JP7475944B2 - コンデンサデバイス、パワーユニット及びコンデンサデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
従来のコンデンサデバイス900は、パターン化された金属薄膜層922と、樹脂薄膜層923とが交互に積層された積層体と、パターン化された金属薄膜層922のうちの一方の電極となる金属薄膜層に接続された外部電極924と、パターン化された金属薄膜層922のうち他方の電極となる金属薄膜層に接続された外部電極925とを備える(図17参照)。
従来のコンデンサデバイス900をより大容量化しようとすれば、金属薄膜層及び樹脂薄膜層の枚数をより増加させるか、対向する面積を大きくすることになる。しかしながら、金属薄膜層及び樹脂薄膜層の枚数を所定以上にしたり、対向する面積を大きくしたりしようとすると、1つのコンデンサデバイスに対して積層体を作り出す量が多くなり欠陥が発生する確率が上がり易くなることに起因して、バラツキが生じ易く歩留りが低くなるおそれがあることから大容量のコンデンサデバイスとすることが難しい、という事情がある。
なお、大容量のコンデンサとして、電解コンデンサを用いることも考えられるが、電解コンデンサは構造的に高周波特性を良好なものにし難く、高周波特性に優れたパワーユニットとすることが難しい。
1.実施形態1に係るコンデンサデバイス100の構成
図1は、実施形態1に係るコンデンサデバイス100を示す図である。図1(a)はコンデンサデバイス100の斜視図であり、図1(b)は図1(a)のA-A断面図であり、図1(c)はコンデンサデバイス100の底面図である。図2は、実施形態1に係るコンデンサデバイス100の内部構造を説明するために示す図である。図2(a)はコンデンサデバイス100において樹脂を取り除いた斜視図であり、図2(b)はコンデンサデバイス100の分解図である。図3は、実施形態1に係るチップ型コンデンサ121を示す図である。
コンデンサデバイス100の第2の方向(+x方向)の側面には、第1導電性部材110の後述する凸部114cの先端面、及び、後述する2つの第1の出力電極133cの先端面が樹脂140から露出している。
コンデンサデバイス100の第3の方向(+y方向)の側面には、第1導電性部材110の後述する凸部114bの先端面、及び、後述する2つの第2の出力電極133bの先端面が樹脂140から露出している。
コンデンサデバイス100の第4の方向(-y方向)の側面には、第1導電性部材110の後述する凸部114dの先端面、及び、後述する2つの第3の出力電極133dの先端面が樹脂140から露出している。
なお、所定の断面における、第1の出力電極133c、第2の出力電極133b及び第3の出力電極133dの断面積の総和は、第1導電性部材110の凸部114の断面積よりも大きい。
なお、実施形態1において、第1の方向及び第2の方向と第3の方向(及び第4の方向)はそれぞれ直交しているが、厳密に直角で交わっていなくてもよく、後述するドライブ部の配置に不具合がない角度であれば第1の方向及び第2の方向と第3の方向(及び第4の方向)とのなす角度は適宜の角度とすることができる。
第2の出力電極133bは、平面的に見て平板部131から第3の方向(+y方向)に向かって突出した2つの突出部分の先端部分であり、実装したときに基板の配線や端子等を介してドライブ部(第1ドライブ部DR1)と接続される。第2の出力電極133bは、平板状形状をしている。
第3の出力電極133dは、平面的に見て平板部131から第4の方向(-y方向)に向かって突出した2つの突出部分の先端部分であり、実装したときに基板の配線や端子等を介してドライブ部(第3ドライブ部DR3)と接続される。第3の出力電極133dは、平板状形状をしている。
第1の出力電極133c、第2の出力電極133b及び第3の出力電極133dは、2つの突出部分(すなわち、並列接続されている2つの部分)から構成されているため、電流の導通面積が大きくなり、大電流を導通させることができる。
図4は、実施形態1における三相インバータ回路を示す回路図である。図5は、実施形態1に係るパワーユニット1における、コンデンサデバイス100と、直流電源V及び各ドライブ部DR1,DR2,DR3との配置関係を示す模式図である。図6は、基板60にコンデンサデバイス100を実装した様子を示す断面図である。
第1ドライブ部DR1において、SW1におけるSW2と接続されていない電極は、基板60上の電源配線62を介してコンデンサデバイス100の第2の出力電極133bと接続されており、SW2におけるSW1と接続されていない電極は、基板60の接地配線66を介してコンデンサデバイス100の接地電極(第1導電性部材110)と接続されている。
第2ドライブ部DR2において、SW3におけるSW4と接続されていない電極は、基板60上の電源配線62を介してコンデンサデバイス100の第1の出力電極133cと接続されており、SW4におけるSW3と接続されていない電極は、基板60の接地配線66を介してコンデンサデバイス100の接地電極(第1導電性部材110)と接続されている。
第3ドライブ部DR3において、SW6におけるSW5と接続されていない電極は、基板60上の電源配線62を介してコンデンサデバイス100の第3の出力電極133dと接続されており、SW5におけるSW6と接続されていない電極は、基板60の接地配線66を介してコンデンサデバイス100の接地電極(第1導電性部材110)と接続されている。
図7は、実施形態1に係るコンデンサデバイスの製造方法を示すフローチャートである。図8は、第1リードフレーム準備工程を示す図である。図8(a)は第1リードフレーム準備工程を示す平面図であり、図8(b)は図8(a)のB-B断面図である。図9は、コンデンサユニット配置工程を示す図である。図9(a)はコンデンサユニット配置工程を示す平面図であり、図9(b)は図9(a)のB-B断面図である。図10は、第2リードフレーム配置工程を示す図である。図10(a)は第2リードフレーム配置工程を示す平面図であり、図10(b)は図10(a)のB-B断面図である。図11は、樹脂封止工程を示す図である。図11(a)は樹脂封止工程を示す平面図であり、図11(b)は図11(a)のB-B断面図である。図12は、ダイシング工程を示す図である。図12(a)はダイシング工程を示す平面図であり、図12(b)は図12(a)のB-B断面図である。
まず、板状の第1導電性部材110が複数連結された第1リードフレームLF1を準備する(図8参照)。第1リードフレームLF1において、隣接する第1導電性部材110は、コンデンサユニット配置面112から突出した凸部114同士が連結して接続部114を構成していることから、作業性が向上する。
次に、複数のチップ型コンデンサ121で構成され、かつ、複数のチップ型コンデンサ121が並列接続となるように配置されたコンデンサユニット120を、第1リードフレームLF1の複数の第1導電性部材110のそれぞれの一方面上に導電性接合材Sを介して配置する(図9参照)。このとき、コンデンサユニット120(チップ型コンデンサ121)の下部電極125と第1導電性部材110とが対向するように配置する。導電性接合材Sとしては、適宜の接合材を用いることができ、例えば、はんだペーストを用いることができる。
次に、平面的に見て第1の方向の端部に形成された電源側入力電極133a、第1の方向とは反対側の第2の方向の端部に形成された第1の出力電極133c、第1の方向及び第2の方向と交差(直交)する第3の方向の端部に形成された第2の出力電極133b、及び、第3の方向とは反対側の第4の方向の端部に形成された第3の出力電極133dを有する板状の第2導電性部材130が複数連結された第2リードフレームLF2を、第2導電性部材130がコンデンサユニット120を覆った状態となるようにコンデンサユニット120上に配置する(図10参照)。
なお、第2リードフレームLF2において、隣接する第2導電性部材130同士の間は、一方の電源側入力電極133aと他方の第1の出力電極133c、一方の第2の出力電極133bと他方の第3の出力電極133dがそれぞれ連結して構成された接続部133で連結されている。また、第2リードフレームLF2においては、すでに段差部が形成されており、コンデンサユニット120上に第2リードフレームLF2を配置したときには電源側入力電極133a、第1の出力電極133c、第2の出力電極133b、及び、第3の出力電極133dの底面は、第1リードフレームLF1の底面(他方面)と同一平面上に配置される。さらにまた、導電性接合材Sとしては、適宜の接合材を用いることができ、例えば、はんだペーストを用いることができる。
次に、第1リードフレームLF1、コンデンサユニット120、第2リードフレームLF2をリフローする(図示せず)。これにより、第1導電性部材110とコンデンサユニット120の下部電極125との間を導電性接合材(はんだ)で接合するとともに、第2導電性部材130とコンデンサユニット120の上部電極124との間を導電性接合材(はんだ)で接合する。
次に、第1リードフレームLF1、コンデンサユニット120及び第2リードフレームLF2を、第1リードフレームLF1の一方面とは反対側の他方面が樹脂140から露出した状態となるように樹脂で封止する(図11参照)。このとき、電源側入力電極133a、第1の出力電極133c、第2の出力電極133b、及び、第3の出力電極133dも樹脂140から露出した状態となる。
次に、樹脂封止された第1リードフレームLF1、コンデンサユニット120及び第2リードフレームLF2をダイシングして個片化する(図12参照)。このとき、樹脂140とともに、第1リードフレームLF1の接続部114及び第2リードフレームLF2の接続部133を一括してダイシングするため、コンデンサデバイス100の側面には、凸部114a~114dの先端面、電源側入力電極133aの先端面、第1~第3の出力電極133b、133c、133dの各先端面が露出している。
実施形態1に係るコンデンサデバイス100及びパワーユニット1によれば、並列接続となるように配置された複数のチップ型コンデンサ121で構成されたコンデンサユニット120を備えるため、大容量のコンデンサデバイスとなる。また、チップ型コンデンサ121の金属薄膜層122及び樹脂薄膜層123の枚数を所定以上にしたり、対向する面積を大きくしたりしなくてもよくなるため、1つ1つのコンデンサデバイスは歩留まりが良い良品選別されたコンデンサで構成されるので、積層体の内部に欠陥等は無く、歩留まりが低下することを防ぐことができる。その結果、大容量でありながら量産性に優れ、歩留まりが高いコンデンサデバイスとなる。
図13は、実施形態2に係るコンデンサデバイス102を説明するために示す図である。図13(a)はコンデンサデバイス102の斜視図であり、図13(b)は図13(a)のA-A断面図であり、図13(c)はコンデンサデバイス102の底面図である。
図14は、変形例1~4に係るコンデンサデバイスを示す図である。図14(a)~図14(d)は変形例1~4に係るコンデンサデバイスの底面図を示し、図14(e)は、変形例4における第1リードフレームLF1’を示す平面図である。
図15は変形例5に係るコンデンサデバイス104を説明するために示す断面図である。
上記各実施形態においては、コンデンサデバイスの側面において、電源側入力電極及び出力電極の先端面のみを露出させたが、本発明はこれに限定されるものではない。コンデンサデバイスの側面において、電源側入力電極及び出力電極の先端を上方に屈曲させて側面に露出する面積を大きくしてもよい(変形例5に係るコンデンサデバイス104、図15参照)。
上記各実施形態においては、コンデンサデバイスを樹脂封止したが、本発明はこれに限定されるものではない。コンデンサデバイスを樹脂封止しなくてもよい(変形例6に係るコンデンサデバイス106、図16参照)。
Claims (9)
- 板状の第1導電性部材と、
並列接続となるように配置された複数のチップ型コンデンサで構成されており、前記第1導電性部材の一方面側に導電性接合材を介して配置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覆った状態となるように、前記コンデンサユニット上に導電性接合材を介して配置された板状の第2導電性部材とを備え、
前記第2導電性部材は、平面的に見て第1の方向の端部に形成された電源側入力電極、平面的に見て前記第1の方向とは反対側の第2の方向の端部に形成された第1の出力電極、平面的に見て前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向の端部に形成された第2の出力電極、及び、前記第3の方向とは反対側の第4の方向の端部に形成された第3の出力電極を有し、
前記第1導電性部材は、平面的に見て前記第1の方向、前記第2の方向、前記第3の方向及び前記第4の方向のうちの少なくともいずれかの方向に向かって突出した凸部を有し、
前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極はそれぞれ、前記凸部を避けた位置で外側に向かって突出し、
前記第1導電性部材の他方面は、前記凸部の底面、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極のそれぞれの底面と同一平面上にあり、
前記第1の方向から見て前記電源側入力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第2の方向から見て前記第1の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第3の方向から見て前記第2の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第4の方向から見て前記第3の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広いことを特徴とするコンデンサデバイス。 - 板状の第1導電性部材と、
並列接続となるように配置された複数のチップ型コンデンサで構成されており、前記第1導電性部材の一方面側に導電性接合材を介して配置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覆った状態となるように、前記コンデンサユニット上に導電性接合材を介して配置された板状の第2導電性部材とを備えるコンデンサデバイスであって、
前記第2導電性部材は、平面的に見て第1の方向の端部に形成された電源側入力電極、平面的に見て前記第1の方向とは反対側の第2の方向の端部に形成された第1の出力電極、平面的に見て前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向の端部に形成された第2の出力電極、及び、前記第3の方向とは反対側の第4の方向の端部に形成された第3の出力電極を有し、
前記第1導電性部材は、平面的に見て前記第1の方向、前記第2の方向、前記第3の方向及び前記第4の方向のうちの少なくともいずれかの方向に向かって突出した凸部を有し、
前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極はそれぞれ、前記凸部を避けた位置で外側に向かって突出し、
前記第1導電性部材の他方面は、前記凸部の底面、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極のそれぞれの底面と同一平面上にあり、
前記第1導電性部材、前記コンデンサユニット、及び、前記第2導電性部材は、樹脂封止され、
前記コンデンサデバイスの側面において、前記凸部の先端面、前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極は、樹脂から露出しており、
前記第1の方向から見て前記樹脂から露出する前記電源側入力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第2の方向から見て前記樹脂から露出する前記第1の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第3の方向から見て前記樹脂から露出する前記第2の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第4の方向から見て前記樹脂から露出する前記第3の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広いことを特徴とするコンデンサデバイス。 - 前記第3の方向は、前記第1の方向及び前記第2の方向と直交することを特徴とする請求項1又は2に記載のコンデンサデバイス。
- 前記第1導電性部材の前記一方面とは反対側の他方面は、樹脂から露出していることを特徴とする請求項2に記載のコンデンサデバイス。
- 前記コンデンサデバイスの他方面側において、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極は、樹脂から露出していることを特徴とする請求項2に記載のコンデンサデバイス。
- 前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極は、2つに分かれた状態で形成されており、
側面から見て、前記凸部の先端部は、2つに分かれた状態の、前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極又は前記第3の出力電極に挟まれた位置に配置されていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のコンデンサデバイス。 - 請求項1~6のいずれかに記載のコンデンサデバイスと、前記コンデンサデバイスの第1の出力電極、第2の出力電極、及び第3の出力電極にそれぞれ対応した3つのドライブ部とを備え、三相インバータ回路が構成されていることを特徴とするパワーユニット。
- 請求項1~6のいずれかに記載のコンデンサデバイスを製造するためのコンデンサデバイスの製造方法であって、
板状の第1導電性部材が複数連結された第1リードフレームを準備する第1リードフレーム準備工程と、
複数のチップ型コンデンサで構成され、かつ、前記複数のチップ型コンデンサが並列接続となるように配置されたコンデンサユニットを複数の前記第1導電性部材それぞれの一方面上に導電性接合材を介して配置するコンデンサユニット配置工程と、
平面的に見て第1の方向の端部に形成された電源側入力電極、前記第1の方向とは反対側の第2の方向の端部に形成された第1の出力電極、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向の端部に形成された第2の出力電極、及び、前記第3の方向とは反対側の第4の方向の端部に形成された第3の出力電極を有する板状の第2導電性部材が複数連結された第2リードフレームを、前記第2導電性部材が前記コンデンサユニットを覆った状態となるように前記コンデンサユニット上に配置する第2リードフレーム配置工程と、
前記第1リードフレーム、前記コンデンサユニット及び前記第2リードフレームをダイシングして個片化するダイシング工程とを含み、
前記第2リードフレーム配置工程において、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極がそれぞれ、平面的に見て前記第1リードフレームの連結部分を避けた位置で外側に向かって突出した状態となり、かつ、前記第1導電性部材の他方面が、前記第1リードフレームの連結部分の底面、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極のそれぞれの底面と同一平面上になるように前記第2リードフレームを配置し、
前記ダイシング工程においては、前記第1リードフレームをダイシングすることで、平面的に見て前記第1の方向、前記第2の方向、前記第3の方向及び前記第4の方向のうちの少なくともいずれかの方向に向かって突出した凸部を形成し、
前記第1の方向から見て前記電源側入力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第2の方向から見て前記第1の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第3の方向から見て前記第2の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広く、
前記第4の方向から見て前記第3の出力電極の断面積は、前記第1導電性部材の前記凸部の断面積よりも広いことを特徴とするコンデンサデバイスの製造方法。 - 請求項1~6のいずれかに記載のコンデンサデバイスを製造するためのコンデンサデバイスの製造方法であって、
板状の第1導電性部材が複数連結された第1リードフレームを準備する第1リードフレーム準備工程と、
複数のチップ型コンデンサで構成され、かつ、前記複数のチップ型コンデンサが並列接続となるように配置されたコンデンサユニットを複数の前記第1導電性部材それぞれの一方面上に導電性接合材を介して配置するコンデンサユニット配置工程と、
平面的に見て第1の方向の端部に形成された電源側入力電極、前記第1の方向とは反対側の第2の方向の端部に形成された第1の出力電極、前記第1の方向及び前記第2の方向と交差する第3の方向の端部に形成された第2の出力電極、及び、前記第3の方向とは反対側の第4の方向の端部に形成された第3の出力電極を有する板状の第2導電性部材が複数連結された第2リードフレームを、前記第2導電性部材が前記コンデンサユニットを覆った状態となるように前記コンデンサユニット上に配置する第2リードフレーム配置工程と、
前記第1リードフレーム、前記コンデンサユニット及び前記第2リードフレームを、前記第1リードフレームの他方面が露出した状態となるように樹脂で封止する樹脂封止工程と、
前記第1リードフレーム、前記コンデンサユニット及び前記第2リードフレームをダイシングして個片化するダイシング工程とを含み、
前記第2リードフレーム配置工程においては、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極はそれぞれ、平面的に見て前記第1リードフレームの連結部分を避けた位置で外側に向かって突出した状態となり、かつ、前記第1導電性部材の他方面が、前記第1リードフレームの連結部分の底面、前記第2導電性部材の前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極のそれぞれの底面と同一平面上になるように前記第2リードフレームを配置し、
前記ダイシング工程においては、前記第1リードフレームをダイシングすることで、平面的に見て前記第1の方向、前記第2の方向、前記第3の方向及び前記第4の方向のうちの少なくともいずれかの方向に向かって突出した凸部が形成され、かつ、前記コンデンサデバイスの側面において、前記凸部の先端面、前記電源側入力電極、前記第1の出力電極、前記第2の出力電極及び前記第3の出力電極を前記樹脂から露出した状態とし、
前記第1の方向から見て前記樹脂から露出する前記電源側入力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第2の方向から見て前記樹脂から露出する前記第1の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第3の方向から見て前記樹脂から露出する前記第2の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広く、
前記第4の方向から見て前記樹脂から露出する前記第3の出力電極の断面積は、前記樹脂から露出する前記凸部の断面積よりも広いことを特徴とするコンデンサデバイスの製造方法。
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