(57)【要約】【課題】小型であり、コンデンサ素子を経由する第１導体から第２導体までのノイズの経路が短くて済むコンデンサモジュールを提供する。【解決手段】本明細書で開示するコンデンサモジュール１０は、パッケージ２６と、コンデンサ２８と、第１リード部１２及び第２リード部１４を備える。パッケージ２６は、絶縁体で作られており、ボルト２４で締結される第１導体と第２導体の間に挟まれており、そのボルトが通る貫通孔４０を有している。コンデンサ２８は、貫通孔４０の周囲でパッケージ２６に埋設されており、貫通孔４０の軸線方向の両側に電極を備える。第１リード部１２（第２リード部１４）は、一端がパッケージ２６の内部でコンデンサ２８の一方（他方）の電極に接続されているとともに、一方（他方）の電極と同じ側でパッケージ２６から露出している。露出している部分が第１導体（第２導体）と導通する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体から第２導体へ高周波ノイズを導くコンデンサモジュールであって、
ボルトで締結される前記第１導体と前記第２導体の間に挟まれる絶縁性のパッケージであって前記ボルトが通る貫通孔を有しているパッケージと、
前記貫通孔の周囲で前記パッケージに埋設されており、前記貫通孔の軸線方向の両側に電極を備えるコンデンサと、
一端が前記パッケージの内部で前記コンデンサの一方の電極に接続されているとともに、前記一方の電極と同じ側で前記パッケージから露出しており、前記第１導体と導通する第１リード部と、
一端が前記パッケージの内部で前記コンデンサの他方の電極に接続されているとともに、前記他方の電極と同じ側で前記パッケージから露出しており、前記第２導体と導通する第２リード部と、
を備えることを特徴とするコンデンサモジュール。
【請求項２】
前記パッケージは、前記貫通孔をその軸線方向に延長する筒部であって、挿通された前記ボルトの側面と前記第１リード部及び／または前記第２リード部との間を隔絶する筒部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、第１導体から第２導体へ高周波ノイズを伝送するコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
第１導体から第２導体へ高周波ノイズを伝送するコンデンサモジュールが知られている。具体的な一例は、回路の信号又は電力を伝送する伝送導体（第１導体）からその回路を収容する電子機器の筐体（第２導体）へ高周波ノイズを導くコンデンサモジュールである（例えば特許文献１）。特許文献１のコンデンサモジュールは、回路の信号又は電力を電子機器外部に伝送する出力端子と筐体の間に接続される。特許文献１のコンデンサモジュールは、コンデンサ素子を搭載した基板（フィルタ基板）を出力端子の近傍でボルトにて筐体に固定し、コンデンサ素子の一方の電極から延びるフィルタ出力バスバが出力端子と別のボルトにて共締めされる（特許文献１、図７、８）。コンデンサ素子の他方の電極から延びるＧＮＤバスバがさらに別のボルトにて筐体に固定される（特許文献１、図７、８）。特許文献１のコンデンサモジュールでは、コンデンサ素子の夫々の電極から延びるフィルタ出力バスバとＧＮＤバスバを互いに近接して対向するように配置する。この構成により、フィルタ出力バスバとフィルタ基板とＧＮＤバスバが形成するループを小さくしコンデンサモジュールを経由する出力端子から筐体までの寄生インダクタンスを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０９９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、特許文献１の技術では、３本のボルトが関係するので、設置に相応の空間を必要とする。また、フィルタ基板のコンデンサ素子は、２本のボルトの夫々を使って出力端子と筐体の夫々と導通するので、コンデンサ素子とボルトをつなぐバスバにも相応の長さが必要になる。一般に、第１導体から第２導体へ高周波ノイズを導く場合にも、第１導体、第２導体、及び、コンデンサ素子がそれぞれ別のボルトで固定されている場合にはそれらをつなぐバスバが長くなるという課題が生じる。本明細書は、第１導体から第２導体へ高周波ノイズを筐体へ導くコンデンサモジュールであって、小型であり、しかも、コンデンサ素子を経由する第１導体から第２導体までのノイズの経路が短くて済むコンデンサモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するコンデンサモジュールは、第１導体から第２導体へ高周波ノイズを導くコンデンサモジュールであり、パッケージと、コンデンサ素子と、第１及び第２リード部を備える。パッケージは、絶縁体で作られており、ボルトで締結される第１導体と第２導体の間に挟まれており、そのボルトが通る貫通孔を有している。コンデンサは、貫通孔の周囲でパッケージに埋設されており、貫通孔の軸線方向の両側に電極を備える。第１リード部は、一端がパッケージの内部でコンデンサの一方の電極に接続されているとともに、一方の電極と同じ側でパッケージから露出している。露出している部分が第１導体と導通する。第２リード部は、一端がパッケージの内部でコンデンサの他方の電極に接続されているとともに、他方の電極と同じ側でパッケージから露出している。露出している部分が第２導体と導通する。
【０００６】
上記のコンデンサモジュールは、その本体（コンデンサ素子を埋設したパッケージ）が、第１導体と第２導体を固定するボルトで固定される。そして、貫通孔の軸線方向の一方側のパッケージ端面にてコンデンサ素子と第１導体が導通し、他方側のパッケージ端面にてコンデンサ素子と第２導体が導通する。このコンデンサモジュールは、１本のボルトで設置が完了する。また、パッケージの貫通孔の両端の間の距離で、コンデンサ素子を経由する第１導体から第２までのノイズ経路が確保される。別言すれば、パッケージのボルト挿通方向の厚みに相当する距離で第１導体から第２導体までのノイズ経路が確保される。このコンデンサモジュールは、小型であり、しかも、コンデンサ素子を経由する第１導体から第２導体までのノイズの経路が短くて済む。
【０００７】
先に述べたように、第１導体の典型は回路の信号又は電力を伝送する伝送導体（バスバ）であり、第２導体の典型は、その回路を収容する金属製の筐体である。本明細書が開示する技術の詳細と変形例は、発明を実施するための形態の項にて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例のコンデンサモジュールを含む半導体装置の断面図である。
【図２】半導体装置の回路図である。
【図３】コンデンサモジュールの平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】第２実施例のコンデンサモジュールの断面図である。
【図６】第３実施例のコンデンサモジュールの断面図である。
【図７】第４実施例のコンデンサモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施例）
図１−４を参照して、第１実施例のコンデンサモジュール１０を説明する。図１は、コンデンサモジュール１０を含む半導体装置１を示す。図２は、半導体装置１の回路図である。図１の半導体装置１において、筐体２０だけが断面で表されており、内部の部品は側面図で表されている。半導体装置１は、チョッパ型の昇圧コンバータである。筐体２０には、コンデンサモジュール１０、パワーモジュール３０が収容されている。パワーモジュール３０は、絶縁板３８ａ（３８ｂ）を挟んで支持板３６ａ（３６ｂ）で筐体２０に固定されている。筐体２０には、他に、フィルタコンデンサ４とリアクトル５が収容されているが、それらの図示は省略している。
【００１０】
パワーモジュール３０の中にスイッチング素子６が収容されている。符号３２は、パワーモジュール３０の２つの端子のうちの１つを表している。端子３２は、図２に示すスイッチング素子６の電極Ｎに相当する。図２に示すスイッチング素子６の電極Ｐに相当する端子は、図１では端子３２の奥側に位置しており、図示されていない。
【００１１】
パワーモジュール３０の端子３２にバスバ１６の一端が接続されている。バスバ１６の他端は、ボルト２４で筐体２０に固定されている。筐体２０は導電性の金属で作られているので、バスバ１６と筐体２０の間には絶縁体２２が挟まれている。ボルト２４で固定されているバスバ１６の他端が図２に示す出力負極端７ｂに相当する。図１において符号１８は、別のバスバを示している。バスバ１８は、半導体装置１の出力負極端と別のデバイスの負極を接続する導体である。別のデバイスとは、例えば、半導体装置１で昇圧された電力で駆動されるインバータである。図２に示すスイッチング素子６の電極Ｐに相当する端子、及び、その端子から出力正極端７ａまでの導体は、図１でバスバ１６の紙面奥側に位置しており、図示されていない。
【００１２】
バスバ１８は、ボルト２４でバスバ１６と共締めされる。バスバ１６、１８とボルト２４のヘッドとの間には、コンデンサモジュール１０が挟まれている。コンデンサモジュール１０は、バスバ１６を通じてスイッチング素子６から伝播する高周波ノイズを筐体２０に導くために設けられている。
【００１３】
次に、半導体装置１の電気系統について説明する。半導体装置１は、チョッパ型の昇圧コンバータである。半導体装置１（昇圧コンバータ）は、バッテリ９１の電圧を昇圧して出力する。半導体装置１は、入力正極端３ａと入力負極端３ｂに印加された電圧を昇圧して出力正極端７ａと出力負極端７ｂに出力する。半導体装置１は、フィルタコンデンサ４、リアクトル５、スイッチング素子６を備える。フィルタコンデンサ４は、入力正極端３ａと入力負極端３ｂの間に接続されている。リアクトル５は、入力正極端３ａと出力正極端７ａの間に接続されている。入力負極端３ｂと出力負極端７ｂは直結されている。スイッチング素子６は、リアクトル５の出力正極端側と出力負極端７ｂの間に接続されている。スイッチング素子６は、具体的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。先に述べたように、スイッチング素子６はパワーモジュール３０に収容されている。図２では、パワーモジュール３０は破線矩形で表されている。スイッチング素子６がオンオフを繰り返すと、入力端３に印加されたバッテリ電圧が昇圧されて出力端７から出力される。図２に示す回路は良く知られているので動作の説明は省略する。
【００１４】
スイッチング素子６はスイッチング動作に伴い高周波ノイズを発生する。高周波ノイズは、バスバ１６を伝播し、さらにはバスバ１６に接続されている他のバスバ１８を伝播して半導体装置１の外に漏れる虞がある。先に述べたように、バスバ１６、１８を締結しているボルト２４にはコンデンサモジュール１０が共締めされている。コンデンサモジュール１０が、バスバ１６を通じてスイッチング素子６から伝播する高周波ノイズを筐体２０に導く。図２では、コンデンサモジュール１０が出力負極端７ｂとグランドＧの間のコンデンサとして描かれている。グランドＧは、ハードウエアとしては、図１に示した筐体２０である。なお、スイッチング素子６の電極Ｐに相当する端子に接続されているバスバと筐体２０の間にもコンデンサモジュール９０が取り付けられている。図２の回路図では、コンデンサモジュール９０が、出力正極端７ａとグランドＧ（筐体２０）の間に接続されるコンデンサとして描かれている。コンデンサモジュール９０はコンデンサモジュール１０と同様の構造を有しており、スイッチング素子６の電極Ｐと接続されるバスバと共締めされて筐体２０に固定される。コンデンサモジュール９０についての説明は省略する。なお、コンデンサモジュール１０、９０が備えているコンデンサ素子（後述）は、いわゆるＹコンデンサであり、その容量は、高周波ノイズの帯域では両端電極で電流を通し、高周波ノイズの帯域以下では電流を通さないように選定されている。スイッチング素子６が発する高周波ノイズはコンデンサモジュール１０を介してグランドＧ（筐体２０）へと導かれるが、高周波ノイズの帯域以下の電流はスイッチング素子６からグランドＧ（筐体２０）へは流れない。
【００１５】
コンデンサモジュール１０について説明する。図１に示すように、コンデンサモジュール１０は、下方にバスバ１８、バスバ１６、絶縁体２２を挟んで筐体２０に対してボルト２４で固定されている。図３と図４を参照してコンデンサモジュール１０の構造を説明する。
【００１６】
図３は、コンデンサモジュール１０の平面図であり、理解をわかりやすくするため、ボルト２４は図示しない。また、バスバ１６、１８の図示も省略している。図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。図４では、ボルト２４、バスバ１６、１８、筐体２０も図示してある。
【００１７】
コンデンサモジュール１０は、パッケージ２６を有する。パッケージは絶縁性の樹脂で作られている。パッケージ２６は円筒型であり、その中心部にボルト２４が貫通する貫通孔４０を有する。また、パッケージ２６は、貫通孔４０に近い部分（内円筒部２６ａ）と最も外側の部分（外円筒部２６ｂ）との間に、コンデンサ２８ａ、２８ｂを収容するための凹部４２を有する。凹部４２には、コンデンサ２８ａ、２８ｂが収容されている。凹部４２は樹脂４４で満たされており、コンデンサ２８ａ、２８ｂは樹脂４４で封止されている。別言すれば、コンデンサ２８ａ、２８ｂは、パッケージ２６に埋設されている。コンデンサ２８ａ、２８ｂは、パッケージ２６の貫通孔４０の軸線方向の両側に電極を備えている。コンデンサ２８ａ（２８ｂ）の上側の電極には、第１リード部１２ａ（１２ｂ）の一端が接続されており、第１リード部１２ａ（１２ｂ）の他端は、パッケージ２６の上側で露出している。別言すれば、第１リード部１２ａ（１２ｂ）は、パッケージ２６の内部でコンデンサ２８ａ（２８ｂ）の一方の電極に接続されているとともに、その一方の電極と同じ側でパッケージ２６から露出している。
【００１８】
コンデンサ２８ａ（２８ｂ）の下側の電極には、第２リード部１４ａ（１４ｂ）の一端が接続されており、第２リード部１４ａ（１４ｂ）の他端は、パッケージ２６の下側で露出している。別言すれば、第２リード部１４ａ（１４ｂ）は、パッケージ２６の内部でコンデンサ２８ａ（２８ｂ）の他方の電極に接続されているとともに、その他方の電極と同じ側でパッケージ２６から露出している。
【００１９】
図４に示すように、絶縁体２２、バスバ１６、１８、及び、コンデンサモジュール１０がボルト２４で筐体２０に共締めされる。ボルト２４は筐体２０と導通する。なお、ボルト２４とバスバ１６、１８の間には空隙が確保され、両者は直接には接していない。コンデンサモジュール１０の貫通孔４０の軸線方向の一端側にボルト２４のヘッドが接している。即ち、第１リード部１２ａ、１２ｂのパッケージ２６から露出している部分がボルト２４と接している。コンデンサ２８ａ、２８ｂの一方の電極が第１リード部１２ａ、１２ｂとボルト２４を介して筐体２０と導通する。コンデンサモジュール１０の貫通孔４０の軸線方向の他端側にバスバ１８が接している。そのバスバ１８にはバスバ１６が接している。第２リード部１４ａ、１４ｂのパッケージ２６から露出している部分がバスバ１８と接している。コンデンサ２８ａ、２８ｂの他方の電極が第２リード部１４ａ、１４ｂとバスバ１８を介してバスバ１６と導通している。
【００２０】
先に述べたように、コンデンサ２８ａ、２８ｂは、いわゆるＹコンデンサであり、その容量は、高周波ノイズの帯域では両端電極で電流を通し、高周波ノイズの帯域以下では電流を通さないように選定されている。スイッチング素子６が発する高周波ノイズはコンデンサモジュール１０を介してバスバ１６から筐体２０へと導かれるが、高周波ノイズの帯域以下の電流はバスバ１６から筐体２０へは流れない。スイッチングノイズは、バスバ１６から、バスバ１８、コンデンサモジュール１０、ボルト２４を介して筐体２０へと導かれる。これにより、半導体装置１の内部で発生したノイズが、半導体装置１の外部に流出することを防止することができる。
【００２１】
次に、コンデンサモジュール１０の構造が与える利点を説明する。このコンデンサモジュール１０は、小型であり、バスバ１６を固定するボルトに共締めされる。高周波ノイズを筐体へ導くコンデンサモジュールを収容するスペースが小さくて済む。
【００２２】
コンデンサモジュール１０は、次の利点も有する。仮に、コンデンサ２８ａ（２８ｂ）が高周波ノイズを伝達するバスバ１６から離れた位置に配置されると、その分ノイズが伝導する経路が長くなる。しかし、コンデンサモジュール１０においては、パッケージ２６の貫通孔の両側で、コンデンサ２８を経由するバスバ１６からボルト２４（筐体２０）までのノイズ経路が確保される。別言すれば、パッケージ２６のボルト挿通方向の厚みに相当する距離でノイズ経路が確保される。なお、ボルト２４は、第１リード部１２ａ、１２ｂ、第２リード部１４ａ、１４ｂと比較して太いので電気的には筐体２０の一部とみなせる。コンデンサモジュール１０においては、コンデンサ２８を経由するバスバ１６から筐体２０までのノイズの経路が短い。これにより、ノイズの経路のインピーダンスが減少し、コンデンサ２８によるノイズ除去効果が低減することを防止することができる。
【００２３】
（第２実施例）
図５を参照して、第２実施例のコンデンサモジュール１１０について説明する。以下、第１実施例との相違を明確にするため、第１実施例と共通する部分については適宜説明を省略する。なお、図５では、第１実施例のバスバ１８に相当するバスバは図示を省略している。
【００２４】
コンデンサモジュール１１０において、パッケージ１２６のボルト１２４に隣接する部分に、貫通孔１４０の軸線の下方向に向かって筒部１１３が設けられている。筒部１１３は、貫通孔１４０をその軸線方向に延長する。筒部１１３は、パッケージ１２６と同じく絶縁性の樹脂で作られている。コンデンサモジュール１１０が備える筒部１１３以外の構成については、第１実施例のコンデンサモジュール１０と同一である。
【００２５】
筒部１１３を設けたことによる効果を説明する。筒部１１３は、ボルト１２４の側面とバスバ１１６の間に入り込んでいる。筒部１１３により、ボルト１２４とバスバ１１６の間の絶縁を確実に確保することができる。
【００２６】
筒部１１３は、貫通孔１４０の軸線の上方向に向かって設けられていてもよいし、上下方向のいずれにも設けられていてもよい。
【００２７】
（第３実施例）
図６を参照して、第３実施例のコンデンサモジュール２１０について説明する。以下、第１実施例との相違を明確にするため、第１実施例や第２実施例と共通する部分については適宜説明を省略する。
【００２８】
第３実施例においては、コンデンサモジュール２１０のパッケージ２２６の上側にバスバ２９６が配置され、下側にバスバ２１６が配置されている。バスバ２９６は、スイッチング素子の一方の電極と導通しており、バスバ２１６はスイッチング素子の他方の電極と導通している。第３実施例では、コンデンサモジュール２１０を挟んでバスバ２１６とバスバ２９６が配置され、コンデンサモジュール２１０とバスバ２１６、２９６がボルト２２４によって絶縁体２２２に共締めされる。また、コンデンサモジュール２１０において、パッケージ２２６のボルト２２４に隣接する部分に、貫通孔２４０の軸線の下方向に向かって筒部２１３ａが、貫通孔２４０の軸線の上方向に向かって筒部２１３ｂが設けられている。
【００２９】
先に述べたように、高周波ノイズの帯域以下の電流はコンデンサ２２８ａ、２２８ｂを流れない。図６の実線矢印で示すように、図示しないスイッチング素子から伝搬する高周波ノイズは、バスバ２９６、コンデンサモジュール２１０のコンデンサ２２８ａ、２２８ｂを通じてバスバ２１６へ導かれる。そして、高周波ノイズは、バスバ２１６を通じて、最終的には上記スイッチング素子に戻っていく。これにより、半導体装置内で発生したノイズが、半導体装置の外部に流出することを防止することができる。
【００３０】
なお、図６において、符号２９６と２１６のいずれか一方が筐体であってもよい。この場合でも、半導体装置内で発生したノイズが、筐体に流れることにより、半導体装置の外部に流出することを防止することができる。
【００３１】
（第４実施例）
図７を参照して、第４実施例のコンデンサモジュール３１０について説明する。以下、第１実施例との相違を明確にするため、第１実施例、第２実施例、第３実施例と共通する部分については適宜説明を省略する。
【００３２】
第４実施例においては、バスバ３１６の下方に、絶縁体３２２を挟んでバスバ３９６が設けられている。半導体装置内で発生した高周波ノイズは、バスバ３９６、ボルト３２４、コンデンサ３２８ａ（３２８ｂ）を介してバスバ３１６へと伝播する。これにより、半導体装置内で発生したノイズが、半導体装置の外部に流出することを防止することができる。
【００３３】
なお、上述したコンデンサ２８、１２８、２２８、３２８の形態は２つの直方体型であるが、このような形態に限られない。例えば、中心部にパッケージやボルトが貫通する貫通孔が設けられたドーナツ型にしてもよい。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
１：半導体装置
２：昇圧コンバータ回路
３ａ：入力正極端
３ｂ：入力負極端
４：フィルタコンデンサ
５：リアクトル
６：スイッチング素子
７ａ：出力正極端
７ｂ：出力負極端
１０：コンデンサモジュール
１２ａ、１２ｂ：第１リード部
１４ａ、１４ｂ：第２リード部
１６、１８：バスバ
２０：筐体
２２：絶縁体
２４：ボルト
２６：パッケージ
２８、２９：コンデンサ
３０：パワーモジュール
３２：端子
３６ａ、３６ｂ：支持板
３８ａ、３６ｂ：絶縁板
４０：貫通孔
４２：凹部
９１：バッテリ
１１３：円筒部
Ｇ１：グランド
Ｎ：電極
Ｐ：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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【図６】
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【図７】
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