JP2010205847A - コンデンサ及びコンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】実装基板におけるスルーホール電極の数を少なく、且つコンデンサモジュールのＥＳＬ及びＥＳＲを低減でき、それによって損失やノイズを低減することができるコンデンサを提供する。
【解決手段】第１のリード端子２１が、コンデンサ本体１２の第１の端面側の固定部とコンデンサ本体１２の下面１２ｄを越えて下方に延ばされた延長部２１ｃからなり、第２のリード端子２２が、コンデンサ本体１２の第２の端面側の固定部と、固定部から下面１２ｄを含む平面内において遠ざかるように延ばされた面実装部２２ｃとを備え、コンデンサ本体１２の下面１２ｄ側から実装基板２に実装され、第１のリード端子２１の延長部２１ｃが実装基板２のスルーホールを経て、実装基板の下面の第２の接続電極４に電気的に接続され、第２のリード端子２２の面実装部２２ｃが、実装基板２の上面の第１の接続電極部３に電気的に接続される、コンデンサ１１。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばパワーエレクトロニクス回路のような大電流が流れる用途に用いられるコンデンサ及び該コンデンサを含むコンデンサモジュールに関し、より詳細には、第１，第２のリード端子が第１，第２の端面にそれぞれ設けられたコンデンサと、該コンデンサが実装基板に実装されている構造を有するコンデンサモジュールに関する。

従来、パワーエレクトロニクス回路などに用いられるコンデンサでは、コンデンサに大きな電流が流れる。また、パワーエレクトロニクスモジュールでは、大電流を高周波でスイッチングするため、各部品間のＥＳＬを小さくしたり、放射ノイズを減らす目的で、絶縁体の上下面にそれぞれ電極を形成した基板が用いられる。このような大電流が流れるコンデンサモジュールが、下記の特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１及び特許文献２では、インバーター装置に用いられるインバーター用コンデンサモジュールが開示されている。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、特許文献２に記載のインバーター用コンデンサモジュールを示す正面図及びその要部を拡大して示す部分正面断面図である。

インバーター用コンデンサモジュール１０１では、実装基板１０２上に、複数の積層コンデンサ１０３〜１０５が実装されている。また、実装基板１０２が、トランジスタ素子を含むスイッチングモジュール１０６上に固定されている。

図１３（ｂ）において、積層コンデンサ１０３が搭載されている部分を拡大して示すように、積層コンデンサ１０３は、対向し合う第１の端面１０３ａと第２の端面１０３ｂとを有する。第１の端面１０３ａに、第１のリード端子１０７が接合されている。第２の端面１０３ｂに第２のリード端子１０８が接合されている。

積層コンデンサ１０３は、下面１０３ｃ側から実装基板１０２に実装されている。実装基板１０２は、上面１０２ａと下面１０２ｂとを有する。実装基板１０２には、上面１０２ａから下面１０２ｂに向かって貫いている貫通孔１０２ｃ，１０２ｄが形成されている。貫通孔１０２ｃ、１０２ｄ内に、第１，第２のリード端子１０７，１０８がそれぞれ挿入されている。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、実装基板１０２の上面には、第１の電極１１９が形成されており、他面１０２ｂには、第２の電極１２０が形成されている。図１３（ｂ）では明確ではないが、複数の第１のリード端子１０７及び複数の第２のリード端子１０８が形成されている。それに応じて、図１４（ａ），（ｂ）に示されているように、貫通孔１０２ｃ，１０２ｄも複数形成されている。

図１４（ａ），（ｂ）に示すように、第１の電極１１９が、貫通孔１０２ｃ内に至っている。他方、第１の電極１１９は、切欠１１９ａを有し切欠１１９ａ内に第２の貫通孔１０２ｄが位置している。従って、第１の電極１１９と、貫通孔１０２ｄとは電気的に接続されていない。

他方、下面の第２の電極１２０は、第２の貫通孔１０２ｄに至っている。切欠１２０ａにより、第２の電極１２０は、第１の貫通孔１０２ｃと隔てられている。従って、図１２（ｂ）に示すように、第１の電極１１９の貫通孔１０２ｃ内に延びているスルーホール導体部分１１９ｂは、第２の電極１２０と電気的に絶縁されている。

積層コンデンサ１０３は、実装に対しては、第１，第２のリード端子１０７，１０８が、貫通孔１０２ｃ，１０２ｄ内に挿入される。そして、第１のリード端子１０７が、導電性接合剤１２１によりスルーホール電極部分１１９ｂと電気的に接続される。他方、第２のリード端子１０８が、実装基板１０２の下面１０２ｂ側において、第２の電極１２０と導電性接合剤１２２により電気的に接続される。他の積層コンデンサ１０４，１０５も同様にして、実装基板１０２に実装されている。

特許文献１に記載のコンデンサモジュールにおいても、特許文献２と同様に、両端に設けられた第１，第２のリード端子が、実装基板に設けられた貫通孔に挿入され、実装されている。

特開２００４−７９７０８号公報 特開２００１−１７８１５１号公報

特許文献１に記載のコンデンサモジュールでは、切欠２１２ａ，２１２ｂを形成する必要があるため、電流経路が限定されて狭くなり、それによってＥＳＲやＥＳＬが大きくなるという問題があった。

一方、特許文献２に記載の実装方法においては、モジュールの端子部とコンデンサ１０３、１０４、１０５の間のＥＳＬおよびＥＳＲは、切り欠き部１１９ａおよび１２０ａによる増大は抑えられる。しかし、各コンデンサ内を流れる電流は、モジュール端子に近い側に集中するために局所発熱を生じることで、コンデンサの寿命を低下させたり、流せる電流が制限されたりする問題があった。

これらの問題、特に切り欠き部の影響を小さくする方法として、コンデンサを基板上面側に表面実装し、下面電極との接続をスルーホールにより行う方法が、特に電力の小さいアプリケーションにおいて用いられている。スルーホール電極部分は、樹脂基板の場合には、金属メッキにより形成される。実装基板がセラミック基板の場合には、スルーホール電極部分は、セラミックスやガラスなどの無機酸化物を共材として含む焼結金属により構成されることが多い。しかしながら、金属メッキにより形成されたスルーホール電極部分では、めっき厚みに制限がある。また、焼結金属では、含有されている無機酸化物が抵抗成分として働く。そのため、スルーホール電極による上面電極と下面電極の電気的接合では電気的抵抗が高く、そのため、非常に多くのスルーホールを形成しないとＥＳＲを小さくできない問題があった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、実装基板において多くのスルーホール電極を形成する必要がなく、実装基板のコストを低減し、しかも実装基板に実装された際の回路のＥＳＲやＥＳＬを小さくすることを可能とするコンデンサ、並びに該コンデンサが実装基板に実装されたコンデンサモジュールを提供することにある。

本発明によれば、上面と、下面と、対向し合う第１，第２の端面とを有するコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体の第１，第２の端面にそれぞれ固定された第１，第２のリード端子とを備え、前記第１のリード端子が、前記コンデンサ本体の前記第１の端面に固定されている固定部と、前記コンデンサ本体の下面を越えて下方に延ばされた延長部とを有し、前記第２のリード端子が、前記コンデンサ本体の前記第２の端面に固定されている固定部と、前記固定部に連結されており、前記コンデンサ本体の前記下面を含む平面内において前記コンデンサ本体から遠ざかるように延ばされた面実装部とを備え、前記コンデンサ本体の下面側から、上面及び下面にそれぞれ第１，第２の接続電極を有する実装基板に実装され、前記第１のリード端子の延長部が前記実装基板の前記下面の前記第２の接続電極に電気的に接続され、前記第２のリード端子の面実装部が、前記実装基板の前記上面の前記第１の接続電極に電気的に接続される、コンデンサが提供される。

本発明に係るコンデンサのある特定の局面では、前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子の少なくとも一方が、複数のリード端子からなる。この場合には、コンデンサと実装基板との電気的接続の信頼性を高めることができるとともに、電流経路を大きくすることができる。

本発明に係るコンデンサの他の特定の局面によれば、前記複数のリード端子を連結している連結部がさらに備えられる。連結部が設けられているので、複数のリード端子を有する構造の機械的強度も高めることができるとともに、電流経路を広くすることができる。

本発明に係るコンデンサのさらに他の特定の局面によれば、基板に実装された前記コンデンサの、基板表面からの高さが、前記コンデンサ本体の長さ、または幅の少なくともどちらか一方の、１／４以下となるようなセラミック本体、およびリード端子形状となっている。このようにすることで、前記コンデンサに流れるコンデンサの充放電電流の経路が短くなり、ＥＳＬを小さくできるため、パワーエレクトロニクス回路に使用すると、スパイク電圧を小さくしたり、電圧平滑性が向上してＤＭ（Differential Mode；差動モード）ノイズを低減することができる。また、コンデンサの厚み方向における電流の集中も抑制でき、コンデンサの厚み方向における温度も均一化されるため、コンデンサ寿命を長くすることができる。

また、本発明に係るコンデンサの別の特定の局面によれば、前記コンデンサ本体は積層セラミックコンデンサである。積層セラミックコンデンサは、その構造から低ＥＳＬ、低ＥＳＲであるため、本発明のリード端子構造、およびモジュール構成の効果を十分に発揮させることができる。

本発明に係るコンデンサモジュールは、上面及び下面を有する実装基板と、前記実装基板の上面及び下面にそれぞれ形成された第１，第２の接続電極と、前記実装基板の上面に面実装された本発明に係るコンデンサとを備え、前記コンデンサの前記第１のリード端子の前記延長部が前記実装基板の下面に設けられた前記第２の接続電極に電気的に接続されており、前記第１のリード端子の面実装部が前記第１の接続電極に電気的に接続されている。

本発明に係るコンデンサモジュールのある特定の局面では、前記実装基板が上面から下面に至る貫通孔を有し、前記第１のリード端子の前記延長部が該貫通孔を通り前記実装基板の下面から下方に突出されている。第１のリード端子を貫通孔、またはスルーホールに挿入することにより前記コンデンサを実装基板に確実に固定することができる。もっとも、第１のリード端子は実装基板の貫通孔ではなく、実装基板の側面を経由して下面側の第２の接続電極と電気的に接続されてもよい。その場合には、上記貫通孔、またはスルーホールが設けられずともよい。なお、前記第２のリード端子は前記第１のリード端子よりも、前記コンデンサモジュールの入出力端子に電気的に近い位置に配置される。このようにすることで、上面側の第１の接続電極に形成される前記第１のリード端子の周囲に形成される切り欠き部が、前記コンデンサモジュールの入出力端子と前記コンデンサの第２のリード端子との間のＥＳＬおよびＥＳＲを増大させることがない。

本発明に係るコンデンサモジュールの他の特定の局面では、前記実装基板に設けられた前記第１，第２の接続電極にそれぞれ電気的に接続された第１，第２の外部端子を有するスイッチング素子をさらに備え、前記実装基板、前記コンデンサ及び前記スイッチング素子によりパワーエレクトロニクス回路が形成されており、前記スイッチング素子は１つまたは複数の制御用端子と、複数の主端子を有し、前記コンデンサの前記第１のリード端子の中心と、第２のリード端子の中心を結ぶ直線の延長線に対して、前記スイッチング素子の複数の主端子のうち、前記コンデンサに電気的に接合される二つの主端子それぞれの中心を結ぶ直線の中点または前記ドレイン端子とソース端子のそれぞれを結ぶ直線の中点が、前記第１のリード端子の中心と、第２のリード端子の中心を結ぶ直線の中点を起点として、±６０度の範囲内に存在する。この場合には、前記コンデンサ内部を流れる電流の分布の偏りを抑制することができるため、局所発熱を抑えることができる。従って、同じサイズのコンデンサを用いた場合には、コンデンサ寿命が長くなり、また許容電流も大きくできる。つまり、同じ寿命、同じ許容電流を、より小さいコンデンサで実現できるため、パワーエレクトロニクス回路のサイズを小さくすることができる。

なお、スイッチング素子の複数の主端子は、エミッタ端子、またはソース端子と、コレクタ端子またはドレイン端子などである。

本発明に係るコンデンサでは、第１のリード端子が接合部からコンデンサ本体の下面を越えて下方に延ばされた延長部を有し、第２のリード端子がコンデンサ本体の下面を含む平面内、または前記下面よりも下側の略平行な面内に延ばされた面実装部とを有するので、第１のリード端子を実装基板の貫通孔内に挿入して実装基板の下面側の電極に電気的に接続し、実装基板の上面側の電極に上記面実装部を接合することにより、コンデンサの両端子電極をそれぞれ実装基板の上面電極、下面電極に容易に面実装することができる。また、このコンデンサを本発明のコンデンサモジュールに適用した場合、基板の接続電極に電流経路を遮る位置に電極切り欠き部が形成されないため、ＥＳＲおよびＥＳＬを小さくすることができ、コンデンサの性能を十分に発揮できるコンデンサモジュールとすることができる。従って、このコンデンサモジュールをパワーエレクトロニクス回路に適用した場合、ノイズの低減、スパイク電圧の抑制が可能で、結果として低ＯＮ抵抗のスイッチング素子を採用できたり、スイッチング速度を速くすることができるため、変換効率の向上等を図ることが可能となる。

（ａ）は、本発明の一実施形態のコンデンサモジュールの正面断面図であり、（ｂ）はその模式的平面図であり、（ｃ）は模式的底面図である。 本発明の一実施形態に用いられるコンデンサの外観を示す斜視図である。 （ａ）は図２に示したコンデンサの右側面図であり、（ｂ）は左側面図である。 図２に示したコンデンサの正面断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例のコンデンサモジュールの要部を示す平面図及び低面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例のコンデンサモジュールの要部を示す平面図及び低面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例のコンデンサモジュールの要部を示す平面図及び低面図である。 本発明のコンデンサの他の実施形態を説明するための斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、第１，第２のリード端子の形状の変形例を示す斜視図及びコンデンサの左側面図である。 （ａ）は、本発明のコンデンサにおける第２のリード端子の他の変形例を説明するための斜視図であり、（ｂ）は図４に示した実施形態の他の変形例を説明するための模式的正面断面図である。 本発明のコンデンサにおける第２のリード端子のさらに他の変形例を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態で形成されたコンデンサモジュールとしてのＤＣ−ＤＣコンバーターの回路図である。 （ａ），（ｂ）は従来のコンデンサモジュールの正面図及びその要部を示す模式的拡大正面断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１３に示した従来のコンデンサモジュールに用いられている実装基板の平面図及び底面図である。 比較例１の実装方法を説明するための模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るコンデンサモジュールの部分切欠正面断面図であり、（ｂ），（ｃ）はその模式的平面図及び模式的底面図である。

本実施形態のコンデンサモジュール１は、実装基板２を有する。実装基板２は、本実施形態では、アルミナなどの絶縁性セラミックスからなる。もっとも、実装基板２は、ガラスエポキシ基板などの合成樹脂により形成されていてもよい。

また、実装基板２の上面２ａ上には、第１の接続電極３が形成されている。また、実装基板２の下面２ｂ上には、第２の接続電極４が形成されている。第１，第２の接続電極３，４は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなどの適宜の金属もしくは合金からなる。

また、図１（ｂ）に示すように、第１の接続電極３には、切欠３ａが形成されている。切欠３ａは、後述する１つのコンデンサ１１の側方に設けられている。また、切欠３ａ内において、複数の貫通孔２ｃが形成されている。複数の貫通孔２ｃは、後述のコンデンサ１１の第１の端面に沿う方向において１つの列をなすように設けられている。

なお、図１（ｂ），（ｃ）では、それぞれ、搭載されるコンデンサ１１の位置を一点鎖線及び破線で模式的に示すこととする。また、図１（ｂ）では、第２のリード端子が第１の接続電極３に電気的に接続される部分を一点鎖線Ａで略図的に示すこととする。

図１（ａ）に示すように、コンデンサ１１は、略図的に示すコンデンサ本体１２を有する。図２は、上記コンデンサ１１の外観を示す斜視図であり、図３（ａ），（ｂ）は、右側面図及び左側面図であり、図４は、その正面断面図である。

図２〜図４を参照して、本実施形態では、コンデンサ１１のコンデンサ本体１２は、周知のセラミックス材料内部電極一体焼成技術により得られたセラミック焼結体である。本実施形態では、コンデンサ本体１２としてのセラミック焼結体は、誘電体セラミックスと内部電極とを積層した構造を有する。

より具体的には、図４に示すように、コンデンサ本体１２において、複数の第１の内部電極１６と、複数の第２の内部電極１７とがセラミック層を介して重なり合うようにして配置されている。複数の第１の内部電極１６が、コンデンサ本体に第１の端面１２ａに引き出されている。複数の第２の内部電極１７が、第１の端面１２ａとは対向し合っている第２の端面１２ｂに引き出されている。第１，第２の端面１２ａ，１２ｂを覆うように、第１，第２の外部電極１８，１９が形成されている。従って、複数の第１の内部電極１６が、第１の外部電極１８に接続されており、複数の第２の内部電極１７が、第２の外部電極１９に電気的に接続されている。

第１，第２の内部電極１６，１７は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉなどの適宜の金属または合金からなる。また、上記コンデンサ本体１２を形成するための誘電体セラミックスとしては、チタン酸バリウム系セラミックスなどの適宜の誘電体セラミックスが挙げられる。

第１，第２の外部電極１８，１９は、導電ペーストの塗布及び焼付けにより形成された焼結金属層、あるいは蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成法により得られた薄膜金属層からなる。また、同一または異なる形成方法で得られた複数の金属膜を積層してなる積層金属膜により、外部電極１８，１９が形成されていてもよい。

上記第１の外部電極１８に、第１のリード端子２１が接合されており、第２の外部電極１９に、第２のリード端子２２が接合されている。図２及び図３に示すように、コンデンサ本体１２の外表面においては、複数の第１のリード端子２１及び複数本の第２のリード端子２２が設けられている。すなわち、第１の外部電極１８及び第２の外部電極１９には、それぞれ、複数本の第１のリード端子２１及び複数本の第２のリード端子２２が接合されている。この接合は、半田等の適宜の導電性接合剤を用いて行い得る。

第１のリード端子２１は、第１の外部電極１８に接合されている接合部２１ａと、接合部２１ａから斜め下方に延ばされた傾斜部２１ｂと、傾斜部２１ｂの下端から下方に延びる延長部２１ｃとを有する。延長部２１ｃは、端面１２ａと平行に延び、ただしコンデンサ本体１２の下面１２ｄよりも下方に延ばされている。

第２のリード端子２２は、第２の外部電極１９に接合されている接合部２２ａと、接合部２２ａから斜め下方に、ただしコンデンサ本体１２から遠ざかる方向に延ばされた傾斜部２２ｂと、傾斜部２２ｂの下端からコンデンサ本体１２の下面１２ｄを含む平面内においてコンデンサ本体１２から遠ざかる方向に延ばされた面実装部２２ｃとを有する。

なお、上記第１のリード端子における接合部２１ａと、傾斜部２１ｂの一部であって、上記端面１２ａに固定されている部分とで形成されている部分を、本発明における第１のリード端子の固定部とする。同様に、第２のリード端子においても、上記接合部２２ａと、傾斜部２２ｂの一部であって上記第２の端面１２ｂに固定されている部分とで形成されている部分を固定部とする。

上記のように、接合部２１ａ，２２ａと、固定部とを別の部分として定義しているのは、図８を参照して示す変形例のように樹脂モールド層が周囲に設けられたり、図４に示した本実施形態のように樹脂モールド層が設けられなかったりすることによる。この点については、図８を参照して説明する変形例の説明において再度詳述することとする。

第１，第２のリード端子２１，２２は、Ｃｕ、Ａｇ及びＡｕからなる群から選択された１種の金属またはこれらを主体とする合金により形成することができる。もっとも、リード端子２１，２２は、他の金属材料を用いて形成してもよい。好ましくは、リード端子２１，２２の表面に、必要に応じてメッキ膜が形成されることが望ましい。例えば、Ｓｎ膜またはＡｇ膜の形成により、半田付性を高めることができる。

図１（ａ）に戻り、本実施形態のコンデンサモジュール１では、実装基板２の複数の貫通孔２ｃ内に、上記複数の第１のリード端子２１が挿入されるようにして、コンデンサ１１が実装基板２上に搭載される。この場合、リード端子２１の延長部２１ｃの先端が実装基板２の下面２ｂを越え下方に突出されている。従って、導電性接合剤２３により、リード端子２１と、実装基板２の下面に設けられた第２の接続電極４と電気的に接続すればよい。

他方、複数の第２のリード端子２２は、面実装部２２ｃが、コンデンサ本体１２の下面１２ｄを含む面内に位置しているので、図１（ａ）に示されているように、面実装部２２ｃの下面が、実装基板２の上面に設けられた第１の接続電極３に接触されることとなる。この部分において、導電性接合剤２４を用い、第２のリード端子２２が第１の接続電極３に電気的に接続される。

上記導電性接合剤２３，２４としては、半田、導電性接着剤などの適宜の導電性接合剤を用いることができる。

本実施形態では、複数の第２のリード端子２２が、面実装部２２ｃを有するため、実装基板２にスルーホールを設けることなく、第２のリード端子２２を実装基板２に設けられた第１の接続電極３と電気的に接続することができる。従って、第２のリード端子２２が実装基板２の下面側には至らないため、第２の接続電極４には、切欠部を設ける必要はない。従って、下面側の第２の接続電極４に接続されているリード端子２１と、スイッチング素子の電極２７間のＥＳＬおよびＥＳＲを極小化することができる。

図１（ａ）に示すように、実装基板２においては、複数のコンデンサ１１が設けられている部分側方においてスイッチング素子２５が並設されている。スイッチング素子２５は、コレクタ端子、エミッタ端子及びゲート端子を有するＩＧＢＴからなる。図１（ａ）では、該トランジスタのコレクタ端子に接続される第１の外部端子２６と、エミッタ端子に接続される第２の外部端子２７とが略図的に示されている。コレクタ端子が第１の接続電極３に電気的に接続され、エミッタ端子が第２の接続電極４に電気的に接続されている。また、図１（ｃ）に示すように、第２の接続電極４には、切欠４ａが形成されている。切欠４ａは、第１の外部端子２６と第２の接続電極４との電気的接続を避けるために形成されている。同様に、第１の接続電極３には、切欠３ｂが形成されている。切欠３ｂは、第２の外部端子２７と第１の接続電極３との電気的接続を避けるために形成されている。

なお、図１（ｂ），（ｃ）において、後述のスイッチング素子２５が、破線及び一点鎖線でその搭載位置を模式的に示すこととする。

本実施形態では、上記トランジスタとコンデンサ１１とを用いて、パワーエレクトロニクス回路が構成されている。

上記実装基板２において、第２のリード端子２２を挿入するためのスルーホールを形成する必要がないので、本実施形態では、複数の第２のリード端子２２が、面実装部２２ｃを有するため、実装基板２にスルーホールを設けることなく、第２のリード端子２２を実装基板２に設けられた第１の接続電極３と電気的に接続することができる。従って、第２のリード端子２２が実装基板２の下面側には至らないため、第２の接続電極４には、切欠部を設ける必要はない。従って、下面側の第２の接続電極４に接続されているリード端子２１と、スイッチング素子の電極２７間のＥＳＬおよびＥＳＲを極小化することができる。そのため、ノイズを少なくすることができ、スパイク電圧を抑制することができ、さらに変換効率を高めることが可能となる。

好ましくは、リード端子２１の中心とリード端子２２の中心を結んだ直線の中点１１ｃから、この直線に対して±６０度の範囲内に、スイッチング素子２５の第１の外部端子２６と第２の外部端子２７の中点２５ｃが存在するように配置される。このように配置することで、コンデンサ１１内に流れる電流の偏りを抑制することができ、局所発熱を抑えることができる。結果として、同じ許容電流、同じ寿命を達成するためのコンデンサの大きさを小さくすることができ、パワーエレクトロニクス回路の小型化が達成される。

本実施形態では、スイッチング素子としてコレクタ端子及びエミッタ端子並びにベース端子を有するトランジスタを示したが、ソース端子、ドレイン端子及びゲート端子を有するＦＥＴ型のトランジスタを用いてもよい。

図１（ａ）〜（ｃ）に示したように、本実施形態では、上記外部端子２６，２７を結ぶ第２の方向が、第１，第２のリード端子２１，２２を結ぶ方向と略平行とされていた。

これに対し、図５（ａ）及び（ｂ）に模式的平面図及び低面図で示すように、コンデンサ１１の第１，第２のリード端子を結ぶ第１の方向Ｘに対し、スイッチング素子における上記第２の方向Ｙが直交する方向となるように外部端子２６，２７が配置されていてもよい。

なお、図６（ａ），（ｂ）は、本発明の他の変形例を示し、ここでは、１つのスイッチング素子の片側に、第１，第２のコンデンサ１１，１１が配置されている。このように、１つのスイッチング素子２５の片側に、複数のコンデンサ１１，１１が配置されていてもよい。

また、図７（ａ），（ｂ）に示すように、図５（ａ）及び（ｂ）に示す構造の変形例として、１つのスイッチング素子２５の両側に、本発明の実施形態のコンデンサ１１，１１を配置してもよい。

なお、上記実施形態では、コンデンサ１１のコンデンサ本体１２は、積層コンデンサのセラミック焼結体により構成されていた。

もっとも、図８に示す変形例のコンデンサ３１のように、コンデンサ本体１２が、セラミック焼結体１３と、樹脂モールド層１４とを有していてもよい。ここでは、セラミック焼結体１３は、図４に示したコンデンサ本体１２を構成しているセラミック焼結体と同様である。異なるところは、セラミック焼結体の上面、下面及び外周側面を覆うように樹脂モールド層１４が設けられていることにある。従って、本変形例におけるコンデンサ本体１２の第１，第２の端面１２ａ，１２ｂは、樹脂モールド層１４の外表面であって、セラミック焼結体１３の第１，第２の端面の外側に位置している部分となる。

第１，第２のリード端子２１，２２は、接合部２１ａ，２２ａにおいて、外部電極１８，１９に接合されているが、傾斜部２１ｂ，２２ｂの一部においても、コンデンサ本体１２に固定されていることになる。すなわち、樹脂モールド層１４に、傾斜部２１ｂ，２２ｂの上方部分が埋設され、コンデンサ本体１２を構成している樹脂モールド層１４に傾斜部２１ｂ，２２ｂの一部が固定されていることになる。従って、本変形例においては、固定部とは、接合部２１ａ，２２ａだけでなく、傾斜部２１ｂ，２２ｂの一部をも含むものとする。

また、上記実施形態では、第２のリード端子２２が複数本形成されていたが、図９（ａ）に示すように、複数本の第２のリード端子２２が、接合部２２ａ側において連結部２２ｄを介して連結されていてもよい。同様に、図９（ｂ）に示すように、複数本の第１のリード端子２１もまた、連結部２１ｄを介して接合部側において連結されていてもよい。

このような連結部２１ｄ，２２ｄを設けることにより、複数本のリード端子２１間あるいは複数本のリード端子２２間の強度を高めることができるとともに電流経路を大きくすることができる。

また、図１０（ａ）に示すように、複数本のリード端子２２を、接合部側ではなく、上記面実装部２２ｃ側において連結部２２ｄを介して連結し一体化してもよい。この場合には、実装基板２の上面の第１の接続電極３に、第２のリード端子２２をより強固に接合することができ、電気的接続の信頼性を高めることができる。

図４に示した実施形態では、第２のリード端子２２は、接合部２２ａ、傾斜部２２ｂ及びコンデンサ本体から遠ざかるようにかつ水平方向に延ばされた。面実装部２２ｃを有していたが、図１０（ｂ）に示すように、第２のリード端子２２Ｂとして、コンデンサ本体１２の下面に平行であり、コンデンサ本体１２側に延ばされた面実装部２２ｃが、接合部２２ａの下端に連結されていてもよい。

さらに、図１１に示すように、第２のリード端子として、面実装部だけでなく、接合部及び傾斜部をも連結部を介して一体化し、１つのリード端子２２Ａを形成してもよい。

特に図示はしないが、複数本の第１のリード端子２１側においても、これらを一体化し、１つのリード端子を形成してもよい。

次に、上記実施形態及び図５（ａ），（ｂ）に示した変形例、図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ），（ｂ）に示した各変形例についての具体的な実験結果を説明する。

使用したコンデンサの詳細、及び実装方法を下記の表１にまとめて示す。また、各コンデンサモジュールにおけるスパイク電圧の大きさ、ノイズの大きさ及びコンデンサの表面温度を測定した。

上記各実施形態及び変形例のコンデンサモジュールとして入力電圧２４０Ｖの１０ｋＷのＤＣ−ＤＣコンバーターを作製し、評価した。スイッチング周波数１００ｋＨｚ、デューティ比は５０％とし、７ｋＷ出力時の特性を測定した。図１２に、このＤＣ−ＤＣコンバーターの回路図を示す。

なお、図１５は、比較例１の実装方法を説明するための模式的平面図である。

比較例１では、特許文献２に記載のように、第１，第２のリード端子が実装基板に設けられたスルーホール電極２０１により適宜接続されている構造を用意した。また、比較例２として、実装基板上に、１００μＦの静電容量のフィルムコンデンサを搭載し、その他の点は実施形態と同様にしてＤＣ−ＤＣコンバーターを形成した。比較例１，２についても、実施形態と同様にして評価した。

結果を下記の表１に示す。

表１から明らかなように、比較例２では、スパイク電圧が１５２Ｖと高く、ノイズも１．８２ｄＢＶと多かった。またフィルムコンデンサの表面温度も６２℃と高かった。

さらに、比較例１においては、スパイク電圧は５８Ｖと、比較例２よりは低いが、実施形態及び変形例に比べて高く、またコンデンサの表面温度も６５℃と高かった。

これに対して、上記実施形態及び変形例では、スパイク電圧は５７Ｖ以下と低く、ＤＭノイズについても１．５０ｄＢＶ以下であり、コンデンサの表面温度の最も高い値も５５℃以下と低かった。

１…コンデンサモジュール
２…実装基板
２ａ…上面
２ｂ…下面
２ｃ…貫通孔
３…第１の接続電極
３ａ，３ｂ…切欠
４…第２の接続電極
４ａ…切欠
１１…コンデンサ
１２…コンデンサ本体
１２ａ…第１の端面
１２ｂ…第２の端面
１２ｄ…下面
１３…積層コンデンサ
１４…樹脂モールド層
１５…セラミック焼結体
１５ａ…第１の端面
１５ｂ…第２の端面
１６…第１の内部電極
１７…第２の内部電極
１８…第１の外部電極
１９…第２の外部電極
２１…第１のリード端子
２１ａ…接合部
２１ｂ…傾斜部
２１ｃ…延長部
２１ｄ…連結部
２２…第２のリード端子
２２ａ…接合部
２２ｂ…傾斜部
２２ｃ…面実装部
２２ｄ…連結部
２２Ａ…リード端子
２３，２４…導電性接合剤
２５…スイッチング素子
２６…第１の外部端子
２７…第２の外部端子

Claims (7)

1. 上面と、下面と、対向し合う第１，第２の端面とを有するコンデンサ本体と、
   前記コンデンサ本体の第１，第２の端面にそれぞれ固定された第１，第２のリード端子とを備え、
   前記第１のリード端子が、前記コンデンサ本体の前記第１の端面に固定されている固定部と、前記コンデンサ本体の下面を越えて下方に延ばされた延長部とを有し、
   前記第２のリード端子が、前記コンデンサ本体の前記第２の端面に固定されている固定部と、前記固定部に連結されており、前記コンデンサ本体の前記下面を含む平面内、または前記下面よりも下側の略平行な面内に延ばされた面実装部とを備え、
   前記コンデンサ本体の下面側から、上面及び下面にそれぞれ第１，第２の接続電極を有する実装基板に実装され、前記第１のリード端子の延長部が前記実装基板の前記下面の前記第２の接続電極に電気的に接続され、前記第２のリード端子の面実装部が、前記実装基板の前記上面の前記第１の接続電極に電気的に接続される、コンデンサ。
2. 前記第１のリード端子及び前記第２のリード端子の少なくとも一方が、複数のリード端子からなる、請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記複数のリード端子を連結している連結部をさらに備える、請求項２に記載のコンデンサ。
4. 基板に実装された前記コンデンサの、基板表面からの高さが、前記コンデンサ本体の長さ、または幅の少なくともどちらか一方の、１/４以下となることを特徴とする、請求項１〜３に記載のコンデンサ。
5. 前記コンデンサ本体が、積層セラミックコンデンサであることを特徴とする、請求項１〜４に記載のコンデンサ。
6. 上面及び下面を有する実装基板と、
   前記実装基板の上面及び下面にそれぞれ形成された第１，第２の接続電極と、
   前記実装基板の上面に面実装された請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンデンサとを備え、
   前記コンデンサの前記第１のリード端子の前記延長部が前記実装基板の下面に設けられた前記第２の接続電極に電気的に接続されており、前記第１のリード端子の面実装部が前記第１の接続電極に電気的に接続されており、かつ 前記第２のリード端子が、前記第１のリード端子よりも、コンデンサモジュールの入出力端子に電気的に近い位置に配置されていることを特徴とする、コンデンサモジュール。
7. 前記実装基板に設けられた前記第１，第２の接続電極にそれぞれ電気的に接続された第１，第２の外部端子を有するスイッチング素子をさらに備え、前記実装基板、前記コンデンサ及び前記スイッチング素子によりパワーエレクトロニクス回路が形成されており、前記スイッチング素子は1つまたは複数の制御用端子と、複数の主端子を有し、
   前記コンデンサの前記第１のリード端子の中心と、第２のリード端子の中心を結ぶ直線の延長線に対して、前記スイッチング素子の複数の主端子のうち、前記コンデンサに電気的に接合される二つの主端子それぞれの中心を結ぶ直線の中点または前記ドレイン端子とソース端子のそれぞれを結ぶ直線の中点が、前記第１のリード端子の中心と、第２のリード端子の中心を結ぶ直線の中点を起点として、±６０度の範囲内に存在することを特徴とする、請求項６に記載のコンデンサモジュール。

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