(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外部終端及び第２の外部終端と、
第１の導体及び第２の導体を備える第１の容量性ユニットであって、前記第１の導体が前記第１の外部終端に電気的に接続され、前記第２の導体が前記第２の外部終端に電気的に接続される、第１の容量性ユニットと、
第３の導体及び第４の導体を備える第２の容量性ユニットであって、前記第３の導体が前記第１の外部終端に電気的に接続され、前記第４の導体が前記第２の外部終端に電気的に接続される、第２の容量性ユニットと、
第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを備え、抵抗性電子部品が前記第１のコンタクトパッドと前記第２のコンタクトパッドとの間に電気的に接続されている少なくとも１つの安全回路であって、前記第１のコンタクトパッドが前記第１の外部終端に電気的に接触し、前記第２のコンタクトパッドが前記第２の外部終端に電気的に接触する、少なくとも１つの安全回路と、を具備する安全コンデンサ。
【請求項２】
内部終端を更に具備し、前記第１の容量性ユニットが、前記第１の外部終端と前記内部終端との間に接続されるとともに、前記第２の外部終端と前記内部終端との間に電気的に接続される、請求項１に記載の安全コンデンサ。
【請求項３】
第１の外部終端及び第２の外部終端と、
第１の導体及び第２の導体を備える第１の容量性ユニットであって、前記第１の導体が前記第１の外部終端に電気的に接続され、前記第２の導体が内部終端に電気的に接続される、第１の容量性ユニットと、
第３の導体及び第４の導体を備える少なくとも１つの第２の容量性ユニットであって、前記第３の導体が前記第１の外部終端に電気的に接続され、前記第４の導体が前記内部終端に電気的に接続される、少なくとも１つの第２の容量性ユニットと、
第１のコンタクトパッド及び第２のコンタクトパッドを備え、部品が前記第１のコンタクトパッドと前記第２のコンタクトパッドとの間に電気的に接続されている少なくとも１つの安全回路であって、前記第１のコンタクトパッドが前記第２の外部終端に電気的に接触し、前記第２のコンタクトパッドが前記内部終端に電気的に接触する、少なくとも１つの安全回路と、を具備する安全コンデンサ。
【請求項４】
前記抵抗性電子部品は、抵抗器、サーミスタ及びバリスタからなる群から選択される、請求項１または２に記載の安全コンデンサ。
【請求項５】
前記第１の外部終端および前記第２の外部終端は、表面実装、リード付き表面実装又はスルーホールリードである、請求項１、２または３に記載の安全コンデンサ。
【請求項６】
前記安全回路は、前記第１の容量性ユニットの上部、前記第１の容量性ユニットと前記第２の容量性ユニットとの間、又は前記第２の容量性ユニットの底部のいずれかに配置されるか、
前記コンデンサ素子は、１０個以下の容量性ユニットを備えるか、あるいは、
前記安全コンデンサの一部を覆う包装を更に具備する、請求項１、２または３に記載の安全コンデンサ。
【請求項７】
請求項１、２または３に記載の安全コンデンサを製造する方法であって、
薄膜技術、厚膜技術及びＬＴＣＣから選択された方法により、基板の上に前記安全回路を形成し、ヒューズ及び抵抗器から選択された少なくとも１つの部品を備える回路部を生成するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項１、２または３に記載の安全コンデンサを具備する電気回路。
【請求項９】
前記電気的接続は、抵抗性電子部品及び導電性電子部品からなる群から選択された少なくとも１つの部品を備えるか、あるいは、
前記電気的接続は、ヒューズ及び抵抗器から選択された部品を備える、請求項２に記載の安全コンデンサ。
【請求項１０】
前記導電性電子部品は、導体、ヒューズリンク、インダクタ、バラン、ダイオード、ＦＥＴ（電界効果トランジスター）及び他の任意の半導体素子から選択される、請求項９に記載の安全コンデンサ。
【請求項１１】
前記安全回路は、前記ヒューズ及び／又は前記抵抗器のうちの少なくとも１つが上にある基板を備えるか、
前記安全回路基板は、セラミック、プリント回路基板及びフレキシブル回路材料から任意に選択されるか、あるいは、
前記安全回路基板は、好ましくは、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）に適したアルミナ、ＢｅＯ、ＡｌＮ又はガラス−セラミック配合物から選択されたセラミックである、請求項２または３に記載の安全コンデンサ。
【請求項１２】
前記安全回路は、前記基板と前記容量性素子との間に前記抵抗器及び前記ヒューズのうちの少なくとも一方を備えて、前記コンデンサ素子に取り付けられるか、
前記基板は、少なくとも一方の面に回路を有するか、あるいは、
前記基板は、少なくとも両方の面に回路を有する、請求項１１に記載の安全コンデンサ。
【請求項１３】
前記第１の容量性ユニットおよび前記第２の容量性ユニットが前記内部終端を介して接続されるか、
前記第１の容量性ユニットおよび前記第２の容量性ユニットが、各々の内部終端を介して個々の安全回路に接続されるか、あるいは、
前記第１の容量性ユニットおよび前記第２の容量性ユニットの各々の内部終端は、各々が安全回路にも互いに接続される、請求項２または３に記載の安全コンデンサ。
【請求項１４】
２つ以上の内部終端が存在するか、あるいは２つ以上の内部終端を含む、請求項２または３に記載の安全コンデンサ。
【請求項１５】
前記部品は、ヒューズ及び抵抗器から選択されるか、あるいは、
前記部品は、導体、ヒューズリンク、インダクタ、バラン、ダイオード、抵抗器、サーミスタ、バリスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスター）及び他の任意の半導体素子からなる群から選択される、請求項３に記載の安全コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体部品、好ましくは抵抗器及びヒューズを備えたコンデンサであって、コンデンサの故障により抵抗装荷回路又は保護された回路がもたらされる、コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサは、実質的に全ての電子回路で利用されており、それらの機能には文書の裏付けがある。あらゆる電子部品と同様に、コンデンサは故障を免れない。故障は、物理的歪みにより、電気的過負荷により、又は無数の他の原因によりもたらされる可能性がある。コンデンサの故障が内部短絡又は電気的過負荷による場合、該故障自体が残りの回路に損傷を与える可能性があるか、又は該故障により、残りの回路がその後の事象から保護されなくなる。コンデンサの故障によって直接短絡がもたらされる場合、例えば、残りの回路に対する抑制効果が失われ、抑制されない高い負荷がもたらされる可能性がある。コンデンサがオープンモードで故障することを許容する設計が開発されており、それにより、直接短絡の可能性が最小限になり、回路に開路が形成される。この故障モードによりコンデンサは機能しなくなるが、回路が過負荷状態から保護される。しかしながら、例として、亀裂が入ったコンデンサによってもたらされるいくつかのオープンモード故障では、電圧に晒された場合、金属マイグレーションがもたらされ、経時的に間欠的なオープン又は短絡が生成される可能性がある。湿気の存在下での電圧により、金属マイグレーションの速度が上昇し、故障が増進されることが知られている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２に示されているように、従来、コンデンサにはヒューズ及び抵抗器が組み込まれてきた。コンデンサの使用と抵抗器又はヒューズの使用とを統合するために利用することができる、種々のメタライゼーション技術がある。各技術には、最も有利な選択を行うために考慮しなければならない、それ自体の利点及び欠点がある。こうした技術の１つは、本技術分野では「薄膜メタライゼーション」と呼ばれている。薄膜メタライゼーションは、表面上への材料の蒸着に基づく。そして、マスキング、像形成及びエッチングの連続したステップによって回路が作成される。このプロセスは、バッチ操作である半導体製造の中核である。それは、一度に１つの部品で回路を生成するために利用される場合、コストが非常に高い。
【０００４】
厚膜技術もまた知られている。厚膜技術は、本質的に導電性、抵抗性又は絶縁性である材料が、スクリーンプリンタ等のプリンタによって、表面に所望のパターンで塗布されるペーストに形成されることに基づく。ペーストが特定の位置に配置されることにより、所望の回路パターンが形成される。厚膜技術を種々の手法で利用することができる。１つは、本願と同一の譲受人に譲渡された特許文献３に教示されているように、メタライゼーションをコンデンサの表面に直接施すというものである。特許文献３は、厚膜技術を利用して、コンデンサの表面上に、コンデンサと直列に抵抗器又はヒュージブルリンクを形成することを記載している。ヒュージブルリンクの電流搬送能力を、導電性リンク自体の長さ及び断面積を変化させることによって調整することができる。抵抗器の値を、その断面積及び長さ、リンク自体の抵抗率により、又はレーザを用いて実際に抵抗器を削ることによって調整することができる。
【０００５】
引用した従来技術の実施は、少なくとも２つの理由で困難である。第１の理由は、コンデンサの表面上に機能部品とともに必要な導電性トレースを印刷するには、各コンデンサが個々に又は複数で印刷される必要があり、それには、特別な器具が必要であるとともに、部品ごとのコンデンサの厚さの変動を最小限にするために、全てのコンデンサの厚さが±０．００３インチの許容差の範囲内で保持される必要がある、ということである。これには、多大な量の部品のハンドリング、ツーリング及びオートメーションが必要である。各印刷ステップにおいて、各コンデンサを適切に配置するために特別なツーリングが必要であり、したがって多くの資本が必要である。第２の問題は、厚膜材料が、空気雰囲気において焼成されるように設計されているということである。これは、貴金属電極（ＰＭＥ）には適合性があるが、卑金属電極（ＢＭＥ）には適合性がない。通常パラジウム及び銀を利用するＰＭＥは、多くの場合にコストが非常に高い。通常ニッケルを利用するＢＭＥ系は、劇的に安価であり、したがって好ましい。不都合なことに、ＢＭＥ系は、ニッケルを酸化させないために還元雰囲気内で焼成されなければならない。したがって、厚膜技術を利用する手法は、ＰＭＥ電極系を利用する小型の混合製品に限定され、空気焼成材料系の非適合性のために、ＢＭＥ電極系に適用することができない。ＰＭＥ系の場合であっても、コンデンサ材料が機能するように、厚膜材料をコンデンサ材料と注意深く整合させなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１６５，５７３号
【特許文献２】米国特許第４，１９３，１０６号
【特許文献３】米国特許第７，１６４，５７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した理由のために、本技術分野には、ＰＭＥ材料系及びＢＭＥ材料系の両方に適合性のある厚膜材料系がない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、コンデンサの構築に一般に使用される材料技術に適合性があり、かつ容易に統合される材料を利用して、コンデンサに機能を追加する手段を提供することである。
【０００９】
本発明の特定の目的は、抵抗装荷回路構成において故障し、現行の製造手法を用いて妥当なコストで製造することができるコンデンサを提供することである。
【００１０】
本発明の特定の特徴は、基板を利用して、ＰＭＥメタライゼーション技術又はＢＭＥメタライゼーション技術のいずれかの積層形式の、単一のＭＬＣＣコンデンサか又は複数のコンデンサに組み合わせることができる機能的安全回路を作成し、それにより共通の問題に対する独自の解決法を提供することができることである。
【００１１】
特定の利点は、本発明により、温度安定ＢＭＥコンデンサをセラミック安全回路と組み合わせることにより、約２００℃を超える高温で信頼性の高い性能を提供することができるということである。
【００１２】
本発明の特定の利点は、ここでは種々のタイプの安全回路を基板上に組み込むことができ、手ごろなコストでコンデンサと統合することができるため、本発明は、多大な設計柔軟性を提供するということである。コンデンサより抵抗の低い抵抗器を、そのより単純な形態で、コンデンサに対して並列に設けることができ、これにより、より短い期間にわたる制御された放電を可能にすることができる。
【００１３】
これらの利点及び他の利点は、理解されるように、抵抗性負荷故障モードを有する安全コンデンサで提供される。安全コンデンサは、第１の外部終端、内部終端及び第２の外部終端を有している。第１のリードとともに第１の導体及び第２の導体を備える少なくとも１つの容量性ユニットが、第１の導体に接続され、第２のリードが第２の導体に接続され、そこで第１のリードは第１の外部終端に電気的に接続され、第２のリードは内部終端に接続される。少なくとも１つの安全回路がコンデンサ素子に取り付けられ、安全回路は第３のリード及び第４のリードを備え、第３のリードは内部終端に接続され、第４のリードは第２の外部終端に接続される。安全回路は、第３のリードと第４のリードとの間において並列のヒューズ及び抵抗器を備える。
【００１４】
更に別の実施形態は、過負荷に対して保護された電気回路で提供される。回路は回路トレースを備える。安全コンデンサが回路トレースに取り付けられ、そこでは、安全コンデンサは、第１の外部終端、内部終端及び第２の外部終端を有している。少なくとも１つの容量性ユニットが、第１の導体及び第２の導体を備え、第１のリードが第１の導体に接続され、第２のリードが第２の導体に接続されている。第１のリードは、第１の外部終端に電気的に接続され、第２のリードは内部終端に接続されている。安全回路がコンデンサ素子に取り付けられ、そこで安全回路は第３のリード及び第４のリードを備え、第３のリードは内部終端に接続され、第４のリードは第２の外部終端に接続され、安全回路は、第３のリードと第４のリードとの間に並列のヒューズ及び抵抗器を備えている。過度の電流に晒されるとヒューズがオープンし、それにより安全回路を抵抗性回路にする。
【００１５】
更に別の実施形態は、安全コンデンサを製造する方法で提供される。本方法は、
誘電体によって分離された反対の極性の交互の導電性プレートを備える少なくとも１つの容量性ユニットを設けるステップであって、前記交互の導電性プレートの第１のプレートは第１の終端に電気的に接触し、前記交互の導電性プレートの第２のプレートは第２の終端に電気的に接触するステップと、
第３の端子及び第４の端子を備え、第３の端子と第４の端子との間に電気的に並列にヒューズ及び抵抗器がある安全回路を設けるステップと、
前記容量性ユニットを、容量性ユニットの積層体を形成するように方向付けて配置するステップと、
前記容量性ユニットの積層体に安全回路を取り付けるステップであって、前記第３の端子は第２の終端と電気的に接触して安全コンデンサ前駆体を形成するステップと、
前記安全コンデンサ前駆体に外部終端を取り付けるステップであって、前記第１の外部終端は前記第１の終端に電気的に接触し、第２の外部終端は第４の端子に電気的に接触するステップと、
を含む。
【００１６】
特に好ましい実施形態は、抵抗器をコンデンサに並列に接続して、抵抗性故障をもたらす過電流状態でオープンする直列のヒューズによる迅速な放電を可能にすることによって提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２】組み合わされてＭＬＣＣを形成する層を示す図である。
【図３】ＭＬＣＣの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す図である。
【図８】図７の実施形態の電気回路図である。
【図９】本発明の一実施形態を示す図である。
【図１０】図９の実施形態の電気回路図である。
【図１１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の組立分解図である。
【図１３】両面安全回路を示す図である。
【図１４】両面安全回路を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態を示す図である。
【図１６】図１５の実施形態の組立分解図である。
【図１７】図１５の実施形態の電気回路図である。
【図１８】本発明の一実施形態の斜視図である。
【図１９】図１８の実施形態の電気回路図である。
【図２０】本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２１】図２０の実施形態の電気回路図である。
【図２２】本発明の一実施形態の組立分解図である。
【図２３】本基板チップを形成するプロセスの一部を示す図である。
【図２４】本発明の一実施形態を形成するプロセスを示すフローチャートである。
【図２５】本発明の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、改善されたコンデンサであって、一体部品、最も好ましくは抵抗器及びヒューズがコンデンサにまとめて又は個々に、並列に又は直列に連結されたコンデンサに関する。改善されたコンデンサは、容量性部品の破局的な故障時に発生する損傷を軽減し、コンデンサを迅速に放電する手段を提供する。
【００１９】
以下、本発明を、本出願の必須部分を形成する図面を参照して説明する。さまざまな図面を通して、同様の構成には相応する番号を付すものとする。
【００２０】
より詳細には、本明細書では、リードフレーム内にモノリシック積層多層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）が提供され、リードフレームは、１つ又は複数のコンデンサに、個別ユニットで並列に又は直列に接続されている抵抗器、ヒューズ又はその組合せを含むセラミック基板を組み込んでいる。セラミック基板の使用により、素子レベルでの集積化に必要な種々の材料及びプロセスを整合させる必要がなく、これらの機能を結合する比較的費用効率の高い方法が提供される。さらに、安全回路基板と組み合わせて３端子又は４端子ＭＬＣＣ設計を使用することにより、抵抗器の機能及び／又はヒューズの機能を、１つ又は複数のコンデンサと直列に組み合わせて、１つ又は複数のＭＬＣＣに対する損傷からもたらされる可能性がある過電流からの保護を提供することができる。ヒューズを、より低抵抗の抵抗器と並列のコンデンサに直列に組み合わせることにより、結果としての積層体は、ヒューズが飛び、コンデンサに蓄積されたエネルギーが抵抗器を通してより迅速に放散されたときに、高抵抗モードの状態で故障する。この技術は、最も要求の厳しい用途に対して、リードフレームの頑強性をこの更なる安全性機能と組み合わせる。
【００２１】
図１に、安全回路設計の一実施形態を、従来通りに設計されかつ構成されたＭＬＣＣに組み込まれているものとして示す。図１において、好ましくは抵抗器１９として示す抵抗性部品は、その第１の端子が、コンタクトパッド２４を介してコンデンサリード１４に接続されている。抵抗器の第２の端子は、パッド１８を介して第２のコンデンサリード１３に接続されている。第１のコンデンサリード及び第２のコンデンサリードは反対の極性である。図１に示す実施形態では、抵抗器は、従来通りに設計されたコンデンサに終端され、抵抗器は、コンデンサと電気的に並列である。抵抗器の１つの端子は、コンデンサ終端及びリード１４に接続するパッド２４に接続され、第２の抵抗器端子は、コンデンサの終端及びリード１３に接続されているパッド１８に接続されている。抵抗器をコンデンサと並列に配置することにより、充電されたコンデンサを、抵抗器の抵抗値によって決まる期間にわたって放電することができる。高電圧環境又は苛酷な環境の場合、コンデンサが回路トレースに接続されている外部終端の下方の範囲を除き、コンデンサを非導電樹脂７０で包装することができる。それほど要求の厳しくない環境では、コンデンサを非導電性樹脂で包装しなくてもよい。図１の実施形態は、共通のリード１３及び１４の間に積層体で設けられた３つのＭＬＣＣ１１を示す。安全回路の代替的な位置又は第２の安全回路の位置を２２で示す。抵抗器が好ましいが、それに代えて他の部品を用いることができる。ただし、コンデンサと並列のその部品（複数の場合もあり）が、動作電圧で電気的短絡を回避するのに十分な抵抗を有していることを条件とする。本発明の用途において、動作電圧で電気的短絡を防止するのに十分な抵抗を有する部品を、抵抗性部品と呼ぶ。
【００２２】
図２に、多層容量性ユニットの組立分解図を示す。図２では、容量性ユニット１１は複数の層を備え、そこでは、導体電極及び誘電体層が交互に積層されることにより、誘電体によって分離された導体電極の間に容量結合が形成される。導電性電極は１つおきに共通の極性を有し、隣接する導電性電極は反対の極性を有している。図２において、誘電体１３２の上に第１の電極１３１を備える第１のプレート１３０は、誘電体１３２の上に第２の電極１３４を備える第２のプレート１３３と交互に結合される。各第１のプレートの第１の電極は縁部１３６で終端し、縁部１３６は、第１の外部端子（例えば図１の１４）に最終的に電気的に接続されて外部終端を形成する。同様に、各第２のプレートの各第２の電極は縁部１３７で終端し、縁部１３７は、最終的に第２の外部終端（例えば図１の１３）に電気的に接続されて、第１の外部終端とは逆の極性の外部終端を形成する。図２には１つの第１のプレート及び１つの第２のプレートしか示さないが、通常は多数のプレートが採用されることがわかる。第１のプレート及び第２のプレートの積層体は、好ましくは上部カバーシート１３７及び下部カバーシート１３８によって覆われている。層の積層体は、互いに積層されることにより完成した容量性ユニット１１を形成する。
【００２３】
図３に、ＭＬＣＣの断面図を示す。ＭＬＣＣは第１の電極１１０を備え、第１の電極１１０は第１の外部終端１１６で終端する。第１の電極と交互に配置されている第２の電極１１２のセットは、第２の外部終端１１４で終端する。第１の電極及び第２の電極は誘電体１１５によって分離されている。
【００２４】
図１に示す実施形態を、図４、図５及び図６に示すように複数の構成で採用することができる。
【００２５】
図４に示す実施形態は、当技術分野においてリードレス表面実装として知られている。リードレス表面実装では、コンデンサ１１のリード１３及び１４が、安全回路のパッド１８及び２４と電気的に接触している。そして、リードは、回路基板のトレースに直接実装されている。
【００２６】
図５に示す実施形態は、本技術分野ではリード付き表面実装コンデンサと呼ばれ、特にＭＬＣＣの積層体に適している。図５では、限定するものではないが２つのＭＬＣＣが示されている。スマート回路及び各ＭＬＣＣは、リード１３及び１４と電気的に接触している。
【００２７】
図６に示す実施形態は、リード付きスルーホール実装コンデンサと呼ばれる。この実施形態は図６の実施形態に類似しているが、リードは、基板のビア内に又はそれを貫通して延在する延長部９９を備えている。
【００２８】
本明細書を通して、さまざまな実施形態を、限定するものではなく本発明の説明を促進する構成で示している。本発明を、本発明の技術的思想の範囲内から逸脱することなく、表面実装構成、スルーホール構成、それらの組合せ又は他の構成のいずれかで利用することができることが理解されよう。
【００２９】
図７に本発明の一実施形態の斜視図を示す。図７では、一対のＭＬＣＣ１１及び１１’が、基板１５上にスマート回路がともに実装されて、リード付き表面実装構成で実装されている。各ＭＬＣＣは、外部終端１４及び内部終端１７と電気的に接触している。好ましくは、ヒューズ２０として示す導電性部品がコンデンサと直列に接続されている。ヒューズ２０は、一方の側がタブ２４に電気的に接続されており、タブ２４は、内部終端１７に電気的に接続されている。ヒューズ２０の他方の側は、タブ１８を介して外部終端１３に電気的に接続されている。図７の実施形態はリード付き表面実装構成で示しているが、当業者には理解されるように、リードなし表面実装構成又はリード付きスルーホール構成で具現化することができる。導電性部品を、ヒューズとして示すが、理解されるように抵抗性部品又は部品の組合せとすることができる。
【００３０】
図８に、図７に示す実施形態の電気回路図を提供する。図８に示すように、コンデンサは並列配置であり、ともにヒューズ２０と直列である。本発明では、並列コンデンサの数は特に限定されないことが容易に理解されよう。ヒューズを、導電性部品又は抵抗性部品によって置き換えることができることも理解されよう。
【００３１】
図９に本発明の一実施形態を示す。図９の実施形態は図７の実施形態に類似しているが、コンデンサは並列であり、抵抗器１９として示す抵抗性部品と直列である。図９の実施形態はリード付き表面実装構成で示しているが、当業者には理解されるように、リードなし表面実装構成又はリード付きスルーホール構成で具現化することができる。
【００３２】
図１０に、図９に示す実施形態の電気回路図を提供する。図１０に示すように、コンデンサ１１は並列配置であり、ともに抵抗器１９と直列である。本発明では、並列コンデンサの数は特に限定されないことが容易に理解されよう。抵抗器を、導電性部品又は抵抗性部品によって置き換えることができることも理解されよう。
【００３３】
一実施形態では、抵抗器又はヒューズの少なくとも一方がコンデンサと直列であることが好ましい。本実施形態では、図１１に示すように３端子ＭＬＣＣが好ましい。
【００３４】
本発明の特定の利点は柔軟性である。図１１に示すように、抵抗性部品、最も好ましくは、抵抗器の第１の端子は、導体２１を介して、コンデンサ終端又はリード１４に接続するパッド２４に接続されている。第２の抵抗性部品端子は、パッド１８に接続され、導体２２及びパッド１６を介してコンデンサの外部リード１３及びコンデンサの内部リード１７に接続されている。図１及び図１１に示す実施形態により、抵抗器をコンデンサと並列に配置することにより、コンデンサに蓄積された電荷を、抵抗器の抵抗値によって決まる期間にわたって放散させることができる。組み立てられると、安全コンデンサは、電子モジュールへの組立ての次のレベルに適している。安全コンデンサを、本明細書の別の場所で述べたように、苛酷な環境の用途でかつ／又は高電圧用途で使用されるために包装することも可能である。包装を必要とする用途では、安全コンデンサを、安全コンデンサが回路トレースに実装される外部終端の下方の範囲を除き、非導電材料で包装することができる。必要な場合、オプションの導電性部品、最も好ましくはヒューズを、導体２２又は導体２１に組み込むことができる。
【００３５】
図１１の実施形態はリード付き表面実装構成で示すが、容易に理解されるように、リードなし表面実装構成又はスルーホール構成で具現化することができる。
【００３６】
図１２に、多層容量性ユニットの組立分解図を示す。図１２では、容量性ユニット１１は複数の層を備え、そこでは、導体電極及び誘電体層が交互に積層されて、誘電体によって分離される導体電極の間に容量結合を形成する。導電性電極は１つおきに共通の極性を有し、隣接する導電性電極は反対の極性を有している。図１２において、誘電体３２の上に第１の電極３１を備える第１のプレート３０は、誘電体３２上に第２の電極３４を備える第２のプレート３３に交互に結合されている。各第１のプレートの第１の電極は縁部３６で終端し、縁部３６は、最終的に第１の外部端子（例えば図１１の１４）と電気的に接続されて外部終端を形成する。同様に、各第２のプレートの各第２の電極の導電性タブ３５は、内部端子（例えば図１１の１７）に接続されて、第１の外部終端とは反対の極性の内部終端を形成する。図１２には１つの第１のプレート及び１つの第２のプレートしか示さないが、通常多数のプレートが採用されることがわかる。第１のプレート及び第２のプレートの積層体は、好ましくは、上部カバーシート３７及び下部カバーシート３８によって覆われる。層の積層体が合わせて積層されることにより、完成した容量性ユニット１１が形成される。図１２に示す実施形態は、説明の目的でより簡略化されている。当業者には、一方のプレート又は両方のプレート上の複数の終端を利用することができることが理解されよう。これらの追加の端子は、コンデンサの電気的直列抵抗等の電気特性を調整する役割を果たすことができる。しかしながら、３端子設計は、安全回路のヒューズ又は抵抗器がコンデンサと直列に結合されるのを可能にするため、最も好ましいことが留意されるべきである。この好ましい配置では、積層体の組立中にコンデンサ又は回路の位置合せ誤りがあった場合、最終的な電気検査に合格しない。したがって、本発明のいかなる４以上端子バージョンにおいても、この製造「誤差耐性」特徴を保持することが好ましい。４以上の端子が必要である場合、「誤差耐性」を確実にするために、端子の位置は対称であるべきではない。
【００３７】
図１３に、コンデンサ積層体と直列のヒューズまたは抵抗器を備えた、３端子ＭＬＣＣでの使用に特に適している、本発明の安全回路を示す。安全回路は、上面のパッド１８及び２４の間に、回路部及びヒューズ２０を有するヒューズチップを備えている。本実施形態はまた、図１４に示すチップの背面上に鏡像回路を有している。図１４に示す実施形態では、一方の面又は両面において、ヒューズの代わりに抵抗性部品又は導電性部品を用いることができる。本明細書において更に説明するように、両面実施形態が、積層状態にある複数のＭＬＣＣ間に使用するのに特に適している。
【００３８】
図１５に、図１３及び図１４に示す両面安全回路を使用して、ヒューズ又は抵抗器等の部品を、積層されかつ互いに電気的に並列である各コンデンサと直列に配置する、本発明の一実施形態を示す。両面チップは、コンデンサの対の間に配置され、対のコンデンサ及びスマート回路の各積層体は、その後、積層体内に配置される。一実施形態では、積層されたコンデンサの各対の間に間隙２１０を設けることができ、それにより、一方の積層体が他方の積層体と不適切に電気的に接触する接点がなくなる。また、間隙の代わりに、絶縁フィルム又は誘電体を使用することができる。図１５の実施形態はリード付き表面実装構成で示すが、容易に理解されるように、リードなし表面実装構成又はスルーホール構成で具現化することができる。
【００３９】
図１６に、本発明の一実施形態を組立分解図で示す。図１６では、一対のＭＬＣＣ１１がスマート回路２００を挟装している。好ましい場合は、積層されたＭＬＣＣ及びスマート回路をスペーサ２０１によって分離することができ、又は電気的接触を回避するために、空間によって分離することができる。
【００４０】
図１７に、図１５に示す実施形態の電気回路図を提供する。コンデンサ１１は並列であり、各コンデンサは、好ましくはヒューズ２０として示す抵抗性部品又は導電性部品と直列である。
【００４１】
図１８に、本発明の一実施形態を示す。図１８において、スマートコンデンサ１０は、外部リード１４及び内部リード１７において共通の終端で積層された多数のＭＬＣＣ１１を備えている。基板１５上に実装された、好ましくは抵抗器１９として示す抵抗性部品が、パッド２４及び１６を介して、外部リード１４及び内部リード１７と電気的に接続されている。好ましくはヒューズ２０として示す導電性部品は、パッド１６及び１８を介して、内部リード１７及び他方の外部リード１３と電気的に接続されている。図１８に示す実施形態は、図１９を参照して更に説明するように、抵抗器と並列のＭＬＣＣおよびヒューズと直列の積層体を提供する。図１８の実施形態はリード付き表面実装構成で示すが、容易に理解されるように、リードなし表面実装構成又はスルーホール構成で具現化することができる。
【００４２】
図１９に、図１８に示す実施形態の電気回路図を提供する。図１９では、多数のＭＬＣＣ１１が、好ましくは抵抗器１９として示す抵抗性部品と並列である。そして、ＭＬＣＣ及び抵抗性部品は、好ましくはヒューズ２０として示す導電性部品と直列である。
【００４３】
図２０に、コンデンサ１０が、外部リード１４及び内部リード１７並びに第２の外部リード１３を有する、本発明の一実施形態を示す。内部リード１７は、パッド１６を介してヒューズ２０と直列に接続され、コンタクトパッド１８を介して外部リード１３に接続されている。抵抗器１９が、導電性部品に並列に接続されている。抵抗器は、コンタクトパッド１８を介して、外部リード１３と接続する第１の終端を有している。抵抗器１９の第２の終端は、コンタクトパッド２４を介してコンデンサ外部リード１４に接続されている。この回路設計の利点は、コンデンサが故障し高電流状態をもたらした場合に、ヒューズ２０がオープンし、コンデンサに蓄積された結果としてのエネルギーが抵抗器１９を通り、外部リード１４内に迅速に放散される、ということである。これはまた、周囲の部品を、破局的なコンデンサ故障による損傷及び結果としての故障から保護する。図２０は、抵抗器及びヒューズが同じ安全回路基板上にあることも示す。別のレベルの保護を追加するために、抵抗器を別個の基板上に配置し、コンデンサの積層体のいずれかに配置して、ヒューズが飛んだときに抵抗器を起こり得る損傷から保護することができる。この特徴及び追加の機能は、本発明の利点及びその汎用性を更に支持し、コンデンサ又はコンデンサの積層体に更なる機能を追加するとともに、コンデンサの故障時に回路部を保護する、更なるレベルの防護策を提供する。追加の導体２１及び２４が示されており、それらを、必要であれば接続のために採用することができる。スマート回路用の代替位置を２２に示す。代替的に、必要であれば第２のスマート回路を２２に挿入することができる。
【００４４】
図２０に示す実施形態の電気回路図を図２１として提供する。図２１では、コンデンサは抵抗器と並列であり、ヒューズはコンデンサ及び抵抗器と直列である。
【００４５】
図２５に、本発明の一実施形態を斜視図で示す。図２５において、安全コンデンサを全体として１０で表す。安全コンデンサは、１１及び１１’に示す少なくとも１つの容量性ユニットを備え、ここで示す２つのユニットは、順に重ねて積層されている。容量性ユニットは、第１の外部端子１４及び内部終端１７に電気的に接続され、そこでは、第１の外部終端及び内部終端は反対の極性を有している。安全回路１５が安全コンデンサの表面に配置され、トレース端子１６が内部端子１７と整列し、トレース端子１８が第２の外部端子１３と整列するように、方向付けて配置されている。理解されるように、各容量性ユニットの各内部端子１７は、コネクタ２３により、又は２つ以上のコンデンサ１１及び１１’の端子１７間に電気的接続を形成するはんだ又は導電性エポキシを使用することにより、互いの内部終端１７と電気的に接続している。厚膜抵抗器１９はコンデンサ積層体と並列になっている。抵抗器端子は、各コンデンサ端子１４及び１７において終端されている。安全回路１５用の代替位置を、仮想図において符号２２で示す。
【００４６】
好ましい実施形態を表す本発明を、主に抵抗器及びヒューズの組合せに基づいて説明する。より詳細には、本発明は、抵抗性部品及び導電性部品との使用に適している。導電性部品は直接短絡をもたらし、コンデンサを無機能にするため、抵抗性部品がコンデンサに対して並列にあることが必要である。本発明の目的で、抵抗性部品は、動作電圧でコンデンサにおける短絡を防止するために十分に高い抵抗を有している。抵抗性部品が、電気的異常に対して保護するために、短絡を防止するのに十分に高い抵抗より少なくとも１０％高い抵抗を有することがより好ましい。導電性部品は、使用されているコンデンサにおける短絡を防止するのに十分な抵抗より低い抵抗を有している。導電性回路は、安全コンデンサのＥＳＲが上昇するのを回避するために、可能な限り低い抵抗を有することが最も好ましい。特に好ましい抵抗性部品には、抵抗器、バリスタ、サーミスタ等が含まれる。特に好ましい導電性部品には、ヒューズリンク及び導体が含まれる。
【００４７】
本発明の特定の利点は、基板上に、後にＭＬＣＣ又はＭＬＣＣの積層体と結合されて安全コンデンサを形成する受動部品、最も詳細には抵抗器及びヒューズを配置することができることである。本発明は、基板を利用して、単一のＭＬＣＣコンデンサ又は積層形式の複数のコンデンサと組み合わせることができる機能的安全回路を作成し、それにより、共通の問題に対して独自の解決法を提供する。本発明は、ここで手ごろなコストで基板に組み込むことができ、かつコンデンサと統合することができる種々のタイプの安全回路において、多大な設計柔軟性を提供する。１つの好ましい実施形態は、コンデンサと並列に抵抗器を組み込む。従来技術は、コンデンサの本体に直接抵抗器を印刷するか又は配置する応用例を述べているが、本発明は、これを達成するために独自の費用効率が高い方法を提供し、上述したような種々の技術で存在する材料適合性問題を解決する。
【００４８】
特定の用途に対して、コンデンサを使用する前に充電するが、その後、充電状態が必要でなくなった場合にコンデンサを放電することができることが望ましい。コンデンサと並列の抵抗器がこの目的を達成する。そのため、コンデンサを充電することができるが、充電状態が必要でなくなった場合に、抵抗器はコンデンサを或る期間にわたって放電することができる。放電の速度を、抵抗器の抵抗値によって変化させることができる。安全回路の基板を利用することにより、材料適合性の問題を軽減しながら、この機能を広範囲のコンデンサに追加することができる。
【００４９】
本発明の安全コンデンサは、外部終端間の別個のパッケージ内に一体型安全回路を備えている。個別のコンデンサを回路トレースに取り付けるために知られている任意の方法により、安全コンデンサを回路トレースに実装することができる。
【００５０】
本発明の安全回路はセラミック基板上に形成することができ、その基板に、上述したさまざまな回路部品とともに厚膜導電体が付与される。その上に回路があるようなセラミック基板の形成は、本願と共通の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２００６／０１１４６３９号、同第２００６／０１１４６４０号及び同第２００８／００２６１３６号に提供されており、それらの各々は参照により本明細書に援用される。
【００５１】
図２２に、本発明のさまざまな実施形態の組立分解図を示す。図２２において、安全回路１５を、コンデンサとは反対側の面に回路を有し、安全回路と第１の容量性ユニット１１との間にキャップ５３があるように示す。容量性ユニット１１の下方にオプションの第２の容量性ユニット１１’を示す。代替の構成を破線で示す。説明の目的で、本明細書に記載するように外部終端（図示せず）が取り付けられる。安全回路１５’を、容量性ユニットの下方に、回路が容量性ユニットに最も近い面にあるように取り付けることができる。代替的に、安全回路１５’を、２つの容量性ユニット１１及び１１’の間に置くことができる。１１’’としてまとめて示す追加の容量性ユニットを、キャップが一方の端部又は両端部に、かつ安全回路と容量性ユニットとの間に位置するように、又はキャップと容量性ユニットとの間に安全回路が位置するように、含めることができる。
【００５２】
図２３を参照して、安全回路を形成するプロセスについて説明する。安全回路のアレイ６０が準備され、その後、アレイから個々の安全回路１５が分割される。図示するように、各回路は、多要素アレイ（multiple up array）で処理される。１００要素アレイを示すが、多数は回路サイズ及び基板サイズによって決まり、基板サイズは、好ましくは、製造の適合性のために５インチ×７インチ又は４インチ×４インチ等標準サイズである。アレイ上の回路のサイズ及び数は設計上の選択事項であり、製造設備に基づいて容易に変更される。この手法は、非常に効率的な処理を提供し、ツーリングコスト及び労働コストを最小限にしながらスループットを最適化する。アレイに対し処理の全てが完了すると、各セグメントを個々の回路に分割することができ、コンデンサ又は複数のコンデンサの積層体の上に組み立てる用意ができる。コンタクトパッドは、破断線（break line）に穴をレーザ加工、グリーンパンチング（green punching）又はウォータジェット加工する等のいくつかの機械加工方法によって達成することができ、穴に導電性インクを印刷することは、厚膜印刷の技術分野における当業者には知られており、一般にスルーホールプリントと呼ばれる。この技法は、組立てプロセス中にそれぞれのコンデンサ端子にはんだ付けすることができ、はんだ又は導電性エポキシを用いることにより、オプションのリード付き接点（図７の１７）を不要とすることができる、縁及び裏側のメタライズパッドを提供する。
【００５３】
過負荷状態が存在する場合、ヒューズがオープンし、電流を高抵抗値の抵抗器に強制的に流す。これは、コンデンサを保護するだけではなく、高抵抗性負荷を回路内に導入することによって回路を保護し、それにより、回路の機能レベルを維持しながら、部品及び／又はモジュールの更なる損傷を最小限にする。
【００５４】
安全回路は、本技術分野において低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）と呼ばれる方法によって作成することができ、セラミックが「グリーン」すなわち未焼成状態にある間にメタライズ加工され、その後、何枚かの「グリーンシート」を合わせて積層し、セラミックの焼成及びメタライゼーションを同時にすることによって作成することができる。ＬＴＣＣ技術により、本発明の目的を満たすために必要な回路部品並びに抵抗器及びヒューズを備えた基板が生成される。ＬＴＣＣは、高信頼性用途のために、高多層、高密度回路に適用される場合に最も費用効率が高い。抵抗器及びヒューズを備えた導電性回路を、片面回路又は両面回路を作成するように、アルミナ基板の正面及び背面の両方に対して、連続的な印刷ステップ、乾燥ステップ及び焼成ステップを追加することによって生成することができる。
【００５５】
安全回路を、薄膜メタライゼーション技術によって作成することもでき、そこでは、金属が蒸着により表面上に堆積され、次いで所望の接続を形成するように、マスキング、像形成及びエッチングが施される。
【００５６】
本発明は、ＰＭＥメタライゼーションシステム又はＢＭＥメタライゼーションシステムのいずれかを用いて構成されるコンデンサに適用することができる解決法を提供するとともに、費用効率の高い手法でより付加価値の高い制御回路部に適応する機能を提供する。この提案された設計は、Ａｌ２Ｏ３基板材料に適合性がある現行の空気焼成可能厚膜技術と、費用効率の高い大量生産技法とを利用する。導電性リンク、抵抗器及びグレーズ等の厚膜材料を、スクリーン又はステンシルに現像されたパターンで付与し、スクリーンプリンタを用いて塗布することができる。印刷された厚膜材料は、その後乾燥され、焼成されて機能回路を形成する。この技術を用いて、基板の両面に回路部を付与し、基板を通して延在する金属ビアを利用することにより、上部回路及び底部回路を電気的に相互接続することができ、それにより、ハイブリッド回路及びプリント回路基板の技術分野における当業者にはわかるように両面回路を作成することができる。
【００５７】
基板は、限定されないが好ましくは、例えば通常３インチ×３インチ、４インチ×４インチ又は５インチ×７インチの標準サイズの９６％Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）基板である。サイズは本発明によって限定されないが、これらのサイズは、標準的な製造手法に準拠していると言われる。そして、図２３に示すように、大きい基板は、小さいセグメントのマトリックス又はアレイになるように設計され、各セグメントは、およそ所望のコンデンサのサイズであり、それは、後にマトリックスから分割されて個々の部品となる。この手法により、いくつかの個々のセグメントを、必要なツーリングが最小限でありかつ従来の製造機器で処理することができるアレイ形式で処理することができ、それにより、セグメントが全て同時に処理されるため費用効率の高い手法が提供される。この手法は、設計技術者に、既存の材料技法を用いて顧客のカスタム用途に適合する特徴及び機能を有するように回路を設計する柔軟性を提供する。アレイが完成すると、本技術分野において知られている任意の技法により、セグメントが個々の部品に分割される。そして、これらの個々のセグメントの各々を、組立プロセスとしてコンデンサ又はコンデンサの積層体に取り付けることができる。これらのセグメントのうちの１つ又は複数を、単一コンデンサに又は複数のコンデンサの積層体に追加することができ、積層体内のコンデンサの上部、底部、又は間に配置することができることも可能である。
【００５８】
組立方法は手動とすることも自動とすることもできる。安全回路は、好ましくは２つのチップ積層体の上部に配置されるが、上述したように、安全回路を、任意の数の容量ユニットを有する積層体内の望ましい任意の場所に配置することができ、１つの積層体には１〜１０個のコンデンサユニットが最も好ましい。
【００５９】
手順のフローチャートを提供する図２４を参照して、本発明の安全コンデンサの形成プロセスを説明する。図２４において、ステップ１００において、ＰＭＥ技術若しくはＢＭＥ技術又はその組合せを用いて、少なくとも１つの容量性ユニットを形成する。ステップ１０２において、容量性ユニットを、位置決めネストにおいて方向付けるか又は配置する。適切な場合、ステップ１０３において、第１の容量性ユニットの上部に第２の容量性ユニットを配置し、所望の数の容量性ユニットが組み立てられるまでこのプロセスを繰り返す。ステップ１０４において、安全回路を適切な位置に向ける。ステップ１０５において、各リードの上に接合材料を配置する。接合材料は、好ましくは、限定なしにはんだ合金又は導電性エポキシである。ステップ１０６において、リードを配置し適所に保持する。ステップ１０７において、接合材料を２つの部品に接合する。はんだが用いられる場合、使用者の好みによって選択された複数の技術を使用することによってはんだをリフローすることができるが、１つの例を赤外線加熱の使用とすることができる。エポキシが用いられる場合、熱対流炉を利用して導電性エポキシを硬化させることができる。利用される相互接続技術に関わらず、好ましくは全ての相互接続を同時に行う。ステップ１０８において取付具を冷却して、取付具からデバイスを除去することができるようにする。ステップ１０９において安全コンデンサを仕上げる。仕上げは、樹脂での包装、検査及びパッケージングを含んでも含まなくてもよい。
【００６０】
上述したように、コンデンサ積層体内にヒューズ及び抵抗器を組み込む別の重要な利点は、組み立てられたデバイスを容易にコーティングすることができるということである。適切なコーティングにはエポキシ又はパリレンがある。これらのようなコーティングを施すことにより、デバイスを、より高電圧での端子から端子へのアーク放電から、又は高い湿気若しくは湿度の苛酷な動作環境における劣化から保護することができる。
【００６１】
厚膜技術、薄膜技術及びＬＴＣＣ技術に加えて、基板は、任意のプリント回路基板（ＰＣＢ）材料から構成される。特に、ＦＲ−４、Ｇ−１０が挙げられ、ＣＥＭ１〜５シリーズの基板、ポリイミド材料、セラミック、及びフレックス回路に通常用いられる他の材料が使用に適している。
【００６２】
雷管において複数のパルスを提供するために、コンデンサを用いて電気エネルギーを蓄積する。意図されないデトネーションパルスを防止するために、デトネーションが不要である場合、これらのコンデンサが迅速に放電することができることが重要である。迅速な放電は、本発明において上述したようなコンデンサと電気的に並列の、より低抵抗の抵抗器によって提供される。
【００６３】
電源回路において、コンデンサを使用して、雑音をフィルタリングし、スイッチ等の雑音源からのサージを抑制する。電磁干渉（ＥＭＩ）をフィルタリングする能力はまた、電力線間での（Ｘ型）又は電源から接地への（Ｙ型）安全タイプの用途において用いられる場合に重要である。高ＡＣリップル電流を確実に処理するコンデンサの能力は、これらの用途において重要である。短絡をもたらす欠陥のあるコンデンサにより、機器がシャットダウンする可能性がある。安全コンデンサの応用では、電力線間のＸ型フィルタで用いられる場合、故障により機器が停止するが、電源から接地へのＹ型フィルタで用いられる場合、故障により電気ショックがもたらされる可能性がある。これらのタイプの故障は、欠陥のあるコンデンサ内の絶縁破壊か又は端子間の表面漏れ（creepage）をもたらす電圧スパイクによってもたらされる可能性がある。セラミックコンデンサの場合、製造又は組立中に形成される亀裂によって破壊がもたらされる可能性がある。したがって、これらの故障の結果としてのコンデンサの短絡は、危険である可能性があり、最低でも故障した部品の高価な交換が必要である可能性がある。コンデンサがオープンして故障し、これが機器のシャットダウンをもたらす場合にもまた、交換が必要である。安全コンデンサは、好ましくは、撓みによるセラミックの亀裂を防止するのに役立つとともに、端子間の表面漏れを防止するコーティングを可能にするリードを有している。
【００６４】
さらに、多くのコンデンサが電源モジュール内に合わせて密に詰め込まれることは一般的である。これらの場合において、破局的なコンデンサの故障により、隣接するコンデンサが損傷し後に故障する可能性がある。結果としての多くのコンデンサの損失により、機器が危うくなる可能性がある。欠陥のあるコンデンサが存在する場合に、積層体又は個々のコンデンサに直列にヒューズを設けることにより、電源からより多くの電流が引き出され、ヒューズが飛び、オープン位置で故障する。この高抵抗故障によって回路内の雑音が増大する可能性があるが、回路はシャットダウンせずかつ即時の交換も不要である。この故障は、回路モジュール設計において多くのコンデンサを使用するスイッチモード電源及びＤＣリンクコンデンサにおいて特に重要である。これらのモジュールは、太陽エネルギー蓄積、ハイブリッド電気自動車、風力エネルギー、及び５年間を超えた長期間にわたる１つのコンデンサモジュールの故障が機器を危うくする可能性がある照明等の用途で使用される。
【００６５】
特に、本発明は、抵抗器をコンデンサ又はコンデンサの積層体と並列に配置することにより、これらの材料が容易に一体化されない場合にコンデンサを迅速に放電する手段を提供することができる方法を提供する。本発明はまた、ヒューズを飛ばすことにより回路を保護するために、１つ又は複数のコンデンサと直列にヒューズを結合する手段も提供し、それによりコンデンサは、直接短絡ではなくオープンモード状態で機能を停止する。コンデンサと直列のヒューズとコンデンサに並列のより抵抗の低い抵抗器とを組み合わせることにより、コンデンサの故障時にヒューズが飛び、結果としてのエネルギーが迅速に放電されることが分かる。厚膜抵抗器及びヒューズを備えたアルミナ基板により、保護回路部を、ＰＭＥコンデンサ材料技術又はＢＭＥコンデンサ材料技術のいずれかに適合させることができる。基板は、ヒューズ及び抵抗器用途のみには限定されない。基板上に部品を配置することにより、モジュール内で又はコンデンサ間の利用可能な空間に、若しくはコンデンサと回路基板との間の積層体の底部に空間が利用可能であるため、受動又は能動のいずれかであり得る厚膜素子又はディスクリート素子のいずれかとして更なる部品を追加することにより、基板の機能を増大させることができる。基板にビア（孔）を追加することにより、基板の両面に回路部を追加することができ、更に多くの機能を有する両面基板が作成される。この時点で、機能は、基板の上部及び底部の利用可能な空間のみに限定される。
【００６６】
本発明は、多層セラミックコンデンサの積層体に限定されない。同じ積層構造を、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチルナフタレート（ＰＥＮ）及びポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）等のフィルム材料で製造されたフィルムコンデンサに適用することができる。この場合、これらの材料は、はんだ付け等の処理に関連する通常２５０℃を超える高温に耐えることができないため、種々のコンデンサ間及びリードフレームへの接続は、スポット溶接及び導電性エポキシ等の、より低温のプロセス及び材料を使用しなければならない。さらに、本発明は、多層構造を使用するコンデンサに限定されない。タンタルコンデンサの上に３端子以上の構造を形成することにより、これらの積層体を、抵抗器、ヒューズ、回路部及び他のディスクリート部品と組み合わせることができる。
【００６７】
コンデンサ積層体と並列の１つ又は複数の抵抗器は、コンデンサより低い抵抗を有するように選択され、応用回路に供給され得る最大電力を超えてこの抵抗を十分に保持することができる。１つ又は複数の抵抗器の値は、必要とされる放電時間に従って選択され、抵抗が低いほど放電の速度は早くなるが、通常、１００ＭΩの最小値が使用される。ヒューズは、通常の動作状態において、応用回路内の素子に供給される最大定格電流に基づき、この最大電力を超えると飛ぶことができるように選択される。ＡＣリップル電流の場合、最大リップル電流の少なくとも１／８のヒューズが使用される。例として、２４Ａｒｍｓ（アンペア実効値）の場合、応用回路の動作温度範囲に対して３アンペア以上を定格とするヒューズが必要である。このように、安全積層体に過度の電力サージをもたらすコンデンサの故障により、ヒューズが飛び、ユニットが高抵抗状態で機能を停止する。
【００６８】
厚膜材料は、通常、例えば酸化ベリリウム（ＢｅＯ）及び窒化アルミニウムを含む９６％Ａｌ２Ｏ３又は同様のガラスベースの酸化物系等の電子工業用セラミックに対して採用される。導電性リンクは、好ましくはパラジウム銀金属系であり、抵抗器は、空気中で６００℃から８５０℃の範囲で焼成された酸化ルテニウムからなる。
【００６９】
本発明を、限定ではなく好ましい実施形態に特に重点を置いて説明した。当業者であれば、列挙されていないが、本明細書に添付されている特許請求の範囲内にある更なる実施形態、代替形態及び改良形態を理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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