(57)【要約】【課題】低い相互接続インダクタンス、自己発熱の抑制、より広範な周波数応答、およびより低いＥＳＲを達成する。【解決手段】フィルムコンデンサ（９０）が、巻回または積層のフィルムコンデンサの一方の面だけの上に相互接続部（１００）、（１０２）を形成するように、区分けされ、パターニングされ、構成されている金属化部（９３）、（９６）を含む。別の態様によれば、フィルムコンデンサを形成する方法は、第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とをパターニングして、共通の誘電構造を形成すること、共通の誘電構造を巻回し、それにより、第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とが一緒に、コンデンサの円形端部の一方の面だけの上に相互接続部を有する、区分けされ、パターニングされた金属化フィルムコンデンサを形成するようになることを含む。【選択図】図１２
2009147338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回または積層のフィルムコンデンサの一方の軸側／縁部だけの上に相互接続部を形成するように区分けされ、パターニングされ、構成されている金属化部を含むフィルムコンデンサ。
【請求項２】
それぞれの金属化された部分は、前記コンデンサ内の電流フローによって生成される磁場をキャンセルするように構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項３】
それぞれの金属化された部分は、前記対応する金属化された部分の大きさに基づいて、いくつかのサブ隔壁により構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記金属化部は、前記フィルムが積層され、または巻回されるとき、結果的に得られる金属化部パターンが２つの別個の相互接続部を形成し、前記コンデンサの半片の側において前記コンデンサのそれぞれの電極に対して一方がその接続に対して指定されるように、一緒に構成されている第１の電極群および第２の電極群を備える、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項５】
前記区分けされ、パターニングされた金属化部が、従来のフィルムコンデンサにより達成できるものより低いコンデンサ電流密度および均等直列抵抗を実質的に最小限にするように構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項６】
前記区分けされ、パターニングされた金属化部が、それぞれの電極上の電流フローが、前記コンデンサ内に磁束キャンセル効果を生じるように、互いに対向し、平行になることを確実にするように構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項７】
前記区分けされ、パターニングされた金属化部が、前記フィルムコンデンサと、高電力インバータとの間に超低インダクタンス相互接続部を形成するようにさらに構成され、それにより、前記超低インダクタンスが、前記コンデンサの複数の面上に相互接続部を有する従来のフィルムコンデンサにより達成可能であるものより低くなる、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項８】
前記区分けされ、パターニングされた金属化部は、前記フィルムが積層され、または巻回されるとき、前記結果的に得られる積層または巻回のフィルムコンデンサが、従来のフィルムコンデンサにより達成できるものより低いその均等直列インダクタンスを抑えるために、低プロファイル、大きな直径のパンケーキ構成を有するように、さらに構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項９】
前記区分けされ、パターニングされた金属化部は、前記フィルムが積層され、または巻回されるとき、前記結果的に得られる積層または巻回のフィルムコンデンサが、従来のフィルムコンデンサを使用して達成できないフィルタ性能を必要とする高性能ＥＭＩフィルタにおいて使用するのに適している非常に高い自己共振周波数を有するように、さらに構成されている、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１０】
前記巻回または積層のフィルムコンデンサの陥凹範囲内に少なくとも部分的に充填するように構成され、前記フィルムコンデンサと関連する短絡状態を実質的に回避するようにさらに構成されている低粘度充填材料と、
前記相互接続部を形成するために、前記充填範囲の少なくとも一部分上にスプレーされる少なくとも１つの金属化された接触範囲と、
をさらに含む、請求項１記載のフィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コンデンサに関し、より詳細には、低インダクタンスコンデンサ構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムコンデンサは、概して、コンデンサ筺体／構造の対向する側において電極終端を用いる。この構造は、望ましくないインダクタンスが電圧オーバーシュートおよび電気ノイズを生成する可能性のあるパワーエレクトロニクス回路に使用される場合には特に、静電容量の有効性を低減させる可能性のある高いインダクタンスおよび抵抗を示す。半導体のかなり高い切替え周波数を有する新規パワーエレクトロニクス設計に対する必要要件には、バスバーおよび／またはコンデンサに対する非常に密接な相互接続が求められる。新規必要要件には、また、コンデンサがかなり高いリップル電流周波数において動作し、より高い電流を運ぶことが求められる。
【０００３】
前述の課題は、従来のコンデンサ全体にわたって、改良された電気性能が、低い等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）および等価直列抵抗（ＥＳＲ）を可能にするための必要性につながる。高いＥＳＲは、コンデンサ（複数個可）の自己発熱を増進させ、その期待動作寿命を縮める可能性がある。高いＥＳＬは、コンデンサの自己共振周波数を低減し、急激な電流変化と関連したリンギングを発生させる可能性がある。
【０００４】
多くの研究が、コンデンサのための誘電体を改良するために行われているが、パッケージング設計は遅れており、他の手段によってコンデンサのＥＳＲおよびＥＳＬを改良することの方が、コンデンサの誘電体および導体の改良よりも、著しく優れた成果をもたらすことが可能である。
【０００５】
パッケージの同一側において終端を有する多くの既存の円筒形コンデンサにおける接続は、コンデンサの同一側において接続部を形成するためには、ストラップを反対側端子にはんだ付けすることによって、および導電性ストラップをコンデンサパッケージの周囲に導入することによって達成される。この技術により、コンデンサは同一側において終端を有するように見えるが、パッケージの周囲に導入される接続は、電気的に、全コンデンサに対するインダクタンスをシステム相互接続に加える相互接続ループを形成する。さらには、現在のコンデンサでは、各電極の金属化部は継続的であり、したがって、コンデンサの高周波内部電流によって誘発される磁束により、渦電流がコンデンサ内に発生する可能性があり、自己発熱の影響がもたらされ、全ＥＳＲが上昇する。
【０００６】
近年、コンデンサに近接して配置され、磁場を生成する外部ループが、一定の成功を収めて提案されている。しかし、外部ループとコンデンサＥＳＬとの間の結合が限定されるので、この概念は限定され、したがって、その有効性は限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、上述に照らして、コンデンサの同一側において相互接続を有すると同時に、知られているコンデンサ構造と比べた場合、非常に低い相互接続インダクタンス、自己発熱の抑制、より広範な周波数応答、およびより低いＥＳＲを達成するコンデンサ構造の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、フィルムコンデンサは、巻回または積層のフィルムコンデンサの一方の縁部だけの上に相互接続部を形成するように区分けされ、パターニングされ、構成されている金属化部を含む。
【０００９】
別の態様によれば、フィルムコンデンサを形成する方法は、
第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とをパターニングして、共通の誘電構造を形成すること、および
共通の誘電構造を巻回し、それにより、第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とが一緒に、コンデンサの円形端部の一方の面だけの上に相互接続部を有する、区分けされ、パターニングされた金属化フィルムコンデンサを形成するようになること、を含む。
【００１０】
さらに別の態様によれば、フィルムコンデンサを形成する方法は、
第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とをパターニングして、共通の誘電構造を形成すること、
共通の誘電構造を巻回し、それにより、第１の金属化フィルム電極群と、第２の金属化フィルム電極群とが一緒に、区分けされ、パターニングされた金属化フィルムのロールを形成するようになること、
区分けされ、パターニングされた金属化フィルムのロールから、所望の数の部分をスライスすること、および
所望の数の部分を一緒に積層して、その積層の一方の縁部だけの上に相互接続部を有する積層された金属化フィルムコンデンサを形成すること、を含む。
【００１１】
さらに別の態様によれば、フィルムコンデンサを形成する方法は、
少なくとも１つの第１の金属化フィルム電極をパターニングすること、
少なくとも１つの第２の金属化フィルム電極をパターニングすること、および
少なくとも１つの第１の金属化フィルム電極と、少なくとも１つの第２の金属化フィルム電極とを積層し、それにより、少なくとも１つの第１の金属化フィルム電極と、少なくとも１つの第２の金属化フィルム電極とが一緒に、その積層の一方の縁部だけの上に相互接続部を有する積層された金属化フィルムコンデンサを形成すること、を含む。
【００１２】
本発明のこれらならびに他の特徴、態様、および利点は、同様の特性が図面全体を通して同様の部品を示す添付の図面を参照して、以下の説明を読むと、より理解されるであろう。
【００１３】
示された作図は、代替の実施形態を示しているが、本発明の他の実施形態もまた、議論の中で示されているように、考慮される。あらゆる場合において、本開示は、説明によって、および限定なしに、本発明の例示の実施形態を示している。本発明の原理の範囲および精神の範囲内に収まる多数の他の修正形態および実施形態は、当業者によって変更可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実際のコンデンサの電気パラメータは、コンデンサを形成する構造および材料、ならびにその性能に悪影響を及ぼす可能性のある寄生素子を加える構造により、理想から外れる。寄生要素の電気値を抑制するために、従来のフィルムコンデンサのパッケージングを改良し、それによって、コンデンサの性能を改良するための方法が、以下、本明細書に説明される。
【００１５】
以下に示される図１〜４および７〜８は、巻き軸の方向で見ると、巻回または積層のフィルムコンデンサの片側だけ、およびそのコンデンサの半片だけの上に相互接続部を形成するようなやり方で、コンデンサ金属化部を区分けし、パターニングすることによって、相互接続インダクタンスを抑える本発明の態様を対象にする。
【００１６】
ここで、図１を見ると、円筒形コンデンサを形成するために、一緒に巻回するのに適している第１の電極群１０および第２の電極群１２が、本発明の一態様により示されている。第１の電極群１０および第２の電極群１２は、サブ隔壁２０を形成するためにやはり実装されているフィルム１８上に、接続機構１４と、区分けされ、パターニングされた金属蒸着部１６とを含む。一態様によれば、サブ隔壁２０の数は、隔壁がより大きくなるにつれて増大する。第１の電極群１０および第２の電極群１２が、図２〜４を参照して、以下、本明細書に示されるように金属化フィルムコンデンサを形成するために巻回された場合、寸法Ｌ１〜Ｌ５は、適切に置かれるために、数学的に計算される。
【００１７】
金属パターニング構成はまた、図５〜８を参照して、以下にさらに詳細に説明される磁束キャンセリング技術を適用することによって、コンデンサ内の電流フローによって生成される磁場をキャンセルするように設計されている。金属パターニングは、コンデンサが構造の同一軸側において、両方の電極を有することを可能にし、さらには、コンデンサが取り付けられるシステムに、非常に密接に相互接続することを確実にする。寄生インダクタンスにおける抑制は、製造中に、フィルム金属化部をパターニングすることによって達成される。金属化部パターンは、フィルムが積層され、または巻回されるとき、金属パターンが２つの別個の相互接続部を形成するようなやり方で設計される。
【００１８】
図２は、図１に示されている第１の電極群１０および第２の電極群１２を使用する円筒形コンデンサ構造３０を示す絵図である。一方の金属化相互接続機構１４は、その接続部に対して指定されたコンデンサの半片の側においてコンデンサ３０の各電極に対して形成され、他方の接続部のもう一方の半片上で繰り返される。これにより、コンデンサ構造３０の同一軸側において２つの電極を有する構造が形成される。円筒形コンデンサ３０の場合では、相互接続部１０、１２は、２つの半片の間に十分な電圧破壊クリアランスを有する半円を形成する。
【００１９】
相互接続機構１４は、例えば、巻回または積層のフィルムコンデンサ３０に複数の端子導体をスプレー取付けによって、構成可能である。一実施形態によれば、相互接続機構１４は、低粘度充填材料で、少なくとも部分的に、巻回または積層のフィルムコンデンサ３０の陥凹範囲に第１の充填によって、次いで、少なくとも１つの金属化接触範囲を形成するために充填範囲の少なくとも一部分をスプレーすることによって構成される。
【００２０】
さらには、金属化パターン１６を区分けすることにより、図６および８を参照して、以下に説明されるように、コンデンサプレート上に方向性電流フローによって生成される渦電流が最小限に抑えられる。この概念は、電流密度を最小限に抑え、より低い等価直列抵抗を有するコンデンサを形成するために、コンデンサ３０の形成因子にまで及ぶ。一態様によれば、コンデンサ３０の形成因子は、幅広の直径３４を有する高さの低い、扁平な円筒３２である。これにより、各相互接続部１４の接触範囲が増大し、電流搬送経路に沿って短い長さで、パターニングされたプレートをより広くすることによって、プレートの電流密度が抑えられ、さらには、コンデンサＥＳＲおよびＥＳＬを減少させる。
【００２１】
上述の概念は、両方の巻回および積層のフィルムコンデンサ構造にも容易に適用可能である。積層のフィルムコンデンサの場合では、パターニングされた金属化フィルムは、ロールから型抜きされ、次いで、複層フィルムコンデンサを形成するために積み重ねられる。パターンは、一方の電極に関しては、パターンが、終端部の一方の側においてタブを有し、反対側の電極は、終端部の反対側においてそのタブを有することになるようなやり方で設計される。突き出したタブは、折り畳まれ、次いで、金属化されて、コンデンサの同一側において配置されているコンデンサ相互接続部を形成することになる。やはり、一態様による形成因子は、高さが低く、幅広である。
【００２２】
図３は、完成したコンデンサ４０を形成するために、金属終端タブを有する図２に示されている円筒形コンデンサ３０を示す絵図である。金属タブは、コンデンサ４０を所望の組立部に取り付けるための取付け孔４２を含む。
【００２３】
図４は、別の実施形態による完成したコンデンサ４６を形成するために、ねじ込みのオスまたはメス終端スタッド４８を有する図２に示されている円筒形コンデンサ３０を示す絵図である。終端スタッド４８は、完成したコンデンサ４６に、電気ワイヤ、圧着端子、または積層の平面低インダクタンス相互接続などを制限なしに取り付けるための手段を提供する。
【００２４】
したがって、図１〜４に示されているように、コンデンサを形成するために用いられる１つの工程は、マスクを巻回フィルム工程に加えて、区分けされたパターンを形成することである。マスクは、フィルムに与えられ、次いで、金属が与えられた後に除去されることが可能になり、またはマスクは、静止金属スプレーヘッドを越えてコンデンサフィルムと共に巻回された所望のマスクパターンを有する連続したロールであることが可能であり、したがって、コンデンサのフィルム上に所望の金属パターンが生成される。
【００２５】
一態様におけるマスクパターンロールは、連続したループにおいて金属スプレーヘッドを通り過ぎる繰返しパターンを有する。有利には、この工程には、多数の既存の金属化チャンバに対して最小限の改善形態または修正形態が必要となる。繰返しパターンは、概して、回転半径により変化することになる。
【００２６】
次に、図５に移ると、円筒形コンデンサ相互接続構造５０が知られている相互接続技術と共に示されている。知られているフィルムコンデンサ構造は、一般に、図５に示されているように、コンデンサ筺体／構造の対向する側において電極終端５１、５３を用いる。このよく知られている構造は、特に、望ましくないインダクタンスが電圧オーバーシュート、したがって、電気ノイズおよび誘発されるコンデンサ応力を生成する可能性のあるパワーエレクトロニクス回路において使用される場合に、静電容量の有効性を低減させる可能性のある高いインダクタンスおよび抵抗を示すので望ましくない。
【００２７】
半導体のかなり高い切替え周波数を有する新規パワーエレクトロニクス設計に対する必要要件には、バスバーおよび／またはコンデンサに対する非常に密接な相互接続部が求められる。新規必要要件には、また、コンデンサが、かなり高いリップル電流周波数において動作し、より高い電流を運ぶことが求められる。これは、上述の新規必要要件の要求に適合するのに必要なより低いＥＳＬおよびＥＳＲの必要性を示していない従来のコンデンサ全体にわたって、改良された電気的性能に関する必要性につながる。
【００２８】
高いＥＳＲは、コンデンサの自己発熱を増進させ、その期待動作寿命を縮める可能性がある。多くの研究が、コンデンサのための誘電体を改良するために行われている。しかし、本発明者らは、コンデンサパッケージング設計は遅れており、他の手段によってコンデンサのＥＳＲを改良することの方が、コンデンサの誘電体および導体の改良よりも、著しく優れた成果をもたらすことが可能であることが分かった。
【００２９】
相互接続部５０は、パッケージの同一側において終端しているが、コンデンサパッケージの同一側において相互接続部５０を形成するために、導電性ストラップ５４を終端の反対側においてはんだ付けすることによって、および導電性ストラップ５４をコンデンサパッケージの周囲に巻き付けることによって得られる。この技術により、コンデンサは、同一側において終端を有するように見えることになるが、電気的には、接続部５１は、全コンデンサに対する望ましくないインダクタンスおよび抵抗をシステム相互接続部に加えるので望ましくない相互接続ループ５６を形成するために、周囲に導入される。
【００３０】
図６は、円筒形コンデンサのためのコンデンサプレートにおける電流経路を示す図５に示されている円筒形コンデンサの側面図である。各コンデンサ電極金属化部は連続的であるので、渦電流は、コンデンサの内部電流によって誘発される磁束により、コンデンサ内に生じる可能性があり、自己発熱の影響がもたらされ、全ＥＳＲが上昇する。コンデンサ構造を通じて電流の連続的経路は、自己インダクタンスとして現れる。
【００３１】
外部ループは、コンデンサの内部自己インダクタンス磁場に反対する磁場を生成するために、コンデンサに近接して配置されてきたが、この種の外部ループは、外部ループ５６とコンデンサのＥＳＬとの間の結合が弱いので、限定した成果を収めたに過ぎず、その有効性は限定されている。
【００３２】
図７は、本発明の一態様により、円筒形コンデンサの区分けされ、パターニングされた相互接続技術６０を示している。コンデンサの同一側において相互接続部を有することは、先に本明細書で述べたように、非常に低い相互接続インダクタンスを得るために重要である。図１〜４を参照して先に説明した金属化部パターニングにより、コンデンサ３０は、図７に示されるように、同一側において終端を有することが可能になり、また、それは、自己発熱をほとんど有さない優れた電気性能、およびより広い周波数応答を有するコンデンサを提案する。
【００３３】
コンデンサ３０に関して先に説明したように、一態様による形成因子は、パンケーキもしくは低い重なりのパンケーキに酷似の幅広直径または本体寸法３４を有する高さの低い、扁平な円筒形、または本体高３２である。これにより、各相互接続部１４の接触範囲が増大し、先に述べたように、電流搬送経路に沿って短い長さで、パターニングされたプレートをより広くすることによって、プレートの電流密度が抑えられる。この形成因子は、有利には、低電流密度ならびにコンデンサＥＳＲおよびＥＳＬをさらに抑えるために増大された接触範囲の利点を生かすので有利であり、ＥＳＬは、より短く、より広い電流経路によって抑えられるので、２倍から３倍の利益がＥＳＬにもたらされる。
【００３４】
前述の形成因子により、電流がその中を流れなくてはならない導体の長さが縮小され、相互接続部６０の接触範囲を増大させるコンデンサの端部において金属化部が広げられる。さらには、図１〜４および７〜８に示されているコンデンサ構造（１つまたは複数）は、各電極上の電流フローが、図６に示されているように一方向に円筒形に沿ってではなく、図８に示されているように対向し、平行になることを確実にする。ＥＳＬが磁場キャンセルによって抑えられるので、この構造により、上述のように、コンデンサ内のインダクタンスをさらに抑える磁束キャンセルが生じる。
【００３５】
円筒形コンデンサにおいてパターニングされた金属化部は、数学的に計算され、それにより、金属化フィルムが、積層され、次いで、巻回された場合、区分けされた電極の相互接続機構１４は、半円接続部を形成するためにコンデンサ３０の円形端部の適正な側において利用可能になる。型抜きおよび積層のフィルムコンデンサの場合には、区分けされた電極の接続機構は、金属化可能である縁部として、または折り畳み可能、次いで金属化可能であるタブとして接続面の一方の側において利用可能になり、したがって、接触範囲が増大する。
【００３６】
さらには、図７に示されている円筒コンデンサの区分けされ、パターニングされた相互接続技術６０は、円筒形コンデンサの同一軸側においてその電気終端を含むので、結果的に得られる相互接続ループ６２は、最先端技術と比較すると、全コンデンサに対するインダクタンスをシステム相互接続部にそれほど示さない。
【００３７】
図８は、図７に示されている円筒形コンデンサのためのコンデンサプレートにおける電流経路を示している。先に述べたように、この構造により、コンデンサ内のインダクタンスをさらに抑える磁束キャンセルが生じる。
【００３８】
概要の説明において、超低インダクタンス金属化フィルムコンデンサは、巻回フィルムコンデンサの一方の軸側または積層フィルムコンデンサの一方の縁部だけの上に相互接続部を形成するために、区分けされ、パターニングされる金属化部を含む。この構造により、従来のコンデンサ構造全体にわたって、より優れたフィルタリング特性、より高い電流リップル性能、より低い自己発熱、および増大した利用可能な周波数レンジを制限なしに含む優れた電気性能がもたらされる。さらには、この構造により、システムにおけるより小さく、より高い周波数のコンデンサに関する必要性をなくすことによって、市場に入る多数の新規製品の大きさ、重量、および容量を減らすことが可能になる。
【００３９】
図９および１０は、当技術分野において知られている巻きフィルムコンデンサ８０を示すより詳細な絵図を示し、それは、巻回コンデンサ円筒８６の両端部上にその電気終端８２、８４を含む。電気終端８２および８４は、巻きフィルムコンデンサ８０の対向端部上に配置されるので、電流は、図６に示されるように、一方向に円筒８６に沿って流れる。
【００４０】
図１０は、図９に示されているコンデンサ８０のためのコンデンサプレート８７、８８の断面図である。
【００４１】
図１１〜１３は、本発明の別の態様による巻きフィルムコンデンサ構造９０を示すより詳細な絵図を示している。巻きフィルムコンデンサ構造９０は、第１のプレート９３および第１の誘電フィルム層９４を有する第１の電極群９２と、第２のプレート９６および第２の誘電フィルム層９７を有する第２の電極群９５とを含むことが分かり、円筒形コンデンサ９０を形成するために、一緒に巻回するのに適している。
【００４２】
第１の電極群９２は、円筒形コンデンサ９０の上面の第１の部分上に配置されている電気終端１００により構成され、それにより、電気終端１００は、第１の電極群９２の第１のプレート９３と電気的に接触している。第２の電極群９５は、円筒形コンデンサ９０の上面の第２の部分上に配置されている電気終端１０２により構成され、それにより、電気終端１０２は、第２の電極群９５の第２のプレート９６と電気的に接触している。
【００４３】
第２の電極群９５の第２のプレート９６、および第１の電極群９２の第１のプレート９３と関連する陥凹範囲１０４、１０６は、第１の電極群９２および第２の電極群９５が、円筒形コンデンサ構造９０を実装するために一緒に巻回された場合、陥凹範囲１０４、１０６は、電気終端１００、１０２を互いから物理的に絶縁するために、それらを位置合わせするように一緒に構成され、したがって、巻きフィルムコンデンサ構造９０の第１のプレート９３と、第２のプレート９６との間に所望の絶縁範囲１０８が形成される。
【００４４】
図１４は、積層された金属化フィルムコンデンサを形成するのに適している型抜き電極１１０、１１２の対を示している。電極１１０は、第１のコンデンサプレート１１４により構成され、電極１１２は、第２のコンデンサプレート１１６により構成されている。
【００４５】
図１５は、図１４に示されている複数の型抜き電極１１０、１１２を使用して実装された積層コンデンサ構造１２０を示している。電極１１０、１１２は、構造１２０の共通の面上でアクセスできるように構成され、それにより、複数のコンデンサプレート１１４は、共通の面上で複数のコンデンサプレート１１６から絶縁されるようになる。
【００４６】
図１６は、完成した積層コンデンサ１３０を形成するために、接続スタッド１２２、１２４を有する図１５に示されている積層コンデンサ構造１２０を示している。複数のコンデンサプレート１１４は、対応する金属化接続部１２６を介して一緒に接続され、複数のコンデンサプレート１１６は、対応する金属化接続部１２８を介して一緒に接続されている。
【００４７】
図１７は、層状相互接続構造１３２、１３４を有するＤＣバスバーに接続された図１６に示されている完成した積層コンデンサ１３０を示している。結果的に得られる構造は、知られている、より伝統的なコンデンサパッケージにより達成可能なものに比べて、より小さい相互接続ループ１３６を提供するので有利である。結果的に得られるより小さい相互接続ループ１３６により、先に論じた利点を提供するために、より小さいインダクタンスを有する構造がもたらされる。
【００４８】
図１８は、同一の区分けおよびパターニングの原理を使用して実装された円形コンデンサ構造を参照する前に、本明細書に論じられたものに類似の磁束キャンセル効果をもたらすために、完成した積層コンデンサ１３０のプレート１１４、１１６における電流フロー経路を示す図１６〜１７に示されている完成した積層コンデンサ１３０の側面図である。
【００４９】
図１９は、本発明の一態様により、航空電子工学用途など、制限なしに、ハイエンドな電力変換用途に適している高電力密度、高電力のインバータ１４０内で使用するために構成されている複数の高温度、高性能の円筒形コンデンサ９０を示している。コンデンサ９０は、超低インダクタンス相互接続部１４２を形成するために、インバータ１４０と一体化されている。円筒形コンデンサ９０は、インバータ１４０の単位体積当たりの静電容量を最小限にするために、長方形の形成因子を有する積層コンデンサ１３０によっても容易に置換え可能である。液体冷却電力モジュール１５０は、本発明の一態様による、電力インバータ１４０の内部冷却を行うために用いられる。
【００５０】
円筒形フィルムコンデンサ９０または積層フィルムコンデンサ１３０はまた、コンデンサ９０および１３０が本明細書に先に説明した構造により、非常に高い自己共振周波数を有するので、従来のフィルムコンデンサを使用したのでは達成不可能なフィルタ性能を必要とする高性能ＥＭＩフィルタにおいて使用するのに十分に適している。
【００５１】
特定の実施形態が、円筒形および積層された層フィルムコンデンサを参照して説明されてきたが、この種の概念は、また、電解および液体が満たされるタイプのコンデンサに、特定の条件の下で適用することも考えられる。さらには、本明細書に説明されている概念および原理は、誘電材料および金属電極の層を有するコンデンサのいずれのタイプにも容易に適用できる。
【００５２】
本明細書に説明されている原理は、航空電子工学、電気自動車、特定の医療用途、風および石油ガス用途を制限なしに含む非常に積極的な高温用途を必要とするパワーエレクトロニクスに対する高温コンデンサの設計および用途に特に有用である。本明細書に説明されている原理を使用して実装されたコンデンサは、例えば、ＤＣリンクコンデンサ、入力部、出力部、およびＥＭＩフィルタコンデンサとして、インバータに、ならびに電気エネルギー変換電子装置に関連する多数の他の適用に利用可能である。
【００５３】
本発明の特定の特徴だけを本明細書に図示し、説明しているが、多数の修正形態および変更形態が当業者には思いつくであろう。そのため、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内に入るすべてのこの種の修正形態および変更形態をカバーするように意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一態様による円筒形コンデンサを形成するために、一緒に巻回するのに適している複合構造を一緒に形成する第１の電極群の上部側の上面図と、第２の電極群の底部側の上面図である。
【図２】図１に示されている第１および第２の電極群を使用する円筒形コンデンサ構造を示す絵図である。
【図３】金属終端タブを有する図２に示されている円筒形コンデンサを示す絵図である。
【図４】ねじ込みのオスまたはメス終端スタッドを有する図２に示されている円筒形コンデンサを示す絵図である。
【図５】当技術分野において知られている相互接続技術を有する円筒形コンデンサと関連する広ループ電流経路を示す図である。
【図６】円筒形コンデンサのためのコンデンサプレートにおける電流経路を示す図５に示されている円筒形コンデンサの側面図である。
【図７】本発明の一態様により、区分けされ、パターニングされた相互接続技術を有する円筒形コンデンサと関連する縮小ループ電流経路を示す図である。
【図８】円筒形コンデンサのためのコンデンサプレートにおける電流経路を示す図７に示されている円筒形コンデンサの側面図である。
【図９】当技術分野において知られている円筒形コンデンサを示す図である。
【図１０】図９に示されている円筒形コンデンサの一部分を示す断面図である。
【図１１】本発明の別の態様による円筒形コンデンサ構造を示す絵図である。
【図１２】図１１に示されている円筒形コンデンサの一部分を示す断面図である。
【図１３】図１１に示されている円筒形コンデンサの別の部分を示す断面図である。
【図１４】積層された金属化フィルムコンデンサを形成するのに適している型抜き電極群の対を示す図である。
【図１５】図１４に示されている複数の型抜き電極群を使用して実装された積層コンデンサ構造を示す図である。
【図１６】完成した積層コンデンサを形成するために、接続スタッドを有する図１５に示されている積層コンデンサ構造を示す図である。
【図１７】層状相互接続構造を有するＤＣバスバーに接続された図１６に示されている完成した積層コンデンサを示す図である。
【図１８】磁束キャンセル効果をもたらすために、完成した積層コンデンサのプレートにおける電流フロー経路を示す図１６〜１７に示されている完成した積層コンデンサの側面図である。
【図１９】本発明の一態様により、航空電子工学用途など、制限なしに、ハイエンドな電力変換用途に適している高電力密度、高電力のインバータ内で使用するために構成されている複数の高温度、高性能の円筒形コンデンサを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  第１の電極群
１２  第２の電極群
１４  接続機構
１６  パターニングされた金属蒸着部
１８  フィルム
２０  サブ隔壁
３０  円筒形コンデンサ構造
３２  円筒形高
３４  円筒形寸法
４０  完成したコンデンサ
４２  取付け孔
４６  完成したコンデンサ
４８  終端スタッド
５０  円筒形コンデンサ相互接続構造
５１  電極終端
５３  電極終端
５４  導電性ストラップ
５６  相互接続ループ
６０  円筒形コンデンサ区分け、パターニング相互接続構造
６２  相互接続ループ
８０  巻きフィルムコンデンサ
８２  電気終端
８４  電気終端
８６  巻回されたコンデンサ円筒
８７  コンデンサプレート
８８  コンデンサプレート
９０  巻きフィルムコンデンサ構造
９２  第１の電極群
９３  第１のプレート
９４  第１の誘電フィルム層
９５  第２の電極群
９６  第２のプレート
９７  第２の誘電フィルム層
１００  電気終端
１０２  電気終端
１０４  陥凹範囲
１０６  陥凹範囲
１０８  絶縁範囲
１１０  型抜き電極
１１２  型抜き電極
１１４  第１のコンデンサプレート
１１６  第２のコンデンサプレート
１２０  積層されたコンデンサ構造
１２２  接続スタッド
１２４  接続スタッド
１２６  金属化された接続部
１２８  金属化された接続部
１３０  完成した積層されたコンデンサ
１３２  相互接続構造
１３４  相互接続構造
１３６  相互接続ループ
１４０  高密度、高電力インバータ
１４２  超低インダクタンス相互接続部
１５０  液体冷却電力モジュール
【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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