故障等。
在本实施方式中使用的铝电解电容器会由于温度上升而导致历时变化引起的电容降低及串联等效电阻值ESR的上升加速。而由于在电容器10使用铝电解电容器的情况下也能够防止电容器10的温度上升，因此能够抑制铝电解电容器的劣化。
具体而言，优选Σ20R为Σ30R的30分之1以下。Σ20R如果在Σ30R的30分之1以下，则直流电流的约97％流向汇流条20。由于在正极布线30a、电容器10及负极布线30b中仅流过约3％的直流电流，因此能够抑制正极布线30a、电容器10及负极布线30b中的发热。另外，由于能够防止电容器10的温度上升，因此能够抑制电容器10的劣化、故障等。
以下，对具体例进行说明。在布线长度与汇流条的长度相等的情况下，铜箔的布线层的厚度形成为0.105mm，布线宽度形成为4mm，铜材的汇流条20的截面积形成为13mm2，由此，汇流条侧直流电阻值可以为布线基板侧直流电阻值的30分之1以下。布线和汇流条20的尺寸结构例不限于此。
＜电容器基板单元1的等效电路中的交流电流的路径＞
使用图9说明图7所示的电容器基板单元1的等效电路中的交流电流的路径。在图7的正极电源端子22a和负极电源端子22b之间连接作为直流电源的外部电源100，在一组正极负载端子23a和负极负载端子23b之间连接功率转换单元200。图9中，粗线的箭头示出了主要流过交流电流的路径。
在电容器基板单元1中，由于输入到电容器基板单元1的电压的脉动，在电容器10的充电及放电时在电流中产生周期性的脉动电流。若将该周期性的脉动电流考虑为交流电流，则输出到功率转换单元200的电压有时产生变动。本实施方式中的电容器基板单元1抑制由输入电压的脉动引起的输出电压的变动。
对于多个正极负载端子23a和负极负载端子23b的每一个，正极负载端子23a和负极负载端子23b之间经由多个正极平滑用端子24a、正极布线30a、多个电容器10、负极布线30b以及多个负极平滑用端子24b的电感值即电容器侧电感值小于从正极电源端子22a到正极负载端子23a的正极汇流条20a的电感值与从负极电源端子22b到负极负载端子23b的负极汇流条20b的电感值之和即汇流条侧电感值。在本实施方式的电容器基板单元1中，从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的路径所具有的电感分量20L与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的路径所具有的电感分量20L之和设定为尽可能大于连接在正极平滑用端子24a和负极平滑用端子24b之间的正极布线30a和负极布线30b的电感分量30L与电容器10的电感分量10L之和。
之后，将从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的路径具有的电感分量20L、与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的路径具有的电感分量20L之和记载为Σ20L。另外，将连接在正极平滑用端子24a与负极平滑用端子24b之间的正极布线30a及负极布线30b的电感分量30L与电容器10的电感分量10L之和记载为Σ(30L+10L)。即，在电容器基板单元1中，设定为Σ20L＞＞Σ(30L+10L)。换言之，将从正极汇流条20a的正极电源端子22a到正极负载端子23a的电感值与从负极汇流条20b的负极电源端子22b到负极负载端子23b的电感值之和设定为尽可能大于从正极平滑用端子24a到负极平滑用端子24b的正极布线30a的电感值、负极布线30b的电感值及电容器10的电感值之和。
如果这样设定电感分量，则如图9所示的粗线的箭头，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10、以及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动。交流电流难以在从正极汇流条20a经由外部电源100到达负极汇流条20b的路径(图9所示的虚线的箭头)中流动。因此，由于由输入电压的脉动引起的交流电流几乎不流向外部电源100，因而能够抑制由输出电压的脉动引起的电源电压的变动。因此，能够得到抑制了向外部流出的交流电流分量的电容器基板单元1。
具体而言，Σ20L优选为Σ(30L+10L)的20倍以上。Σ20L如果是Σ(30L+10L)的20倍以上，则交流电流的约95％流向正极布线30a、电容器10及负极布线30b。由于在经由汇流条20向外部电源100的路径上仅流过约5％的交流电流，因此能够抑制因输出电压的脉动引起的电源电压的变动。
在电容器侧电感值中的正极布线30a及负极布线30b各自的电感值之和为汇流条侧电感值的3分之1以下的情况下，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流还沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动，因此能够显著抑制从电容器基板单元1向外部流出的交流电流分量。通过将布线和汇流条20的尺寸结构设为上述结构，能够使电容器侧电感值中的正极布线30a及负极布线30b各自的电感值之和为汇流条侧电感值的3分之1以下。
在本实施方式中，正极汇流条20a具有分别与n个(n为2以上的整数)功率转换单元200的正极连接的n个正极负载端子23a以及分别与n个正极负载端子23a相邻设置的n个正极平滑用端子24a。另外，负极汇流条20b具有与n个功率转换单元200的负极分别连接的n个负极负载端子23b以及与n个负极负载端子23b分别相邻设置的负极平滑用端子24b。如图7所示，通过这样配置正极平滑用端子24a和负极平滑用端子24b，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流容易沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10以及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动。由于交流电流容易沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动，因此能够显著地抑制由输出电压的脉动引起的电源电压的变动。
通过将设定为Σ20R＜＜Σ30R且Σ20L＞＞Σ(30L+10L)的电容器基板单元1用于功率转换装置500，功率转换装置500即使在流过大电流的情况下，直流电流分量的大部分流向汇流条20而不会流向布线基板30及电容器10，因此电容器10的温度上升被抑制，能够抑制电容器10的劣化、故障等。另外，由于由功率转换单元200的电压的脉动引起的交流电流分量的大部分流向布线基板30及电容器10，不流向外部电源100，因此能够抑制由脉动引起的电源电压的变动。因此，能够得到抑制了向外部流出的交流电流分量的功率转换装置500。另外，由于抑制向外部流出的交流电流分量，因此与外部电源100连接的装置能够稳定地进行动作。
与电容器基板单元1连接的负载不限于功率转换单元200。也可以在与功率转换装置500不同的装置中使用电容器基板单元1。
如上所述，在实施方式1所涉及的电容器基板单元1中，从正极电源端子22a到正极负载端子23a的正极汇流条20a的直流电阻值与从负极电源端子22b到负极负载端子23b的负极汇流条20b的直流电阻值之和即汇流条侧直流电阻值小于正极电源端子22a与正极负载端子23a之间经由多个正极平滑用端子24a和正极布线30a的直流电阻值即正极布线基板侧直流电阻值、与负极电源端子22b与负极负载端子23b之间经由多个负极平滑用端子24b和负极布线30b的直流电阻值即负极布线基板侧直流电阻值之和即布线基板侧直流电阻值，并且，正极负载端子23a与负极负载端子23b之间经由多个正极平滑用端子24a、正极布线30a、多个电容器10、负极布线30b及多个负极平滑用端子24b的电感值即电容器侧电感值小于从正极电源端子22a到正极负载端子23a的正极汇流条20a的电感值与从负极电源端子22b到负极负载端子23b的负极汇流条20b的电感值之和即汇流条侧电感值，由于正极布线30a、电容器10及负极布线30b几乎不流过直流电流，因此能够抑制电容器10的温度上升，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动，从而能够抑制从电容器基板单元1向外部流出的交流电流分量。
正极汇流条20a具有分别与n个(n为2以上整数)功率转换单元200的正极连接的n个正极负载端子23a以及分别与n个正极负载端子23a相邻设置的n个正极平滑用端子24a，负极汇流条20b具有分别与n个功率转换单元200的负极连接的n个负极负载端子23b以及分别与n个负极负载端子23b相邻设置的负极平滑用端子24b的情况下，能够容易地使由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10以及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动。
布线基板30包括：n个正极平滑用端子24a分散连接的第一正极侧布线31a；多个电容器10的正极电容器端子10a分散连接的第二正极侧布线31b；将第一正极侧布线31a的与n个正极平滑用端子24a连接的n个部分和第二正极侧布线31b的n个分散的部分分别连接的n个正极侧连接布线31c；n个负极平滑用端子24b分散连接的第一负极侧布线32a；多个电容器10的负极电容器端子10b分散连接的第二负极侧布线32b；以及将第一负极侧布线32a的与n个负极平滑用端子24b连接的n个部分和第二负极侧布线32b的n个分散的部分分别连接的n个负极侧连接布线32c，在这种情况下，可以实现布线基板30的低电感化。
当第一正极侧布线31a和第二正极侧布线31b形成为直线状，彼此并联配置，第一负极侧布线32a和第二负极侧布线32b形成为直线状，彼此并联配置时，可以进一步实现布线基板30的低电感化。
在多个正极平滑用端子24a与多个负极平滑用端子24b之间并联连接有多个电容器10的情况下，能够实现小型且大容量的电容器基板单元1。另外，布线基板30在层叠设置有具有布线的布线层50的情况下，由于布线层的正负图案接近设置，因此能够容易地使布线基板30低电感化。通过使布线基板30低电感化，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流能够容易地沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10以及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动。
在汇流条侧直流电阻值为布线基板侧直流电阻值的30分之1以下的情况下，由于在正极布线30a、电容器10及负极布线30b中几乎不流过直流电流，因此能够显著地抑制正极布线30a、电容器10及负极布线30b中的发热。在电容器侧电感值中的正极布线30a及负极布线30b各自的电感值之和为汇流条侧电感值的3分之1以下的情况下，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流还沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动，因此能够显著抑制从电容器基板单元1向外部流出的交流电流分量。
在电容器10为铝电解电容器的情况下，由于铝电解电容器是每单位体积的容量最大的电容器，因此通过并联使用多个铝电解电容器，能够实现小型且大容量的电容器基板单元1。另外，在正极汇流条20a及负极汇流条20b与布线基板30电连接且机械连接的情况下，由于能够通过回流焊将汇流条20与布线基板30电连接且机械连接，因此能够削减加工工序及费用，结构也简化，从而能够提高电容器基板单元1的生产率。另外，在布线基板30为多层结构的玻璃复合基板或玻璃环氧基板的情况下，能够通过回流焊来削减生产工序，能够用更容易入手的一般材料制造与大电流对应的电容器基板单元1，因此能够提高电容器基板单元1的生产率。
实施方式1所涉及的功率转换装置500包括本申请公开的电容器基板单元1和分别连接在多个正极负载端子23a中的每一个和多个负极负载端子23b中的每一个之间的功率转换单元200，由来自功率转换单元200的输出电压的脉动引起的交流电流沿从正极平滑用端子24a经由正极布线30a、电容器10以及负极布线30b到达负极平滑用端子24b的路径流动，因此能够抑制从功率转换装置500向外部流出的交流电流分量。
另外，本申请虽然记载了各种示例性的实施方式以及实施例，但是一个或多个实施方式所记载的各种特征、方式及功能并不仅限于适用特定的实施方式，也可以单独适用于实施方式，或者进行各种组合来适用于实施方式。
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
1电容器基板单元，10电容器，10a正极电容器端子，10b负极电容器端子，10L、20L、30L电感分量，10R、20R、30R直流电阻分量，20汇流条，20a正极汇流条，20b负极汇流条，21树脂部，22电源端子，22a正极电源端子，22b负极电源端子，23负载端子，23a正极负载端子，23b负极负载端子，24a正极平滑用端子，24b负极平滑用端子，30布线基板，30a正极布线，30b负极布线，31a第一正极侧布线，31b第二正极侧布线，31c正极侧连接布线，32a第一负极侧布线，32b第二负极侧布线，32c负极侧连接布线，40螺钉紧固孔，50布线层，60焊料，70阻焊剂，80预浸料，90芯体材料，100外部电源，200功率转换单元，300外部设备，500功率转换装置。

Claims (12)

1.一种电容器基板单元，其特征在于，包括：
具有布线的布线基板；
正极汇流条，该正极汇流条具有与电源的正极连接的至少一个正极电源端子、分别与多个负载的正极连接的多个正极负载端子、以及与所述布线连接的多个正极平滑用端子；
负极汇流条，该负极汇流条具有与所述电源的负极连接的至少一个负极电源端子、分别与多个所述负载的负极连接的多个负极负载端子、以及与所述布线连接的多个负极平滑用端子；以及
多个电容器，该多个电容器具有正极电容器端子及负极电容器端子，所述正极电容器端子及所述负极电容器端子与所述布线连接，
所述布线具有将多个所述正极平滑用端子和多个所述正极电容器端子串联且并联连接的正极布线、以及将多个所述负极平滑用端子和多个所述负极电容器端子串联且并联连接的负极布线，
汇流条侧直流电阻值小于布线基板侧直流电阻值，其中，所述汇流条侧直流电阻值是从所述正极电源端子到所述正极负载端子的所述正极汇流条的直流电阻值与从所述负极电源端子到所述负极负载端子的所述负极汇流条的直流电阻值之和，所述布线基板侧直流电阻值是所述正极电源端子与所述正极负载端子之间经由多个所述正极平滑用端子及所述正极布线的直流电阻值即正极布线基板侧直流电阻值、和所述负极电源端子与所述负极负载端子之间经由多个所述负极平滑用端子及所述负极布线的直流电阻值即负极布线基板侧直流电阻值之和，并且，
电容器侧电感值小于汇流条侧电感值，其中，所述电容器侧电感值是所述正极负载端子与所述负极负载端子之间经由多个所述正极平滑用端子、所述正极布线、多个所述电容器、所述负极布线及多个所述负极平滑用端子的电感值，所述汇流条侧电感值是从所述正极电源端子到所述正极负载端子的所述正极汇流条的电感值与从所述负极电源端子到所述负极负载端子的所述负极汇流条的电感值之和。
2.如权利要求1所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述正极汇流条具有分别与n个(n为2以上整数)所述负载的正极连接的n个所述正极负载端子、以及分别与n个所述正极负载端子相邻设置的n个正极平滑用端子，
所述负极汇流条具有分别与n个所述负载的负极连接的n个所述负极负载端子、以及分别与n个所述负极负载端子相邻设置的所述负极平滑用端子。
3.如权利要求2所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述布线基板包括：分散连接了n个所述正极平滑用端子的第一正极侧布线；分散连接了多个所述电容器的所述正极电容器端子的第二正极侧布线；n个正极侧连接布线，该n个正极侧连接布线将所述第一正极侧布线的与n个所述正极平滑用端子连接的n个部分和所述第二正极侧布线的n个分散的部分分别连接；分散连接了n个所述负极平滑用端子的第一负极侧布线；分散连接了多个所述电容器的所述负极电容器端子的第二负极侧布线；以及n个负极侧连接布线，该n个负极侧连接布线将所述第一负极侧布线的与n个所述负极平滑用端子连接的n个部分和所述第二负极侧布线的n个分散的部分分别连接。
4.如权利要求3所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述第一正极侧布线及所述第二正极侧布线形成为直线状，彼此并联配置，
所述第一负极侧布线及所述第二负极侧布线形成为直线状，彼此并联配置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，
在多个所述正极平滑用端子与多个所述负极平滑用端子之间并联连接有多个所述电容器。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，所述布线基板层叠设置有具有所述布线的布线层。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述汇流条侧直流电阻值为所述布线基板侧直流电阻值的30分之1以下。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述电容器侧电感值中的所述正极布线及所述负极布线各自的电感值之和为所述汇流条侧电感值的3分之1以下。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，所述电容器为铝电解电容器。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，
所述正极汇流条及所述负极汇流条与所述布线基板进行电连接且进行机械连接。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电容器基板单元，其特征在于，所述布线基板为多层结构的玻璃复合基板或玻璃环氧基板。
12.一种功率转换装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至11中任一项所述的电容器基板单元；以及
连接在多个所述正极负载端子中的每一个与多个所述负极负载端子中的每一个之间的功率转换单元。
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