JP2008066426A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子の熱劣化を抑制する事と、このコンデンサ素子からケースの下面開口部外に引き出されたリード線の耐振強度を高める事を目的とする。
【解決手段】有天筒状のケース１と、このケース１内に収納されたコンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２から上記ケース１の下面開口部外に引き出されたリード線３、４と、このリード線３、４が貫通する貫通孔５、６を有すると共に、ケース１の下面開口部に装着された封口体７と、この封口体７の下面側に設けると共に、リード線３、４の端子部３ａ、４ａが装着された端子台８とを備え、コンデンサ素子２は、表面に電極を有する樹脂製のフィルムを巻回した柱状構造とし、このコンデンサ素子２の外表面とケース１の内表面との間には空間を形成した。
また、このコンデンサ素子２の上面とケース１の天井面との間には、弾性支持体２０を介在させた。
【選択図】図１２

Description

本発明はコンデンサに関するものである。

温度特性と周波数特性に優れたコンデンサとして、樹脂製フィルムを用いたものが脚光を浴びている。

すなわち、このコンデンサは、表面に電極を有する樹脂製フィルムを巻回して柱状のコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子の外周を外装樹脂で覆った構造となっている（これに関する先行文献としては下記先行特許文献１がある）。
特許第２８７７３６４号公報

上記従来例で問題となるのは、コンデンサ素子が、樹脂製フィルムを用いて形成されているので、はんだ実装時の高温で、このコンデンサ素子が熱劣化してしまうという事であった。

すなわち、近年はんだは、鉛フリーのものを使用することになったが、鉛フリーはんだは、その溶融温度が高くなるので、このわずかな時間のはんだ実装時に樹脂製フィルムが熱劣化してしまうのであった。

もちろんこのコンデンサ素子は上述のごとく、その外周を外装樹脂で覆っているが、外装樹脂が樹脂製フィルムのコンデンサ素子に接しているので、わずかな時間のはんだ実装時であっても、はんだ溶融の為の高温が外装樹脂を介してコンデンサ素子に伝わり、この結果として上述のごとくコンデンサ素子が熱劣化してしまうのであった。

そこでこの熱劣化を抑制する為に本発明者らは、コンデンサ素子をケース内に収納させる事を検討したところ、ケースによる遮熱効果により耐熱性が向上する事が確認された。

本発明は、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子の熱劣化を抑制する事と、このコンデンサ素子から上記ケースの下面開口部外に引き出されたリード線の耐振強度を高める事を目的にするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子を有天筒状のケース内に収納させると共に、このコンデンサ素子の上面と上記ケースの天井面との間には、弾性体によって形成した弾性支持体を介在させ、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子を有天筒状のケース内に収納させると共に、このコンデンサ素子の外表面と上記ケースの天井面との間には空間を形成したものであり、はんだ実装時に加わる高温は、外周のケースにより遮られるので、直接コンデンサ素子に伝わる事はなく、またこのコンデンサ素子の外表面と上記ケースの内表面との間には空間を形成しているので、ケースからの熱伝導も大幅に抑制され、この結果、わずかな時間しか必要としない、はんだ実装時程度では、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子が熱劣化することはなく、本来の特徴である温度特性と周波数特性に優れたコンデンサが維持できることとなる。

また、このコンデンサ素子の上面と上記ケースの天井面との間には、弾性体によって形成した弾性支持体を介在させ、コンデンサ素子の上面をケースの天井面に弾性支持体を介して保持したので、コンデンサ素子が外部からの振動、例えば自動車にこのコンデンサが搭載された状態での振動でコンデンサ素子がケース内で頻繁に振れ、その結果としてこのコンデンサ素子のリード線が断線劣化してしまうのを抑制できる事になる。

更にコンデンサ素子の上面をケースの天井面に保持した弾性支持体は発泡体であるので、ケースの上面からの熱伝導も伝わりにくく、よってこの点からもコンデンサ素子の熱劣化を抑制できるものとなる。

以下本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。

図１〜図４に示すように、本実施の形態のコンデンサは、有天筒状のケース１と、このケース１内に収納されたコンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２から上記ケース１の下面開口部外に引き出されたリード線３、４と、このリード線３、４が貫通する貫通孔５、６を有すると共に、上記ケース１の下面開口部に装着された封口体７と、この封口体７の下面側に設けると共に、上記リード線３、４の端子部３ａ、４ａが装着された端子台８とを備えており、以下順次これらの構成体について説明する。

先ず、前記ケース１はアルミニューム等の金属製の有天筒状のものであって、その内、外表面には電気的絶縁を取るために樹脂膜（図示せず）が設けられている。

次にコンデンサ素子２は、図５のごとく表面にアルミニューム製の電極９ａ、１０ａをそれぞれ蒸着形成した樹脂製（本実施の形態ではＰＥＴ製）のフィルム９、１０を重ね合わせた状態で巻回し、円柱状としたものである。

なお、フィルム９は図５に示すようにその表面に電極９ａが長手方向に連続的に形成されているが、図５における上辺側には電極９ａの不形成部９ｂが長手方向に連続的に形成されている。またフィルム１０は図５に示すようにその表面に電極１０ａが長手方向に連続的に形成されているが、図５における下辺側には電極１０ａの不形成部１０ｂが長手方向に連続的に形成されている。

そしてこのようなフィルム９、１０を重ね合わせた状態で巻回する場合、長手方向に直交する幅方向（図５のＡ方向で、図３ではコンデンサ素子２の上下方向）に若干（本実施の形態では０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ）ずらせた状態で巻回することとする。

この結果図６に示すようにコンデンサ素子２の上面方向には、フィルム１０の上辺側がフィルム９の上辺よりは上方に突出し、またこの上方への突出部において電極１０ａがフィルム９の存在による隙間１１から露出した状態になっている。

逆にコンデンサ素子２の下面方向には、図６では図示していないがフィルム９の下辺側がフィルム１０の下辺よりは下方に突出し、またこの下方向への突出部においてフィルム１０の存在による隙間から電極９ａが露出した状態になっている。

本実施の形態のコンデンサ素子２は、図６に示すように上記上面に露出する電極１０ａと、下面に露出する電極９ａ部分に、それぞれＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕを含む複数成分製のメタリコン金属を溶射し、これにより集電極１２、１３を形成している。

なお、コンデンサ素子２は図示していないが、その外周は、フィルム９、１０の電極９ａ、１０ａを設けていない部分を、連続的に数回巻回する事により、電気的な絶縁構造を取っている。また、図５に示すように、フィルム１０の電極１０ａはその長手方向に周期的に、その長手方向に直交する方向に、両側からの溝ａによる幅狭部分１０ｂを形成し、フューズ機能を持たせるようになっている。

次にリード線３、４と封口体７について説明をするが、これらのリード線３、４は例えばＣｕ、Ｓｎメッキ鋼線により形成され、また封口体７はゴムにより形成されたものである。

封口体７のリード線３、４が貫通する貫通孔５、６は、図３、図４、図８からも理解されるように、コンデンサ素子２の下面に対応する部分に形成されている。また、リード線４の上端は、コンデンサ素子２の上面外周から、このコンデンサ素子２の上面の中心部に向けて折曲され、その後このコンデンサ素子２の上面の集電極１２にスポット溶接により接続された構成となっている。

さらに、上記リード線３の上端は、コンデンサ素子２の下面内周から、このコンデンサ素子２の下面中心部（空洞の巻回軸２ａ）外に向けて折曲された状態となっており、この折曲部が、コンデンサ素子２の下面の集電極１３にスポット溶接により接続された構成となっている（なお、リード線３の上端は、下記図９の（ｂ）を用いた説明のごとく、先ずコンデンサ素子２の下面の集電極１３にスポット溶接により接続し、その後その溶接部より下方部分のリード線３部分を折り曲げる、という手順により、組み立てるようになっている）。

以下、リード線３、４を以上のごとくコンデンサ素子２の上、下面の集電極１２、１３にスポット溶接する製造手順について説明する。

先ず、図９（ａ）のごとくリード線３、４のそれぞれの下端を、封口体７の貫通孔５、６に上方から下方へと貫通させる。なお、リード線３の貫通孔５上部分で、コンデンサ素子２の下面に対応する部分は図８にも示すようにコンデンサ素子２の外周方向へと延長され、その後コンデンサ素子２の外周面外に対応する部分から上方へと延長された形状としている。

また、リード線４が、コンデンサ素子２の下面をコンデンサ素子２の外周方向へと延長された部分に対応する封口体７部分には、図４、図８のごとくこのリード線４の延長部をガイドする溝７ａが形成されているので、このリード線４の延長部がコンデンサ素子２の下面と封口体７の間に介在することはなく、よって封口体７上にコンデンサ素子２が安定的に設置される。

次に図９（ｂ）、図８のごとく、コンデンサ素子２を横倒し状態とし、リード線３の上端を、コンデンサ素子２下面の集電極１３に対し、その内周から、このコンデンサ素子２の下面中心部（空洞の巻回軸２ａ）外に向けた状態で当接させ、この状態で集電極１３にスポット溶接により接続する。

なお、このように、リード線３の上端を、コンデンサ素子２下面の集電極１３に対し、その内周から、このコンデンサ素子２の下面中心部（空洞の巻回軸２ａ）外に向けた状態で当接させ、この状態で集電極１３にスポット溶接により接続する理由は、リード線３の上端と集電極１３の接触面積（接続距離）を大きく取る為である。

つまり、リード線３の上端は、コンデンサ素子２下面の内周（外周部よりも内側）から上方に突出しているので、この位置から結果的に水平方向に折り曲げられたリード線３部分を、このコンデンサ素子２の下面中心部（空洞の巻回軸２ａ）に向けて接続しようとすると、その先端は空洞の巻回軸２ａ部分に達して適切な接続が出来なくなるだけでなく、その先端がリード線４に接近することにもなるので好ましくない。

そこで、本実施の形態では、リード線３の上端を、コンデンサ素子２下面の集電極１３に対し、その内周から、このコンデンサ素子２の下面中心部（空洞の巻回軸２ａ）外に向けた状態で当接接続するものであり、このようにするとリード線３の上端と集電極１３の適切な接続が出来るだけではなく、リード線３の上端とリード線４の接近を気にすることもなくなる。

次に図９（ｃ）、（ｄ）のごとくコンデンサ素子２を封口体７上に載せ、このときリード線３の集電極１３接続部下方が、図８のごとく略９０度折れ曲がることになる。なお、リード線３の集電極１３への接続部に対応する封口体７上面部分には、凹部７ｂが形成され、この凹部７ｂ内にリード線３の集電極１３への接続部が収納される状態になるので、リード線４の延長部をガイドする溝７ａと同じく、このリード線３接続部がコンデンサ素子２の下面と封口体７の間に介在することはなく、よって封口体７上にコンデンサ素子２が安定的に設置される。

次に図９（ｅ）のごとくリード線４の上端を、コンデンサ素子２上面の集電極１２に対し、その外周から、このコンデンサ素子２の上面中心部（空洞の巻回軸２ａ）に向けて折り曲げ、集電極１２に当接させ、この状態で集電極１２にスポット溶接により接続する。

次に図９（ｆ）のごとく、ケース１をコンデンサ素子２上方から被せ、このケース１の下面開口部と封口体７の外周を嵌合させ、その後ケース１の下面開口部より若干上方を、封口体７に向けて絞ることにより気密を図る。

次に図９（ｇ）のごとくリード線３、４の下端を端子台８の貫通孔８ａ、８ｂを貫通させ、図２のごとく外方に曲げて、端子部３ａ、４ａを形成する。

以上のように形成された本実施の形態のコンデンサにおいては、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子２を有天筒状のケース１内に収納させると共に、このコンデンサ素子２の外周表面と上記ケース１の内周表面との間、及びコンデンサ素子２の上面と上記ケース１の天井面との間には空間を形成している。

このため、はんだ実装時に加わる高温は、外周のケース１により遮られることとなるので、直接コンデンサ素子２に伝わる事はなく、またこのコンデンサ素子２の外表面と上記ケース１の内表面との間には空間を形成しているので、ケース１からの熱伝導も大幅に抑制され、この結果、わずかな時間しか必要としない、はんだ実装時程度では、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子２が熱劣化することはなく、本来の特徴である温度特性と周波数特性に優れたコンデンサが維持できることとなる。

また、本実施の形態においては、リード線４のコンデンサ素子２の下面近傍、具体的には、このリード線４の上記封口体７の溝７ａ内部分からコンデンサ素子２の下端より若干上方までの部分には、図示していないが例えば絶縁テープや絶縁被覆等が施してあり、これによりリード線４がコンデンサ素子２の下面の集電極１３に不用意に接触することのないようにしている。

また、封口体７の溝７ａ内部分においては、これらの絶縁テープや絶縁被覆等による被覆により、リード線４の線形が太くなり、この結果溝７ａ内でのがたつきが生じにくくなる。

さらに、本実施の形態においては、図７のごとくコンデンサ素子２の空洞の巻回軸２ａには、集電極１２、１３の形成前に、その上下開口部内に絶縁体よりなる封口体１４、１５を嵌入しているので、集電極１２、１３がこの巻回軸２ａ部を通じて電気的に短絡されることはない。

つまり、これらの集電極１２、１３は上述のごとく、それぞれＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕを含む複数成分製のメタリコン金属を溶射して形成しているが、この溶射時にメタリコン金属が巻回軸２ａを貫通して相手方に到達し、電気的な短絡を発生させてしまうのを、巻回軸２ａの上、下開口部内に絶縁体よりなる封口体１４、１５を嵌入することで、集電極１２、１３がこの巻回軸２ａ部を通じてメタリコン金属で電気的に短絡されるのを阻止しているのである。

なお、図７の封口体１４、１５は先端が半球状となった円柱状としたが、図１０のごとく球状の封口体１６、１７としても良く、また図１１のごとく円錐状の封口体１８、１９としても良い。

またこれらの封口体１４〜１９は巻回軸２ａの上、下開口部内に嵌入させたが、巻回軸２ａの内方にさらに深く挿入することにより、これらの封口体１４〜１９によりコンデンサ素子２が内方に収縮するのを抑制する支えともなり、これによりコンデンサとしての性能を安定することができる。

つまり、樹脂製フィルムを用いたコンデンサ素子２は熱がかかると収縮により、容量変化がおきる（一例として収縮初期は電極９ａ、１０ａ間が接近し、容量が大きくなり、さらに収縮すると電極９ａ、１０ａ間が広がって容量が小さくなる）ので、この収縮を封口体１４〜１９によって抑制することで、コンデンサとしての性能を安定することができるのである。

また本実施の形態のコンデンサは、下記理由（１）（２）により、唸り音を小さくすることができる。

（１）コンデンサ素子２は、図５のごとく表面にアルミニューム製の電極９ａ、１０ａをそれぞれ蒸着形成した樹脂製（本実施の形態ではＰＥＴ製）のフィルム９、１０を重ね合わせた状態で巻回し、円柱状としたものであるので、平板状のものに比べ、唸りの原因となる、交流による振動が発生しにくくなる。

（２）また例えわずかな唸り音が発生したとしても、このコンデンサ素子２の外周は、有天筒状のケース１で覆い、さらにこのケース１の下面開口部は封口部７で蓋をしているので、ケース１外に洩れる唸り音は極めて小さくなる。

また本実施の形態のコンデンサは、このコンデンサ素子２の上面と上記ケース１の天井面との間に、図１２のごとく、ゴムや発泡体等のような弾性を有する材料によって形成した弾性支持体２０を介在させ、コンデンサ素子２の上面をケース１の天井面にこの弾性支持体２０を介して保持したので、コンデンサ素子２が外部からの振動、例えば自動車にこのコンデンサが搭載された状態での振動でコンデンサ素子２がケース１内で頻繁に振れ、その結果としてこのコンデンサ素子２のリード線３、４が断線劣化してしまうのを抑制できる。

更にコンデンサ素子２の上面をケース１の天井面に保持した弾性支持体２０は発泡体であるので、ケース１の上面からの熱はこの弾性支持体２０を介してコンデンサ素子２に熱伝導しにくく、よってこの点からもコンデンサ素子２の熱劣化を抑制できるものとなる。

なお、弾性支持体２０はケース１の天井面に予め装着した状態にしておき、その後このケース１内にコンデンサ素子２を挿入するようにしている。

以上のように本発明は、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子を有天筒状のケース内に収納させると共に、このコンデンサ素子の外表面と上記ケースの内表面との間には空間を形成したものであり、はんだ実装時に加わる高温は、外周のケースにより遮られるので、直接コンデンサ素子に伝わることはなく、またこのコンデンサ素子の外表面と上記ケースの内表面との間には空間を形成しているので、ケースからの熱伝導も大幅に抑制され、この結果、わずかな時間しか必要としない、はんだ実装時程度では、樹脂製フィルムを用いて形成されたコンデンサ素子が熱劣化することはなく、本来の特徴である温度特性と周波数特性に優れたコンデンサが維持できることとなる。

また本発明のコンデンサは、このコンデンサ素子の上面と上記ケースの天井面との間に、発泡体によって形成した弾性支持体を介在させ、コンデンサ素子の上面をケースの天井面にこの弾性支持体を介して保持したので、コンデンサ素子が外部からの振動、例えば自動車にこのコンデンサが搭載された状態での振動でコンデンサ素子がケース内で頻繁に振れ、その結果としてこのコンデンサ素子のリード線が断線劣化してしまうのを抑制できる。

更にコンデンサ素子の上面をケースの天井面に保持した弾性支持体は発泡体であるので、ケースの上面からの熱はこの弾性支持体を介してコンデンサ素子に熱伝導しにくく、よってこの点からもコンデンサ素子の熱劣化を抑制できるものとなる。

したがって、幅広い工業分野での使用が可能となる。

本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを示す斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを示す背面側からの斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを示す分解斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを示す要部分解斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサの製造方法を示す斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサの一部拡大断面図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを示す一部を断面で示した斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを透視状態で示した斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサの製造方法を示す斜視図 本発明の他の実施の形態にかかるコンデンサを示す一部を断面で示した斜視図 本発明のさらに他の実施の形態にかかるコンデンサを一部を断面で示した斜視図 本発明の一実施の形態にかかるコンデンサを一部を断面で示した斜視図

符号の説明

１ ケース
２ コンデンサ素子
３ リード線（第二のリード線）
４ リード線（第一のリード線）
５ 貫通孔
６ 貫通孔
７ 封口体
８ 端子台
２０ 弾性支持体

Claims (1)

1. 有天筒状のケースと、このケース内に収納されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子から上記ケースの下面開口部外に引き出されたリード線と、このリード線が貫通する貫通孔を有すると共に、上記ケースの下面開口部に装着された封口体とを備え、上記コンデンサ素子は、表面に電極を有する樹脂製のフィルムを巻回した柱状構造とし、このコンデンサ素子の外表面と上記ケースの内表面との間には空間を形成すると共に、このコンデンサ素子の上面と上記ケースの天井面との間には、弾性体によって形成した弾性支持体を介在させたコンデンサ。

Images