JP2008078534A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ケース外部からの熱に対してコンデンサ素子が熱劣化し、安定して容量を引き出せないため、ケース外部の熱をコンデンサ素子へ伝えないことを目的とした。
【解決手段】この目的を達成すべく本発明は、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に接続されるとともに、ケース１の下面開口部からケース１外に引き出されたリード線４と、このリード線４が挿通される貫通孔を有するとともに、ケース１の下面開口部を封止する封口部材５を備え、この封口部材５の上面であって、ケース１とコンデンサ素子２の隙間に面した部分に溝状の液溜り部５ａを設け、この液溜り部５ａに液体８を注入したものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、温度特性に優れ、過酷な温度環境下でも使用することの出来るフィルタなどに用いられるコンデンサに関するものである。

従来のコンデンサは金属化フィルムを巻回してコンデンサ素子を形成し、これに設けた集電極であるメタリコン電極にリード線を接続したものであって、耐湿性などを確保するためこれらをケースに収納し、樹脂を充填することによって構成されるものであった。

これらはフィルムコンデンサの温度特性と周波数特性に優れた性質を活かしたものであり、熱環境が変化しやすい状況下となる自動車やパソコンでよく用いられていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特許第２８７７３６４号公報

上記従来の構成においては、はんだ実装の際の高温時では、コンデンサ素子が収納されているケース外部からの熱が充填されている樹脂などを介して金属化フィルムを巻回したコンデンサ素子へ伝播してしまうということがあった。

このようにコンデンサ素子に伝わった熱が誘電体となっているフィルムに対して熱収縮などを起こし、それによってコンデンサとしての機能を損ねてしまう場合があった。

そこで、本発明はケース外部の熱をコンデンサ素子に伝播させないようにすることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、コンデンサ素子をケース内に封止する封口部材の上面であって、ケースとコンデンサ素子との隙間に面する部分に液溜り部を設け、この液溜り部に液体を注入したことを特徴とするものである。

本発明のコンデンサは、ケースとコンデンサ素子の隙間部分に液体が注入されているので、ケース外部からの熱が加わった際には、この液体が気化することによってケース内部の温度上昇を防ぎ、コンデンサ素子に熱を伝えないようにすることができ、コンデンサとしての信頼性を向上させることが可能となるものである。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

（実施の形態）
図１に示すケース１は、アルミニウム製で有天筒状に形成されており、ケース１の内周面及び外周面は電気的絶縁を確保するために樹脂膜（図示せず）が設けられている。

コンデンサ素子２は図２のごとく、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の誘電体フィルム（図示せず）の表面に非蒸着部分であるマージン部分２ａ、２ｂを形成しつつ、アルミニウムなどの金属を蒸着し、蒸着電極２ｃ、２ｄとし、異常電流が流れた際には蒸着した部分が飛散することによって電気的に切断されるという自己保安機能を有したヒューズ２ｅを有した金属化フィルムを一対とし、蒸着電極２ｃ、２ｄが誘電体フィルムを介して対向するように柱状形状に巻回した構成としたものである。

このコンデンサ素子２の両端面にアルミニウム、スズ、銅などの金属を溶融して吹きつける溶射によって図１のように集電極３を形成して電気的に引き出すことができるようになっている。

このコンデンサ素子２の上下に形成された集電極３にそれぞれ接続されたリード線４は、図３に示すようにケース１外方へ電気的に引き出すものであって、ゴム製等の封口部材５を貫通してケース１外方へ引き出されている。

このとき、封口部材５の上面にはほぼ全周にわたって、溝状の液溜り部５ａを設けることとし、後述する封止の際に、この液溜り部５ａへ液体８を注入する。

これらのコンデンサ素子２、集電極３、リード線４、封口部材５を前述のケース１に収納し、ケース１の下面開口部で封口部材５の周囲を絞るなどしてこれらをケース１内に封止する。このとき、コンデンサ素子２、集電極３、リード線４はいずれもケース１の内壁面には接触しないように隙間を設けるようにし、封口部材５の上面に設けた液溜り部５ａがこの隙間に対応するようにしておく。

また、ケース１の外方へ引き出されているリード線４は、封口部材５の下面側に配置された座板６の下面で端子４ａを形成することによって、回路基板などへ実装される時には端子４ａがリフローによってはんだ付けされる。

このように、ケース１とコンデンサ素子２の隙間に位置した液溜り部５ａを設け、この液溜り部５ａに液体８を注入したことが本実施の形態における技術的特徴の一つであり、これによって、従来であれば、周囲の温度変化などがコンデンサ素子２に伝わっていたのに対し、本実施の形態によれば、液溜り部５ａに注入した液体８が上記の熱を吸収することによって素子の温度上昇を抑えることとなり、素子への熱影響を抑制することで温度変化に対しても安定して容量などの製品特性を発揮することができ、本来の温度特性と周波数特性に優れた性質のコンデンサとすることができるものである。

さらにこのとき、液体８に熱が加わった際、気化するような沸点を有する液体８とすることによって、液体８による熱の吸収を気化熱によるものとすることが可能であって、耐熱温度の調整をすることが可能となるものである。

例えば沸点が１４０〜１８０℃程度の範囲を有する液体８を用いることによって、コンデンサ素子２が１５０℃以上になることを防ぐことができ、これによっては一般的な誘電体フィルムのほぼすべてにおいてはんだ実装時の熱劣化を抑制することができるものである。

そもそも、リフローなどのはんだ実装によって周囲の温度が上昇した際の瞬間的な熱は、ケース１や端子４ａを介してコンデンサ素子２に伝播していたところ、本実施の形態によれば、封口部材５に設けた液溜り部５ａに注入した液体８によって吸収されて遮られるので、結果として、リフロー時などの外部から伝えられた瞬間的な熱をコンデンサ素子２へ伝播させることは小さくなるものである。

特に液体８をフッ素系オイルや炭化水素系のオイルとすることによって、液体８のコンデンサ素子２へ悪影響を考慮することなく、リフロー時の温度である２００℃以上の雰囲気下では液体８が気化してコンデンサ素子２への熱を液体８が吸収するので、ケース１内部の温度上昇を防いでコンデンサ素子２に熱を伝えないようにすることが可能となるものである。

なお、図３のように、液体８の気化によるケース１の内圧上昇時に作動するような逆止弁５ｂを封口部材５へ取り付けてもよい。ここで、逆止弁５ｂの構造の一例について説明する。

図３において、弾性体によってなる封口部材５の上面側から下面側に貫通していて、かつ、圧力がかからない状態では閉じている状態となるような、きわめて細い針貫通孔５ｃを設けている。このとき、必要に応じてケース１内の圧力を誘導するような凹部５ｄを針貫通孔５ｃの上面側に設けてもよい。さらに針貫通孔５ｃの下面側の周囲をくり抜くなどして弁体部５ｅを形成する。

このようにすることによって、通常の際には、封口部材５が周囲から絞られて応力を受けているので、針貫通孔５ｃが閉じており、ケース１の内部は圧力が保持された状態となって、液体８が外部へ漏れたりすることのないようにされており、液体８が気化するなどしてケース１の内圧が上昇した際には、凹部５ｄを経由し針貫通孔５ｃを通って圧力を外部へ解放することが出来るものである。

この逆止弁５ｂを設けているので、コンデンサとしての安全性を向上させることができるものである。

また、本実施の形態においてはコンデンサ素子２を構成する金属化フィルムは誘電体フィルムの片面に蒸着電極２ｃ、２ｄを形成し、これらが対向するように巻回したものとしたが、金属化フィルムの一方を誘電体フィルムの両面に蒸着電極を形成した場合は他方を蒸着電極が形成されていない誘電体フィルムのみを用いて一対とし、蒸着電極が対向する様に巻回するものとする。これによって、温度特性と周波数特性に優れたコンデンサとすることが出来るものである。

さらに、本実施の形態においてコンデンサ素子２は金属化フィルムを巻回したものとしたが、金属化フィルムを積層し、端面を切断するなどして、集電極３を形成したものであってもよいものとする。これによって、四角形状のコンデンサ素子２を形成することが出来、丸型に比べてスペースに対する効率を向上させることができる。

なお、コンデンサ素子２を構成している誘電体フィルムはポリエチレンテレフタレート、やポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイドとすることによって、性能の安定したコンデンサとすることが可能である。

また、誘電体フィルムとして、紫外線硬化性のアクリル樹脂モノマーを硬化しフィルム状に形成したもの、或いはこのアクリル樹脂をフィルム状に形成したものとポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の異種の誘電体フィルムとの複合体とすることも可能で、この場合、耐熱性の高いアクリル樹脂を誘電体フィルムの全て或いは一部とすることによってコンデンサの耐熱性を更に向上させることができる。

なお、液体８の注入量は、リフロー時に加わる熱によって事前に熱量を予測し、その予測に応じて注入量を決定すればよいものとする。

以上のように、本発明によるコンデンサによれば、周囲の温度変化に対して安定して容量を引き出すことのできるコンデンサとすることができるので、温度変化の激しい、自動車やパソコンなどのフィルタ回路などに有用である。

本発明の一実施の形態によるコンデンサの分解斜視図 本発明の一実施の形態によるコンデンサ素子の構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態によるコンデンサの断面図

符号の説明

１ ケース
２ コンデンサ素子
３ 集電極
４ リード線
４ａ 端子
５ 封口部材
５ａ 液溜り部
５ｂ 逆止弁
５ｃ 針貫通孔
５ｄ 凹部
５ｅ 弁体部
６ 座板
８ 液体

Claims (5)

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の両端面に接続されるとともに、前記ケースの下面開口部からケース外に引き出されたリード線と、このリード線が挿通される貫通孔を有するとともに、前記ケースの下面開口部を封止する封口部材を備え、この封口部材の上面であって、前記ケースと前記コンデンサ素子の隙間に面した部分に液溜り部を設け、この液溜り部に液体を注入したコンデンサ。
2. 前記液体はフッ素系オイル、または炭化水素系オイルのいずれかである請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記封口部材は弾性体からなるものであって、前記ケースの内圧が上昇した際に、この内圧を外部へ解放する弁構造を有した逆止弁を備えた請求項１に記載のコンデンサ。
4. 前記コンデンサ素子は誘電体フィルムの片面または両面に金属を蒸着することによって金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを前記金属蒸着電極が対向するように巻回または積層し、両端面に集電極を形成したものである請求項１に記載のコンデンサ。
5. 前記誘電体フィルムはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイドのいずれか一つである請求項４に記載のコンデンサ。

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