JP2005174950A

JP2005174950A - 電解コンデンサの実装構造

Info

Publication number: JP2005174950A
Application number: JP2003407968A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sofue; 健一祖父江
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】コストを抑え、且つ、電解コンデンサを使用する装置全体を小型化することが可能な電解コンデンサの実装構造を提供することを目的とする。
【解決手段】外装ケース１０の上面を基板１５で押し付けることにより、外装ケース１０の底面を絶縁シート１７を介してヒートシンク１８に密着させる電解コンデンサ１４の実装構造において、電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際の封口板１１の上の基板１５にガス抜き用の孔１６を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、外装ケースに収納される電解コンデンサを基板などに実装する際のその電解コンデンサの実装構造に関する。

図４（ａ）は、従来の電解コンデンサの実装構造を示す図である。
図４（ａ）に示すように、電解コンデンサ４０は、外装ケース４１に収納され、その外装ケース４１の開口部が封口板４２により閉じられている。また、電解コンデンサ４０の２つの端子４３は、封口板４２に設けられる孔及び基板４４に設けられる孔を通って基板４４に設けられる配線に半田付けなどにより電気的に接続されている。また、ヒートシンク４５に固定される固定台４６と基板４４とをネジ４７により固定することにより、外装ケース４１の上面を基板４４により押さえつけ、外装ケース４１の底面を絶縁シート４８を介してヒートシンク４５に密着させている。

また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造を上から見た図である。
図４（ｂ）に示すように、基板４４に設けられる孔は、端子４３が通ることによって塞がれている。

また、図４（ｃ）は、封口板４２を上から見た図である。
図４（ｃ）に示すように、封口板４２の中心部には、十字形の溝で形成される防爆弁４９が設けられている。この防爆弁４９は、溝の厚さが他の部分よりも薄くなっており、電解コンデンサ４０からガスが発生して外装ケース４１内の気圧が上昇し、その気圧の上昇により封口板４２が十字形の溝に沿って破れると、外装ケース４１の外部にガスを放出する機能を持っている。

しかしながら、図４（ａ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造では、外装ケース４１の上面と基板４４とが密着しているため、たとえ、防爆弁４９が破れても、電解コンデンサ４０から発生したガスが外装ケース４０の外部に放出され難くなっている。
そこで、外装ケース４１の底面部に防爆弁４９を設け、外装ケース４１の底面側からガスを逃がすことが考えられるが、外装ケース４１の底面をヒートシンク４５に密着させるような電解コンデンサ４０の実装構造では、ヒートシンク４５などが邪魔となり、防爆弁４９がうまく機能しないという問題が発生する。

そして、この問題を解決するために、外装ケース４１の底面をヒートシンク４５に密着させたまま外装ケース４１内のガスを外部に逃がすために、外装ケース４１の底面を加工することが考えられている。（例えば、特許文献１〜３参照）
図５（ａ）は、外装ケースの底面が加工された電解コンデンサの実装構造を示す図である。また、図５（ｂ）は、外装ケースの底面を下から見た図である。なお、図４に示す構成と同じ構成については同じ構成を示している。また、図５（ａ）において、５０は電解コンデンサ４１を収納する外装ケースを示している。

図５（ａ）に示す外装ケース５０では、外装ケース５０の底面の中心部の周りの厚さが中心部よりも厚くなるように形成されることにより、外装ケース５０の底面の中心部に凹部５１が設けられている。そして、その外装ケース５０の底面の中心部の表面には、十字形の溝で形成される防爆弁４９が設けられ、更に、外装ケース５０の底面の中心部の周りの表面には、底面の中心部から外側に向ってのびる溝５２が設けられている。

このように、外装ケース５０の底面に凹部５１が設けられているので、外装ケース５０内の気圧が上昇して十字形の溝に沿って外装ケース５０の底面が破けても、その破けた部分が外側に広がるので、スムーズにガスを外装ケース５０の外部に逃がすことができる。
また、ヒートシンク４５と密着する外装ケース５０の底面の周りの表面に溝５２が設けられているので、防爆弁４９が機能して外装ケース５０の底面の凹部５１にたまったガスを溝５２を通して凹部５１の外部に放出させることができる。

また、従来の電解コンデンサの実装構造においては、封口板４２に防爆弁４９が設けられると共に、電解コンデンサ４０の端子４３と基板４４とがネジ端子により固定されているものがある。
図６（ａ）は、封口板４２に防爆弁４９が設けられると共に、電解コンデンサ４０の端子４３と基板４４とがネジ端子により固定される電解コンデンサ４０の実装構造を示す図である。なお、図４（ａ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。また、図６（ａ）において、６０はネジ端子を示している。

図６（ａ）に示すように、電解コンデンサ４０の端子４３と基板４４とがネジ端子６０により固定されることにより、端子４３と基板４４に設けられる配線とが電気的に接続されている場合では、外装ケース４１と基板４４との間に隙間が空くように電解コンデンサ４０を基板４４に実装させることができる。このように、外装ケース４１と基板４４との間に隙間が空くように実装させる場合では、封口板４２に設けられる防爆弁４９が機能して放出されたガスを、その外装ケース４１と基板４４との間の隙間を通して外装ケース４１の外部に放出させることができる。

そして、この電解コンデンサ４０の端子４３と基板４４とをネジ端子６０で固定させる実装構造において、更に、外装ケース４１の底面をヒートシンク４５に密着させる実装構造を考える。
図６（ｂ）は、電解コンデンサ４０の端子４３と基板４４とがネジ端子６０で固定されていると共に、外装ケース４１の底面をヒートシンク４５に密着させる電解コンデンサ４０の実装構造を示す図である。なお、図４（ａ）または図５（ａ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。

図６（ｂ）に示すように、ネジ端子６０により外装ケース４１と基板４４とが固定されている場合は、上述したように、外装ケース４１と基板４４と間に隙間ができるため、その隙間からガスを外装ケース４１の外部に逃がすことができる。
また、基板４４が外装ケース４１の上面を押さえつけて、外装ケース４１の底面を絶縁シート４８を介してヒートシンク４５に密着させているので、電解コンデンサ４０で発生する熱を効率よくヒートシンク４５から放出させることができる。
特開２００１−２７４０４６号（第３〜４頁、第１図）特開２００２−２１７０７４号（第２〜３頁、第１図）特開２００３−２４３２６６号（第３〜５頁、第１図）

しかしながら、上述した図５（ａ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造では、外装ケース５０の底面に凹部５１を設けるために外装ケース５０の底面の一部を厚くさせているので、外装ケース５０の底面を一部厚くさせる分、製造コストが高くなるという問題がある。

また、上述した図５（ａ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造では、外装ケース５０の底面の一部を厚くしているため、その分ヒートシンク４５を含む電解コンデンサ４０の実装構造全体の高さが高くなり、電解コンデンサ４０を使用する装置全体が大型化するという問題がある。

また、上述した図６（ｂ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造では、外装ケース４１の底面をヒートシンク４５に密着させる際の力が基板４４とネジ端子６０との接続部にもかかるため、その基板４４とネジ端子６０との接続部の機械的強度を高めるためにねじ端子６０を太くさせる必要があり、その分製造コストが高くなるという問題がある。

また、上述した図６（ｂ）に示す電解コンデンサ４０の実装構造では、外装ケース４１と基板４４との間に隙間が空くため、その分ヒートシンク４５を含む電解コンデンサ４０の実装構造全体の高さが高くなり、電解コンデンサ４０を使用する装置全体が大型化するという問題がある。

そこで、本発明では、製造コストを抑え、且つ、電解コンデンサを使用する装置全体を小型化することが可能な電解コンデンサの実装構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の電解コンデンサは、外装ケースに収納され、該外装ケースの開口部が封口板で閉じられている電解コンデンサを板部材に実装する電解コンデンサの実装構造であって、前記封口板に前記電解コンデンサから発生するガスを前記外装ケースの外部に逃がすための防爆弁が設けられ、前記外装ケースの底面を放熱部材に密着させるために前記外装ケースの上面を押さえる前記板部材に前記電解コンデンサから発生するガスを逃がすための孔が設けられていることを特徴とする。

上記板部材は、例えば、プリント基板や配線用の銅板などで構成されるものであって、この板部材に孔を設けることにより、その孔より電解コンデンサから発生するガスを外装ケースの外部に放出させることができる。このように、板部材に孔を設けるだけで、簡単に電解コンデンサから発生するガスを外装ケースの外部に放出させることができるので、従来の電解コンデンサのように、外部ケースの底面を一部厚くしたり、電解コンデンサと板部材との接合部の強度を上げたりする必要がなくなる。これにより、製造コストを抑えて電解コンデンサを実装することができる。

また、封口板に防爆弁を設けているので、例えば、電解コンデンサから発生するガスを放出させるために外装ケースの底面を一部厚くする必要がなくなる。これにより、外装ケースの底面全てを薄くすることができるので、外装ケースの高さを低くすることができ、電解コンデンサを使用する装置全体を小型化することができる。

また、上記電解コンデンサの実装構造の孔は、前記電解コンデンサが前記板部材に実装された際の前記封口板の上の前記板部材に設けられることを特徴とする。
また、上記電解コンデンサの実装構造の封口板は、前記外装ケースの上面よりも低い位置で前記外装ケースの開口部を閉じていることを特徴とする。

このように、封口板が外装ケースの上面よりも低い位置で外装ケースの開口部を閉じていることにより、防爆弁の動作を阻害させることなく、外装ケースの外部にスムーズにガスを放出させることができる。

本発明によれば、コストを抑えて電解コンデンサを実装することができる。また、外装ケースの高さを低くすることができ、電解コンデンサを使用する装置全体を小型化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態の電解コンデンサの実装構造における外装ケースの外観を示す図である。
図１（ａ）に示すように、電解コンデンサを収納する外装ケース１０は、開口部が封口板１１で閉じられている。この封口板１１は、例えば、樹脂などで形成され、封口板１１の中心部には、電解コンデンサから発生するガスを外装ケース１０の外部に放出するための防爆弁１２が設けられている。この防爆弁１２は、例えば、封口板１１に設けられたガス抜き用の孔とその孔を塞ぐための樹脂などで形成された蓋とから構成されている。また、外装ケース１０に収納される電解コンデンサの２つの端子１３は、封口板１１に設けられた端子１３を通すための孔を通って外装ケース１０の外部に突出している。なお、封口板１１の表面に厚さが他の部分よりも薄い十字形またはＹ字形などの溝を設け、その溝を防爆弁１２として構成してもよい。また、封口板１１に設けられる防爆弁１２の位置は、封口板１１の中心部に限定されない。

このように、防爆弁１２を封口板１１に設けることで、電解コンデンサから発生したガスにより外装ケース１０内の気圧が上がっても、その気圧の上昇により防爆弁１２が封口板１１から外れるので、外装ケース１０内にたまったガスを外装ケース１０の外部に放出させることができる。これにより、外装ケース１０内の気圧が上昇することにより生じる爆発を防ぐことができる。

また、図１（ｂ）は、電解コンデンサを基板に実装した際の電解コンデンサの実装構造の断面図である。なお、図１（ａ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。
図１（ｂ）において、１４は電解コンデンサを、１５は基板（板部材）を、１６はガス抜き用の孔を、１７は絶縁シートを、１８はヒートシンク（放熱部材）を、１９はヒートシンク１８に固定される固定台を、２０は基板１５と固定台１９とを固定するためのネジをそれぞれ示している。

図１（ｂ）に示す電解コンデンサ１４の実装構造の特徴とする点は、外装ケース１０の上面を基板１５で押し付けることにより、外装ケース１０の底面を絶縁シート１７を介してヒートシンク１８に密着させるような電解コンデンサ１４の実装構造において、電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際の封口板１１の上の基板１５に孔１６を設けている点である。

また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す電解コンデンサ１４の実装構造を上から見た図である。
図１（ｃ）に示すように、孔１６は、電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際に基板１５から突出する電解コンデンサ１４の２つの端子１３の間の基板１５に設けられている。すなわち、孔１６は、電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際の防爆弁１２の上の基板１５に設けられている。

このように、電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際の防爆弁１２の上の基板１５に孔１６を設けることにより、すなわち、孔１６を電解コンデンサ１４を基板１５に実装した際の封口板１１の上の基板１５に設けることにより、防爆弁１２が外れて外装ケース１０から放出されたガスを孔１６を通して基板１５の上に逃がすことができる。

なお、基板１５に設けられる孔１６の数は限定されない。
次に、本発明の他の実施形態における電解コンデンサの実装構造について説明する。
図２（ａ）は、本発明の他の実施形態における電解コンデンサの実装構造の断面図である。なお、図１（ａ）または（ｂ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。

図２（ａ）において、２１は電解コンデンサ１４のプラス側の端子１３と電気的に接続される配線用の銅板（板部材）を、２２は電解コンデンサ１４のマイナス側の端子１３と電気的に接続される配線用の銅板（板部材）を、２３は銅板２１と銅板２２とを絶縁させるための絶縁シート（板部材）をそれぞれ示している。

図２（ｂ）に示す電解コンデンサ１４の実装構造の特徴とする点は、図１（ｂ）に示す電解コンデンサ１４の実装構造と同様に、外装ケース１０の上面を銅板２１及び銅板２２で押し付けることにより、外装ケース１０の底面を絶縁シート１７を介してヒートシンク１８に密着させるような電解コンデンサ１４の実装構造において、電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装した際の封口板１１の上の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれ同じ位置に孔１６を設けているところである。

また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す電解コンデンサ１４の実装構造を上から見た図である。
図２（ｂ）に示すように、孔１６は、電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装した際に銅板２１から突出する電解コンデンサ１４の２つの端子１３の間の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれに設けられている。すなわち、孔１６は、電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装した際の防爆弁１２の上の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれに設けられている。

このように、電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装した際の防爆弁１２の上の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれに孔を設けることにより、すなわち、電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装した際の封口板１１の上の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれに孔を設けることにより、防爆弁１２が封口板１１から外れて外装ケース１０から放出されたガスを銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれの孔１６を通して銅板２１の上に逃がすことができる。

なお、銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれに設けられる孔１６の数は限定されない。
また、図３は、複数の電解コンデンサ１４を銅板２１及び２２に実装する場合における電解コンデンサ１４の実装構造の一例を示す図である。なお、図２（ａ）に示す構成と同じ構成については同じ符号をつけている。

図３に示す電解コンデンサ１４の実装構造の例では、１０個の電解コンデンサ１４が５個ずつ２列に並んでそれぞれ銅板２１及び２２に実装されている。そして、ヒートシンク１８に固定される固定台１９と銅板２１及び２２とをネジ２０（図３では不図示）で固定することにより、各外装ケース１０の上面を銅板２２で押さえつけている。これにより、各外装ケース１０の底面を絶縁シート１７を介してヒートシンク１８に密着させることができるので、各電解コンデンサ１４から発生する熱をヒートシンク１８などを介して外部へ放出することができる。

また、図３に示す電解コンデンサ１４の実装構造の例では、各電解コンデンサ１４の２つの端子１３の間の銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれ同じ位置に孔１６を設けている。これにより、防爆弁１２が外れて外装ケース１０から放出されたガスを銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれの孔１６を通して銅板２１の上に逃がすことができる。

このように、電解コンデンサ１４を実装した際の封口板１１の上の基板１５や銅板２１及び２２などに孔１６を設けるように構成しているので、防爆弁１２が動作することにより外装ケース１０の外部から放出されるガスを、そのまま孔１６を通して基板１５や銅板２１などの上に逃がすことができる。これにより、外装ケース１０の上面を基板１５や銅板２２などで押し付けて外装ケース１０の底面をヒートシンク１８に密着させるような電解コンデンサ１４の実装構造の場合で、基板１５や銅板２２と外装ケース１０の上面とが密着していても、電解コンデンサ１４から発生するガスを外装ケース１０の外部にスムーズに逃がすことができ、電解コンデンサ１４から発生するガスにより生じる爆発を防ぐことができる。

また、封口板１１に防爆弁１２を設ける構成としているので、例えば、電解コンデンサ１４から発生するガスを逃がすために外装ケース１０の底面を一部厚くする必要がなくなる。これにより、外装ケース１０の底面全てを薄くすることができるので、製造コストを抑えることができる。

また、封口板１１に防爆弁１２を設ける構成としているので、例えば、電解コンデンサ１４から発生するガスを逃がすために外装ケース１０の底面を一部厚くする必要がなくなるので、その分外装ケース１０の高さを低くすることができ、電解コンデンサ１４を使用する装置全体を小型化することができる。

また、封口板１１は、外装ケース１０の上面よりも低い位置で外装ケース１０の開口部を閉じているので、厚さが薄い溝を防爆弁１２として構成する場合は、電解コンデンサ１４から発生するガスにより外装ケース１０内の気圧が上昇して防爆弁１２が破けても、その破けた部分が外装ケース１０の外側に広がるので、外装ケース１０の外部にスムーズにガスを放出することができる。すなわち、防爆弁の動作を阻害させることなく、外装ケースの外部にスムーズにガスを放出させることができる。

また、封口板１１は、外装ケース１０の上面よりも低い位置で外装ケース１０の開口部を閉じているので、封口板１１に設けられるガス抜き用の孔とその孔を塞ぐ蓋とで防爆弁１２を構成する場合は、高さのある蓋を防爆弁１２として使用することができるので、電解コンデンサ１４の実装構造の設計の自由度を上げることができる。

なお、図１または図２に示す実施形態では、外装ケース１０の底面を絶縁シート１７を介してヒートシンク１８に密着させる構成であるが、外装ケース１０の底面を直接、ヒートシンク１８または装置のケースに密着させて電解コンデンサ１４から発生する熱を放出させるようにしてもよい。

また、図２に示す実施形態では、銅板２１と銅板２２との間に絶縁シート２３を入れ、銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれ同じ位置に孔１６を設ける構成であるが、表面がそれぞれ絶縁加工される銅板２１及び２２を使用して、銅板２１と銅板２２との間に絶縁シート２３を入れずに、銅板２１及び２２のそれぞれ同じ位置に孔１６を設けるように構成してもよい。

また、図２に示す実施形態では、銅板２１と銅板２２との間に絶縁シート２３を入れ、銅板２１、銅板２２、及び絶縁シート２３のそれぞれ同じ位置に孔１６を設ける構成であるが、更に、銅板２２と外装ケース１０の上面との間に絶縁シート（板部材）を入れる構成においては、銅板２１、銅板２２、絶縁シート２３、及び銅板２２と外装ケース１０の上面との間の絶縁シートのそれぞれ同じ位置に孔１６を設けるように構成してもよい。

本発明の実施形態の電解コンデンサの実装構造を示す図である。本発明の他の実施形態の電解コンデンサの実装構造を示す図である。本発明の実施形態の電解コンデンサの実装例を示す図である。従来の電解コンデンサの実装構造を示す図である。従来の他の電解コンデンサの実装構造を示す図である。従来の他の電解コンデンサの実装構造を示す図である。

符号の説明

１０外装ケース
１１封口板
１２防爆弁
１３端子
１４電解コンデンサ
１５基板
１６孔
１７絶縁シート
１８ヒートシンク
１９固定台
２０ネジ
２１銅板
２２銅板
２３絶縁シート

Claims

外装ケースに収納され、該外装ケースの開口部が封口板で閉じられている電解コンデンサを板部材に実装する電解コンデンサの実装構造であって、
前記封口板に前記電解コンデンサから発生するガスを前記外装ケースの外部に逃がすための防爆弁が設けられ、前記外装ケースの底面を放熱部材に密着させるために前記外装ケースの上面を押さえる前記板部材に前記電解コンデンサから発生するガスを逃がすための孔が設けられていることを特徴とする電解コンデンサの実装構造。
請求項１に記載の電解コンデンサの実装構造であって、
前記孔は、前記電解コンデンサが前記板部材に実装された際の前記封口板の上の前記板部材に設けられることを特徴とする電解コンデンサの実装構造。
請求項１に記載の電解コンデンサの実装構造であって、
前記封口板は、前記外装ケースの上面よりも低い位置で前記外装ケースの開口部を閉じていることを特徴とする電解コンデンサの実装構造。