(57)【要約】【課題】いずれかのセラミックコンデンサが破壊されてもコンデンサモジュールとしての機能が維持され、使用を継続することができるコンデンサモジュールを提供すること。【解決手段】第１の金属蒸着パターン２１と第２の金属蒸着パターン２２とが形成された絶縁基板１１と、第１の金属蒸着パターン２１に一方の外部電極３４が接続され、第２の金属蒸着パターン２２に他方の外部電極３５が接続された複数のセラミックコンデンサ１２とを有し、第１の金属蒸着パターン２１および第２の金属蒸着パターン２２が、互いに並列に配置された並列パターン２１ａ、２２ａと、並列パターン２１ａ、２２ａからそれぞれ延びた複数の直列パターン２１ｂ、２２ｂと、直列パターン２１ｂ、２２ｂから延びるとともにセラミックコンデンサの外部電極３４、３５が配置された複数のコンデンサ配置パターン２１ｃ、２２ｃと、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属蒸着パターンと第２の金属蒸着パターンとが形成された絶縁基板と、
前記第１の金属蒸着パターンに一方の電極が接続され、前記第２の金属蒸着パターンに他方の電極が接続された複数のセラミックコンデンサとを有し、
前記第１の金属蒸着パターンおよび前記第２の金属蒸着パターンが、互いに並列に配置された並列パターンと、前記並列パターンからそれぞれ延びた複数の直列パターンと、前記直列パターンから延びるとともに前記セラミックコンデンサの前記電極が配置された複数のコンデンサ配置パターンと、を有することを特徴とするコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックコンデンサを絶縁基板に配置したコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のコンデンサモジュールとして、複数のセラミックコンデンサと絶縁基板とを有し、セラミックコンデンサが絶縁基板に形成されたランドに導電接続されたものが開示されている（特許文献１参照）。このコンデンサモジュールにおいては、複数のセラミックコンデンサが絶縁基板のランドに並列に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３２１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のコンデンサモジュールは、複数のセラミックコンデンサが絶縁基板のランドに並列に配置されているので、いずれかのセラミックコンデンサ内の導体間を隔離している絶縁体が破壊され、絶縁状態が保てなくなった場合に問題がある。このセラミックコンデンサのいわゆる絶縁破壊モードが、導体間を短絡させるショート破壊のときは、コンデンサモジュール全体を短絡させてしまうことになり、コンデンサモジュールの全容量が失われてしまうことになる。その結果、コンデンサモジュールの使用を継続することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、いずれかのセラミックコンデンサが破壊されてもコンデンサモジュールとしての機能が維持され、使用を継続することができるコンデンサモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコンデンサモジュールは、第１の金属蒸着パターンと第２の金属蒸着パターンとが形成された絶縁基板と、前記第１の金属蒸着パターンに一方の電極が接続され、前記第２の金属蒸着パターンに他方の電極が接続された複数のセラミックコンデンサとを有し、前記第１の金属蒸着パターンおよび前記第２の金属蒸着パターンが、互いに並列に配置される並列パターンと、前記並列パターンからそれぞれ延びる複数の直列パターンと、前記直列パターンから延びるとともに前記セラミックコンデンサの前記電極が配置される複数のコンデンサ配置パターンと、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るコンデンサモジュールは、複数のセラミックコンデンサが、第１の金属蒸着パターンおよび第２の金属蒸着パターンの並列パターンと、並列パターンからそれぞれ延びた複数の直列パターンと、直列パターンから延びた複数のコンデンサ配置パターンに接続されている。これらのセラミックコンデンサは、電気的機能としては互いに並列に接続されている。そして、いずれかのセラミックコンデンサが破壊され、短絡が生じたときに、破壊されたセラミックコンデンサを接続しているコンデンサ配置パターンの一部が蒸散し電気的接続が遮断される。この構成により、いずれかのセラミックコンデンサが破壊され短絡が生じても、破壊されたセラミックコンデンサのみが機能せず、他のセラミックコンデンサは機能が維持されることになる。その結果、コンデンサモジュールの使用が継続される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、いずれかのセラミックコンデンサが破壊されてもコンデンサモジュールとしての機能が維持され、使用を継続することができるコンデンサモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールを構成する絶縁基板の斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールを構成するセラミックコンデンサの図であり、図３（ａ）は、セラミックコンデンサの斜視図を示し、図３（ｂ）は、セラミックコンデンサの断面図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの斜視図であり、一部のセラミックコンデンサがショート破壊した状態を示す。
【図５】本発明の実施形態に係るコンデンサモジュールの体格を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るコンデンサモジュールを適用した実施形態に係るコンデンサモジュール１０について図面を参照して説明する。
【００１１】
実施形態に係るコンデンサモジュール１０は、図１に示すように、絶縁基板１１と、９個のセラミックコンデンサ１２とにより構成されている。
【００１２】
絶縁基板１１は、図２に示すように、縦Ｌ１（ｍｍ）、横Ｌ２（ｍｍ）、厚みｔ（ｍｍ）の平板状に形成されており、電気的な絶縁性および熱伝導性の良好な基板、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミックス基板やガラス繊維（Glass Fiber）の布を重ねたものにエポキシ樹脂（ＥＰ）を含浸したガラスエポキシ基板などの基板からなる。Ｌ１、Ｌ２、ｔおよび基板の材料は、コンデンサモジュール１０の構造、大きさ、セラミックコンデンサ１２の配置などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。
【００１３】
絶縁基板１１は、上面１１ａに、第１の金属蒸着パターン２１と、第２の金属蒸着パターン２２とが形成されている。第１の金属蒸着パターン２１は、第２の金属蒸着パターン２２と並列に配置された並列パターン２１ａと、並列パターン２１ａからそれぞれ延びる３個の直列パターン２１ｂと、各直列パターン２１ｂから延びるとともに、セラミックコンデンサ１２の後述する外部電極３４が配置される９個のコンデンサ配置パターン２１ｃとを有している。
【００１４】
第１の金属蒸着パターン２１は、高真空中で蒸着材料を加熱し気化、昇華させ気体分子となった蒸着材料を絶縁基板１１に衝突付着させる真空蒸着により形成された蒸着薄膜からなる。蒸着材料は、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）などの良好な耐電圧特性を有する金属材料からなる。
【００１５】
具体的には、第１の金属蒸着パターン２１は、幅が０．３ｍｍ程度で形成され、均一な厚みを有する薄い膜やフィルム状物質の電気抵抗を表す量からなる表面抵抗率、いわゆるシート抵抗（Ω）が１０Ω程度で形成されている。この厚みおよびシート抵抗は、セラミックコンデンサ１２がショート破壊により短絡した際に流れる流入電流（Ａ）により、第１の金属蒸着パターン２１の一部が蒸散するように設定されている。
【００１６】
第２の金属蒸着パターン２２は、第１の金属蒸着パターン２１と並列に配置された並列パターン２２ａと、並列パターン２２ａからそれぞれ延びる３個の直列パターン２２ｂと、各直列パターン２２ｂから延びるとともに、セラミックコンデンサ１２の後述する外部電極３５が配置される９個のコンデンサ配置パターン２２ｃとを有している。第２の金属蒸着パターン２２も、第１の金属蒸着パターン２１と同様の蒸着薄膜からなり、第１の金属蒸着パターン２１と同様の厚みおよびシート抵抗で形成されている。
【００１７】
コンデンサモジュール１０は、図１に示すように、第１の金属蒸着パターン２１の９個のコンデンサ配置パターン２１ｃに９個のセラミックコンデンサ１２の外部電極３４が接続され、第２の金属蒸着パターン２２の９個のコンデンサ配置パターン２２ｃに９個のセラミックコンデンサ１２の外部電極３５が接続されている。
【００１８】
したがって、９個のセラミックコンデンサ１２は、第１の金属蒸着パターン２１および第２の金属蒸着パターン２２との間で電気的にはすべて並列に接続されている。この構成により、いずれかのセラミックコンデンサ１２がショート破壊により短絡しても、第１の金属蒸着パターン２１のコンデンサ配置パターン２１ｃまたは第２の金属蒸着パターン２２のコンデンサ配置パターン２２ｃが蒸散することで、他のセラミックコンデンサ１２の機能は失われず、コンデンサモジュール１０としての使用が継続される。
【００１９】
セラミックコンデンサ１２は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、複数のセラミック誘電体３１と、複数の内部電極３２、３３と、外部電極３４、３５とにより構成されている。複数のセラミック誘電体３１と複数の内部電極３２、３３とは交互に積層されている。セラミック誘電体３１は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３：ＢＴＯ）などの誘電率の高い材料を使った高誘電率系で構成されている。各内部電極３２は、外部電極３４にそれぞれ接続されており、各内部電極３３は、外部電極３５にそれぞれ接続されている。
【００２０】
外部電極３４は、銅（Ｃｕ）などの導電性の高い金属材料で形成されており、表面にはニッケル（Ｎｉ）や錫（Ｓｎ）などのメッキ処理が施されている。外部電極３４は、第１の金属蒸着パターン２１におけるコンデンサ配置パターン２１ｃに半田付けなどの接合手段により電気的に接続されるよう構成されている。外部電極３５も、外部電極３４と同様に形成されており、第２の金属蒸着パターン２２におけるコンデンサ配置パターン２２ｃに半田付けなどの接合手段により電気的に接続されるよう構成されている。
【００２１】
セラミックコンデンサ１２は、具体的には、必要最低限の耐電圧（Ｖ）が確保されるよう６００Ｖ以上の耐電圧を有している。また、好ましい静電容量（μＦ）は、０．５μＦ以下になるよう構成されている。静電容量は、コンデンサモジュール１０の一部のセラミックコンデンサ１２が絶縁破壊されても許容可能な容量の変動の範囲内になるよう各セラミックコンデンサ１２の容量が設定される。
【００２２】
以下、本実施形態に係るコンデンサモジュール１０の効果について説明する。
【００２３】
本実施形態に係るコンデンサモジュール１０は、絶縁基板１１に形成された第１の金属蒸着パターン２１および第２の金属蒸着パターン２２が、互いに並列に配置される並列パターン２１ａ、２２ａと、複数の直列パターン２１ｂ、２２ｂと、セラミックコンデンサの外部電極３４、３５が配置される複数のコンデンサ配置パターン２１ｃ、２２ｃとを有している。したがって、実施形態の９個のセラミックコンデンサ１２は、第１の金属蒸着パターン２１および第２の金属蒸着パターン２２との間で電気的にはすべて並列に接続されている。
【００２４】
この構成により、いずれかのセラミックコンデンサ１２がショート破壊により短絡しても、その短絡したセラミックコンデンサ１２に接続されている第１の金属蒸着パターン２１のコンデンサ配置パターン２１ｃまたは第２の金属蒸着パターン２２のコンデンサ配置パターン２２ｃが蒸散することで、他のセラミックコンデンサ１２の機能は失われず、コンデンサモジュール１０としての使用を継続することができるという効果が得られる。
【００２５】
本実施形態に係るコンデンサモジュール１０におけるセラミックコンデンサ１２の配置に対して、複数のセラミックコンデンサを電気的に直列に接続し、いずれかのセラミックコンデンサがショート破壊されたとき、コンデンサモジュール全体の短絡が起きないよう構成することができる。しかしながら、複数のセラミックコンデンサを直列に接続すると、静電容量を確保するのに必要な素子数が著しく増加してしまうため、コンデンサモジュールの体格が大きくなってしまうという問題がある。
【００２６】
本実施形態に係るコンデンサモジュール１０は、並列パターン２１ａ、２２ａと、複数の直列パターン２１ｂ、２２ｂと、複数のコンデンサ配置パターン２１ｃ、２２ｃとを絶縁基板１１に形成することにより、従来の問題を解消することができ、セラミックコンデンサの数が多くなっても、高い耐熱性を有し、コンデンサモジュールの体格を小型にすることができるという効果が得られる。
【００２７】
具体的には、図５に示すように、他の構造のコンデンサの体格と比較して著しく小型にすることができた。図５は、上段の横欄にコンデンサモジュールの静電容量（μＦ）を示し、左側の縦欄にコンデンサモジュールの構成を示している。
【００２８】
＜現行フィルムコンデンサとの比較＞
実施形態のセラミックコンデンサ１２により構成されたコンデンサモジュール１０は、現行フィルムコンデンサで構成されるコンデンサモジュールに対して、体格が５０μＦで５６％小さくなり、１００μＦで４６％小さくなり、５００μＦで２６％小さくなり、１０００μＦで２０％小さくなった。なお、比較対象の現行フィルムコンデンサは、誘電体フィルムがポリプロピレン（ＰＰ）で形成され、誘電率εが２．２、膜厚が２．３μｍで構成され、コンデンサ素子の周りに耐湿目的の外装が５ｍｍの厚みで被覆されている。
【００２９】
なお、実施形態に係るコンデンサモジュール１０は、前述のように、第１の金属蒸着パターン２１および第２の金属蒸着パターン２２がアルミニウム（Ａｌ）からなり、セラミックコンデンサ１２の近傍のアルミニウムパターンの幅が、０．３ｍｍ、シート抵抗が１０Ωで形成されている。
【００３０】
＜耐熱フィルムコンデンサとの比較＞
実施形態のコンデンサモジュール１０は、耐熱フィルムコンデンサで構成されるコンデンサモジュールに対して、体格が５０μＦ、１００μＦ、５００μＦ、１０００μＦで、それぞれ著しく小さくなった。なお、耐熱フィルムコンデンサは、誘電体フィルムがポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で形成され、誘電率εが３．０、膜厚が３．０μｍで構成され、コンデンサ素子の周りに耐湿目的の外装が５ｍｍの厚みで被覆されている。
【００３１】
＜セラミックコンデンサとの比較＞
実施形態のコンデンサモジュール１０は、セラミックコンデンサで構成されるコンデンサモジュールに対して、体格が５０μＦ、１００μＦ、５００μＦ、１０００μＦで、それぞれ著しく小さくなった。
【００３２】
なお、セラミックコンデンサは、大きさがＪＩＳ規格の５７５０に相当し、６．０ｍｍ×５．０ｍｍ×５．０ｍｍの立方体からなる。また、セラミックコンデンサは、耐電圧（Ｖ）が、６３０Ｖ、静電容量（μＦ）が負荷使用時で０．３μＦ、高誘電系セラミックコンデンサで構成され、２個の直列配置と必要数の並列配置がなされている。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０・・・コンデンサモジュール、１１・・・絶縁基板、１１ａ・・・上面、１２・・・セラミックコンデンサ、２１・・・第１の金属蒸着パターン、２１ａ，２２ａ・・・並列パターン、２１ｂ，２２ｂ・・・直列パターン、２１ｃ，２２ｃ・・・コンデンサ配置パターン、２２・・・第２の金属蒸着パターン、３１・・・セラミック誘電体、３２，３３・・・内部電極、３４，３５・・・外部電極
【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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