JP2014072344A - Smoothing capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極の間に介在する誘電体部分を有して構成される本体部を備え、スイッチング素子に供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサに関する。 The present invention relates to a smoothing capacitor that includes a main body portion having a dielectric portion interposed between electrodes, and suppresses fluctuations in DC voltage supplied to a switching element.
半導体集積回路においては、スイッチングノイズにより誤動作が生じるのを防止する必要がある。このような誤動作の防止に関して、例えば特開平8−181445号公報(特許文献1)に記載された技術がある。なお、この背景技術の欄の説明では、〔〕内に特許文献1における符号を引用して説明する。特許文献1の図1には、LSIチップ〔11〕が、セラミックス多層基板〔20〕を介してプリント配線基板〔14〕に配置される構成において、セラミックス多層基板〔20〕の内部にコンデンサ部〔23〕が内蔵される構成が記載されている。これにより、当該文献の段落0016〜0017に記載のように、スイッチングノイズをコンデンサ部〔23〕によりフィルタリングして、LSIチップ〔11〕に誤動作が生じるのを防止することが可能とされている。
In a semiconductor integrated circuit, it is necessary to prevent malfunctions due to switching noise. For preventing such malfunction, there is a technique described in, for example, JP-A-8-181445 (Patent Document 1). In the description of the background art section, reference numerals in
ところで、スイッチング素子を備えるスイッチング素子ユニットにおいて、当該スイッチング素子に供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサが備えられる場合がある。しかしながら、上記特許文献1に記載のコンデンサ部〔23〕は、LSIチップ〔11〕に誤動作が生じるのを防止することを目的として備えられるものである。特許文献1には平滑コンデンサに言及した記載はなく、平滑コンデンサがスイッチング素子ユニットに備えられる場合における、スイッチング動作に伴うサージ電圧の抑制技術についても一切記載されていない。
Incidentally, a switching element unit including a switching element may be provided with a smoothing capacitor that suppresses fluctuations in the DC voltage supplied to the switching element. However, the capacitor section [23] described in
そこで、スイッチング動作に伴うサージ電圧の抑制の観点から好適な構成を有する平滑コンデンサの実現が望まれる。 Therefore, it is desired to realize a smoothing capacitor having a preferable configuration from the viewpoint of suppressing a surge voltage accompanying a switching operation.
本発明に係る、電極の間に介在する誘電体部分を有して構成される本体部を備え、スイッチング素子に供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサの特徴構成は、前記本体部の外面には、前記誘電体部分と一体的に形成された素子配置面と、前記素子配置面に沿って設定された基準方向における一方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第一平面と、前記基準方向における他方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第二平面とが含まれ、前記第一平面に正極端子が形成されていると共に、前記第二平面に負極端子が形成されており、前記素子配置面は、前記正極端子に電気的に接続される正極側接続電極と、前記負極端子に電気的に接続される負極側接続電極とを有すると共に、前記正極側接続電極及び前記負極側接続電極の少なくとも一方と電気的に接続される状態で前記スイッチング素子を配置可能に構成され、前記本体部の内部に、前記素子配置面に沿って延びる内部導電層が設けられ、前記内部導電層は、前記素子配置面に直交する方向視での電流の流れ方向が前記基準方向における前記負極端子から前記正極端子側に向かう方向の成分を有するように形成されている点にある。 According to the present invention, there is provided a main body configured to have a dielectric portion interposed between electrodes, and a characteristic configuration of a smoothing capacitor that suppresses fluctuations in DC voltage supplied to a switching element is On the outer surface, an element arrangement surface formed integrally with the dielectric portion and intersects the element arrangement surface at an end of the element arrangement surface on one side in a reference direction set along the element arrangement surface And a second plane that intersects the element arrangement surface at the end of the element arrangement surface on the other side in the reference direction, and a positive electrode terminal is formed on the first plane, A negative electrode terminal is formed on the second plane, and the element arrangement surface includes a positive electrode side connection electrode electrically connected to the positive electrode terminal, and a negative electrode side connection electrode electrically connected to the negative electrode terminal. And having said An internal conductive layer configured to be capable of disposing the switching element in a state of being electrically connected to at least one of the pole-side connection electrode and the negative-electrode-side connection electrode, and extending along the element disposition surface inside the main body portion And the internal conductive layer is formed so that a current flow direction in a direction perpendicular to the element arrangement surface has a component in a direction from the negative electrode terminal toward the positive electrode terminal in the reference direction. There is in point.
本願において、部材の形状に関し、「ある面に沿って延びる」とは、当該面を基準面として、部材の延在方向が前記基準面に平行な形状に限らず、部材の全体又は一部の延在方向が前記基準面に交差する方向となっていてもよく、部材の全体としての延在方向が前記基準面に対して予め定められた範囲内(例えば5度以下)である形状も含む概念として用いている。 In the present application, regarding the shape of a member, “extends along a certain surface” means that the surface extends as a reference surface, and the extending direction of the member is not limited to a shape parallel to the reference surface, but the whole or a part of the member. The extending direction may be a direction intersecting the reference plane, and includes a shape in which the extending direction of the entire member is within a predetermined range (for example, 5 degrees or less) with respect to the reference plane. It is used as a concept.
上記の特徴構成によれば、内部導電層を流れる電流により、スイッチング素子と平滑コンデンサの端子との間の電気的接続経路を構成する正極側接続電極や負極側接続電極の、実効インダクタンスを低減することができる。すなわち、平滑コンデンサが、素子配置面に配置されたスイッチング素子に供給される直流電圧の変動を抑制する機能を果たす際には、正極側接続電極を介して正極端子からスイッチング素子に電流が流れ、或いは、負極側接続電極を介してスイッチング素子から負極端子に電流が流れる。ここで、正極端子及び負極端子は基準方向における素子配置面の端部に形成されていると共に、正極側接続電極及び負極側接続電極は素子配置面内に備えられるため、この際の電流の流れ方向は、正極側接続電極及び負極側接続電極の双方について、基準方向における正極端子から負極端子に向かう方向の成分を有する。これに対して、内部導電層は、素子配置面に直交する方向視での電流の流れ方向が基準方向における負極端子から正極端子に向かう方向の成分を有するように形成される。よって、正極側接続電極を流れる電流により発生する磁界や、負極側接続電極を流れる電流により発生する磁界を、内部導電層を流れる電流により発生する磁界により弱めて或いは打ち消して、正極側接続電極や負極側接続電極の実効インダクタンスを低減することができる。この結果、スイッチング素子のスイッチング動作に伴うサージ電圧(一時的な電圧上昇分)を抑制することができる。 According to the above characteristic configuration, the effective inductance of the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode constituting the electrical connection path between the switching element and the terminal of the smoothing capacitor is reduced by the current flowing through the internal conductive layer. be able to. That is, when the smoothing capacitor performs the function of suppressing fluctuations in the DC voltage supplied to the switching element arranged on the element arrangement surface, current flows from the positive electrode terminal to the switching element via the positive electrode side connection electrode, Alternatively, a current flows from the switching element to the negative electrode terminal via the negative electrode side connection electrode. Here, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are formed at the end of the element arrangement surface in the reference direction, and the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode are provided in the element arrangement surface. The direction has a component in the direction from the positive electrode terminal to the negative electrode terminal in the reference direction for both the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode. On the other hand, the internal conductive layer is formed so that the current flow direction in the direction perpendicular to the element arrangement surface has a component in the direction from the negative terminal to the positive terminal in the reference direction. Therefore, the magnetic field generated by the current flowing through the positive electrode side connection electrode or the magnetic field generated by the current flowing through the negative electrode side connection electrode is weakened or canceled by the magnetic field generated by the current flowing through the internal conductive layer, and the positive electrode side connection electrode or The effective inductance of the negative electrode side connection electrode can be reduced. As a result, the surge voltage (temporary voltage rise) accompanying the switching operation of the switching element can be suppressed.
更に、上記の特徴構成によれば、本体部の外面に含まれる素子配置面が、正極側接続電極及び負極側接続電極の少なくとも一方と電気的に接続される状態でスイッチング素子を配置可能に構成されるため、このような素子配置面を備えないためにスイッチング素子が平滑コンデンサとは分離して配置される場合に比べて、スイッチング素子と平滑コンデンサの端子との間の電気的接続経路の長さを短く抑えて、当該電気的接続経路のインダクタンスを小さく抑えることができる。この点からも、サージ電圧を抑制することができる。 Furthermore, according to the above-described characteristic configuration, the switching element can be arranged in a state where the element arrangement surface included in the outer surface of the main body is electrically connected to at least one of the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode. Therefore, the length of the electrical connection path between the switching element and the terminal of the smoothing capacitor is shorter than when the switching element is arranged separately from the smoothing capacitor because it does not have such an element arrangement surface. Therefore, the inductance of the electrical connection path can be reduced. Also from this point, the surge voltage can be suppressed.
以上のように、上記の特徴構成によれば、サージ電圧の抑制の観点から好適な構成を有する平滑コンデンサを実現できる。そして、上記の特徴構成によれば、サージ電圧を抑制するための内部導電層が、平滑コンデンサの本体部の内部に設けられるため、このような平滑コンデンサを用いてスイッチング素子ユニットを構成する場合に、部品点数を少なく抑えることができる。また、サージ電圧を抑制することで、スイッチング素子の発熱の原因となる電力損失を低減して放熱のために必要な冷却機構の簡素化を図ることや、スイッチング素子及び周辺部品に要求される耐電圧性能を低く抑えることができる。すなわち、平滑コンデンサを備えるスイッチング素子ユニットの小型化や製造コストの低減を図ることができる。 As mentioned above, according to said characteristic structure, the smoothing capacitor which has a suitable structure from a viewpoint of suppression of a surge voltage is realizable. And according to said characteristic structure, since the internal conductive layer for suppressing a surge voltage is provided in the inside of the main-body part of a smoothing capacitor, when comprising a switching element unit using such a smoothing capacitor The number of parts can be reduced. In addition, by suppressing the surge voltage, it is possible to reduce the power loss that causes the switching element to generate heat, simplify the cooling mechanism required for heat dissipation, and to improve the resistance required for the switching element and peripheral components. Voltage performance can be kept low. That is, it is possible to reduce the size and manufacturing cost of the switching element unit including the smoothing capacitor.
ここで、前記内部導電層が、前記素子配置面に直交する方向に見て、前記正極側接続電極及び前記負極側接続電極の少なくとも一方と重複する部分を有すると共に、前記素子配置面における前記スイッチング素子の配置領域と重複する部分を有するように形成されている構成とすると好適である。 Here, the internal conductive layer has a portion that overlaps at least one of the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode when viewed in a direction orthogonal to the element arrangement surface, and the switching on the element arrangement surface. It is preferable that the structure is formed so as to have a portion overlapping with the element arrangement region.
本願において、2つの部材の配置に関して、「ある方向に見て重複する部分を有する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを指す。 In the present application, regarding the arrangement of two members, “having overlapping portions when seen in a certain direction” means that when a virtual straight line parallel to the line-of-sight direction is moved in each direction orthogonal to the virtual straight line, It means that a region where the virtual straight line intersects both of the two members exists at least in part.
この構成によれば、素子配置面に直交する方向に見て内部導電層と重複する部分を有する接続電極(正極側接続電極及び負極側接続電極の一方又は双方)について、接続電極と内部導電層との間の距離を短くして、当該接続電極の実効インダクタンスの低減効果を高めることが容易となる。また、内部導電層が、素子配置面に直交する方向に見てスイッチング素子の配置領域と重複する部分を有するように形成されるため、これらが重複する分だけ、素子配置面に平行な方向における平滑コンデンサの小型化を図ることができる。 According to this configuration, the connection electrode and the internal conductive layer are connected to the connection electrode (one or both of the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode) having a portion overlapping with the internal conductive layer when viewed in the direction orthogonal to the element arrangement surface. It is easy to increase the effect of reducing the effective inductance of the connection electrode by shortening the distance between the connection electrodes. Further, since the internal conductive layer is formed so as to have a portion that overlaps with the switching element placement region when viewed in the direction orthogonal to the element placement surface, the overlap in the direction parallel to the element placement surface corresponds to the overlap. The size of the smoothing capacitor can be reduced.
また、前記本体部の内部に、前記正極端子から前記基準方向における前記負極端子側に延びる正極側内部電極と、前記負極端子から前記基準方向における前記正極端子側に延びる負極側内部電極とが形成されており、前記正極側内部電極及び前記負極側内部電極の双方が、前記素子配置面に直交する方向における前記内部導電層に対して前記素子配置面とは反対側に形成されている構成とすると好適である。 Further, a positive side internal electrode extending from the positive terminal to the negative terminal side in the reference direction and a negative side internal electrode extending from the negative terminal to the positive terminal side in the reference direction are formed in the main body. The positive electrode side internal electrode and the negative electrode side internal electrode are both formed on the side opposite to the element arrangement surface with respect to the internal conductive layer in a direction perpendicular to the element arrangement surface. It is preferable.
この構成によれば、素子配置面に直交する方向における内部導電層と素子配置面との間に、内部導電層を流れる電流が発生する磁界に影響を与え得る導電性部材が配置されない構成とすることができるため、正極側接続電極や負極側接続電極の実効インダクタンスを効果的に低減することが容易となる。また、この構成によっても、正極側接続電極と内部導電層との間の距離や負極側接続電極と内部導電層との間の距離を短くして、正極側接続電極や負極側接続電極の実効インダクタンスの低減効果を高めることが容易となる。 According to this configuration, a conductive member capable of affecting a magnetic field generated by a current flowing through the internal conductive layer is not disposed between the internal conductive layer and the element layout surface in a direction orthogonal to the device layout surface. Therefore, it is easy to effectively reduce the effective inductance of the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode. Also, with this configuration, the distance between the positive electrode side connection electrode and the internal conductive layer and the distance between the negative electrode side connection electrode and the internal conductive layer are shortened so that the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side connection electrode are effective. It becomes easy to increase the effect of reducing the inductance.
上記のように、前記正極側内部電極及び前記負極側内部電極の双方が、前記素子配置面に直交する方向における前記内部導電層に対して前記素子配置面とは反対側に形成されている構成において、前記内部導電層と前記正極側内部電極とのそれぞれの前記基準方向における前記負極端子側の端部領域同士が接続されると共に、前記内部導電層の前記基準方向における前記正極端子側の端部領域が前記正極側接続電極に接続され、前記正極側接続電極が前記内部導電層を介して前記正極端子に接続されている構成とすると好適である。 As described above, the positive electrode side internal electrode and the negative electrode side internal electrode are both formed on the side opposite to the element arrangement surface with respect to the internal conductive layer in a direction orthogonal to the element arrangement surface. The end regions on the negative electrode terminal side in the reference direction of the internal conductive layer and the positive electrode side internal electrode are connected to each other, and the positive electrode terminal side end in the reference direction of the internal conductive layer Preferably, the partial region is connected to the positive electrode side connection electrode, and the positive electrode side connection electrode is connected to the positive electrode terminal via the internal conductive layer.
或いは、前記正極側内部電極及び前記負極側内部電極の双方が、前記素子配置面に直交する方向における前記内部導電層に対して前記素子配置面とは反対側に形成されている構成において、前記内部導電層と前記負極側内部電極とのそれぞれの前記基準方向における前記正極端子側の端部領域同士が接続されると共に、前記内部導電層の前記基準方向における前記負極端子側の端部領域が前記負極側接続電極に接続され、前記負極側接続電極が前記内部導電層を介して前記負極端子に接続されている構成としても好適である。 Alternatively, in the configuration in which both of the positive electrode side internal electrode and the negative electrode side internal electrode are formed on the side opposite to the element arrangement surface with respect to the internal conductive layer in a direction orthogonal to the element arrangement surface, The end regions on the positive electrode terminal side in the reference direction of the internal conductive layer and the negative electrode side internal electrode are connected to each other, and the end region on the negative electrode terminal side in the reference direction of the internal conductive layer is A configuration in which the negative electrode side connection electrode is connected to the negative electrode terminal via the internal conductive layer is also preferable.
これらの構成によれば、本体部の内部に形成される内部電極を有効に利用して、内部導電層を形成することができる。 According to these configurations, the internal conductive layer can be formed by effectively using the internal electrode formed inside the main body.
上記の各構成の平滑コンデンサにおいて、前記誘電体部分がセラミック材料で形成されている構成とすると好適である。 In the smoothing capacitors having the above-described configurations, it is preferable that the dielectric portion is formed of a ceramic material.
この構成によれば、平滑コンデンサの耐サージ電圧性能を高めることが容易となる。 According to this configuration, it is easy to improve the surge voltage resistance performance of the smoothing capacitor.
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る平滑コンデンサを、回転電機2を制御するためのインバータ回路91(図7参照)に適用した場合を例として説明する。具体的には、本実施形態では、平滑コンデンサ(第一平滑コンデンサ50)は、図1及び図2に示すように、スイッチング素子ユニット1に備えられ、第一平滑コンデンサ50に形成された素子配置面S1に、インバータ回路91を構成するスイッチング素子10が配置されている。すなわち、本実施形態では、第一平滑コンデンサ50の素子配置面S1に配置されるスイッチング素子10は、インバータ回路91を構成する電子素子であり、当該スイッチング素子10は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a case where the smoothing capacitor according to the present invention is applied to an inverter circuit 91 (see FIG. 7) for controlling the rotating
以下の説明では、特に断らない限り、「上」は図1における+Z方向を指し、「下」は図1における−Z方向を指す。Z方向は、図4に示すように、素子配置面S1に直交する方向であり、素子配置面S1から当該素子配置面S1に配置されたスイッチング素子10側へ向かう方向を正とする。すなわち、+Z方向は、素子配置面S1の外方へ向かう法線ベクトルの方向と一致する。X方向は、素子配置面S1に沿って設定される基準方向であり、図4に示すように、第一平滑コンデンサ50の正極端子51から負極端子52側へ向かう方向を正とする。Y方向は、素子配置面S1に沿って基準方向(X方向)に直交する基準直交方向である。Y方向の向き(正負)は、図1に示すように、X方向、Y方向、及びZ方向が順に右手系の直交座標系をなすように規定している。なお、本明細書では、各部材についての配置方向や配置位置等に関する用語は、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異がある状態を含む概念として用いている。
In the following description, unless otherwise specified, “upper” refers to the + Z direction in FIG. 1, and “lower” refers to the −Z direction in FIG. As shown in FIG. 4, the Z direction is a direction orthogonal to the element arrangement surface S1, and the direction from the element arrangement surface S1 toward the switching
1.スイッチング素子ユニットの概略構成
図1〜図3に示すように、本実施形態に係るスイッチング素子ユニット1は、スイッチング素子10と、ダイオード素子20と、第一平滑コンデンサ50とを備えている。スイッチング素子ユニット1に備えられるスイッチング素子10とダイオード素子20とは、図7に示すように、互いに電気的に直列に接続されて直列素子ユニット30を形成している。スイッチング素子ユニット1は、直列素子ユニット30を形成するスイッチング素子10とダイオード素子20との組(以下、「電子素子組」という。)を少なくとも1つ備える。本実施形態では、スイッチング素子ユニット1は、図3に示すように、電子素子組を複数備え、具体的には、第一直列素子ユニット30aを形成する電子素子組と、第二直列素子ユニット30bを形成する電子素子組との、2つの電子素子組を備えている。
1. Schematic Configuration of Switching Element Unit As shown in FIGS. 1 to 3, the switching
第一平滑コンデンサ50は、直列素子ユニット30に供給される直流電圧の変動を抑制する(すなわち、当該直流電圧を平滑化する)回路部品である。本実施形態では、図7に示すように、回転電機2を駆動する回転電機駆動回路は、インバータ回路91に加えて昇圧回路92を備えており、平滑コンデンサとして第一平滑コンデンサ50に加えて第二平滑コンデンサ60が回転電機駆動回路に備えられている。昇圧回路92は、直流電源3の直流電圧を昇圧するための回路であり、2つのスイッチング素子10、当該2つのスイッチング素子10のそれぞれに電気的に並列に接続された合計2つのダイオード素子20、及びリアクトル82を備えて構成されている。リアクトル82には、スイッチング素子10のスイッチングに応じて断続的にエネルギが蓄積される。直流電源3は、例えば、バッテリ、キャパシタ等により構成される。本実施形態では、第一平滑コンデンサ50が、本発明における「平滑コンデンサ」に相当する。
The
第一平滑コンデンサ50は、インバータ回路91の直流側に電気的に並列に接続され、インバータ回路91を構成する直列素子ユニット30に供給される直流電圧の変動を抑制する。すなわち、第一平滑コンデンサ50は、直列素子ユニット30を構成するスイッチング素子10に供給される直流電圧の変動を抑制する。第一平滑コンデンサ50には、電源のオフ時等に第一平滑コンデンサ50に蓄えられた電荷を放電するための放電抵抗81が電気的に並列に接続されている。第二平滑コンデンサ60は、直流電源3に電気的に並列に接続され、昇圧回路92を構成するスイッチング素子10に供給される直流電圧の変動を抑制する。すなわち、第一平滑コンデンサ50は、昇圧回路92による昇圧後の電圧を平滑化する昇圧後平滑コンデンサであり、第二平滑コンデンサ60は、昇圧回路92による昇圧前の電圧を平滑化する昇圧前平滑コンデンサである。
The
2.第一平滑コンデンサの構成
第一平滑コンデンサ50の本体部であるコンデンサ本体部50aの外面には、図1等に示すように、平面状の素子配置面S1と、第一平面S4と、第二平面S5とが含まれる。ここで、コンデンサの「本体部」とは、図4及び図5に示すように、電極(本例では内部電極54)及び当該電極の間に介在する誘電体部分53を有する部分、すなわち、コンデンサとしての機能を発揮する部分である。図3及び図4に示すように、第一平面S4は、X方向の一方側である−X方向側の素子配置面S1の端部において当該素子配置面S1に交差する面であり、第二平面S5は、X方向の他方側である+X方向側の素子配置面S1の端部において当該素子配置面S1に交差する面である。第一平面S4と第二平面S5とは、互いに反対方向を向くように形成されている。ここで、2つの面について「互いに反対方向を向く」とは、それぞれの面の外方へ向かう法線ベクトル同士の内積が負となることを意味し、第一平面S4と第二平面S5とが互いに交差する場合を含む。素子配置面S1は、コンデンサ本体部50aの上側の外面である上面(+Z方向側を向く面)に形成されている。本実施形態では、コンデンサ本体部50aは直方体状の外形を有し、素子配置面S1、第一平面S4、及び第二平面S5のそれぞれは、矩形状に形成されていると共に、第一平面S4及び第二平面S5のそれぞれは、素子配置面S1に直交する面として形成されている。すなわち、本実施形態では、第一平面S4及び第二平面S5は、互いに反対方向を向くと共に互いに平行な面として形成されている。
2. Configuration of First Smoothing Capacitor On the outer surface of the capacitor
素子配置面S1は、図1〜図3に示すように、正極側接続電極P1と負極側接続電極P2とを有し、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2の少なくとも一方と電気的に接続される状態でスイッチング素子10を配置可能に構成されている。正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のそれぞれは、第一平滑コンデンサ50の端子に電気的に接続される電極(端子接続電極P)である。具体的には、正極側接続電極P1は、正極端子51に電気的に接続される電極であり、負極側接続電極P2は、負極端子52に電気的に接続される電極である。本実施形態では、直列素子ユニット30を構成するスイッチング素子10とダイオード素子20とが、端子接続電極Pと電気的に接続された状態で、素子配置面S1に配置(言い換えれば、実装)されている。すなわち、本実施形態では、素子配置面S1は、スイッチング素子10に加えてダイオード素子20を配置可能に構成されている。これらのスイッチング素子10やダイオード素子20は、素子配置面S1或いは当該素子配置面S1に形成された電極に対して上側から載るように配置(すなわち載置)されている。素子配置面S1に形成される端子接続電極P、並びに後述する素子間接続電極P3、制御用電極P4、及び放電抵抗用電極P5(図6参照)は、例えば、導体箔(銅箔等)により形成された電極とすることができる。また、このような電極は、例えば、印刷技術を用いて素子配置面S1に形成することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the element arrangement surface S1 includes a positive electrode side connection electrode P1 and a negative electrode side connection electrode P2, and is electrically connected to at least one of the positive electrode side connection electrode P1 and the negative electrode side connection electrode P2. The switching
上記のように、素子配置面S1には、第一平滑コンデンサ50の端子51,52に電気的に接続された端子接続電極Pとして、正極端子51に電気的に接続された正極側接続電極P1と、負極端子52に電気的に接続された負極側接続電極P2とが形成されている。本実施形態では更に、図6に示すように、正極端子51に電気的に接続された部分と負極端子52に電気的に接続された部分との双方を有する放電抵抗用電極P5が、素子配置面S1に形成されている。正極側接続電極P1、及び放電抵抗用電極P5の正極端子51に電気的に接続される部分のそれぞれは、正極端子51に電気的に接続された接続端子55(図4参照)の上面の一部を覆うように形成されることで、正極端子51と導通している。また、負極側接続電極P2、及び放電抵抗用電極P5の負極端子52に電気的に接続される部分のそれぞれは、負極端子52の上面の一部を覆うように形成されることで、当該負極端子52と導通している。
As described above, the element arrangement surface S1 has the positive electrode side connection electrode P1 electrically connected to the
正極側接続電極P1や負極側接続電極P2は、スイッチング素子10及びダイオード素子20と、第一平滑コンデンサ50とを電気的に接続するための電極である。よって、本実施形態では、接続端子55の上面及び負極端子52の上面により、第一平滑コンデンサ50の外部電極におけるインバータ回路91側との接続部が形成されている。詳細な説明は省略するが、第一平滑コンデンサ50の外部電極における直流電源3側との接続部も、正極端子51又は接続端子55の外面や、負極端子52の外面により形成される構成とすることができる。
The positive electrode side connection electrode P1 and the negative electrode side connection electrode P2 are electrodes for electrically connecting the switching
図6に示すように、素子配置面S1には、上記3つの電極P1,P2,P5に加えて、素子間接続電極P3と制御用電極P4とが形成されている。これらの電極P3,P4は、第一平滑コンデンサ50の端子51,52とは電気的に絶縁された電極である。ここで、「電気的に絶縁」とは、素子配置面S1上で電気的に絶縁されていることを意味し、素子配置面S1に配置される回路素子や配線部材等を介して第一平滑コンデンサ50の端子51,52と電気的に接続される場合を含む概念として用いている。
As shown in FIG. 6, in addition to the three electrodes P1, P2, and P5, an inter-element connection electrode P3 and a control electrode P4 are formed on the element arrangement surface S1. These electrodes P3 and P4 are electrodes that are electrically insulated from the
図6に示すように、本実施形態では、正極側接続電極P1は、素子配置面S1上を接続端子55からX方向における負極端子52側(すなわち、+X方向側)に延びるように形成されており、負極側接続電極P2は、素子配置面S1上を負極端子52からX方向における正極端子51側(すなわち、−X方向側)に延びるように形成されている。そして、本実施形態では、素子配置面S1におけるY方向の全域において、正極側接続電極P1が、負極端子52と負極側接続電極P2とのX方向における間に配置される部分を有さないように構成されている。具体的には、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のそれぞれは、Z方向視で矩形状に形成されており、正極側接続電極P1のX方向の長さと、負極側接続電極P2のX方向の長さとのそれぞれが、正極側接続電極P1と負極側接続電極P2とが互いにX方向に離間するように設定されている。そして、素子配置面S1上における正極側接続電極P1と負極側接続電極P2とのX方向における間に、直列素子ユニット30を構成するスイッチング素子10とダイオード素子20とを電気的に接続する素子間接続電極P3が形成されている。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the positive electrode side connection electrode P1 is formed so as to extend from the
本実施形態では、正極側接続電極P1、負極側接続電極P2、及び素子間接続電極P3は、図6に示すように、X方向視で重複する部分を有するように形成されている。すなわち、正極側接続電極P1が形成されているY方向の領域、負極側接続電極P2が形成されているY方向の領域、及び素子間接続電極P3が形成されているY方向の領域の3つの領域の全てに含まれるY方向の領域が存在し、素子間接続電極P3は、正極側接続電極P1と負極側接続電極P2とによりX方向の両側から挟まれるように形成されている。また、素子間接続電極P3は、Z方向視で矩形状に形成されている。なお、本例では、素子間接続電極P3は、図3に示すように、第二接続部材62(後述する)が配置される+X方向側の端部領域において、矩形状部分に対して−Y方向側に突出する部分を有している。本実施形態では、この突出部分に、回転電機2のコイルに接続された接続部材(図示せず)が接続される。
In the present embodiment, the positive electrode side connection electrode P1, the negative electrode side connection electrode P2, and the inter-element connection electrode P3 are formed so as to have overlapping portions when viewed in the X direction, as shown in FIG. That is, three regions, a Y-direction region where the positive electrode side connection electrode P1 is formed, a Y direction region where the negative electrode side connection electrode P2 is formed, and a Y direction region where the inter-element connection electrode P3 is formed. There is a region in the Y direction included in all of the regions, and the inter-element connection electrode P3 is formed so as to be sandwiched from both sides in the X direction by the positive electrode side connection electrode P1 and the negative electrode side connection electrode P2. The inter-element connection electrode P3 is formed in a rectangular shape when viewed in the Z direction. In this example, as shown in FIG. 3, the inter-element connection electrode P <b> 3 is −Y with respect to the rectangular portion in the end region on the + X direction side where the second connection member 62 (described later) is disposed. It has a portion protruding in the direction side. In the present embodiment, a connecting member (not shown) connected to the coil of the rotating
第一平滑コンデンサ50は、正極側の端子である正極端子51と、負極側の端子である負極端子52とを備えている。これらの端子51,52は、図7に示すように、直流電源3及び昇圧回路92との間で直流電力の入出力を行う端子として機能するとともに、インバータ回路91との間で直流電力の入出力を行う端子としても機能する。本実施形態では、図4に示すように、正極端子51は、第一平滑コンデンサ50の−X方向側の端部に配置された第一平面S4に、導電性材料(例えば銅等)を用いて形成されており、負極端子52は、第一平滑コンデンサ50の+X方向側の端部に配置された第二平面S5に、導電性材料(例えば銅等)を用いて形成されている。本実施形態では、負極端子52は、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成されている。一方、正極端子51の上部は、コンデンサ本体部50aの上面より下方に配置されており、正極端子51は、コンデンサ本体部50aの上面には露出していない。本実施形態では、第一平面S4における正極端子51の上側には、分離部56を介して接続端子55が形成されており、当該接続端子55が、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成されている。すなわち、本実施形態では、コンデンサ本体部50aの上面には、接続端子55の上端部により形成される部分と、負極端子52の上端部により形成される部分とが含まれる。更に、本実施形態では、正極端子51、接続端子55、及び負極端子52のそれぞれは、図1〜図3に示すように、コンデンサ本体部50aのY方向の両側の側面(側方側の外面)に露出するように形成されている。
The
本実施形態では、第一平滑コンデンサ50は、電極の間に介在する誘電体部分53がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサである。このセラミック材料は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、又はアルミナ等により構成される。具体的には、図4及び図5に模式的に示すように、第一平滑コンデンサ50は、積層セラミックコンデンサであり、誘電体部分53が内部電極54を介して積層方向(ここでは上下方向)に積層した構造を有している。内部電極54は、1種又は複数種の導電性材料(例えば銅等)を用いて構成され、素子配置面S1に沿って延びるように形成されている。本実施形態では、内部電極54は、素子配置面S1に平行に延びるように形成されており、具体的には、素子配置面S1に平行な平板状の部材とされている。コンデンサ本体部50aの内部には、内部電極54として、正極端子51に電気的に接続された正極側内部電極54aと、負極端子52に電気的に接続された負極側内部電極54bとが形成されており、正極側内部電極54aと負極側内部電極54bとは、積層方向に交互に配置されている。正極側内部電極54aは、コンデンサ本体部50aの内部を、正極端子51から+X方向側に延びるように形成されている。負極側内部電極54bは、コンデンサ本体部50aの内部を、負極端子52から−X方向側に延びるように形成されている。すなわち、正極端子51及び負極端子52の双方は外部電極として機能し、第一平滑コンデンサ50の積層方向において、少なくとも内部電極54の配置領域の全域に亘って延びるように形成されている。なお、図4及び図5では、誘電体部分53の積層数が「5」となるように示しているが、誘電体部分53の実際の積層数は任意の値とすることができる。例えば、第一平滑コンデンサ50として、誘電体部分53の積層数が100以上のものを用いることができる。
In the present embodiment, the
コンデンサ本体部50aの外面に形成される素子配置面S1は、誘電体部分53と一体的に形成されている。具体的には、本実施形態では、コンデンサ本体部50aの上面(具体的には端子55,52を除く部分)は、コンデンサ本体部50aの内部における上側の端部に配置された誘電体部分53により形成され、コンデンサ本体部50aの下側の外面である下面(具体的には端子51,52を除く部分)は、コンデンサ本体部50aの内部における下側の端部に配置された誘電体部分53により形成されている。すなわち、本実施形態では、素子配置面S1が形成されるコンデンサ本体部50aの上面(具体的には、当該上面における端子55,52を除く部分)と、コンデンサ本体部50aの下面(具体的には、当該下面における端子51,52を除く部分)とは、誘電体部分53と同じ材料で一体的に形成されている。このような第一平滑コンデンサ50として、公知の各種技術を用いて製造されたものを採用することができる。例えば、第一平滑コンデンサ50として、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技術を用いて低温同時焼成により製造されたものを採用することができる。また、誘電体部分53がセラミック材料(例えばアルミナ等)を用いて構成される場合に、第一平滑コンデンサ50として、セラミック材料を焼成する技術(例えば上記のLTCC技術等)を用いて製造されたものではなく、セラミック微粒子をエアロゾル化して噴射することによりセラミック膜を形成する技術(エアロゾルデポジション技術)を用いて製造されたものを採用することも可能である。
The element arrangement surface S1 formed on the outer surface of the capacitor
コンデンサ本体部50aの内部には、素子配置面S1に沿って延びる内部導電層70が設けられている。本実施形態では、内部導電層70は、図4及び図5に示すように、素子配置面S1に平行に延びるように形成されており、具体的には、素子配置面S1に平行な平板状の部材とされている。内部導電層70は、1種又は複数種の導電性材料(例えば銅等)を用いて構成される。上述したように、内部電極54も、1種又は複数種の導電性材料を用いて構成されており、同一の種類の導電性材料が、内部導電層70を構成する導電性材料と、内部電極54を構成する導電性材料との双方に含まれる構成とすることが可能である。例えば、内部導電層70の組成を、内部電極54と同一の組成とすることも可能である。なお、第一平滑コンデンサ50として、セラミック材料を焼成する技術(例えば上記のLTCC技術等)を用いて製造されたものを採用する場合には、内部導電層70の融点が誘電体部分53の融点よりも高くなるような導電性材料を用いて内部導電層70を構成することで、誘電体部分53を焼成により形成する際に、内部電極54に加えて内部導電層70も同時に形成することが可能となる。
An internal
図4及び図5に示すように、正極側内部電極54a及び負極側内部電極54bの双方は、Z方向における内部導電層70に対して素子配置面S1とは反対側(すなわち、内部導電層70より下側)に形成されている。すなわち、内部導電層70は、いずれの内部電極54よりも上側に配置されている。具体的には、本実施形態では、図4に示すように、複数の内部電極54のうちの最も上側に配置される内部電極54である対象内部電極54cは、正極側内部電極54aにより構成されている。そして、対象内部電極54cの+X方向側の端部領域と、誘電体部分53を介して対象内部電極54cの上側に配置された内部導電層70の+X方向側の端部領域とが、接続部71を介して電気的に接続されている。本実施形態では、接続部71は、板面がX方向に直交する面に平行な平板状の部材とされ、接続部71の下側の端部が対象内部電極54cの+X方向側の端部に接続されていると共に、接続部71の上側の端部が内部導電層70の+X方向側の端部に接続されている。接続部71は、1種又は複数種の導電性材料を用いて構成される。接続部71の組成を、内部導電層70或いは内部電極54と同一の組成とすることも可能である。
As shown in FIGS. 4 and 5, both the positive side
内部導電層70の−X方向側の端部領域は、正極側接続電極P1に電気的に接続されている。よって、正極側接続電極P1は、内部導電層70を介して正極端子51に電気的に接続される。具体的には、本実施形態では、図4に示すように、第一平面S4における正極端子51の上側に、分離部56を介して接続端子55が形成されている。そして、内部導電層70の−X方向側の端部が、接続端子55に接続されていると共に、接続端子55におけるコンデンサ本体部50aの上面の露出する部分が、正極側接続電極P1に接続されている。なお、分離部56は、電気的絶縁材料を用いて構成され、接続端子55は、導電性材料を用いて構成されている。接続端子55の組成を、正極端子51と同一の組成とすることが可能である。また、分離部56の組成を、誘電体部分53と同一の組成とすることが可能である。そして、図7に示すように、正極端子51は直流電源3の正極に電気的に接続され、負極端子52は直流電源3の負極に電気的に接続されている。よって、正極側接続電極P1に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置された上段側スイッチング素子10aのオン状態で、正極端子51から、対象内部電極54c、接続部71、内部導電層70、及び接続端子55を記載の順に介して、正極側接続電極P1に電流が流れるため、内部導電層70を流れる電流の方向は、図4から明らかなように、−X方向の成分を有する。すなわち、内部導電層70は、図6に示すように、Z方向視での電流の流れ方向が−X方向の成分を有するように形成されている。なお、図6においては、内部導電層70における電流の流れ方向を、破線の白抜き矢印により概念的に表している。
The end region on the −X direction side of the internal
正極端子51に電気的に接続された接続端子55は、正極側接続電極P1の−X方向側の端部領域に接続されているため、正極側接続電極P1に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置された上段側スイッチング素子10aのオン状態で、正極側接続電極P1を流れる電流の方向は、+X方向の成分を有する。すなわち、正極側接続電極P1は、図6に示すように、Z方向視での電流の流れ方向が+X方向側の成分を有するように形成されている。また、負極端子52は、負極側接続電極P2の+X方向側の端部領域に接続されているため、負極側接続電極P2に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置された下段側スイッチング素子10bのオン状態で、負極側接続電極P2を流れる電流の方向は、+X方向の成分を有する。すなわち、負極側接続電極P2は、図6に示すように、Z方向視での電流の流れ方向が+X方向側の成分を有するように形成されている。なお、図6においては、正極側接続電極P1における電流の流れ方向を、当該正極側接続電極P1に重ねて描いた実線の白抜き矢印により概念的に表し、負極側接続電極P2における電流の流れ方向を、当該負極側接続電極P2に重ねて描いた実線の白抜き矢印により概念的に表している。
Since the
以上のように、内部導電層70における電流の流れ方向(すなわち、−X方向の成分を有する方向)は、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2における電流の流れ方向(すなわち、+X方向の成分を有する方向)に対向する成分を有する。これにより、正極側接続電極P1を流れる電流により発生する磁界や、負極側接続電極P2を流れる電流により発生する磁界を、内部導電層70を流れる電流により発生する磁界により弱めて或いは打ち消して、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2の実効インダクタンスを低減することが可能となっている。この結果、スイッチング素子10のスイッチング動作に伴うサージ電圧を抑制することができる。
As described above, the current flow direction in the internal conductive layer 70 (that is, the direction having the component in the −X direction) is the current flow direction in the positive electrode side connection electrode P1 and the negative electrode side connection electrode P2 (that is, the + X direction direction). (The direction having the component). As a result, the magnetic field generated by the current flowing through the positive electrode side connection electrode P1 and the magnetic field generated by the current flowing through the negative electrode side connection electrode P2 are weakened or canceled by the magnetic field generated by the current flowing through the internal
なお、本実施形態では、図6に示すように、内部導電層70のY方向の幅がX方向に沿って一様になるように、内部導電層70が形成されている。すなわち、本実施形態では、内部導電層70のZ方向視での形状は、矩形状である。そして、内部導電層70は、Y方向における電位差がX方向における電位差に比べて無視できる大きさとなるように、接続部71や接続端子55に接続されている。すなわち、本実施形態では、内部導電層70は、Z方向視での電流の流れ方向が−X方向に一致するように形成されている。なお、ここでの「一致」は、設計上の「一致」を意味する。すなわち、内部導電層70は、Z方向視での電流の流れ方向を−X方向に一致させる設計に従って形成されている。同様に、本実施形態では、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2は、Z方向視での電流の流れ方向が+X方向に一致するように形成されている。言い換えれば、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2は、Z方向視での電流の流れ方向を+X方向に一致させる設計に従って形成されている。そして、本実施形態では、更に、内部導電層70は、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2が形成される素子配置面S1に平行に延びるように形成されている。よって、本実施形態では、内部導電層70を流れる電流の方向は、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2を流れる電流の方向と平行な位置関係であって、内部導電層70における電流の流れ方向が、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2における電流の流れ方向に対して反対方向となる。これにより、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2の実効インダクタンスの低減効果を高めることが可能となっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the internal
更に、本実施形態では、図6に示すように、内部導電層70を、Z方向に見て、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のそれぞれと重複する部分を有するように形成している。これにより、内部導電層70と正極側接続電極P1との間の距離や、内部導電層70と負極側接続電極P2との間の距離を短くして、正極側接続電極P1や負極側接続電極P2の実効インダクタンスの低減効果を高めることが可能となっている。この際、内部導電層70は、コンデンサ本体部50aの内部に形成されているため、内部導電層70と正極側接続電極P1との間の電気的絶縁性や、内部導電層70と負極側接続電極P2との間の電気的絶縁性は、内部導電層70と素子配置面S1との間の誘電体部分53により確保することが可能である。本実施形態では、図6に示すように、内部導電層70は、更に、Z方向に見て、素子配置面S1におけるスイッチング素子10の配置領域(スイッチング素子配置領域A)、素子配置面S1におけるダイオード素子20の配置領域(ダイオード素子配置領域B)、及び素子間接続電極P3のそれぞれと重複する部分を有するように形成されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the internal
また、本実施形態では、図5に示すように、内部導電層70のY方向の幅が内部電極54のY方向の幅よりも狭くなるように、内部導電層70が形成されている。具体的には、本実施形態では、内部導電層70のY方向の幅は、図6に示すように、正極側接続電極P1のY方向の幅と一致する。このように、内部導電層70のY方向の幅を、実効インダクタンスの低減対象の電極(本例では正極側接続電極P1)のY方向の幅に合わせることで、実効インダクタンスの低減効果を確保しつつ、内部導電層70を構成する材料の量を少なく抑えることが可能となっている。なお、内部導電層70のY方向の幅を、正極側接続電極P1とは別の実効インダクタンスの低減対象の電極である、負極側接続電極P2のY方向の幅に合わせることも可能である。また、本実施形態では、図5に示すように、接続部71のY方向の幅は、Z方向に沿って一様であり、接続部71のY方向の幅は、内部導電層70のY方向の幅と一致する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the internal
3.直列素子ユニットの配置構成
次に、スイッチング素子ユニット1における直列素子ユニット30の配置構成について説明する。図3に示すように、本実施形態では、素子配置面S1には、第一直列素子ユニット30aと第二直列素子ユニット30bとの2つの直列素子ユニット30が配置されている。そして、図7に示すように、これら2つの直列素子ユニット30のそれぞれの中間接続部33同士が電気的に接続されることにより、直列素子ユニット組40が構成されている。
3. Next, the arrangement configuration of the
図7に示すように、直列素子ユニット30は、直流電源3の正極側に接続される正極側端子部31と、直流電源3の負極側(例えば、グランド側)に接続される負極側端子部32とを備えている。本実施形態では、直列素子ユニット30の正極側端子部31は、昇圧回路92を構成するスイッチング素子10及びリアクトル82を介して直流電源3の正極に電気的に接続されており、昇圧回路92により昇圧された直流電圧が、直列素子ユニット30の正極側端子部31に供給される。
As shown in FIG. 7, the
直列素子ユニット30により構成される直列素子ユニット組40は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路91の1つのアーム組(上段アームと下段アームとの組、言い換えればレッグ)を構成している。同じアーム組を構成する複数の直列素子ユニット30は、同一のスイッチング素子ユニット1に備えられる。本実施形態では、1つのアーム組を構成する2つの直列素子ユニット30が、同一のスイッチング素子ユニット1に備えられ、同一の素子配置面S1に配置されている。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子ユニット1は、1つの直列素子ユニット組40を備えている。
The series element unit set 40 constituted by the
本実施形態では、図7に示すように、交流電圧の供給対象の回転電機2は、三相交流で駆動される交流電動機であり、三相(U相、V相、W相)のそれぞれに対応する合計3つのアーム組が電気的に並列に接続されて、インバータ回路91が形成されている。すなわち、本実施形態では、U相直列素子ユニット組40Uを備えるスイッチング素子ユニット1に加えて、V相直列素子ユニット組40Vを備えるスイッチング素子ユニットとW相直列素子ユニット組40Wを備えるスイッチング素子ユニットとを用いて、インバータ回路91が形成されている。V相直列素子ユニット組40VやW相直列素子ユニット組40Wは、回転電機2との接続関係が異なる(具体的には、接続対象のコイルの相が異なる)点を除いて、U相直列素子ユニット組40Uと同様に構成されているため、ここでは、V相直列素子ユニット組40Vを備えるスイッチング素子ユニットやW相直列素子ユニット組40Wを備えるスイッチング素子ユニットについては図示を省略する。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the rotating
このように、本実施形態では、3つのスイッチング素子ユニットを用いてインバータ回路91が形成されており、各アーム組(各直列素子ユニット組40)に対して1つの第一平滑コンデンサ50が電気的に並列に接続されている。図7では煩雑さを避けるために、3つのアーム組の全体に1つの第一平滑コンデンサ50を接続した例を示している。インバータ回路91の制御対象の回転電機2は、例えば、電動車両やハイブリッド車両等に車輪の駆動力源として備えられる回転電機とすることができる。本願明細書では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
Thus, in this embodiment, the
図7に示すように、直列素子ユニット30の正極側端子部31は、正極側接続電極P1(図6参照)に電気的に接続されることで、第一平滑コンデンサ50の正極端子51に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、当該正極側端子部31は、接続端子55を介して正極端子51に電気的に接続されている。また、直列素子ユニット30の負極側端子部32は、負極側接続電極P2(図6参照)に電気的に接続されることで、第一平滑コンデンサ50の負極端子52に電気的に接続されている。同一の直列素子ユニット組40を構成する複数(本例では2つ)の直列素子ユニット30のそれぞれの中間接続部33は、互いに電気的に接続されていると共に、対応する相のコイルに接続されている。以下、このような電気的接続構成を実現するためのスイッチング素子ユニット1の構成について説明する。
As shown in FIG. 7, the positive electrode
第一直列素子ユニット30a及び第二直列素子ユニット30bの双方は、スイッチング素子10とダイオード素子20とが互いに電気的に直列に接続されて構成されているが、図7に示すように、スイッチング素子10とダイオード素子20との配置構成が、第一直列素子ユニット30aと第二直列素子ユニット30bとでは異なる。具体的には、直列素子ユニット30において正極側に配置される素子を「正極側素子」とし、負極側に配置される素子を「負極側素子」とすると、第一直列素子ユニット30aの正極側素子はスイッチング素子10であるのに対し、第二直列素子ユニット30bの正極側素子はダイオード素子20である。第一直列素子ユニット30aの負極側素子はダイオード素子20であるのに対し、第二直列素子ユニット30bの負極側素子はスイッチング素子10である。
Both the first
そして、直列素子ユニット30を構成する正極側素子と負極側素子との接続部(言い換えれば、スイッチング素子10とダイオード素子20との接続部)を中間接続部33とすると、第一直列素子ユニット30aと第二直列素子ユニット30bとは、それぞれの中間接続部33同士が互いに電気的に接続されている。よって、互いに電気的に並列に接続された第一直列素子ユニット30aの正極側素子と第二直列素子ユニット30bの正極側素子との素子組と、互いに電気的に並列に接続された第一直列素子ユニット30aの負極側素子と第二直列素子ユニット30bの負極側素子との素子組とが、互いに電気的に直列に接続されて、直列素子ユニット組40が構成されているといえる。すなわち、図7に示すインバータ回路において上段アームに配置されるスイッチング素子10及びダイオード素子20を、それぞれ、上段側スイッチング素子10a及び上段側ダイオード素子20aとし、下段アームに配置されるスイッチング素子10及びダイオード素子20を、それぞれ、下段側スイッチング素子10b及び下段側ダイオード素子20bとすると、上段側ダイオード素子20aが電気的に並列に接続された上段側スイッチング素子10aと、下段側ダイオード素子20bが電気的に並列に接続された下段側スイッチング素子10bとが、互いに電気的に直列に接続されて、直列素子ユニット組40が構成されている。
And if the connection part (in other words, connection part of the switching
図3に示すように、本実施形態では、上段側スイッチング素子10aは、下段側ダイオード素子20bよりも−Y方向側に配置され、下段側スイッチング素子10bは、上段側ダイオード素子20aよりも−Y方向側に配置されている。すなわち、同じ直列素子ユニット組40に含まれる複数のスイッチング素子10のそれぞれが、同じ直列素子ユニット30を構成するダイオード素子20よりも、Y方向における同じ側に配置されている。同じ直列素子ユニット組40に含まれる複数のスイッチング素子10(本例では、上段側スイッチング素子10a及び下段側スイッチング素子10b)は、X方向に並ぶように素子配置面S1に配置されている。本実施形態では、図6に示すように、素子配置面S1は長辺と短辺とを有する長方形状に形成されており、X方向が長辺の延在方向と平行となり、Y方向が短辺の延在方向と平行となっている。そして、スイッチング素子10に対して電気的に並列に接続されるダイオード素子20が、当該スイッチング素子10とY方向に並ぶように素子配置面S1に配置されている。具体的には、上段側ダイオード素子20aが、上段側スイッチング素子10aの+Y方向側に隣接して配置されていると共に、下段側ダイオード素子20bが、下段側スイッチング素子10bの+Y方向側に隣接して配置されている。ここで、「隣接して配置」とは、素子配置面S1の延在方向(ここではY方向)におけるスイッチング素子10とダイオード素子20との間に他の回路素子が配置されていないことを意味し、また、スイッチング素子10とダイオード素子20との間の離間距離が零である状態(すなわち、それぞれの外面同士が接触している状態)と当該離間距離が零より大きい状態の双方を含む概念として用いている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the upper stage
上記のように、上段側スイッチング素子10a、下段側スイッチング素子10b、上段側ダイオード素子20a、及び下段側ダイオード素子20bが配置されているため、本実施形態では、図3に示すように、上段側スイッチング素子10aが、下段側ダイオード素子20bよりも−X方向側に配置されると共に、上段側ダイオード素子20aが、下段側スイッチング素子10bよりも−X方向側に配置されている。すなわち、本実施形態では、第一直列素子ユニット30a及び第二直列素子ユニット30bのそれぞれについて、直列素子ユニット30を構成するスイッチング素子10及びダイオード素子20のいずれか正極側に配置される正極側素子が、いずれか負極側に配置される負極側素子よりも、−X方向側(すなわち、X方向における正極端子51側)に配置されている。
As described above, since the upper stage
スイッチング素子10は、図4及び図5に示すように、一対の主端子12,13と制御端子11とを有している。主端子12,13は、直流電圧の供給源(本例では直流電源3)に電気的に接続される端子である。ここで、一対の主端子12,13の内、高電位側の端子を正極側主端子12とし、低電位側の端子を負極側主端子13とする。図5及び図7に示すように、上段側ダイオード素子20aは、上段側スイッチング素子10aの正極側主端子12にカソード端子22が電気的に接続され、上段側スイッチング素子10aの負極側主端子13にアノード端子21が電気的に接続されるように、上段側スイッチング素子10aに対して電気的に逆並列の関係で接続されている。下段側ダイオード素子20bについても同様に、下段側スイッチング素子10bに対して電気的に逆並列の関係で接続されている。すなわち、ダイオード素子20は、FWD(Free Wheel Diode)として機能する。制御端子11は、スイッチング素子10をオンオフ制御するための制御用の端子であり、スイッチング素子10のオン状態では、正極側主端子12と負極側主端子13とが導通し、スイッチング素子10のオフ状態では、正極側主端子12と負極側主端子13との導通が遮断される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the switching
図4、図5、図7に示すように、上段側スイッチング素子10aの正極側主端子12が、第一直列素子ユニット30aの正極側端子部31を構成し、下段側ダイオード素子20bのアノード端子21が、第一直列素子ユニット30aの負極側端子部32を構成している。また、下段側スイッチング素子10bの負極側主端子13が、第二直列素子ユニット30bの負極側端子部32を構成し、上段側ダイオード素子20aのカソード端子22が、第二直列素子ユニット30bの正極側端子部31を構成している。
As shown in FIGS. 4, 5, and 7, the positive
本実施形態では、図7に示すように、スイッチング素子10はIGBT(insulated gate bipolar transistor)であり、正極側主端子12はコレクタ端子により構成され、負極側主端子13はエミッタ端子により構成され、制御端子11はゲート端子により構成されている。そして、制御端子11は、ゲート抵抗83(図3、図5参照)を介して図示しない制御ユニットに電気的に接続されており、各スイッチング素子10は制御端子11に印加されるゲート電圧に応じて、個別にスイッチング制御される。なお、スイッチング素子10として、MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)等を用いることも可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the switching
図5に示すように、正極側主端子12と負極側主端子13とのそれぞれは、外形が直方体状に形成されたスイッチング素子10における、互いに反対側を向く外面に分かれて形成されている。具体的には、スイッチング素子10は、正極側主端子12が形成された外面と、負極側主端子13が形成された外面とを有し、これら2つの外面は、互いに逆方向を向くとともに互いに平行な面として形成されている。そして、スイッチング素子10は、負極側主端子13が形成された外面が素子配置面S1に対向する第一対向配置面S2となるように、素子配置面S1に配置されている。すなわち、スイッチング素子10が素子配置面S1に配置された状態で、スイッチング素子10の上面に正極側主端子12が配置され、スイッチング素子10の下面に負極側主端子13が配置される。そして、本実施形態では、制御端子11は、負極側主端子13が形成されているスイッチング素子10の外面において、当該負極側主端子13とは絶縁距離を隔てて配置されている。すなわち、本実施形態では、スイッチング素子10が有する第一対向配置面S2に、主端子12,13(具体的には負極側主端子13)が形成されており、更に本実施形態では、当該第一対向配置面S2に、制御端子11も形成されている。
As shown in FIG. 5, each of the positive-side
スイッチング素子10は、第一対向配置面S2と素子配置面S1とが直接又は接合部材を介して当接するように、素子配置面S1に配置されている。なお、「素子配置面S1と直接又は接合部材を介して当接」というときの素子配置面S1には、当該素子配置面S1に形成された電極が含まれる。具体的には、図3〜図5に示すように、上段側スイッチング素子10aは、接合材料93を介して素子間接続電極P3に上側から載るように配置されており、上段側ダイオード素子20aも、接合材料93を介して素子間接続電極P3に上側から載るように配置されている。図5に示すように、本例では、ダイオード素子20の下面にはアノード端子21が形成されており、ダイオード素子20の上面にはカソード端子22が形成されている。すなわち、ダイオード素子20は、アノード端子21が形成された外面が素子配置面S1に対向する第二対向配置面S3となるように、素子配置面S1に配置されており、第二対向配置面S3と素子配置面S1とは、直接又は接合部材を介して当接する。接合部材としての接合材料93は、例えばハンダや導電性ペースト等の、導電性材料により構成される。これにより、上段側スイッチング素子10aの下面に形成された負極側主端子13と、上段側ダイオード素子20aの下面に形成されたアノード端子21とが、素子間接続電極P3に対して電気的に接続される。
The switching
下段側スイッチング素子10bは、接合材料93を介して負極側接続電極P2に上側から載るように配置されており、下段側ダイオード素子20bも、接合材料93を介して負極側接続電極P2に上側から載るように配置されている。これにより、下段側スイッチング素子10bの下面に形成された負極側主端子13と、下段側ダイオード素子20bの下面に形成されたアノード端子21とが、負極側接続電極P2に対して電気的に接続される。すなわち、下段側スイッチング素子10bと下段側ダイオード素子20bとは、負極側接続電極P2に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置されている。なお、負極側接続電極P2は、負極端子52に電気的に接続されており、下段側スイッチング素子10bの負極側主端子13と、下段側ダイオード素子20bのアノード端子21とは、負極側接続電極P2を介して負極端子52に電気的に接続される。このように、負極側接続電極P2は、下段側ダイオード素子20bのアノード端子21により構成される第一直列素子ユニット30aの負極側端子部32と、下段側スイッチング素子10bの負極側主端子13により構成される第二直列素子ユニット30bの負極側端子部32とを、第一平滑コンデンサ50の負極端子52に電気的に接続するための電極である。
The lower stage
図1及び図2に示すように、上段側スイッチング素子10aの上面に形成された正極側主端子12(図4、図5参照)と、上段側ダイオード素子20aの上面に形成されたカソード端子22とを、正極側接続電極P1に対して電気的に接続するように、導電性の第一接続部材61が配置されている。すなわち、第一接続部材61は、正極側接続電極P1と上段側スイッチング素子10aとを電気的に接続すると共に、正極側接続電極P1と上段側ダイオード素子20aとを電気的に接続する。具体的には、図4に示すように、第一接続部材61は、接合材料93を介して正極側接続電極P1に上側から載るように配置された第一部分61aと、接合材料93を介して上段側スイッチング素子10a及び上段側ダイオード素子20aに上側から載るように配置された第二部分61bとを有する。これにより、上段側スイッチング素子10aの正極側主端子12と、上段側ダイオード素子20aのカソード端子22とが、正極側接続電極P1に対して電気的に接続される。すなわち、上段側スイッチング素子10aと上段側ダイオード素子20aとは、正極側接続電極P1に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置されている。なお、正極側接続電極P1は、正極端子51に電気的に接続されており、上段側スイッチング素子10aの正極側主端子12と、上段側ダイオード素子20aのカソード端子22とは、正極側接続電極P1を介して正極端子51に電気的に接続される。このように、正極側接続電極P1は、上段側スイッチング素子10aの正極側主端子12により構成される第一直列素子ユニット30aの正極側端子部31と、上段側ダイオード素子20aのカソード端子22により構成される第二直列素子ユニット30bの正極側端子部31とを、第一平滑コンデンサ50の正極端子51に電気的に接続するための電極である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the positive main terminal 12 (see FIGS. 4 and 5) formed on the upper surface of the
また、図1及び図2に示すように、下段側スイッチング素子10bの上面に形成された正極側主端子12(図4参照)と、下段側ダイオード素子20bの上面に形成されたカソード端子22とを、素子間接続電極P3に対して電気的に接続するように、導電性の第二接続部材62が配置されている。すなわち、第二接続部材62は、素子間接続電極P3と下段側スイッチング素子10bとを電気的に接続すると共に、素子間接続電極P3と下段側ダイオード素子20bとを電気的に接続する。具体的には、図4に示すように、第二接続部材62は、接合材料93を介して素子間接続電極P3に上側から載るように配置された第一部分62aと、接合材料93を介して下段側スイッチング素子10b及び下段側ダイオード素子20bに上側から載るように配置された第二部分62bとを有する。これにより、下段側スイッチング素子10bの正極側主端子12と、下段側ダイオード素子20bのカソード端子22とが、素子間接続電極P3に対して電気的に接続される。この結果、素子間接続電極P3を介して、上段側スイッチング素子10aの負極側主端子13及び上段側ダイオード素子20aのアノード端子21が、下段側スイッチング素子10bの正極側主端子12及び下段側ダイオード素子20bのカソード端子22に電気的に接続される。このように、素子間接続電極P3は、直列素子ユニット30を構成するスイッチング素子10とダイオード素子20との間(具体的には、上段側スイッチング素子10aと下段側ダイオード素子20bとの間、並びに上段側ダイオード素子20aと下段側スイッチング素子10bとの間)を電気的に接続して中間接続部33を形成するための電極であると共に、同じ直列素子ユニット組40を構成する複数の直列素子ユニット30のそれぞれの中間接続部33同士を接続するための電極である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the positive main terminal 12 (see FIG. 4) formed on the upper surface of the
本実施形態では、図1、図4等に示すように、第一接続部材61及び第二接続部材62は、上面に平坦部分を有する。そして、図示は省略するが、この平坦部分の上側に、絶縁部材を介してヒートシンクが配置されている。この絶縁部材は、電気的絶縁性及び熱伝導性の双方を備える。これにより、スイッチング素子10とヒートシンクとの間の電気的絶縁性を確保しつつ、スイッチング素子10の熱を効率良く接続部材61,62を介してヒートシンクに伝達させることが可能となっている。このように、接続部材61,62は、接続部材(バスバー)としての機能に加えて、ヒートスプレッダとしての機能も有している。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the
制御用電極P4は、制御端子11に電気的に接続される制御用の電極である。具体的には、制御用電極P4は、図5に示すように、制御端子11の下側に配置されて当該制御端子11に電気的に接続された部分と、当該部分とは−Y方向側に分離された部分(分離部分)とを有し、これら2つの部分を電気的に接続するようにゲート抵抗83が上側から載るように配置されている。また、図示は省略するが、上記分離部分にはフレキシブルプリント基板の接続端子が形成されており、制御端子11は当該フレキシブルプリント基板を介して、スイッチング制御信号(本例ではゲート駆動信号)を生成する制御ユニット(図示せず)に電気的に接続されている。なお、フレキシブルプリント基板は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板である。
The control electrode P4 is a control electrode that is electrically connected to the
また、放電抵抗用電極P5は、第一平滑コンデンサ50に電気的に並列に接続される放電抵抗81(図7参照)を配置するための電極である。具体的には、図6に示すように、放電抵抗用電極P5は、互いにX方向に分離された2つの部分である、正極端子51に電気的に接続された部分と、負極端子52に電気的に接続された部分とを有する。そして、図1に示すように、これら2つの部分を電気的に接続するように、放電抵抗81が上側から載るように配置されている。
In addition, the discharge resistance electrode P5 is an electrode for disposing a discharge resistance 81 (see FIG. 7) that is electrically connected to the
4.その他の実施形態
最後に、本発明に係る平滑コンデンサの、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。
4). Other Embodiments Finally, other embodiments of the smoothing capacitor according to the present invention will be described. Note that the configurations disclosed in the following embodiments can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as no contradiction arises.
(1)上記の実施形態では、内部導電層70と対象内部電極54cとのそれぞれの+X方向側の端部領域同士が電気的に接続されると共に、内部導電層70の−X方向側の端部領域が正極側接続電極P1に電気的に接続され、正極側接続電極P1が内部導電層70を介して正極端子51に電気的に接続された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、図8及び図9に示すように、内部導電層70と対象内部電極54cとのそれぞれの−X方向側の端部領域同士が接続部71を介して電気的に接続されると共に、内部導電層70の+X方向側の端部領域が負極側接続電極P2に電気的に接続され、負極側接続電極P2が内部導電層70を介して負極端子52に電気的に接続された構成とすることも可能である。この構成では、上記の実施形態とは異なり、複数の内部電極54のうちの最も上側に配置される内部電極54である対象内部電極54cを、正極側内部電極54aではなく負極側内部電極54bにより構成する。
(1) In the above embodiment, the end regions on the + X direction side of the internal
具体的には、図8及び図9に示す構成では、正極端子51は、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成されている。一方、負極端子52の上部は、コンデンサ本体部50aの上面より下方に配置されている。第二平面S5における負極端子52の上側には、分離部56を介して接続端子55が形成されており、当該接続端子55が、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成されている。そして、内部導電層70の+X方向側の端部が、接続端子55に接続されていると共に、接続端子55におけるコンデンサ本体部50aの上面の露出する部分が、負極側接続電極P2に接続されている。そのため、この例では、負極側接続電極P2に電気的に接続された状態で素子配置面S1に配置された下段側スイッチング素子10bのオン状態で、負極側接続電極P2から、接続端子55、内部導電層70、接続部71、及び対象内部電極54cを記載の順に介して、負極端子52に電流が流れるため、内部導電層70を流れる電流の方向は、図8から明らかなように、−X方向の成分を有する。すなわち、この例でも、図9に示すように、内部導電層70は、Z方向視での電流の流れ方向が−X方向の成分を有するように形成されている。なお、図9に示す例では、上記実施形態とは異なり、内部導電層70のY方向の幅を、正極側接続電極P1ではなく負極側接続電極P2のY方向の幅に合わせるように、内部導電層70が形成されている。
Specifically, in the configuration shown in FIGS. 8 and 9, the
(2)上記の実施形態では、スイッチング素子ユニット1が、1つの直列素子ユニット組40を備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スイッチング素子ユニット1が、複数の直列素子ユニット組40を備える構成とすることも可能である。例えば、図10に示すように、スイッチング素子ユニット1が2つの直列素子ユニット組40を備える構成とすることができる。この例では、スイッチング素子ユニット1は、U相直列素子ユニット組40Uに加えてV相直列素子ユニット組40Vを備えている。図7に示すように、V相直列素子ユニット組40Vは、中間接続部33の接続対象のコイルの相が異なる点を除いて、U相直列素子ユニット組40Uと同様に構成されている。すなわち、V相直列素子ユニット組40Vを構成する第三直列素子ユニット30cは、U相直列素子ユニット組40Uを構成する第一直列素子ユニット30aと同様に構成され、V相直列素子ユニット組40Vを構成する第四直列素子ユニット30dは、U相直列素子ユニット組40Uを構成する第二直列素子ユニット30bと同様に構成されている。
(2) In the above embodiment, the configuration in which the
そして、V相直列素子ユニット組40Vは、図10に示すように、U相直列素子ユニット組40Uに対して+Y方向側に並べて配置されている。すなわち、本具体例に係るスイッチング素子ユニット1は、上記第一の実施形態に係るスイッチング素子ユニット1(図3参照)を、Y方向に2つ並べた構成といえる。そのため、内部導電層70は、U相直列素子ユニット組40UとV相直列素子ユニット組40Vとのそれぞれに対して別に設けられている。内部導電層70のZ方向視での形状を、図10における2つの内部導電層70の双方を含む最小の矩形状とすること等により、U相直列素子ユニット組40UとV相直列素子ユニット組40Vとに対して共通の内部導電層70が設けられた構成とすることも可能である。なお、図10では煩雑さを避けるため、放電抵抗81やゲート抵抗83に関する部分については図示を省略している。この構成では、2つのアーム組(2つの直列素子ユニット組40)に対して1つの第一平滑コンデンサ50が電気的に並列に接続されるため、本例での第一平滑コンデンサ50の容量は、上記第一の実施形態に比べて2倍となる。
As shown in FIG. 10, the V-phase series element unit set 40V is arranged side by side on the + Y direction side with respect to the U-phase series element unit set 40U. That is, it can be said that the switching
(3)上記の実施形態では、内部導電層70が、Z方向に見て、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のそれぞれと重複する部分を有するように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、内部導電層70が、Z方向に見て、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のいずれか一方のみと重複する部分を有するように形成された構成とすることも可能である。この場合において、コンデンサ本体部50aの内部に、1つではなく複数の内部導電層70が設けられた構成とすることも可能である。例えば、内部導電層70として、Z方向に見て正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のうちの正極側接続電極P1のみと重複する部分を有するように形成された第一内部導電層と、Z方向に見て正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のうちの負極側接続電極P2のみと重複する部分を有するように形成された第二内部導電層とが設けられた構成とすることができる。また、内部導電層70が、Z方向に見て、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のいずれとも重複部分を有さない位置に形成された構成、すなわち、正極側接続電極P1及び負極側接続電極P2のいずれとも異なる位置に形成された構成とすることも可能である。
(3) In the above embodiment, the internal
(4)上記の実施形態では、内部導電層70が、Z方向に見て、スイッチング素子配置領域A、ダイオード素子配置領域B、及び素子間接続電極P3のそれぞれと重複する部分を有するように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、内部導電層70が、Z方向に見て、スイッチング素子配置領域A、ダイオード素子配置領域B、及び素子間接続電極P3の少なくともいずれかとは重複する部分を有さない位置に形成された構成、すなわち、これらの少なくともいずれかとは異なる位置に形成された構成とすることも可能である。
(4) In the above embodiment, the internal
(5)上記の実施形態では、内部導電層70のY方向の幅が、実効インダクタンスの低減対象の端子接続電極P(具体的には正極側接続電極P1)のY方向の幅と一致する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、内部導電層70のY方向の幅が、実効インダクタンスの低減対象の電極のY方向の幅よりも大きくなるように、内部導電層70が形成された構成とすることも可能である。この場合において、例えば、内部導電層70のY方向の幅を、内部電極54のY方向の幅に一致させることも可能である。
(5) In the above embodiment, the Y-direction width of the internal
(6)上記の実施形態では、内部導電層70のY方向の幅が、X方向に沿って一様である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、内部導電層70のY方向の幅がX方向の位置によって変化するように、内部導電層70が形成された構成とすることも可能である。例えば、図6に示す例において、Z方向視で正極側接続電極P1と重なるX方向の領域では、内部導電層70のY方向の幅が正極側接続電極P1のY方向の幅と一致し、Z方向視で負極側接続電極P2と重なるX方向の領域では、内部導電層70のY方向の幅が負極側接続電極P2のY方向の幅と一致するように、内部導電層70が形成された構成とすることができる。
(6) In the above embodiment, the configuration in which the width in the Y direction of the internal
(7)上記の実施形態では、内部導電層70が、Z方向視での電流の流れ方向が−X方向に一致するように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、内部導電層70における電流の流れ方向が、Z方向視でX方向に対して傾斜していても良い。
(7) In the above embodiment, the configuration in which the internal
(8)上記の実施形態では、内部導電層70が、素子配置面S1に平行に延びるように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、内部導電層70が、素子配置面S1に対して交差する方向に延びるように形成された構成とすることも可能である。この場合の交差角は、例えば5度以下の角度とすると好適である。
(8) In the above-described embodiment, the configuration in which the internal
(9)上記の実施形態では、第一平面S4における正極端子51の上側に、分離部56を介して接続端子55が形成され、当該接続端子55が、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、内部導電層70の−X方向側の端部が接続される接続端子55を、正極端子51よりも+X方向側にずらして形成することが可能である。この場合、接続端子55に加えて正極端子51も、コンデンサ本体部50aの上面に露出するように形成された構成とすることもできる。このような構成においても、正極側接続電極P1を、正極端子51の上面を覆わないように、正極端子51よりも+X方向側の領域のみに形成することで、上記の実施形態と同様に、内部導電層70を、Z方向視での電流の流れ方向が−X方向の成分を有するように形成することができる。
(9) In the above embodiment, the
(10)上記の実施形態では、第一平滑コンデンサ50が、電極の間に介在する誘電体部分53がセラミック材料で形成されたセラミックコンデンサである構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、第一平滑コンデンサ50の誘電体部分53が、セラミック材料以外の材料(例えば合成樹脂等)で構成されても良い。
(10) In the above embodiment, the configuration in which the
(11)上記の実施形態では、素子配置面S1が、誘電体部分53と同じ材料で形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、素子配置面S1が、当該誘電体部分53とは別の材料で形成された構成とすることも可能である。また、上記の実施形態では、素子配置面S1に偶数個の直列素子ユニット30が配置された構成を例として説明したが、奇数個(例えば1個、3個等)の直列素子ユニット30が素子配置面S1に配置された構成とすることも可能である。
(11) In the above embodiment, the configuration in which the element arrangement surface S1 is formed of the same material as that of the
(12)上記の実施形態では、スイッチング素子10が、負極側主端子13が形成された外面が素子配置面S1に対向する第一対向配置面S2となるように、素子配置面S1に配置された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スイッチング素子10が、正極側主端子12が形成された外面が素子配置面S1に対向する第一対向配置面S2となるように、素子配置面S1に配置された構成、すなわち、スイッチング素子10が素子配置面S1に配置された状態で、スイッチング素子10の上面に負極側主端子13が配置され、スイッチング素子10の下面に正極側主端子12が配置された構成とすることも可能である。この場合、上記実施形態に係る図4に示す例では、符号52で示される端子が正極端子となり、符号51で示される端子が負極端子となる。また、その他の実施形態(1)に係る図8に示す例でも、符号52で示される端子が正極端子となり、符号51で示される端子が負極端子となる。これらの場合においては、図6や図9における電流の流れを表す3つの白抜き矢印の全てが逆向きとなるが、内部導電層70におけるZ方向視での電流の流れ方向は、上記実施形態と同様に、基準方向Xにおける負極端子から正極端子側に向かう方向の成分を有する。
(12) In the above embodiment, the switching
(13)上記の実施形態では、スイッチング素子10が有する第一対向配置面S2に、制御端子11が形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スイッチング素子10における第一対向配置面S2以外の外面(例えば上側の外面である上面)に制御端子11が形成された構成とすることも可能である。この場合、例えば、ワイヤ部材を介して制御端子11が制御用電極P4に電気的に接続される構成とすることができる。また、この場合、素子配置面S1に、制御用電極P4が形成されず、制御端子11が素子配置面S1を介することなく、スイッチング制御信号(本例ではゲート駆動信号)を生成する制御ユニット(図示せず)に電気的に接続される構成とすることも可能である。
(13) In the above embodiment, the configuration in which the
(14)上記の実施形態では、スイッチング素子10に対して電気的に並列に接続されるダイオード素子20が、当該スイッチング素子10に隣接して素子配置面S1に配置される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、互いに電気的に並列に接続されるスイッチング素子10とダイオード素子20との素子配置面S1の延在方向における間に他の回路素子が配置された構成とすることも可能である。また、ダイオード素子20が、第一平滑コンデンサ50の素子配置面S1以外の外面(例えば下面)に配置される構成や、第一平滑コンデンサ50とは別の部材に配置される構成とすることも可能である。すなわち、素子配置面S1が、スイッチング素子10及びダイオード素子20のうちのスイッチング素子10のみを配置可能な構成とすることができる。
(14) In the above embodiment, the
(15)上記の実施形態では、インバータ回路91が直流電圧を三相の交流電圧に変換する直流交流変換回路であり、インバータ回路91が6個のスイッチング素子10を備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、インバータ回路91が直流電圧を単相の交流電圧に変換する直流交流変換回路であり、インバータ回路91が4個のスイッチング素子10を備える構成とすることもできる。
(15) In the above embodiment, the
(16)上記の実施形態では、本発明に係る平滑コンデンサを、回転電機2を制御するためのインバータ回路91(図7参照)に適用した場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本発明に係る平滑コンデンサを、昇圧回路92等の他の回路に適用することも可能である。昇圧回路92に適用する場合には、例えば、本発明に係る平滑コンデンサとしての第二平滑コンデンサ60の外面に、素子配置面が、昇圧回路92を構成するスイッチング素子10とダイオード素子20とにより形成される直列素子ユニットを配置可能に形成された構成とすることができる。詳細は省略するが、このような構成では、上記実施形態における素子配置面S1が第二平滑コンデンサ60の上記素子配置面に置き換わる点を除いて、上記実施形態と同様に構成することができる。
(16) In the above embodiment, the case where the smoothing capacitor according to the present invention is applied to the inverter circuit 91 (see FIG. 7) for controlling the rotating
(17)上記の実施形態では、回転電機2を駆動する回転電機駆動回路が、インバータ回路91に加えて昇圧回路92を備える構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、回転電機2を駆動する回転電機駆動回路が昇圧回路92を備えない構成とすることも可能である。
(17) In the above-described embodiment, the rotating electric machine drive circuit that drives the rotating
(18)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 (18) Regarding other configurations as well, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, and the embodiments of the present invention are not limited thereto. In other words, configurations that are not described in the claims of the present application can be modified as appropriate without departing from the object of the present invention.
本発明は、電極の間に介在する誘電体部分を有して構成される本体部を備え、スイッチング素子に供給される直流電圧の変動を抑制する平滑コンデンサに好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for a smoothing capacitor that includes a main body portion having a dielectric portion interposed between electrodes and suppresses fluctuations in DC voltage supplied to a switching element.
10:スイッチング素子
50:第一平滑コンデンサ(平滑コンデンサ)
50a:コンデンサ本体部(本体部)
51:正極端子
52:負極端子
53:誘電体部分
54a:正極側内部電極
54b:負極側内部電極
70:内部導電層
A:スイッチング素子配置領域(配置領域)
P1:正極側接続電極
P2:負極側接続電極
S1:素子配置面
S4:第一平面
S5:第二平面
X:基準方向
Z:素子配置面に直交する方向
10: switching element 50: first smoothing capacitor (smoothing capacitor)
50a: Capacitor main body (main body)
51: Positive terminal 52: Negative terminal 53:
P1: positive electrode side connection electrode P2: negative electrode side connection electrode S1: element arrangement surface S4: first plane S5: second plane X: reference direction Z: direction orthogonal to the element arrangement surface
Claims (6)
前記本体部の外面には、前記誘電体部分と一体的に形成された素子配置面と、前記素子配置面に沿って設定された基準方向における一方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第一平面と、前記基準方向における他方側の前記素子配置面の端部において当該素子配置面に交差する第二平面とが含まれ、前記第一平面に正極端子が形成されていると共に、前記第二平面に負極端子が形成されており、
前記素子配置面は、前記正極端子に電気的に接続される正極側接続電極と、前記負極端子に電気的に接続される負極側接続電極とを有すると共に、前記正極側接続電極及び前記負極側接続電極の少なくとも一方と電気的に接続される状態で前記スイッチング素子を配置可能に構成され、
前記本体部の内部に、前記素子配置面に沿って延びる内部導電層が設けられ、
前記内部導電層は、前記素子配置面に直交する方向視での電流の流れ方向が前記基準方向における前記負極端子から前記正極端子側に向かう方向の成分を有するように形成されている平滑コンデンサ。 A smoothing capacitor comprising a main body configured to have a dielectric portion interposed between electrodes, and suppressing fluctuations in DC voltage supplied to a switching element,
On the outer surface of the main body portion, the element arrangement surface formed integrally with the dielectric portion, and the element at the end of the element arrangement surface on one side in the reference direction set along the element arrangement surface A first plane intersecting the arrangement plane and a second plane intersecting the element arrangement plane at the end of the element arrangement plane on the other side in the reference direction, and a positive electrode terminal is formed on the first plane. And a negative electrode terminal is formed on the second plane,
The element arrangement surface includes a positive electrode side connection electrode electrically connected to the positive electrode terminal and a negative electrode side connection electrode electrically connected to the negative electrode terminal, and the positive electrode side connection electrode and the negative electrode side. The switching element can be arranged in a state of being electrically connected to at least one of the connection electrodes,
An internal conductive layer extending along the element arrangement surface is provided inside the main body,
The internal conductive layer is a smoothing capacitor formed such that a current flow direction in a direction perpendicular to the element arrangement surface has a component in a direction from the negative terminal toward the positive terminal in the reference direction.
前記正極側内部電極及び前記負極側内部電極の双方が、前記素子配置面に直交する方向における前記内部導電層に対して前記素子配置面とは反対側に形成されている請求項1又は2に記載の平滑コンデンサ。 A positive electrode internal electrode extending from the positive electrode terminal toward the negative electrode terminal in the reference direction and a negative electrode internal electrode extending from the negative electrode terminal toward the positive electrode terminal in the reference direction are formed inside the main body. And
The positive electrode side internal electrode and the negative electrode side internal electrode are both formed on the side opposite to the element arrangement surface with respect to the internal conductive layer in a direction orthogonal to the element arrangement surface. The smoothing capacitor described.
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