特許 6970118 コンデンサアレンジメント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6970118

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】コンデンサアレンジメント

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20211111BHJP

   H01G 2/02 20060101ALI20211111BHJP

   H01G 2/06 20060101ALI20211111BHJP

   H01G 4/38 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01G4/30 201H

   H01G4/30 201F

   H01G4/30 513

   H01G2/02 101C

   H01G2/06 C

   H01G2/06 500

   H01G4/38 A

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-551789(P2018-551789)

(86)(22)【出願日】2017年2月23日

(65)【公表番号】特表2019-514209(P2019-514209A)

(43)【公表日】2019年5月30日

(86)【国際出願番号】EP2017054214

(87)【国際公開番号】WO2017167507

(87)【国際公開日】20171005

【審査請求日】2018年11月20日

【審判番号】不服2020-16081(P2020-16081/J1)

【審判請求日】2020年11月20日

(31)【優先権主張番号】102016105910.2

(32)【優先日】2016年3月31日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】300002160

【氏名又は名称】ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＴＤＫ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】コンラッド， ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】コイニー， マルクス

(72)【発明者】

【氏名】リナー， フランツ

【合議体】

【審判長】 清水 稔

【審判官】 井上 信一

【審判官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１８７３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１７９５１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01G 2/06

H01G 4/30

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサアレンジメントであって、
- 複数のセラミック層と、その間に配置された第１電極及び第２電極とを有する少なくとも１つのセラミック多層コンデンサ、及び
- 基板と配線路とを有する台座、を備え、
前記配線路は、前記セラミック多層コンデンサに面する方を向いた前記基板の上面から、前記セラミック多層コンデンサから離れる方を向いた前記基板の下面へと導かれ、
前記セラミック多層コンデンサは、前記台座上に機械的に固定されており、
前記セラミック多層コンデンサは外部コンタクトを有し、
前記セラミック多層コンデンサは、全ての前記外部コンタクトが前記台座に向いた外面に配置される片面接続のために配設されており、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記外部コンタクトを介して前記配線路と電気的に接続されており、
複数のセラミック層とその間に配置された電極とを有する第２セラミック多層コンデンサが、前記台座上に配置されており、
前記第２セラミック多層コンデンサの前記電極は前記配線路と電気的に接続されており、
前記台座は、前記セラミック多層コンデンサと第２セラミック多層コンデンサとの間に延在する少なくとも１つのスリットを有し、
前記少なくとも１つのスリットは、前記セラミック多層コンデンサ及び前記第２セラミック多層コンデンサの熱膨張係数と前記台座の熱膨張係数との間の差の結果として生じる機械的応力を低減するように構成されている、
コンデンサアレンジメント。

【請求項2】

前記セラミック多層コンデンサの前記第１電極及び前記第２電極はそれぞれ、前記セラミック多層コンデンサの、前記台座に向いた前記外面に接している、
請求項１記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項3】

前記セラミック多層コンデンサは、前記セラミック多層コンデンサの同一の外面上に配置された、第１外部コンタクト及び第２外部コンタクトを備え、
前記第１電極は前記第１外部コンタクトを介して複数の前記配線路のうちの１つと接続されており、
前記第２電極は前記第２外部コンタクトを介して複数の前記配線路のうちの１つと接続されている、
請求項１又は２記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項4】

前記セラミック多層コンデンサは、前記外面の少なくとも半分で、前記台座の直接上に載置されている、
請求項１乃至３いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項5】

前記セラミック多層コンデンサは、銀含有層を介して前記台座と接続されている、
請求項１乃至４いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項6】

前記セラミック多層コンデンサは、ペーストを塗布した後に焼結させて形成される層を介して前記台座と接続されている、
請求項１乃至５いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項7】

前記セラミック多層コンデンサ及び前記第２セラミック多層コンデンサは相互に並列に接続されている、
請求項１乃至６いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項8】

前記コンデンサアレンジメントはＳＭＤ素子である、
請求項１乃至７いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項9】

前記基板の材料と厚さ及び前記配線路の材料と厚さは、前記セラミック多層コンデンサ及び前記第２セラミック多層コンデンサの熱膨張係数と適合する熱膨張係数を前記台座が有するように選択される、
請求項１乃至８いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項10】

前記台座及び前記セラミック多層コンデンサ及び前記第２セラミック多層コンデンサは同一の幅を有している、
請求項１乃至９いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項11】

前記基板は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを含む、
請求項１乃至１０いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項12】

前記配線路は銅を含む、
請求項１乃至１１いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【請求項13】

前記配線路は０．０５ｍｍ乃至１．０ｍｍの厚さを有する、
請求項１乃至１２いずれか１項記載のコンデンサアレンジメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンデンサアレンジメントに関する。以下では、コンデンサアレンジメントとは、多層コンデンサ、及び多層コンデンサを配線基板上に実装する手段であって、特に配線基板の表面上における多層コンデンサの表面実装を可能にする手段、を有するアレンジメントであると解される。

【背景技術】

【0002】

セラミック多層コンデンサは、複数の異なる要求を満たすことを可能にし、それにより、例えば電気回路における中間回路コンデンサ又はスナバコンデンサとしての使用に適している。かかる回路において、それは電圧安定化素子として役立つことができる。その際、多層コンデンサは、過剰又は不足の電荷に対するキャッシュ（Zwischenspeicher）として役立ち、所定の直流電圧レベルにおいて必要とされる電荷量を可能な限り迅速に吸収し又は放出しなければならない。コンデンサの電荷吸収能力（Ladungsaufnahmefaehigkeit）はその静電容量によって特定される。高速で繰り返される充電過程のために、特に高い周波数における、コンデンサの高い電流搬送容量（Stromtragfaehigkeit）が必要である。さらに、半導体の効率的なスイッチングの際に過電圧スパイクを回避するために、コンデンサの転流回路（Kommutierungskreises）の可能な限り低いインダクタンスが達成されるべきである。

【0003】

さらに、多層コンデンサには、別の電気的要求がなされる。特に、多層コンデンサは、低い等価直列抵抗ESR（Equivalent Serious Resistance）や低い寄生インダクタンスESL（Equivalent Serious Inductance）等の、低い寄生要素を有するべきである。さらに、コンデンサ及び配線基板へのその接続は、高い熱伝導率及び高い熱機械的要求を満たすべきである。例えばコンデンサは、例えば熱衝撃の結果として、大きい温度変化の際にも機能できるように保たれるべきである。

【発明の概要】

【0004】

本発明は、特に、セラミック多層コンデンサと配線基板との間の接続技術に関する。この場合、可能な限り低いインダクタンスを有し、良好な電気的及び熱的伝導性を提供する接続が可能にされるべきである。これらの要求を満たすために、コンデンサアレンジメントは可能な限り大きな面積で配線基板上に実装可能であることが有利である。しかしながら、さらに、コンデンサによって占められる配線基板上の設置スペース（Bauraum）は、可能な限り小さくすべきである。

【0005】

そこで、本発明の課題は、配線基板との特に良好な接続を可能にするコンデンサアレンジメントを提供することにある。

【0006】

この課題は、現請求項１によるコンデンサアレンジメントによって解決される。

【0007】

複数のセラミック層と、その間に配置された第１電極及び第２電極と、を有する少なくとも１つのセラミック多層コンデンサ、及び、基板と複数の配線路とを有する台座を備え、配線路はコンデンサに面す方を向いたる基板の上面からコンデンサから離れる方を向いた基板の下面へと導かれ、多層コンデンサは台座上に機械的に固定されており、第１電極及び第２電極は配線路と電気的に接続されている、コンデンサアレンジメントが提案される。

【0008】

多層コンデンサは外部電極を有する。多層コンデンサは、片面接続のために（fuer einen einseitigen Anschluss）配設されている。相応に、全ての外部コンタクトは、多層コンデンサの台座に向いた外面に配置されている。第１内部電極は第１外部コンタクトと電気的に接続され、第２内部電極は第２外部コンタクトと電気的に接続される。第１外部コンタクト及び第２外部コンタクトは、多層コンデンサの台座に向いた外面上にのみ（ausschliesslich）配置される。

【0009】

ここで提案される、台座上への多層コンデンサの配置は、多層コンデンサと台座との間の高い電気的かつ熱的伝導性を保証することと、同時に、低いインダクタンスを有する接続を形成することを可能にする。接続のこの特性は、特に、台座との多層コンデンサの機械的接続が電気的コンタクトのためにも使用されることができることによって可能にされることができる。その際、多層コンデンサは特に大面積で台座上に固定されることができる。

【0010】

さらに台座は、配線基板上に表面実装によって固定されることができる。その際、提案されたコンデンサアレンジメントは、台座を介して配線基板とセラミック多層コンデンサの接続を可能にし、接続は良好な電気的かつ熱的伝導性を提供し、低いインダクタンスを有し、必要な設置スペース（Bauraumbedarf）がわずかである。表面実装では、台座は大きい面積で配線基板上に載置され、従って台座と配線基板との間においても良好な熱伝導性が得られる。相応に、コンデンサにおいて動作時に発生する熱は、十分な量で台座を介して配線基板へと導出されることができる。

【0011】

配線基板と台座との間の接続及び台座と多層コンデンサとの間の接続は、接続が機械的に安定であり、確実な電気的コンタクトを可能にするように、さらに構成されることができる。これらの接続は、さらに、低いインダクタンスを有するように構成されることができるので、低損失へと導く。

【0012】

コンデンサアレンジメントの表面実装の際に台座が配線基板と多層コンデンサとの間に配置されるように、コンデンサアレンジメントは構成されることができる。台座は特に、銅配線路を有するセラミック基板を備える、ＤＣＢ部品（DCB = Direct Copper Bonding）である。

【0013】

セラミック多層コンデンサのＤＣＢ台座との組み合わせは、セラミック多層コンデンサを台座上に容易に装着することができる、比較的容易な製造方法を可能にする。多層コンデンサと台座との間の接続は例えば銀焼結によって製造されることができる。大面積の接続は、製造の際の幾何学的公差に対する高い要求が無く、従って容易なプロセスシークエンスを可能にする。

【0014】

複数のセラミック層の間に配置される第１電極及び第２電極は、多層コンデンサの内部電極である。多層コンデンサは、電極と電気的にコンタクトする、外部コンタクトとも称される外部電極をさらに有することができる。多層コンデンサは、外部電極とコンタクトされておらず、浮遊電極とも称される第３電極をさらに有することができる。

【0015】

基板は特にセラミック又は誘電体材料を含む。配線路は伝導性材料から成る。配線路は基板上に印刷されることができる。多層コンデンサは、非破壊的に台座から分離することができないように、機械的に台座上に固定されることができる。

【0016】

多層コンデンサの第１電極及び第２電極は、それぞれ台座に向いた多層コンデンサの外面に接する。

【0017】

電極及びセラミック層は、積層方向Sにおいて互いに重なり合って配置されることができ、積層方向Sは、多層セラミックに向いた台座表面に対する面法線に垂直であることができる。

【0018】

多層コンデンサは、多層コンデンサの１つの同一の外面上に配置された、第１外部コンタクト及び第２外部コンタクトを有する。多層コンデンサの残りの外面は、外部コンタクトを有さない。第１電極は、第１外部コンタクトを介して、複数の配線路のうちの１つと接続され、第２電極は第２外部コンタクトを介して複数の配線路のうちの１つと接続される。

【0019】

相応に、多層コンデンサは、全ての外部コンタクトが唯一の外面に設けられた片面接続のために配設されることができる。この外面は、台座上に機械的に固定され、台座と電気的にコンタクトされる。片面接続のための多層コンデンサの設計は、多層コンデンサを台座上に配置するという、コンデンサアレンジメントの非常に簡単な製造方法を可能にする。

【0020】

多層コンデンサは第１外面の少なくとも半分で台座の直接上に載置することができる。台座上の多層コンデンサのそのように大きな載置面は、台座と多層コンデンサの接続部の高い熱的かつ電気的伝導性を保証し、機械的に安定した固定をもたらす。好ましくは、多層コンデンサは、第１外面の少なくとも７５％で台座の直接上に載置される。

【0021】

セラミック多層コンデンサは銀含有層を介して台座と接続される。層は９５重量％又は９９重量％の純粋な銀を含むことができる。特に、セラミック多層コンデンサは層を介して台座と接続されることができ、層はペーストを塗布してその後焼結することによって形成される。そのような層は焼結銀層とも称される。焼結銀は、多層コンデンサを台座に非常に安定して機械的に固定することを可能にし、同時に高い電気的かつ熱的導電性を有する層を製造することを可能にする。さらに、焼結銀技術は、例えば５から５０μｍの厚さを有する非常に薄い層を製造することを可能にする。

【0022】

コンデンサアレンジメントはさらに少なくとも１つの第２セラミック多層コンデンサを有することができ、第２セラミック多層コンデンサも同様に、複数のセラミック層と、その間に配置された電極とを有し、台座の上に配置されており、第２多層コンデンサの電極は配線路と電気的にコンタクトしている。個別の台座は、従って、複数の多層コンデンサの機械的固定のためと、電気的コンタクトのために、用いられることができる。

【0023】

台座は、セラミック多層コンデンサと第２セラミック多層コンデンサとの間に延在する少なくとも１つのスリットを有する。スリットは、例えば異なる熱膨張係数に起因する機械的応力を緩和して、機械的負荷の軽減に作用することができる。

【0024】

セラミック多層コンデンサ及び第２セラミック多層コンデンサは相互に並列に接続されることができる。複数の多層コンデンサの並列接続によって、総静電容量が多層コンデンサの静電容量の合計に相応するコンデンサアレンジメントが得られる。並列接続は従って、非常に高い静電容量を有するコンデンサアレンジメントを構成することを可能にする。高い静電容量は例えば高い電荷吸収能力（Ladungsaufnahmefaehigkeit）のために重要である。

【0025】

コンデンサアレンジメントはＳＭＤ部品（SMD = Surface Mounted Device）であることができる。相応に、コンデンサアレンジメントは配線基板上での表面実装に好適であることができる。その際、コンデンサアレンジメントは例えばはんだ付け又は銀焼結によって配線基板上に固定されることができる。特にコンデンサアレンジメントは、配線基板上での表面実装のための複数の異なる方法に対して好適であることができる。

【0026】

コンデンサアレンジメントは、台座が少なくとも４０ｍｍ^２の面積で配線基板の直接上に載置されるように、配線基板上に固定されるために構成されることができる。例えば、台座は配線基板上に５１．７ｍｍ^２の面積で載置される。

【0027】

基板の材料及び厚さと、配線路の材料及び厚さとは、多層コンデンサの熱膨張係数に適合された熱膨張係数を台座が有するように選択されることができる。特に、台座の熱膨張係数は、多層コンデンサの熱膨張係数から、０．５ｐｐｍ／Ｋだけ低く、好ましくは０．１ｐｐｍ／Ｋだけ低く相違している。熱膨張係数を相互に適合させることによって、コンデンサアレンジメントが、温度変化の際に、さもなければ台座と多層コンデンサの異なる膨張によって生じるであろう高い機械適応力に、さらされないことが確実にされることができる。台座の熱膨張係数は配線路の材料量に対する基板の材料量の比によって特定される。この比を相応に選択することによって、熱膨張係数は所望の値に設定されることができる。

【0028】

多層コンデンサは例えば１０ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有することができる。多層コンデンサは実質的にセラミック材料と内部電極から成り、セラミック材料は例えば３ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有し、内部電極は例えば銅から成り、明らかにより高い熱膨張係数を有する。多層コンデンサの熱膨張係数も、セラミック材料の材料量と内部電極の材料量との比を選択することによって、所望のように設定されることができる。

【0029】

台座の基板のための材料として、例えば、２．５ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する窒化ケイ素が選択されることができる。或いは、基板のための材料として、６．８ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する酸化アルミニウムが選択されることができる。台座の配線路を形成する銅層の厚さを設定することによって及び基板の厚さを設定することによって、台座の熱膨張係数はコンデンサに適合されることができるようになる。従って、例えば、酸化アルミニウム製の基板の場合、比較的薄い銅層が選択され、窒化ケイ素製の基板の場合、比較的厚い銅層が選択されるであろう。

【0030】

台座及び多層コンデンサは、同一の幅を有することができる。相応に、コンデンサアレンジメントの幅は多層コンデンサの幅に対応する。従って多層コンデンサを配線基板上に固定するために幅の増加は必要ではない。このようにして、コンデンサアレンジメントの必要な設置スペースは、多層コンデンサの広がりに制限されることができる。

【0031】

ここでは、同一の幅とは、台座の幅と多層コンデンサの幅とが通常の製造許容誤差の枠内でのみ異なることであると解されるべきである。相応に、台座の幅は、多層コンデンサの幅から０．１ｍｍ未満だけ偏差する。

【0032】

基板は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを含む。窒化ケイ素は、特に３０Ｗ／ｍＫの高い熱伝導率によって傑出している。酸化アルミニウムは２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。基板は０．１ｍｍと２．０ｍｍとの間の厚さを有することができる。

【0033】

配線路は銅から成ることができる。配線路は０．０５ｍｍと１．０ｍｍとの間の厚さを有する。配線路の厚さは、良好な導電性を保証するために、０．０５ｍｍより小さく選択されるべきではない。

【0034】

以下では、本発明の有利な態様が挙げられる。態様を互いによりよく参照できるようにするために、態様は符号が付されている。

【0035】

１．コンデンサアレンジメントであって、
- 複数のセラミック層と、その間に配置された第１電極及び第２電極とを有する少なくとも１つのセラミック多層コンデンサ、及び
- 基板と配線路とを有する台座、を備え、
配線路は、多層コンデンサに面する方を向いた基板の上面から（von einer zum Vielschichtkondensator hinweisenden Oberseite des Substrats）、多層コンデンサから離れる方を向いた基板の下面へと（zu einer vom Vielschichtkondensator wegweisenden Unterseite des
Substrats）導かれ、
多層コンデンサは台座上に機械的に固定されており、
第１電極及び第２電極は、配線路と電気的に接続されている。

【0036】

２．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、
多層コンデンサは、多層コンデンサの１つの同一の外面上に配置された、第１外部コンタクトと第２外部コンタクトとを備え、
第１電極は第１外部コンタクトを介して複数の配線路のうちの１つと接続されており、
第２電極は第２外部コンタクトを介して複数の配線路のうちの１つと接続されている。

【0037】

３．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、多層コンデンサは、第１前記外面の少なくとも半分で、台座の直接上に載置されている。

【0038】

４．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、セラミック多層コンデンサは、銀含有層を介して台座と接続されている。

【0039】

５．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、セラミック多層コンデンサは、ペーストを塗布した後に焼結させて形成される層を介して台座と接続されている。

【0040】

６．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、複数のセラミック層とその間に配置された電極とを有する第２セラミック多層コンデンサが、台座上に配置されており、第２セラミック多層コンデンサの電極は配線路と電気的に接続されている。

【0041】

７．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、台座は、セラミック多層コンデンサと第２セラミック多層コンデンサとの間に延在する少なくとも１つのスリットを有する。

【0042】

８．６．又は７．の態様によるコンデンサアレンジメントであって、セラミック多層コンデンサ及び第２セラミック多層コンデンサは相互に並列に接続されている。

【0043】

９．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、コンデンサアレンジメントはＳＭＤ素子である。

【0044】

１０．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、基板の材料及び厚さと、配線路の材料及び厚さとは、多層コンデンサの熱膨張係数と適合する熱膨張係数を台座が有するように選択される。

【0045】

１１．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、台座及び多層コンデンサは同一の幅を有している。

【0046】

１２．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、基板は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを含む。

【0047】

１３．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、基板は、０．１ｍｍと２．０ｍｍとの間の厚さを有する。

【0048】

１４．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、配線路は銅を含む又は銅から成る。

【0049】

１５．上述の態様によるコンデンサアレンジメントであって、配線路は０．０５ｍｍと１．０ｍｍとの間の厚さを有する。

【図面の簡単な説明】

【0050】

以下では、本発明が図面を参照して説明される。

【図1】コンデンサアレンジメントの断面図を示す図である。

【図2】第１実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図3】第１実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図4】第１実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図5】第２実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図6】第２実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図7】第２実施形態による多層コンデンサの電極構成を示す図である。

【図8】コンデンサアレンジメントの第２実施形態を示す図である。

【図9】台座の斜視図を示す図である。

【図10】図９に示される台座の上面図を示す図である。

【図11】台座の前面を示す図である。

【図12】本発明による種々のコンデンサアレンジメントの種々の特性を比較コンデンサアレンジメントと対比したシミュレーション結果の一覧表を示す。

【発明を実施するための形態】

【0051】

図１はコンデンサアレンジメント１の断面図を示す。コンデンサアレンジメント１はセラミック多層コンデンサ２と台座３とを有する。さらに、図１は、コンデンサアレンジメント１の詳細を認識できるようにする、断面図の部分拡大図を示す。

【0052】

セラミック多層コンデンサ２は、重なり合って積層された複数のセラミック層４と、その間に配置された電極５ａ，５ｂ，５ｃとを有する。セラミック多層コンデンサ２に対する複数の実施形態は後に図２乃至７を参照して述べられる。セラミック多層コンデンサ２は、台座３の方に向けられた第１外面６上に、２つの外部コンタクト７ａ，７ｂを有する。電極５ａ，５ｂは外部コンタクト７ａ，７ｂと電気的に接続される。多層コンデンサ２は、片面接続として意図されている。図１に示されるハッチングは、電極５ａ，５ｂ，５ｃの経過を示すものではなく、コンデンサアレンジメント１の他の要素から多層コンデンサ２をより良く区別することができるようにするためだけに役立つ。

【0053】

特に、電極５ａ，５ｂ及びピエゾ電気材料は、一方の外部コンタクト７ａと接続される１つの電極５ａと、他方の外部コンタクト７ｂと接続される１つの電極５ｂと、がそれぞれ積層方向Ｓにおいて交互になるように、かつ、各２つの電極５ａ，５ｂの間に１つのピエゾ電気材料層が配置されるように、セラミック多層コンデンサ２内に積層される。

【0054】

外部コンタクト７ａ，７ｂは０．１μｍと１μｍとの間の厚さを有する。ここでは「厚さ」とは、多層コンデンサ２の第１外面６の面法線の方向に平行な方向における、それぞれの層の広がりを示す。

【0055】

多層コンデンサ２は台座３と機械的に接続される。この接続は、銀を含有する層８によって確立される。特に、層８は、９５重量％又は９９重量％の純粋な銀を含む。多層コンデンサ２を台座３と接続する層８は、ペーストの焼結によって形成される。多層コンデンサ２を台座３に固定する工程は、銀焼結技術とも称される。層８はさらに、多層コンデンサ２の外部コンタクト７ａ，７ｂと台座３との間の電気的コンタクトを確立する。銀を含有する層８は、５μｍと５０μｍとの間の厚さを有する。

【0056】

台座３は、基板９及び配線と１０ａ，１０ｂを有する。基板９はセラミック又は誘電体材料からなり、例えば、窒化ケイ素、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを含む。基板９は、直方体形状を有し、基板９の上面１１は多層コンデンサ２に面し（hingewandt）、基板９の下面１２は多層コンデンサから離れる方を向く（weg
weist）。基板９は０．２ｍｍと１．０ｍｍとの間の厚さを有する。

【0057】

配線路１０ａ，１０ｂは、基板９の表面上で、基板９の上面１１から基板９の下面へ向かって延在する。配線路１０ａ，１０ｂは、伝導材料、例えば銅からなる。配線路１０ａ，１０ｂは、０．１ｍｍと０．６ｍｍとの間の厚さを有する。

【0058】

特に、台座３は第１配線路１０ａ及び第２配線路１０ｂを有する。基板９の上面１１上には、両配線路１０ａ，１０ｂの間に空気で充填された中空空間１３がある。両配線路１０ａ，１０ｂ間の距離は、第１配線路１０ａと第２配線路１０ｂとの間の電気的フラッシュオーバー（Ueberschlag）が生じないほど大きい。特に、両配線路１０ａ，１０ｂ間の距離は相互に、コンデンサアレンジメント１への漏れ距離要求（Kriechstreckenanforderungen）が満たされるように選択される。基板９の下面上でも両配線路１０ａ，１０ｂは相互に、両配線路１０ａ，１０ｂ間の電気的フラッシュオーバーが生じないほど遠くに、離れている。

【0059】

台座３は、所謂ＤＣＢ部品（DCB = Direct Copper Bonding）であり、ときどきＤＢＣ部品（DBC
= Direct Bonded Copper）とも称される。これらの部品は、配線基板上の表面実装のために適している。相応にコンデンサアレンジメント１は、ＳＭＤ部品（SMD = Surface Mounted Device）である。多層コンデンサ２及び台座３を有するコンデンサアレンジメント１は、表面実装を用いて配線基板上に固定され、従って基板９の下面１２上に配置された配線路１０ａ，１０ｂは、例えばはんだ接続によって又は焼結銀技術によって製造された接続層を用いて配線基板と接続される。

【0060】

多層コンデンサ２及び台座３は同一の幅Ｂを有する。幅Ｂは、多層コンデンサ２の第１外面６の面法線に対して垂直であり、さらに、多層コンデンサ２内の電極５ａ，５ｂ，５ｃ及びセラミック層４が重なり合って積層される積層方向Ｓに対して垂直である、空間方向への多層コンデンサ２又は台座３の広がりを示す。積層方向Ｓは図１の紙面から出てくる方向を示す。

【0061】

図２乃至４は、第１実施形態による多層コンデンサ２の電極構造を示す。電極構造は、多層コンデンサ２の片面接続を可能にし、電極５ａ，５ｂは多層コンデンサ２の第１外面６上に配置された外部コンタクト７ａ，７ｂとコンタクトしている。図２は多層コンデンサ２を斜視図で示す。図３は第１電極５ａが配置された個別の第１電極層１４ａと、第２電極５ｂが配置された個別の第２電極層１４ｂとを示す。第１電極層１４ａ及び第２電極層１４ｂは、多層コンデンサ２内で交互に重なり合って積層し、２つの電極層１４ａ，１４ｂの間にはそれぞれ１つのセラミック層４が配置される。図４は多層コンデンサ２の上面図を示す。

【0062】

多層コンデンサ２は、第１実施形態によれば、第１電極５ａ及び第２電極５ｂを有する。第１電極５ａは図３の左図に示される。第１電極５ａの一端は、多層コンデンサ２の第１外面６へ引き出され、第１外部コンタクト７ａと接続される。第１電極５ａは第２外部コンタクト７ｂとは接続されない。

【0063】

図３の右図は、第２電極５ｂを示す。第２電極５ｂは第２外部コンタクト７ｂと接続される。第２電極５ｂの一端は第１外面６に接している（anliegen）。積層方向Ｓにおける正投影において（In einer
orthogonalen Projektion in Stapelrichtung S）、第１電極５ａと第２電極５ｂとは広い範囲で重なり合っているが、第１外面６と接続する一端においては重なり合っていない。第１電極５ａ及び第２電極５ｂの重なり合った面は、特に図４に示される上面図においてはっきりと視認することができる。

【0064】

図５乃至７は、多層コンデンサ２の電極構造に対する第２実施形態を示す。図５は、多層コンデンサ２における電極構造を斜視図で示す。図６は、第１電極５ａ及び第２電極５ｂが配置される個別の第１電極層１４ａと、第３電極５ｃが配置される個別の第２電極層１４ｂとを示す。第１電極層１４ａ及び第２電極層１４ｂは、多層コンデンサ２内で交互に重なり合って積層し、２つの電極層１４ａ，１４ｂの間にはそれぞれ１つのセラミック層４が配置される。図７は多層コンデンサ２の上面図を示す。

【0065】

第２実施形態によれば、多層コンデンサは、第１電極５ａと、第２電極５ｂと、第３電極５ｃとを有する。第１電極層１４ａには、第１電極５ａ及び第２電極５ｂが配置される。その際、第１電極５ａの一端はそれぞれ多層コンデンサ２の第１外面６上で第１外部コンタクト７ａと接続される。第２電極５ｂの一端は第１外面６上で第２外部コンタクト７ｂと接続される。第１電極５ａと第２電極５ｂとは相互に接触しない。

【0066】

さらに、多層コンデンサ２は、第２電極層１４ｂに配置される第３電極５ｃを有する。第３電極５ｃは外部コンタクト７ａ，７ｂと接続されない。第３電極５ｃは、積層方向Ｓにおける正投影において、第１電極５ａとも第２電極５ｂとも重なり合う。相応に、多層コンデンサ２内で、直列に接続された２つの内部コンデンサが形成される。その際、第１内部コンデンサは、第１電極５ａ及び第３電極５ｃによって形成され、第２内部コンデンサは、第２電極５ｂ及び第３電極５ｃによって形成される。ＭＬＳＣコンデンサ（MLSC = Multi Layer Serial Capacitor）である。

【0067】

図８は、コンデンサアレンジメント１についてのさらなる実施形態を示す。

【0068】

さらなる実施形態によれば、コンデンサアレンジメント１は複数の多層コンデンサ２を有する。複数の多層コンデンサ２は、図１乃至７との関係において１つの多層コンデンサ２に関して開示された構造と機能的特徴を有する。複数の多層コンデンサ２は、台座３の配線路によって、それぞれ１つの第１外面６と機械的かつ電気的に接続される。多層コンデンサ２は相互に並列に接続される。

【0069】

複数の多層コンデンサ２は、多層コンデンサ２の積層方向に相応する方向において順次配置される。複数の多層コンデンサ２及び台座３は同一の幅Ｂを有する。

【0070】

図９は、台座３を斜視図で示す。台座３はスリット１５を有する。スリット１５は台座３の機械的負荷の軽減に寄与することができる。例えば、スリット１５は、多層コンデンサ２の熱膨張係数と台座３の熱膨張係数との間の差異によって生じ得る機械適応力を緩和することができる。

【0071】

コンデンサアレンジメント１が台座３上に配置された複数の多層コンデンサ２を有する場合、スリット１５は２つの多層コンデンサ２の間にそれぞれ配置されることができる。配線基板との台座３の接続部の熱伝導性の著しい低下は、スリット１５を介したコンデンサアレンジメント１の表面実装の際には予期されない。なぜなら、配線基板上の台座３と接続される面は、スリット１５によって実質的に（wesentlich）縮小されていないからである。

【0072】

さらに、複数のコンデンサアレンジメント１を一緒に製造することも可能である。その際、複数の多層コンデンサ２は、スリット１５を有する単一の台座３上に配置される。台座３はスリット１５に沿って複数の部品に分割することができる。スリット１５は従って製造工程の間目標破断位置（Sollbruchstellen）として用いられることができる。

【0073】

図１０は図９に示された台座３の上面図を示す。図１１は台座３を前面から見た図を示す。

【0074】

図１２は、本発明によるコンデンサアレンジメント１の種々の特性を比較コンデンサアレンジメントと対比したシミュレーション結果の一覧表を示す。比較コンデンサアレンジメントでは、多層コンデンサは、多層コンデンサの外部電極と接続された焼結された銀層と、焼結された銀層に固定された銅フレームとを有する。銅フレームは四角形に形成され、配線基板への比較コンデンサアレンジメントのコンタクトを可能にする。

【0075】

第２乃至第５列においては、それぞれ本発明によるコンデンサアレンジメント１が考察される。第６列においては、上述の比較コンデンサアレンジメントが考察される。各コンデンサアレンジメントは、唯一の多層コンデンサ２を有し、多層コンデンサ２内の電極５ａ，５ｂ，５ｃの数と厚さは全てのコンデンサアレンジメント１において同一である。

【0076】

図１２に示されるシミュレーション結果に基づけば、温度抵抗又は温度抵抗の逆数として得られる熱伝導性は、本発明によるコンデンサアレンジメント１において、類似しており、場合によっては、固体金属導体（massive metallische Leiter）を有する比較コンデンサアレンジメントよりも良好であることが認識できる。本発明によるコンデンサアレンジメント１は比較コンデンサアレンジメントに対して、より小さい必要な設置スペースと、より大きい配線基板への接続面積とによって傑出している。特に、表の一番下の行から、本発明によるコンデンサアレンジメント１では必要な設置スペースが大幅に低減されていることがわかる。これは、特に、多層コンデンサ２がその上に固定される台座３を使用することが、コンデンサアレンジメント１の幅Ｂが多層コンデンサ２の幅と同一であるコンデンサアレンジメント１の設計を可能にすることに由来する。比較コンデンサアレンジメントでは、対照的に、アレンジメントの幅は、多層コンデンサの幅より明らかにより大きくなる。銅フレームによって幅が拡大されるからである。

【符号の説明】

【0077】

１ コンデンサアセンブリ
２ 多層コンデンサ
３ 台座
４ セラミック層
５ａ 電極
５ｂ 電極
５ｃ 電極
６ 第１外面
７ａ 外部コンタクト
７ｂ 外部コンタクト
８ 層
９ 基板
１０ａ 配線
１０ｂ 配線
１１ 基板の上面
１２ 基板の下面
１３ 空所
１４ａ 第１電極層
１４ｂ 第２電極層
１５ スリット
Ｂ 幅
Ｓ 積層方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】