JP2003338421A - ケースモールド型乾式コンデンサ - Google Patents

ケースモールド型乾式コンデンサ

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JP2003338421A
JP2003338421A JP2002147410A JP2002147410A JP2003338421A JP 2003338421 A JP2003338421 A JP 2003338421A JP 2002147410 A JP2002147410 A JP 2002147410A JP 2002147410 A JP2002147410 A JP 2002147410A JP 2003338421 A JP2003338421 A JP 2003338421A
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誠 冨田
Shigeo Okuno
茂男 奥野
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケースモールド型乾式コンデンサにおいて、
内部発熱や環境の温度変化によりコンデンサ素子や接続
端子に応力がかかり、コンデンサの信頼性低下を招くと
いう問題があった。また、低高温時に生ずる応力に耐え
きれずに充填樹脂にクラックが生じるという課題を有し
ていた。 【解決手段】 本発明のケースモールド型コンデンサ
は、上記課題を解決するために、充填樹脂の特性である
曲げ強度を120MPa以上でかつ曲げ弾性率を700
0MPa以下とである充填樹脂を備えることで耐冷熱衝
撃性を向上させ、かつ、耐湿性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ素子を
外装ケース内に備え、外装ケース内に樹脂充填されてな
るケースモールド型乾式コンデンサに関するものであ
る。特にモータ駆動のインバータ回路に使用されるコン
デンサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ケースモールド型乾式フイルムコ
ンデンサは、従来の家電分野から車両分野をはじめとし
て、あらゆる分野に展開されている。特に産業用や車両
用のケースモールド型コンデンサには、高電流に耐え得
る性能と小型化また高い信頼性が要求される。
【0003】図6は上記従来のケースモールド型乾式コ
ンデンサを示しており、11はコンデンサ素子、12は
接続端子、13は充填樹脂、14は外装ケース、15は
電極を示す。
【0004】以上のように構成された従来のケースモー
ルド型乾式コンデンサは、コンデンサ素子11の電極1
5に接続端子12を接続し、それらを外装ケース14に
内蔵する。さらに、コンデンサ素子11の耐湿性、耐塵
性を向上させるために、外装ケース14内に充填樹脂1
3をモールドさせていた。この充填樹脂13の材質とし
て、電気特性が優れ、耐水性、耐湿性が良く、他の材料
との密着性が良いなどの特性面の理由により、熱硬化性
のエポキシ樹脂が多用されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特に、大電流
を流し得るために、前記コンデンサ素子11や接続端子
12が大型化するのに伴い、従来のケースモールド型コ
ンデンサは、それぞれの材質の違いから線膨張係数に差
があるため、内部発熱や環境の温度変化によりコンデン
サ素子11及び接続端子12に応力がかかり、コンデン
サの信頼性低下を招くという問題があった。また、充填
樹脂剤として多用されるエポキシ樹脂は耐湿性に優れて
いる反面、柔軟性が劣るために低高温時に生ずる応力に
耐えきれずにクラックが生じるという課題を有してい
た。これを克服するために充填樹脂を柔軟性が優れてい
るウレタン樹脂を使用することも考えられるが、一般的
にウレタン樹脂は、ウレタン樹脂自身の耐湿性が劣る上
に、他の材料との接着強度が低いため、界面から容易に
水分の進入を許し、内部コンデンサ素子に影響を与え劣
化させてしまう。
【0006】本発明は、このような課題を解決するた
め、耐湿性を確保しつつ、耐冷熱衝撃性を向上させたケ
ースモールド型乾式コンデンサを提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のケースモールド
型コンデンサは、上記課題を解決するために、曲げ強度
を120MPa以上でかつ曲げ弾性率を7000MPa
以下の特性を有する充填樹脂を用いている。そして、こ
の構成により耐冷熱衝撃性を向上させ、かつ、耐湿性を
向上させる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図3を用いて説明する。
【0009】(実施の形態1)図1は本実施の形態のケ
ースモールド型乾式コンデンサの断面図であり、1は樹
脂フィルムに金属蒸着した金属化フィルムを巻回または
積層してなるコンデンサ素子、2はコンデンサ素子1の
端面に設けられた電極、3はコンデンサ素子1を収納す
る外装ケース、4は外装ケ―ス3内に充填される充填樹
脂、5は電極2に取り付けられ、コンデンサ素子1と外
部機器等と電気的に接続する接続端子である。
【0010】そして、充填樹脂4は、コンデンサ素子1
を水分や塵から保護し、さらに外装ケース3はコンデン
サ素子1や接続端子5および充填樹脂4を保持、保護し
ていて、これらによってケースモールド型乾式コンデン
サが構成されている。
【0011】充填樹脂4はエポキシ樹脂であり、曲げ強
度が130MPa、曲げ弾性率が6600MPa、吸水率
が1.9%のものを使用している。一般的にエポキシ樹
脂の特性は曲げ強度の値が高くなると、これに比例して
曲げ弾性率も高くなる。表1に本実施の形態のエポキシ
樹脂、一般的なエポキシ樹脂a〜d、およびウレタン樹
脂の線膨張係数、曲げ強度、曲げ弾性率、吸水率の特性
比較およびー40℃から90℃間の冷熱衝撃試験結果を
示す。
【0012】
【表1】
【0013】表1に示すように、本実施の形態のエポキ
シ樹脂は、一般エポキシ樹脂a〜dと比較して曲げ強度
が高い割に曲げ弾性率が低いことがわかる。この特性に
より、樹脂に応力が加わったとき、高い強度で耐えると
ともに、低い弾性率で応力を緩和する作用が働き、接続
端子周辺のエポキシ樹脂自身のクラックを防ぐ。本実施
の形態では、曲げ強度130MPa、曲げ弾性率660
0MPaを代表例としてあげているが、エポキシ樹脂の
性質上曲げ強度が120〜200MPaでかつ弾性率が
4000〜7000MPaであれば、試験範囲内でクラ
ックが生じない。また、線膨張係数は、電極材質の線膨
張係数は一般に1×10-6〜3×10-6 -1であり、充
填樹脂4の線膨張係数は3×10-6〜4×10-6-1
することで、冷熱衝撃の環境に耐えうる。また、ウレタ
ン樹脂の場合も接続端子周辺のウレタン樹脂にクラック
は生じないが、ウレタン樹脂ではコンデンサ素子1を水
分から十分に保護出来ないために静電容量が低下する図
2に本実施の形態のエポキシ樹脂とウレタン樹脂の耐湿
試験結果を示す。図2に示した通り、ウレタン樹脂では
100時間程度で静電容量が低下する。表1に示す様
に、充填する樹脂は、吸水率が1.5〜2.5%であ
り、この範囲であれば、水分からコンデンサ素子1を保
護でき、静電容量を低下させることはない。
【0014】以上のように、本実施の形態によれば充填
樹脂1を曲げ強度120MPa以上でかつ曲げ弾性率を
7000MPa以下にし、さらには線膨張係数を3×1
-6〜4×10-6-1 にすることで耐冷熱衝撃性を向
上することができる。さらには、吸水率を1.5〜2.
5%にすることで、長時間使用しても静電容量を低下さ
せることなく安定した静電容量を維持できる。
【0015】なお、本実施の形態ではエポキシ樹脂を使
用したが、同等の曲げ強度、曲げ弾性率、さらには線膨
張係数、吸水率の条件を満たす他の熱硬化性樹脂でもよ
い。
【0016】また、本実施の形態では図1において、接
続端子5を断面積が6〜50mm2の板状とすると尚一層
効果を奏する。すなわち、このようにすることにより、
コンデンサ素子1に与える熱的影響を抑え、発熱により
耐冷熱衝撃性への悪影響を阻止できる。その実験結果に
ついて図3を用いて以下に説明する。
【0017】図3は、接続端子3の断面積を変えた時の
温度上昇の関係を示す図である。
【0018】接続端子3の断面積を8mm2、6mm2、4
mm2、2mm2にした場合において、実効電流を30A流し
た時のそれぞれのコンデンサ素子電極部5と接続端子3
の接続部分の温度上昇試験結果を示す。結果が示すとお
り、接続端子3の断面積が6mm2未満では、10K以
上の発熱が伴い、コンデンサ素子1に与える熱的影響が
大となる他、その発熱により、耐冷熱衝撃性も影響を及
ぼす。
【0019】以上のように、接続端子5の断面積を6mm
2以上とすることにより、30A程度の高い電流を流して
も耐冷熱衝撃性を向上させることができる。
【0020】なお、接続断面積が50mm2以上では、充
填樹脂4にかかる応力が増し、冷熱衝撃性に影響を及ぼ
すので、6〜50mm2にするのが最もよい。さらには、
図3に示す様に、断面積6mm2以上であれば、温度上昇
が抑制できることと、コスト面から断面積を6mm2にす
るのが最善である。
【0021】次に、本実施の形態のケースモールド型乾
式コンデンサの製造手順について図4を用いて説明す
る。
【0022】図4(a)〜(d)は本実施の形態のケー
スモールド型乾式コンデンサの製造手順1〜4を模式的
に示した図であり、6は半田付け部を示し、その他の図
1で説明した同一構成のものには同一の符号を付して重
複する説明を省略する。
【0023】図4(a)の手順1に示すように、コンデ
ンサ素子1の両電極面に接続端子2の半田付け部6に半
田付けする。さらに図4(b)の手順2に示すように外
装ケース3に挿入する。図4(c)の状態でヒートエー
ジングする。ヒートエージングの条件は90℃10時間
とした。一方、充填用のエポキシ樹脂は、図示しない
が、硬化剤40℃、主剤80℃に熱して混合、攪拌す
る。このエポキシ樹脂は、曲げ強度120MPa以上で
かつ曲げ弾性率を7000MPa以下の条件を満たすも
のである。この状態にしたエポキシ樹脂3を図4(d)
に示すようにヒートエージング後のコンデンサ素子1入
りの外装ケース4内に注入する。注入後、80℃2.5
時間、100℃4.5時間でエポキシ樹脂を硬化させ
る。このように最初に低い温度で硬化させることによ
り、充填樹脂内の密度の偏りを抑え、全体に均等に密度
が分散するようにすることで、内部応力を弱め、冷熱衝
撃にも強いコンデンサにすることができる。
【0024】尚、該形態では半田を用いてコンデンサ素
子電極部5と接続端子2を接続したが、溶接等でも良
い。
【0025】また、図5は本実施の形態のケースモール
ド型乾式コンデンサを車輌駆動用モータを駆動するイン
バータ回路の平滑用として用いた例を示す図であり、2
1は電池などの直流電源、22は本実施の形態のケース
モールド型乾式コンデンサ、23はインバータ回路、2
4はモータ、25は自動車を示す。
【0026】本実施の形態で示したケースモールド型乾
式コンデンサ22は、上記で示したように、繰り返し受
ける急激な熱変動に強いので、図5で示すように車輌駆
動用モータ24を駆動するインバータ回路23の平滑用
として用い、自動車25に搭載するのに適している。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明は曲げ強度を12
0MPa以上でかつ、曲げ弾性率を7000MPa以下
の充填樹脂を使用することにより耐冷熱衝撃性の良いケ
ースモールド型乾式コンデンサを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるケースモールド型
乾式コンデンサの構成を示す断面図
【図2】本実施の形態とウレタン樹脂の静電容量変化率
を示す図
【図3】本実施の形態における接続端子断面積と温度上
昇の関係を示す図
【図4】本発明の実施の形態におけるケースモールド型
乾式コンデンサの製造手順を示す図 (a)手順1を示す図 (b)手順2を示す図 (c)手順3を示す図 (d)手順4を示す図
【図5】本実施の形態のケースモールド型乾式コンデン
サを車輌駆動用モータを駆動するインバータ回路の平滑
用として用いた例を示す図
【図6】従来のケースモールド型乾式コンデンサの構成
を示す断面図
【符号の説明】
1 コンデンサ素子 2 電極 3 外装ケース 4 充填樹脂 5 接続端子 23 インバータ回路 24 モータ 25 自動車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E082 AA06 BB07 FF05 FG06 GG08 HH02 HH28 5H115 PA15 PC06 PG04 PI11 PI29 PU01 PV09 UI40

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極を有するコンデンサ素子と、前記コ
    ンデンサ素子の電極と接続する接続端子と、前記コンデ
    ンサ素子と前記接続端子の少なくとも一部とを内蔵する
    外装ケースとを備え、前記外装ケースに樹脂充填されて
    なるケースモールド型コンデンサであって、前記充填さ
    れた樹脂は曲げ強度が120MPa以上であり、かつ曲
    げ弾性率が7000MPa以下であるケースモールド型
    乾式コンデンサ。
  2. 【請求項2】 充填された樹脂は、吸水率が1.5〜
    2.5%である請求項1記載のケースモールド型乾式コ
    ンデンサ。
  3. 【請求項3】 充填された樹脂は、線膨張係数が3×1
    -6〜4×10-6-1である請求項1または2記載のケ
    ースモールド型乾式コンデンサ。
  4. 【請求項4】 コンデンサ素子は樹脂フィルムに金属蒸
    着してなる金属化フィルムを用いた請求項1から3のい
    ずれかに記載のケースモールド型乾式コンデンサ。
  5. 【請求項5】 接続端子の断面積が6mm2以上の板状
    である請求項1から4のいずれかに記載のケースモール
    ド型乾式コンデンサ。
  6. 【請求項6】 電極を有するコンデンサ素子と、前記コ
    ンデンサ素子の電極と接続する接続端子と、前記コンデ
    ンサ素子と前記接続端子の少なくとも一部とを内蔵する
    外装ケースと備え、前記外装ケースに樹脂充填して製造
    するケースモールド型コンデンサの製造方法であって、
    前記充填する樹脂は曲げ強度が120MPa以上でかつ
    曲げ弾性率が7000MPa以下のものを使用し、前記
    外装ケースに注入後、80℃2.5時間硬化させた後、
    さらに100℃4.5時間硬化させて製造するケースモ
    ールド型乾式コンデンサの製造方法。
  7. 【請求項7】 電極を有するコンデンサ素子と、前記コ
    ンデンサ素子の電極と接続する接続端子と、前記コンデ
    ンサ素子と前記接続端子の少なくとも一部とを内蔵する
    外装ケースとを備え、前記外装ケースに前記充填された
    樹脂は曲げ強度が120MPa以上であり、かつ曲げ弾
    性率が7000MPa以下であるケースモールド型コン
    デンサを平滑用コンデンサとして用いた自動車駆動用モ
    ータを駆動するインバータ回路。
  8. 【請求項8】 電極を有するコンデンサ素子と、前記コ
    ンデンサ素子の電極と接続する接続端子と、前記コンデ
    ンサ素子と前記接続端子の少なくとも一部とを内蔵する
    外装ケースとを備え、前記外装ケースに前記充填された
    樹脂は曲げ強度が120MPa以上であり、かつ曲げ弾
    性率が7000MPa以下であるケースモールド型コン
    デンサを平滑用コンデンサとして用いた自動車駆動用モ
    ータを駆動するインバータ回路を搭載した自動車。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147687A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd フィルムコンデンサおよびその製造方法
JP2007201022A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Murata Mfg Co Ltd 電子部品

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