Kondensatoranordnung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kondensatoranordnung. Unter einer Kondensatoranordnung wird im Folgenden eine

Anordnung verstanden, die einen Vielschichtkondensator sowie Mittel aufweist, die es ermöglichen, den

Vielschichtkondensator auf einer Leiterplatte zu montieren, insbesondere die eine Oberflächenmontage des

Vielschichtkondensators auf der Oberfläche der Leiterplatte ermöglichen .

Keramische Vielschichtkondensatoren ermöglichen es, eine Vielzahl verschiedener Anforderungen zu erfüllen, wodurch sie beispielsweise für den Einsatz als Zwischenkreiskondensator oder Snubberkondensator in elektrischen Schaltungen geeignet sind. In einer solchen Schaltung können sie als

Spannungsstabilisierendes Bauelement dienen. Dabei können die Vielschichtkondensatoren als Zwischenspeicher für

überschüssige beziehungsweise fehlende Ladung dienen, wobei sie bei einem bestimmten Gleichspannungsniveau eine

geforderte Ladungsmenge möglichst rasch aufnehmen

beziehungsweise abgeben müssen. Die Ladungsaufnahmefähigkeit der Kondensatoren wird bestimmt von deren Kapazität. Für sich schnell wiederholende Ladevorgänge ist eine hohe

Stromtragfähigkeit der Kondensatoren, insbesondere bei hohen Frequenzen, gefordert. Zusätzlich sollte zur Vermeidung von Überspannungsspitzen beim effizienten Schalten von

Halbleitern eine möglichst niedrige Induktivität eines

Kommutierungskreises des Kondensators erzielt werden. An die Vielschichtkondensatoren werden ferner weitere

elektrische Anforderungen gestellt. Insbesondere sollte ein Vielschichtkondensator geringe parasitäre Elemente, wie einen geringen äquivalenten Serienwiderstand ESR (Equivalent

Serious Resistance) und eine geringe parasitäre Induktivität ESL (Equivalent Serious Inductance) aufweisen. Ferner sollten die Kondensatoren und ihre Anbindung an eine Leiterplatte eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und hohe

thermomechanische Anforderungen erfüllen. Beispielsweise sollten die Kondensatoren auch bei großen

Temperaturänderungen, beispielsweise infolge eines

thermischen Schocks, funktionsfähig bleiben.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit der Verbindungstechnik zwischen einem keramischen

Vielschichtkondensator und einer Leiterplatte. Es sollte dabei eine Verbindung ermöglicht werden, die eine möglichst niedrige Induktivität aufweist und die eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit bietet. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist es vorteilhaft, dass eine

Kondensatoranordnung möglichst großflächig an eine

Leiterplatte montierbar ist. Ferner sollte jedoch der von der Kondensatoranordnung auf der Leiterplatte belegte Bauraum möglichst gering sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend, eine Kondensatoranordnung anzugeben, die eine besonders gute Verbindung mit einer Leiterplatte ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Kondensatoranordnung gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. Es wird eine Kondensatoranordnung vorgeschlagen, die

zumindest einen keramischen Vielschichtkondensator, der keramische Schichten und dazwischen angeordnete erste und zweite Elektroden aufweist, und einen Sockel aufweist, der ein Substrat und Leiterbahnen aufweist, wobei die

Leiterbahnen von einer zum Kondensator hinweisenden Oberseite des Substrats zu einer vom Kondensator wegweisenden

Unterseite des Substrats führen, wobei der

Vielschichtkondensator mechanisch auf dem Sockel befestigt ist und wobei die ersten Elektroden und die zweiten

Elektroden mit den Leiterbahnen elektrisch kontaktiert sind.

Der Vielschichtkondensator weist Außenkontaktierungen auf. Der Vielschichtkondensator ist für einen einseitigen

Anschluss ausgelegt. Dementsprechend sind sämtliche

Außenkontaktierungen auf einer zum Sockel weisend Außenfläche des Vielschichtkondensators angeordnet. Die ersten

Innenelektroden können dabei mit einer ersten

Außenkontaktierung elektrisch verbunden sein und die zweiten Innenelektroden können mit einer zweiten Außenkontaktierung verbunden sein. Die erste und die zweiten Außenkontaktierung können ausschließlich auf der zum Sockel weisenden

Außenfläche des Vielschichtkondensators angeordnet sein. Die hier vorgeschlagene Anordnung des Vielschichtkondensators auf dem Sockel ermöglicht es, eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit zwischen dem Vielschichtkondensator und dem Sockel zu gewährleisten und gleichzeitig eine

Verbindung mit einer geringen Induktivität zu schaffen. Diese Eigenschaften der Verbindung können insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass die mechanische Verbindung des

Vielschichtkondensators mit dem Sockel auch zur elektrischen Kontaktierung genutzt werden kann. Dabei kann der Vielschichtkondensator insbesondere großflächig auf dem

Sockel befestigt sein.

Ferner kann der Sockel auf einer Leiterplatte mittels

Oberflächenmontage befestigt werden. Die vorgeschlagene

Kondensatoranordnung ermöglicht dabei eine Verbindung des keramischen Vielschichtkondensators mit der Leiterplatte über den Sockel, wobei die Verbindung eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit bietet, eine geringe Induktivität aufweist und nur einen geringer Bauraumbedarf erforderlich ist. Bei der Oberflächenmontage kann der Sockel mit einer großen Fläche auf der Leiterplatte aufliegen, sodass auch zwischen dem Sockel und der Leiterplatte eine gute thermische Leitfähigkeit vorliegt. Dementsprechend kann in dem

Kondensator bei Betrieb entstehende Hitze in ausreichendem Maß über den Sockel auf die Leiterplatte abgeleitet werden.

Die Verbindungen zwischen der Leiterplatte und dem Sockel sowie zwischen dem Sockel und dem Vielschichtkondensator können ferner derart ausgestaltet sein, dass die Verbindungen sowohl mechanisch stabil sind als auch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ermöglichen. Die Verbindungen führen ferner zu geringen Verlusten, da sie so ausgestaltet sein können, dass sie eine niedrige Induktivität aufweisen.

Die Kondensatoranordnung kann derart ausgestaltet sein, dass bei einer Oberflächenmontage der Kondensatoranordnung der Sockel zwischen der Leiterplatte und dem

Vielschichtkondensator angeordnet ist. Bei dem Sockel kann es sich insbesondere um ein DCB-Bauteil handeln (DCB = Direct Copper Bonding) , welches ein keramisches Substrat mit

Kupferleiterbahnen aufweist. Die Kombination eines keramischen Vielschichtkondensators mit einem DCB-Sockel erlaubt ein relativ einfaches

Herstellungsverfahren, bei dem der keramische

Vielschichtkondensator auf dem Sockel einfach aufgesetzt werden kann. Eine Verbindung zwischen dem

Vielschichtkondensator und dem Sockel kann beispielsweise durch Silbersintern gefertigt werden. Die großflächige

Anbindung stellt keine hohen Anforderungen an geometrische Toleranzen bei der Fertigung und ermöglicht somit eine einfache Prozessfolge.

Bei den ersten und zweiten Elektroden, die zwischen den keramischen Schichten angeordnet sind, handelt es sich um Innenelektroden des Vielschichtkondensators. Der

Vielschichtkondensator kann ferner Außenelektroden, die auch als Außenkontaktierung bezeichnet werden, aufweisen, die mit den Elektroden elektrisch kontaktiert sind. Der

Vielschichtkondensator kann ferner dritte Elektroden

aufweisen, die nicht mit den Außenelektroden kontaktiert sind und auch als Floating Elektroden bezeichnet werden.

Das Substrat kann insbesondere ein keramisches oder

dielektrisches Material aufweisen. Die Leiterbahnen bestehen aus einem leitfähigen Material. Die Leiterbahnen können auf dem Substrat aufgedruckt sein. Der Vielschichtkondensator kann mechanisch derart auf dem Sockel befestigt sein, dass er nicht zerstörungsfrei von dem Sockel getrennt werden kann.

Die ersten und die zweiten Elektroden des

Vielschichtkondensators können jeweils an der zum Sockel weisenden Außenfläche des Vielschichtkondensators anliegen. Die Elektroden und die keramischen Schichten können

übereinander in einer Stapelrichtung S angeordnet sein, wobei die Stapelrichtung S senkrecht zu der Flächennormale der zum Vielschichtkondensator weisenden Oberfläche des Sockels sein kann .

Der Vielschichtkondensator kann eine erste Außenkontaktierung und eine zweite Außenkontaktierung aufweisen, die auf ein und derselben Außenfläche des Vielschichtkondensators angeordnet sind. Die übrigen Außenflächen des Vielschichtkondensators können frei von Außenkontaktierungen sein. Die ersten

Elektroden können über die erste Außenkontaktierung mit einer der Leiterbahnen verbunden sein und die zweiten Elektroden können über die zweite Außenkontaktierung mit einer der

Leiterbahnen verbunden sein.

Dementsprechend kann der Vielschichtkondensator für einen einseitigen Anschluss ausgelegt sein, bei dem sämtliche

Außenkontaktierungen auf einer einzigen Außenfläche

vorgesehen sind. Diese Außenfläche wird mechanisch auf dem Sockel befestigt und ist elektrisch mit dem Sockel

kontaktiert. Die Ausgestaltung des Vielschichtkondensators für einen einseitigen Anschluss ermöglicht ein sehr einfaches Herstellungsverfahren der Kondensatoranordnung, bei dem der Vielschichtkondensator auf den Sockel aufgesetzt wird.

Der Vielschichtkondensator kann mit zumindest der Hälfte der ersten Außenfläche unmittelbar auf dem Sockel aufliegen. Eine so große Auflagefläche des Vielschichtkondensators auf dem Sockel kann eine hohe thermische und elektrische

Leitfähigkeit der Verbindung des Vielschichtkondensators mit dem Sockel gewährleisten und für eine mechanisch stabile Befestigung sorgen. Vorzugsweise liegt der Vielschichtkondensator mit zumindest der 75 % der ersten Außenfläche unmittelbar auf dem Sockel auf.

Der keramische Vielschichtkondensator ist mit dem Sockel durch eine Silber aufweisende Schicht verbunden. Die Schicht kann zu 95 Gew.-% oder sogar zu 99 Gew.-% aus reinem Silber bestehen. Insbesondere kann der keramische

Vielschichtkondensator mit dem Sockel durch eine Schicht verbunden sein, die durch das Auftragen einer Paste und anschließendes Sintern gebildet wird. Eine derartige Schicht wird auch als Sintersilberschicht bezeichnet. Sintersilbern ermöglicht es, eine Schicht zu fertigen, die eine sehr stabile mechanische Befestigung des Vielschichtkondensators an dem Sockel ermöglicht und die gleichzeitig eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist. Ferner ermöglicht es die Sintersilbertechnik, eine sehr dünne

Schicht zu fertigen, die beispielsweise eine Dicke von 5 bis 50 ym aufweist. Die Kondensatoranordnung kann ferner zumindest einen zweiten keramischen Vielschichtkondensator aufweisen, der ebenfalls keramische Schichten und dazwischen angeordnete Elektroden aufweist und der auf dem Sockel angeordnet ist, wobei die Elektroden des zweiten Vielschichtkondensators mit den

Leiterbahnen elektrisch kontaktiert sind. Ein einzelner Sockel kann somit zur mechanischen Befestigung und

elektrischen Kontaktierung einer Vielzahl von

Vielschichtkondensatoren genutzt werden. Der Sockel kann zumindest einen Schlitz aufweisen, der zwischen dem keramischen Vielschichtkondensator und dem zweiten keramischen Vielschichtkondensator verläuft. Der Schlitz kann eine mechanische Entlastung bewirken, die beispielsweise durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten verursachte mechanische Spannungen abbaut . Der keramische Vielschichtkondensator und der zweite

keramische Vielschichtkondensator können zueinander parallel geschaltet sein. Durch die Parallelschaltung der

Vielschichtkondensatoren ergibt sich eine

Kondensatoranordnung, deren Gesamtkapazität der Summe der Kapazitäten der Vielschichtkondensatoren entspricht. Die

Parallelschaltung ermöglicht somit eine Kondensatoranordnung mit einer sehr hohen Kapazität zu konstruieren. Eine hohe Kapazität ist beispielsweise für eine hohe

Ladungsaufnähmefähigkeit entscheidend .

Die Kondensatoranordnung kann ein SMD-Bauteil (SMD = Surface Mounted Device) sein. Dementsprechend kann die

Kondensatoranordnung zur Oberflächenmontage auf einer

Leiterplatte geeignet sein. Dabei kann die

Kondensatoranordnung beispielsweise mittels Löten oder

Silbersintern auf der Leiterplatte befestigt werden.

Insbesondere kann die Kondensatoranordnung für eine Vielzahl verschiedener Methoden zur Oberflächenmontage auf der

Leiterplatte geeignet sein.

Die Kondensatoranordnung kann dazu ausgestaltet sein, derart auf einer Leiterplatte befestigt zu werden, dass der Sockel mit einer Fläche von zumindest 40mm ² unmittelbar auf einer Leiterplatte aufliegt. Beispielsweise kann der Sockel auf der Leiterplatte mit einer Fläche von 51,7 mm ² aufliegen.

Das Material und die Dicke des Substrats sowie das Material und die Dicke der Leiterbahnen kann so gewählt werden, dass der Sockel einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten

aufweist, der an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Vielschichtkondensators angepasst ist. Insbesondere kann sich der thermische Ausdehnungskoeffizient des Sockels um weniger als 0,5 ppm/K, vorzugsweise um weniger 0,1 ppm/K, von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des

Vielschichtkondensators unterscheiden. Durch eine Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten aneinander kann sichergestellt werden, dass auch bei Temperaturänderungen die Kondensatoranordnung keinen hohen mechanischen Spannungen ausgesetzt wird, die sich andernfalls durch unterschiedliche Ausdehnungen von Sockel und Vielschichtkondensator ergeben würden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Sockels wird durch das Verhältnis der Materialmenge des Substrats zu der Materialmenge der Leiterbahnen bestimmt. Durch eine entsprechende Wahl dieses Verhältnisses kann der thermische Ausdehnungskoeffizient auf einen gewünschten Wert eingestellt werden . Der Vielschichtkondensator kann beispielsweise einen

thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 10 ppm/K aufweisen. Der Vielschichtkondensator kann im Wesentlichen aus einem keramischen Material, das beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 3 ppm/K, und Innenelektroden, die beispielsweise aus Kupfer bestehen und einen deutlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, bestehen. Auch der thermische Ausdehnungskoeffizient des Vielschichtkondensators kann in gewünschter Weise eingestellt werden, indem das Verhältnis der Materialmenge des

keramischen Materials und der Materialmenge der

Innenelektroden entsprechend gewählt wird. Als Material für das Substrat des Sockels kann beispielsweise Siliziumnitrid gewählt werden, das einen thermischen

Ausdehnungskoeffizienten von 2,5 ppm/K aufweist. Als Material für das Substrat kann alternativ Aluminiumoxid gewählt werden, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6,8 ppm/K aufweist. Durch die Einstellung der Dicke einer Kupferschicht, die die Leiterbahnen des Sockels bildet, und durch die Einstellung der Dicke des Substrats kann nunmehr der thermische Ausdehnungskoeffizient des Sockels an den Kondensator angepasst werden. So würde beispielsweise bei einem Substrat aus Aluminiumoxid eine vergleichsweise dünne Kupferschicht gewählt werden und bei einem Substrat aus

Siliziumnitrid eine vergleichsweise dicke Kupferschicht. Der Sockel und der Vielschichtkondensator können die gleiche Breite aufweisen. Dementsprechend kann die Breite der

Kondensatoranordnung der Breite des Vielschichtkondensators entsprechen. Somit ist eine Erhöhung der Breite zur

Befestigung des Vielschichtkondensators auf einer

Leiterplatte nicht notwendig. Dadurch kann der Bauraumbedarf der Kondensatoranordnung auf die Ausdehnungen des

Vielschichtkondensators begrenzt werden.

Eine gleiche Breite soll hier so verstanden werden, dass die Breiten des Sockels und des Vielschichtkondensators sich lediglich im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen

voneinander unterscheiden. Dementsprechend kann die Breite des Sockels von der Breite des Vielschichtkondensators um weniger als 0,1 mm abweichen.

Das Substrat kann Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder

Aluminiumnitrid aufweisen. Siliziumnitrid zeichnet sich insbesondere durch eine hohe thermische Leitfähigkeit von 30 W/mK aus. Aluminiumoxid weist eine thermische Leitfähigkeit von 20 W/mK auf. Das Substrat kann eine Dicke zwischen 0,1 mm und 2,0 mm aufweisen.

Die Leiterbahnen können aus Kupfer bestehen. Die Leiterbahnen können eine Dicke zwischen 0,05 mm und 1,0 mm aufweisen. Die Dicke der Leiterbahnen sollte nicht kleiner als 0,05 mm gewählt werden, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten .

Im Folgenden werden vorteilhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung genannt. Um die Aspekte untereinander besser referenzieren zu können, sind die Aspekte nummeriert.

1. Kondensatoranordnung aufweisend

- zumindest einen keramischen Vielschichtkondensator, der keramische Schichten und dazwischen angeordnete erste und zweite Elektroden aufweist, und

- einen Sockel, der ein Substrat und Leiterbahnen aufweist, wobei die Leiterbahnen von einer zum

Vielschichtkondensator hinweisenden Oberseite des

Substrats zu einer vom Vielschichtkondensator

wegweisenden Unterseite des Substrats führen,

wobei der Vielschichtkondensator mechanisch auf dem Sockel befestigt ist und wobei die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden mit den Leiterbahnen elektrisch kontaktiert sind.

2. Kondensatoranordnung gemäß dem vorherigen Aspekt,

wobei der Vielschichtkondensator eine erste

Außenkontaktierung und eine zweite Außenkontaktierung aufweist, die auf ein und derselben Außenfläche des Vielschichtkondensators angeordnet sind, wobei die ersten Elektroden über die erste

Außenkontaktierung mit einer der Leiterbahnen verbunden sind, und

wobei die zweiten Elektroden über die zweite

Außenkontaktierung mit einer der Leiterbahnen verbunden sind .

Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Vielschichtkondensator mit zumindest der

Hälfte der ersten Außenfläche unmittelbar auf dem Sockel aufliegt .

Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der keramische Vielschichtkondensator mit dem Sockel durch eine Silber aufweisende Schicht verbunden ist .

Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der keramische Vielschichtkondensator mit dem Sockel durch eine Schicht verbunden ist, die durch das Auftragen einer Paste und anschließendes Sintern

gebildet wird.

Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei ein zweiter keramischer Vielschichtkondensator, der keramische Schichten und dazwischen angeordnete Elektroden aufweist, auf dem Sockel angeordnet ist, und wobei die Elektroden des zweiten Vielschichtkondensators mit den Leiterbahnen elektrisch kontaktiert sind.

Kondensatoranordnung gemäß dem vorherigen Aspekt, wobei der Sockel zumindest einen Schlitz aufweist, der zwischen dem keramischen Vielschichtkondensator und dem zweiten keramischen Vielschichtkondensator verläuft. 8. Kondensatoranordnung gemäß einem der Aspekte 6 oder 7, wobei der keramischen Vielschichtkondensator und der zweite keramische Vielschichtkondensator zueinander parallel geschaltet sind. 9. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei die Kondensatoranordnung ein SMD-Bauteil ist.

10. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei das Material und die Dicke des Substrats sowie das Material und die Dicke der Leiterbahnen so gewählt wird, dass der Sockel einen thermischen

Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der an den

thermischen Ausdehnungskoeffizienten des

Vielschichtkondensators angepasst ist.

11. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei der Sockel und der Vielschichtkondensator die gleiche Breite aufweisen. 12. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei das Substrat Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid aufweist.

13. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei das Substrat eine Dicke zwischen 0,1 mm und 2,0 mm aufweist .

Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei die Leiterbahnen aus Kupfer bestehen.

15. Kondensatoranordnung gemäß einem der vorherigen Aspekte, wobei die Leiterbahnen eine Dicke zwischen 0,05 mm und 1,0 mm aufweist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert . Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine

Kondensatoranordnung .

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine Elektrodenkonfiguration eines Vielschichtkondensators gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine Elektrodenkonfiguration eines Vielschichtkondensators gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel .

Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine

Kondensatoranordnung .

Figur 9 zeigt einen Sockel in einer perspektivischen Ansicht.

Figur 10 zeigt den in Figur 9 gezeigten Sockel in einer

Draufsicht .

Figur 11 zeigt den Sockel in einer Ansicht von vorn.

Figur 12 zeigt eine tabellarische Übersicht über

Simulationsergebnisse, die verschiedene Eigenschaften verschiedener erfindungsgemäßer Kondensatoranordnungen mit einer Vergleichskondensatoranordnung vergleicht.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine

Kondensatoranordnung 1. Die Kondensatoranordnung 1 weist einen keramischen Vielschichtkondensator 2 und einen Sockel 3 auf. Ferner zeigt Figur 1 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Querschnitt, der es ermöglicht, Details der

Kondensatoranordnung 1 zu erkennen.

Der keramische Vielschichtkondensator 2 weist

übereinandergestapelte keramische Schichten 4 und dazwischen angeordnete Elektroden 5a, 5b, 5c auf. Verschiedene

Ausführungsbeispiele für den Aufbau des keramischen

Vielschichtkondensators 2 werden später anhand der Figuren 2 bis 7 erläutert. Auf einer ersten Außenfläche 6, die zu dem Sockel 3 hin gerichtet ist, weist der keramische

Vielschichtkondensator 2 zwei Außenkontaktierungen 7a, 7b auf. Die Elektroden 5a, 5b sind mit den Außenkontaktierungen 7a, 7b elektrisch verbunden. Dementsprechend ist der

Vielschichtkondensator 2 für einen einseitigen Anschluss vorgesehen. Die in Figur 1 gezeigte Schraffur stellt nicht den Verlauf der Elektroden 5a, 5b, 5c dar, sondern dient lediglich dazu, den Vielschichtkondensator 2 besser von weiteren Elementen der Kondensatoranordnung 1 unterscheiden zu können.

Insbesondere sind die Elektroden 5a, 5b und ein

piezoelektrisches Material derart in dem keramischen

Vielschichtkondensators 2 gestapelt, dass sich in einer

Stapelrichtung S jeweils eine Elektrode 5a, die mit der einen Außenkontaktierung 7a verbunden ist, und eine Elektrode 5b, die mit der anderen Außenkontaktierung 7b verbunden ist, abwechseln und dass zwischen je zwei Elektroden 5a, 5b eine Schicht des piezoelektrischen Materials angeordnet ist.

Die Außenkontaktierungen 7a, 7b weisen eine Dicke zwischen 0,1 ym und 1 ym auf. Als „Dicke" wird hier die Ausdehnung der jeweiligen Schicht in eine Richtung bezeichnet, die parallel zur Richtung der Flächennormale der ersten Außenfläche 6 des Vielschichtkondensators 2 ist. Der Vielschichtkondensator 2 ist mechanisch mit dem Sockel 3 verbunden. Diese Verbindung wird durch eine Schicht 8 hergestellt, die Silber aufweist. Insbesondere kann die

Schicht 8 zu 95 Gew.-% oder sogar zu 99 Gew . ~6 aus reinem Silber bestehen. Die Schicht 8, die den

Vielschichtkondensator 2 mit dem Sockel 3 verbindet, wird durch Sintern einer Paste gebildet. Der Vorgang, bei dem der Vielschichtkondensator 2 an dem Sockel 3 befestigt wird, wird auch als Silbersintertechnik bezeichnet. Die Schicht 8 stellt ferner einen elektrischen Kontakt zwischen den

Außenkontaktierungen 7a, 7b des Vielschichtkondensators 2 und dem Sockel 3 her. Die Silber aufweisende Schicht 8 weist eine Dicke zwischen 5 ym und 50 ym auf.

Der Sockel 3 weist ein Substrat 9 und Leiterbahnen 10a, 10b auf. Das Substrat 9 besteht aus einem keramischen oder dielektrischen Material, beispielsweise aus Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid. Das Substrat 9 weist eine quaderförmige Form auf, wobei eine Oberseite 11 des Substrats 9 zum Vielschichtkondensator 2 hingewandt ist und wobei eine Unterseite 12 des Substrats 9 vom Vielschichtkondensator 2 weg weist. Das Substrat 9 weist eine Dicke zwischen 0,2 mm und 1 , 0 mm auf . Die Leiterbahnen 10a, 10b verlaufen auf der Oberfläche des Substrats 9 von der Oberseite 11 des Substrats 9 zur

Unterseite 12 des Substrats 9 hin. Die Leiterbahnen 10a, 10b bestehen aus einem leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer. Die Leiterbahnen 10a, 10b weisen eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,6 mm auf.

Insbesondere weist der Sockel 3 eine erste Leiterbahn 10a und eine zweite Leiterbahn 10b auf. Auf der Oberseite 11 des Substrats 9 befindet sich zwischen den beiden Leiterbahnen 10a, 10b ein mit Luft gefüllter Hohlraum 13. Der Abstand zwischen den beiden Leiterbahnen 10a, 10b ist so groß, dass es nicht zu einem elektrischen Überschlag zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn 10a, 10b kommt. Insbesondere wird der Abstand der beiden Leiterbahnen 10a, 10b voneinander so gewählt, dass an die Kondensatoranordnung 1 gestellte

Kriechstreckenanforderungen erfüllt sind. Auch auf der

Unterseite 12 des Substrats 9 sind die beiden Leiterbahnen 10a, 10b so weit voneinander entfernt, dass es nicht zu einem elektrischen Überschlag zwischen den beiden Leiterbahnen 10a, 10b kommen kann.

Bei dem Sockel 3 handelt es sich um ein sogenanntes DCB- Bauteil (DCB = Direct Copper Bonding) , das manchmal auch als DBC-Bauteil bezeichnet wird (DBC = Direct Bonded Copper) . Diese Bauteile sind zur Oberflächenmontage auf einer

Leiterplatte geeignet. Es handelt sich dementsprechend bei der Kondensatoranordnung 1 um ein SMD-Bauteil (SMD = Surface Mounted Device). Wird die Kondensatoranordnung 1, aufweisend den Vielschichtkondensator 2 und den Sockel 3, mittels

Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte befestigt, so können dazu die auf der Unterseite 12 des Substrats 9

angeordneten Leiterbahnen 10a, 10b beispielsweise mittels einer Lötverbindung oder mittels einer durch

Sintersilbertechnik gefertigten Verbindungsschicht mit der Leiterplatte verbunden werden. Der Vielschichtkondensator 2 und der Sockel 3 weisen eine identische Breite B auf. Die Breite B gibt dabei die

Ausdehnung des Vielschichtkondensators 2 beziehungsweise des Sockels 3 in eine Raumrichtung an, die senkrecht zu einer Flächennormale der ersten Außenfläche 6 des

Vielschichtkondensators 2 ist und die ferner senkrecht zu einer Stapelrichtung S ist, in der die Elektroden 5a, 5b, 5c und die keramischen Schichten 4 in dem Vielschichtkondensator 2 übereinander gestapelt sind. Die Stapelrichtung S zeigt dabei aus der Zeichenebene der Figur 1 heraus.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen eine Elektrodenkonfiguration des Vielschichtkondensators 2 gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel. Die Elektrodenkonfiguration ermöglicht einen einseitigen Anschluss des Vielschichtkondensators 2, wobei die Elektroden 5a, 5b mit den auf der ersten

Außenfläche 6 des Vielschichtkondensators 2 angeordneten Außenkontaktierungen 7a, 7b kontaktiert sind. Figur 2 zeigt den Vielschichtkondensator 2 in einer perspektivischen

Ansicht. Figur 3 zeigt eine einzelne erste Elektrodenschicht 14a, in der eine erste Elektrode 5a angeordnet ist, und eine einzelne zweite Elektrodenschicht 14b, in der eine zweite Elektrode 5b angeordnet ist. Die ersten und die zweiten

Elektrodenschichten 14a, 14b sind in dem

Vielschichtkondensator 2 abwechselnd übereinander gestapelte, wobei zwischen zwei Elektrodenschichten 14a, 14b jeweils eine keramische Schicht 4 angeordnet ist. Figur 4 zeigt den

Vielschichtkondensator 2 in Draufsicht. Der Vielschichtkondensator 2 weist gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel erste Elektroden 5a und zweite Elektroden 5b auf. Eine erste Elektrode 5a ist in der linken Abbildung der Figur 3 gezeigt. Ein Ende der ersten Elektrode 5a ist dabei zu der ersten Außenfläche 6 des Vielschichtkondensators 2 herausgeführt und mit der ersten Außenkontaktierung 7a verbunden. Mit der zweiten Außenkontaktierung 7b ist die erste Elektrode 5a nicht verbunden. In der rechten Abbildung der Figur 3 ist eine zweite

Elektrode 5b gezeigt. Die zweiten Elektroden 5b sind mit der zweiten Außenkontaktierung 7b verbunden. Ein Ende der zweiten Elektroden 5b liegt an der ersten Außenfläche 6 an. In einer orthogonalen Projektion in Stapelrichtung S überlappen sich die ersten Elektroden 5a und die zweiten Elektroden 5b in weiten Bereichen, nicht jedoch in den Enden, die mit der ersten Außenfläche 6 verbunden sind. Die überlappenden

Flächen der ersten und der zweiten Elektroden 5a, 5b sind insbesondere in der in Figur 4 gezeigten Draufsicht deutlich zu erkennen.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Elektrodenkonfiguration des Vielschichtkondensators 2. Figur 5 zeigt die Elektrodenkonfiguration in dem

Vielschichtkondensator 2 in perspektivischer Ansicht. Figur 6 zeigt eine einzelne erste Elektrodenschicht 14a, in der eine erste Elektrode 5a und eine zweite Elektrode 5b angeordnet sind, und eine einzelne zweite Elektrodenschicht 14b, in der eine dritte Elektrode 5c angeordnet ist. Die ersten und die zweiten Elektrodenschichten 14a, 14b sind in dem

Vielschichtkondensator 2 abwechselnd übereinander gestapelte, wobei zwischen zwei Elektrodenschichten 14a, 14b jeweils eine keramische Schicht 4 angeordnet ist. Figur 4 zeigt den

Vielschichtkondensator 2 in Draufsicht.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist der

Vielschichtkondensator somit erste Elektroden 5a, zweite Elektroden 5b und dritte Elektroden 5c auf. In der ersten Elektrodenschicht 14a sind die ersten Elektroden 5a und die zweiten Elektroden 5b angeordnet. Dabei ist ein Ende der ersten Elektroden 5a jeweils mit der ersten

Außenkontaktierung 7a auf der ersten Außenfläche 6 des

Vielschichtkondensators 2 verbunden. Ein Ende der zweiten Elektroden 5b ist mit der zweiten Außenkontaktierung 7b auf der ersten Außenfläche 6 verbunden. Die ersten Elektroden 5a und die zweiten Elektroden 5b berühren einander nicht.

Ferner weist der Vielschichtkondensator 2 die dritten

Elektroden 5c auf, die in den zweiten Elektrodenschichten 14b angeordnet sind. Die dritten Elektroden 5c sind mit keiner der Außenkontaktierungen 7a, 7b verbunden. Die dritten

Elektroden 5c überlappen sowohl mit den ersten Elektroden 5a als auch mit den zweiten Elektroden 5b in einer orthogonalen Projektion in Stapelrichtung S. Dementsprechend werden in dem Vielschichtkondensator 2 zwei interne Kondensatoren gebildet, die serielle verbunden sind. Dabei wird ein erster interner Kondensator von den ersten und den dritten Elektroden 5a, 5c gebildet und ein zweiter interner Kondensator wird von den zweiten und den dritten Elektroden 5b, 5c gebildet. Es handelt sich um einen MLSC-Kondensator (MLSC = Multi Layer Serial Capacitor) .

Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die

Kondensatoranordnung 1. Gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Kondensatoranordnung 1 mehrere Vielschichtkondensatoren 2 auf. Die Vielschichtkondensatoren 2 können dabei die

strukturellen und funktionellen Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 7 für den einen

Vielschichtkondensator 2 offenbart wurden. Die

Vielschichtkondensatoren 2 sind jeweils mit einer ersten Außenfläche 6 mit den Leiterbahnen des Sockels 3 mechanisch und elektrisch verbunden. Die Vielschichtkondensatoren 2 sind zueinander parallel verschaltet.

Die Vielschichtkondensatoren 2 sind hintereinander in einer Richtung angeordnet, die der Stapelrichtung S der

Vielschichtkondensatoren 2 entspricht. Die

Vielschichtkondensatoren 2 und der Sockel 3 weisen eine identische Breite B auf.

Figur 9 zeigt den Sockel 3 in einer perspektivischen Ansicht. Der Sockel 3 weist Schlitze 15 auf. Die Schlitze 15 können zur mechanischen Entlastung des Sockels 3 beitragen.

Beispielsweise können die Schlitze 15 mechanische Spannungen abbauen, die sich durch Unterschiede zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Vielschichtkondensatoren 2 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizient des Sockels 3 ergeben können.

Weist die Kondensatoranordnung 1 mehrere

Vielschichtkondensatoren 2 auf, die auf dem Sockel 3

angeordnet sind, so können die Schlitze 15 jeweils zwischen zwei Vielschichtkondensatoren 2 angeordnet sein. Eine

signifikante Reduktion der thermischen Leitfähigkeit der Verbindung des Sockels 3 mit einer Leiterplatte ist bei einer Oberflächenmontage der Kondensatoranordnung 1 durch die Schlitze 15 nicht zu erwarten, da die Fläche, mit der der Sockel 3 auf einer Leiterplatte angebunden ist, durch die Schlitze 15 nicht wesentlich verkleinert wird. Ferner ist es möglich eine Vielzahl von

Kondensatoranordnungen 1 gemeinsam zu fertigen. Dabei können eine Vielzahl von Vielschichtkondensatoren 2 auf einem einzigen Sockel 3 angeordnet werden, der Schlitze 15

aufweist. Der Sockel 3 kann dann entlang der Schlitze 15 in mehrere Bauteile vereinzelt werden. Die Schlitze 15 können somit während eines Herstellungsverfahrens als

Sollbruchstellen verwendet werden.

Figur 10 zeigt den in Figur 9 gezeigten Sockel 3 in einer Draufsicht. Figur 11 zeigt den Sockel 3 in einer Ansicht von vorn .

Figur 12 zeigt eine tabellarische Übersicht über

Simulationsergebnisse, die verschiedene Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung 1 mit einer

Vergleichskondensatoranordnung vergleicht. Bei der

Vergleichskondensatoranordnung weist ein

Vielschichtkondensator eine gesinterten Silberschicht, die mit einer Außenelektrode eines Vielschichtkondensators verbunden ist, und einen Kupferrahmen auf, der an der

gesinterten Silberschicht befestigt ist. Der Kupferrahmen ist rechtwinklig geformt und ermöglicht die Kontaktierung der Vergleichskondensatoranordnung an einer Leiterplatte. In der zweiten bis fünften Spalte wird jeweils eine

erfindungsgemäße Kondensatoranordnung 1 betrachtet. In der sechsten Spalte wird die oben beschriebene

Vergleichskondensatoranordnung betrachtet. Jede der Kondensatoranordnungen weist einen einzigen

Vielschichtkondensator 2 auf, wobei die Anzahl und die Dicke der Elektroden 5s, 5b, 5c in den Vielschichtkondensatoren 2 bei allen Kondensatoranordnungen 1 identisch sind.

Anhand den in Figur 12 gezeigten Simulationsergebnissen ist zu erkennen, dass der Temperaturwiderstand bzw. die

thermische Leitfähigkeit, die sich als Kehrwert des

Temperaturwiderstand ergibt, bei den erfindungsgemäßen

Kondensatoranordnung 1 ähnlich und zum Teil sogar besser ist als bei der Vergleichskondensatoranordnung, die massive metallische Leiter aufweist. Die erfindungsgemäßen

Kondensatoranordnungen 1 zeichnen sich gegenüber der

Vergleichskondensatoranordnung durch einen kleineren

Bauraumbedarf und eine größere Anbindungsfläche an eine

Leiterplatte aus. Insbesondere der untersten Zeile der

Tabelle ist zu entnehmen, dass bei den erfindungsgemäßen Kondensatoranordnungen 1 der Bauraumbedarf erheblich

verringert ist. Dieses ist insbesondere darauf

zurückzuführen, dass die Verwendung des Sockels 3, auf dem der Vielschichtkondensator 2 befestigt ist, es ermöglicht, eine Kondensatoranordnung 1 zu konstruieren, deren Breite B identisch zu der Breite des Vielschichtkondensators 2 ist. Bei der Vergleichskondensatoranordnung muss dagegen die

Breite der Anordnung deutlich größer sein als die Breite des Vielschichtkondensators, da durch den Kupferrahmen die Breite vergrößert wird. Kondensatoranordnung Vielschichtkondensator Sockel

keramische Schicht

Elektrode

Elektrode

Elektrode

erste Außenfläche

Außenkontaktierung

Außenkontaktierung

Schicht

Substrat

Leiterbahn

Leiterbahn

Oberseite des Substrats Unterseite des Substrats Hohlraum

erste Elektrodenschicht zweite Elektrodenschicht Schlitz

Breite

Stapelrichtung