JP2002043170A - 積層セラミックコンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな静電容量および電流容量を有する信頼
性の高い積層セラミックコンデンサモジュールを提供す
る。 【解決手段】 複数の積層セラミックコンデンサ１１
と、金属製主端子１２ａ，１２ｂと、積層セラミックコ
ンデンサ１１の外部電極１１ａ，１１ｂと金属製主端子
１２ａ，１２ｂとを電気的に接続する金属製副端子１３
ａ，１３ｂとからなっている。金属製主端子１２ａ，１
２ｂの各々は、厚みが厚く大きな断面積を有する。金属
製副端子１３ａ，１３ｂは、金属製主端子１２ａ，１２
ｂの厚みと比較して十分薄く、柔軟性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層セラミックコン
デンサモジュールに関し、特に、大電流および大容量を
必要とする大型インバータの平滑回路等に使用される積
層セラミックコンデンサモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インバータの平滑回路に使用さ
れる平滑コンデンサとしては、平滑回路の出力に含まれ
るリップルを少なくするためにできるだけ大きな静電容
量を有するものが必要とされる。このような要求を満た
すものとして、いわゆる積層セラミックコンデンサモジ
ュールが使用されている。

【０００３】この種の積層セラミックコンデンサモジュ
ールとしては、例えば図８に示すような構成を有するも
のが、従来より周知である。該積層セラミックコンデン
サモジュール６０は、複数の積層セラミックコンデンサ
６１を一対の金属端子６２ａ，６２ｂの間に並列に接続
してモジュール化したものである。

【０００４】積層セラミックコンデンサ６１の各々は、
コンデンサ電極膜を印刷したセラミックグリーンシート
やダミーのセラミックグリーンシートを積層して焼成し
た後、前記コンデンサ電極膜に導通する外部電極６１
ａ，６１ｂを焼き付けてなるものである。複数の積層セ
ラミックコンデンサ６１は、接着材６３により上下方向
に積層され、スタック状のコンデンサユニット６５を構
成している。そして、各積層セラミックコンデンサ６１
の外部電極６１ａ，６１ｂが、はんだ６４により金属端
子６２ａ，６２ｂに接合している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、積
層セラミックコンデンサモジュール６０を構成している
積層セラミックコンデンサ６１の各々は、成形密度にば
らつきを有しているので、焼成時に収縮ばらつきが生じ
る。このため、積層セラミックコンデンサ６１の各々は
長さ寸法にもばらつきを有しており、ときとして長さの
短い積層セラミックコンデンサ６１の外部電極６１ａ
（もしくは６１ｂ）と金属端子６２ａ（もしくは６２
ｂ）との間にギャップが生じる。

【０００６】かかるギャップをなくすため、従来の積層
セラミックコンデンサモジュール６０にあっては、金属
端子６２ａ，６２ｂとして厚みが薄い金属板を使用し、
外部電極６１ａ，６１ｂの各々が仮に一直線状に配列さ
れていなくても、金属端子６２ａ，６２ｂを外部電極６
１ａ，６１ｂの凹凸状の配列に沿って屈曲させるように
していた。しかしながら、厚みの薄い金属端子６２ａ，
６２ｂを使用すると、金属端子６２ａ，６２ｂの電気抵
抗が高くなり、発熱等により金属端子６２ａ，６２ｂに
大電流を流すことができない。このため、従来の積層セ
ラミックコンデンサモジュール６０は、大きな電流容量
を有するのが困難であるという問題があった。

【０００７】そこで、本発明の目的は、大きな静電容量
および大電流容量を有する信頼性の高い積層セラミック
コンデンサモジュールを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するため、本発明に係る積層セラミックコンデンサモジ
ュールは、（ａ）少なくとも一つの積層セラミックコン
デンサにて構成されたコンデンサユニットと、（ｂ）前
記コンデンサユニットを構成する積層セラッミクコンデ
ンサに設けられた外部電極に電気的に接続され、前記コ
ンデンサユニットを支持する少なくとも二つの金属製主
端子と、（ｃ）前記金属製主端子と前記積層セラミック
コンデンサに設けられた外部電極との間にそれぞれ配置
された、前記金属製主端子より柔軟性を有する金属製副
端子と、を備えたことを特徴とする。例えば、金属製副
端子の厚みを金属製主端子の厚みより薄くすることによ
り、金属製主端子より柔軟な金属製副端子が得られる。

【０００９】以上の構成により、柔軟な金属製副端子は
容易に変形し、積層セラミックコンデンサの長さ寸法の
ばらつきを吸収する。一方、金属製主端子は、厚みが厚
く断面積が大きい電気抵抗の小さいものを使用すること
ができるので、電流容量が大きな積層セラミックコンデ
ンサモジュールを得ることができる。

【００１０】また、金属製主端子と金属製副端子とを、
溶着またはかしめによって接合することにより、接合材
が不要になる。従って、温度上昇に伴う接合材の溶解に
よって金属製副端子と金属製主端子との間に断線が生じ
るといった事故がなくなり、より電流容量が大きな信頼
性の高い積層セラミックコンデンサモジュールを得るこ
とができる。

【００１１】また、本発明に係る積層セラミックコンデ
ンサモジュールは、金属製主端子に設けた穴に接合材を
充填し、前記穴の開口部に配設された金属製副端子と金
属製主端子との隙間に毛細管現象により前記穴に充填さ
れた接合材を流入させ、接合材にて金属製主端子と金属
製副端子とを接合したことを特徴とする。あるいは、金
属製副端子に設けられた櫛歯状のリード部を、金属製主
端子に設けられた挿入穴に挿入し、金属製主端子と金属
製副端子とを接合したことを特徴とする。これにより、
金属製副端子と金属製主端子との接合が効率よく行われ
る。

【００１２】また、コンデンサユニットを外装ケース内
に注入された絶縁性樹脂にモールドするようにすれば、
コンデンサユニットは外界の湿気や機械的なストレスな
どから保護される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層セラミッ
クコンデンサモジュールの実施の形態について添付の図
面を参照して説明する。

【００１４】［第１実施形態、図１］図１に示すよう
に、積層セラミックコンデンサモジュール１０は、複数
個の積層セラミックコンデンサ１１にて構成されたコン
デンサユニット１と、一対の金属製主端子１２ａ，１２
ｂと、積層セラミックコンデンサ１１の外部電極１１
ａ，１１ｂと金属製主端子１２ａ，１２ｂとを電気的に
接続する金属製副端子１３ａ，１３ｂとからなってい
る。

【００１５】積層セラミックコンデンサ１１は、コンデ
ンサ電極等の必要な電極膜を印刷したセラミックグリー
ンシートやダミーのセラミックグリーンシートを積層し
てプレスし、一体に圧着してそれを焼成した後、前記電
極膜に導通する外部電極１１ａ，１１ｂを焼き付けてな
る周知の構成を有するものである。また、一対の金属製
主端子１２ａ，１２ｂの各々は、厚みが例えば１〜２ｍ
ｍで大きな断面積を有する、銅等の高い導電率を有する
金属板からなる。金属製主端子１２ａ，１２ｂは略Ｌ字
形に折曲されて、表面実装タイプの端子とされる。

【００１６】金属製副端子１３ａ，１３ｂは、高周波で
の損失を考慮して、無酸素銅もしくは銅合金等の金属材
料からなる金属片により構成されている。金属製副端子
１３ａ，１３ｂの厚みは、積層セラミックコンデンサ１
１の各々が有している長さ寸法のばらつきを吸収するた
め、金属製主端子１２ａ，１２ｂの厚みに比較して十分
薄く、例えば０．３ｍｍとなっている。金属製副端子１
３ａ，１３ｂには、一つの積層セラミックコンデンサ１
１に流れる電流しか流れないので、その断面積の面積は
小さくてもよい。さらに、この金属製副端子１３ａ，１
３ｂの表面には、２〜３μｍ程度のＣｕ，Ｓｎ，Ｎｉ，
Ｓｎ−Ｐｂ，Ｐｂ，Ａｕなどのめっき膜が形成される。

【００１７】金属製副端子１３ａ，１３ｂの各々は、そ
の基部３１から約３０度〜６０度の範囲の角度を有して
斜めに立ち上がるように折曲されるとともに、その先端
部３２にて逆方向に略９０度の角度に折曲されている。
そして、金属製副端子１３ａ，１３ｂの各々は、スポッ
ト溶接、もしくは、かしめ等の手法により、基部３１に
て金属製主端子１２ａ，１２ｂの同一面上に固定されて
いる。金属製副端子１３ａ，１３ｂの各々の先端部３２
は、積層セラミックコンデンサ１１の外部電極１１ａ，
１１ｂに、はんだや導電性接着剤などの接合材１５を利
用して電気的に接続されるとともに固定されている。こ
れにより、一対の金属製主端子１２ａ，１２ｂの間に、
複数の積層セラミックコンデンサ１１が並列に接続され
た積層セラミックコンデンサモジュール１０が形成され
る。各積層セラミックコンデンサ１１は、上下方向に配
置され、スタック状のコンデンサユニット１を構成して
いる。なお、各積層セラミックコンデンサ１１は、接着
材により上下方向に積層してもよいことは言うまでもな
い。

【００１８】このような構成を有する積層セラミックコ
ンデンサモジュール１０にあっては、積層セラミックコ
ンデンサ１１の各々が長さ寸法にばらつきを有していて
も、厚みの薄い金属製副端子１３ａ，１３ｂが容易に変
形して積層セラミックコンデンサ１１の長さ寸法のばら
つきを吸収する。一方、金属製主端子１２ａ，１２ｂ
は、肉厚が厚く、断面積の大きい、電気抵抗の小さいも
のを使用しているので、各積層セラミックコンデンサ１
１に流れる電流の総和を流すことができる。また、金属
製主端子１２ａ，１２ｂの機械的強度も大きくなる。

【００１９】さらに、金属製副端子１３ａ，１３ｂと金
属製主端子１２ａ，１２ｂとが溶着やかしめにより固着
されているので、接合材が不要になり、温度上昇に伴う
接合材の溶解によって金属製主端子１２ａ，１２ｂと金
属製副端子１３ａ，１３ｂとの間に断線が生じるといっ
た事故がなくなり、信頼性が高く大きな電流容量を有す
る積層セラミックコンデンサモジュール１０を得ること
ができる。

【００２０】因みに、積層セラミックコンデンサモジュ
ール１０において、金属製主端子１２ａ，１２ｂの厚み
を１．０ｍｍとし、金属製副端子１３ａ，１３ｂの厚み
を０．３ｍｍとしたときの、直流抵抗（ＥＳＲ）と電流
容量を測定した結果を表１に示す。直流抵抗は、周波数
が１０ｋＨｚの交流電圧（ＡＣ１Ｖ）を印加したときの
測定値である。また、電流容量は、周波数が１００ｋＨ
ｚの交流電圧の印加で２０℃発熱したときの電流値であ
る。比較のために、図８に示した従来の積層セラミック
コンデンサモジュール６０において、金属端子６２ａ，
６２ｂの厚みを０．３ｍｍとした場合（従来例１）と、
厚みを１．０ｍｍとした場合（従来例２）とを併せて表
１に記載している。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１より、本実施形態の積層セラミックコ
ンデンサモジュール１０は、従来の積層セラミックコン
デンサモジュール６０と比較して、１．７〜５倍の電流
容量が得られることがわかる。

【００２３】［第２実施形態、図２］図２に示すよう
に、積層セラミックコンデンサモジュール１０ａは、図
１により説明した第１実施形態の積層セラミックコンデ
ンサモジュール１０のコンデンサユニット１を、金属製
主端子１２ａ，１２ｂの導出部を残して、絶縁処理した
金属等の外装ケース２１内に収容したものである。外装
ケース２１内には、絶縁性樹脂２２が注入され、硬化し
ている。本第２実施形態では、金属製副端子１３ａ，１
３ｂの各々が、はんだや導電性接着剤などの接合材２３
を利用して金属製主端子１２ａ，１２ｂに固定されてい
る。なお、図２において、図１に対応する部分には対応
する符号を付して示し、重複した説明は省略する。

【００２４】このような構成を有する第２実施形態の積
層型セラミックコンデンサモジュール１０ａは、コンデ
ンサユニット１が外装ケース２１内に注型された絶縁性
樹脂２２にモールドされ、外界の湿度や特性を劣化させ
るガス、外力等の機械的なストレスに対して保護され
る。これにより、第１実施形態の積層セラミックコンデ
ンサモジュール１０が奏する効果に加えて、過酷な環境
下でも使用可能な信頼性の高い積層セラミックコンデン
サモジュール１０ａを得ることができる。

【００２５】［他の実施形態］本発明は前記実施形態に
限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更
することができる。

【００２６】例えば、第１および第２実施形態の積層セ
ラミックコンデンサモジュール１０，１０ａにおいて、
図３に示すようにして、金属製副端子１３ｂ（金属製副
端子１３ａも同様である）を金属製主端子１２ｂに接合
することができる。すなわち、各積層セラミックコンデ
ンサ１１の外部電極１１ｂに、はんだなどの接合材１５
を用いて金属製副端子１３ｂを接合しておく。また、こ
れら金属製副端子１３ｂを接合する位置に形成された金
属製主端子１２ｂの挿入穴２４に、予めクリームはんだ
などの接合材２３を充填しておく。

【００２７】次に、積層セラミックコンデンサ１１を順
次積層し、金属製副端子１３ｂに金属製主端子１２ｂを
当接させた状態でリフローする。これにより、接合材２
３を溶融させ、挿入穴２４の開口部に配設された金属製
副端子１３ｂと金属製主端子１２ｂとの隙間に毛細管現
象により接合材２３を流入させ、接合材２３にて金属製
主端子１２ｂと金属製副端子１３ｂとを接合する。この
ようにすれば、金属製副端子１３ｂと金属製主端子１２
ｂとの接合を効率良く行うことができる。

【００２８】また、第１および第２実施形態の積層セラ
ミックコンデンサモジュール１０および１０ａにおい
て、図４〜図７に示すように、金属製副端子１３ａ，１
３ｂの各基部３１に、櫛歯状にリード部３３を形成して
それを直角に折曲する。そして、これら櫛歯状のリード
部３３の各々に対応したピッチで、金属製主端子１２
ａ，１２ｂに挿入穴２４を形成する。この挿入穴２４に
リード部３３を挿入して、はんだ付けしてモジュールと
して組み上げ、金属製副端子１３ａ，１３ｂを外部電極
１１ａ，１１ｂにそれぞれ、はんだ付けするようにして
もよい。このようにすれば、金属製副端子１３ａ，１３
ｂのリード部３３の長さの余裕分程度、積層セラミック
コンデンサ１１の長さ寸法にばらつきが生じても、接合
状態に変化が生じない。これは、はんだ（接合材）２３
のフィレット２３ｆが、リード部３３の先端を起点とし
て、金属製主端子１２ａ，１２ｂに裾を引くように形成
されるためである（図４参照）。これにより、金属製副
端子１３ａ，１３ｂの金属製主端子１２ａ，１２ｂへの
はんだ付けの接合状態が、目視のみにより確認すること
ができる。

【００２９】本発明は、以上に説明したような一対の金
属製主端子１２ａ，１２ｂを有する二端子の積層セラミ
ックコンデンサモジュールのほかに、三つの端子を有す
る三端子の積層セラミックコンデンサモジュールにも適
用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、柔軟性を有する金属製副端子が変形して積
層セラミックコンデンサの長さ寸法のばらつきを吸収す
るので、金属製主端子として、断面積の大きい電気抵抗
の小さいものを使用することができ、電流容量が大きな
積層セラミックコンデンサモジュールを得ることができ
る。

【００３１】また、金属製副端子と金属製主端子とを、
溶着やかしめにより固着するようにすれば、接合材が不
要になるので、温度上昇に伴う接合材の溶解によって金
属製副端子と金属製主端子との間に断線が生じるといっ
た事故がなくなり、信頼性が高い積層セラミックコンデ
ンサモジュールを得ることができる。

【００３２】さらに、金属製副端子と金属製主端子との
接合を、金属製主端子に形成された挿入穴に充填された
クリーム半田等の接合材により行うようにすれば、リフ
ロー半田等の手法により、金属製副端子と金属製主端子
との接合を効率よく行うことができる。

【００３３】さらにまた、金属製主端子に形成された挿
入穴に、金属製副端子の櫛歯状のリード部を挿入するこ
とにより、各リード部の長さの余裕分程度、積層セラミ
ックコンデンサの長さ寸法にばらつきが生じても接合状
態に変化が生じないので、金属製副端子の金属製主端子
への接合状態が目視のみにより確認することができる。

【００３４】さらにまた、コンデンサユニットを、外装
ケース内に注型された絶縁性樹脂にモールドするように
すれば、外界の湿度や特性を劣化させるガス、外力等の
機械的なストレスに対して保護されるので、過酷な環境
下でも使用可能な信頼性の高い積層セラミックコンデン
サモジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層セラミックコンデンサモジュ
ールの第１実施形態の構成を示す正面図。

【図２】本発明に係る積層セラミックコンデンサモジュ
ールの第２実施形態の構成を示す一部断面図。

【図３】本発明に係る積層セラミックコンデンサモジュ
ールの他の実施形態を示す一部拡大断面図。

【図４】本発明に係る積層セラミックコンデンサモジュ
ールのいま一つの他の実施形態を示す一部拡大断面図。

【図５】図４の積層セラミックコンデンサモジュールの
平面図。

【図６】図４の積層セラミックコンデンサモジュールの
正面図。

【図７】図４に示した金属製副端子の一部拡大平面図。

【図８】従来の積層セラミックコンデンサモジュールの
組み立て正面図。

【符号の説明】

１…コンデンサユニット １０，１０ａ…積層セラミックコンデンサモジュール １１…積層セラミックコンデンサ １１ａ，１１ｂ…外部電極 １２ａ，１２ｂ…金属製主端子 １３ａ，１３ｂ…金属製副端子 ２１…外装ケース ２２…絶縁性樹脂 ２３…接合材 ２４…挿入穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 和宏 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 斎藤 浩一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5E082 AB03 BC40 CC05 FG26 GG08 GG11 HH07 HH28 HH47 JJ09 JJ25 JJ27

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの積層セラミックコンデ
   ンサにて構成されたコンデンサユニットと、 前記コンデンサユニットを構成する積層セラッミクコン
   デンサに設けられた外部電極に電気的に接続され、前記
   コンデンサユニットを支持する少なくとも二つの金属製
   主端子と、 前記金属製主端子と前記積層セラミックコンデンサに設
   けられた外部電極との間にそれぞれ配置された、前記金
   属製主端子より柔軟性を有する金属製副端子と、 を備えたことを特徴とする積層セラミックコンデンサモ
   ジュール。
2. 【請求項２】 前記コンデンサユニットが複数の積層セ
   ラミックコンデンサにてスタック状に構成され、前記金
   属製副端子の厚みが前記金属製主端子の厚みより薄いこ
   とを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックコンデ
   ンサモジュール。
3. 【請求項３】 前記金属製主端子と金属製副端子とが、
   溶着およびかしめのいずれか一つにより接合されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層
   セラミックコンデンサモジュール。
4. 【請求項４】 前記金属製主端子に設けた穴に接合材を
   充填し、前記穴の開口部に配設された前記金属製副端子
   と前記金属製主端子との隙間に毛細管現象により前記穴
   に充填された接合材を流入させ、前記接合材にて前記金
   属製主端子と前記金属製副端子とを接合したことを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の積層セラミック
   コンデンサモジュール。
5. 【請求項５】 前記金属製副端子に設けられた櫛歯状の
   リード部を、前記金属製主端子に設けられた挿入穴に挿
   入し、前記金属製主端子と金属製副端子とを接合したこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層セ
   ラミックコンデンサモジュール。
6. 【請求項６】 前記コンデンサユニットが外装ケース内
   に配置されるとともに、前記外装ケース内に注入された
   絶縁性樹脂によりモールドされていることを特徴とする
   請求項１ないし請求項５に記載の積層セラミックコンデ
   ンサモジュール。