JP2008300405A

JP2008300405A - 電子部品

Info

Publication number: JP2008300405A
Application number: JP2007141811A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Horie; 英昭堀江
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】電解コンデンサ等の電子部品に過電流が流れた場合の対策として、電流ヒューズや温度ヒューズ等の他の電子部品を用いずに信頼性を確保するとともに、他の電子部品を故障させる可能性が低い過電流の発熱対策を施した電子部品を提供すること。
【解決手段】筒状ケース２内にコンデンサ素子１を納め、開口部をガスを透過する材料を用いた素子固定板３で固定し、間隙を設けてゴムキャップ４にて封止するとともに、コンデンサ素子１から延びたリード端子５ａ、５ｂに、素子固定板３とゴムキャップ４の間に導通遮断箇所６を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電解コンデンサ等の電子部品に関し、特に過電流流入による発熱の対策を施した電子部品に関するものである。

電子回路に組み込む電解コンデンサ等の電子部品は、製品の安全性を確保することが重要な設計課題のひとつとされている。たとえば、落雷や過大な異常電流の負荷を直接受けると、電気製品中の電解コンデンサはコンデンサ素子に電荷が急激に溜まるので、瞬時に発熱し高温となり臨界値を越えると絶縁破壊が発生する。そして、異常電流の発生によりコンデンサが発熱し外装材が赤熱し、電気製品中の他の電子部品にまで被害を及ぼすことがある。従って、電子回路に過大な異常電流が流れないように設計するのが基本である。

但し、過電流に対応できることが望ましいので、例えば、特許文献１には、コンデンサに過電流が流れた場合の発熱対策として、電流ヒューズや温度ヒューズを用いてコンデンサへの導通を遮断する技術が記載されている。

図５は、特許文献１に記載の従来の絶縁破壊対策としてヒューズを追加した電子部品の概略縦断面図である。５１はコンデンサ素子、５２ａ、５２ｂはリード端子、５３はケース、５４はヒューズである。ここで、ヒューズ５４は、抵抗素子からなる電流ヒューズ、あるいは温度感応型の温度ヒューズが用いられている。

ヒューズ５４が電流ヒューズの場合には、コンデンサ素子１に過電流が流れても、コンデンサ素子１が発熱する前に、抵抗素子からなる電流ヒューズが溶断してコンデンサ素子１への導通を遮断する。

ヒューズ５４が温度ヒューズの場合には、コンデンサ素子１に過電流が流れても、コンデンサ素子１が発熱する前に、温度感応型の温度ヒューズが溶断してコンデンサ素子１への導通を遮断する。

また、コンデンサ等の電子部品の外装部品の構造において発熱に至らないよう、電子部品内部の上昇した圧力を逃がす目的で圧力弁を設置する構造もある。

特開平１１−１３５３５４号公報

特許文献１の技術による電子部品では、コンデンサ素子の信頼性特性とはいえず複合電子部品となり、電流ヒューズや温度ヒューズの信頼性特性となってしまう問題があった。

さらに、電子部品に電流ヒューズや温度ヒューズを付加するとコスト高となり、かつ部品サイズも大型化してしまう問題があった。

また、圧力弁の設置は電子部品内部において発生したガスを外部に逃がすことを前提にしており、電子部品内部の構成物質が電子部品外部に漏出することが前提となっている。したがって、実装された回路基板に電子部品内部の構成物質が外部に漏出するので、他の電子部品も故障させてしまう可能性があった。

そこで、本発明の課題は、電解コンデンサ等の電子部品に過電流が流れた場合の対策として、電流ヒューズや温度ヒューズ等の他の電子部品を用いた複合電子部品とすることなく信頼性を確保するとともに、他の電子部品を故障させる可能性が低い、過電流への発熱対策を施した電子部品を提供することである。

本発明は、前記課題の解決のため、電解コンデンサ等の電子部品の構造を検討した結果なされたものである。

本発明は、一端側に開口部を有し他端側が閉じられた筒状ケースと、２本のリード端子を有する電解コンデンサ素子もしくは電気二重層コンデンサ素子と、前記リード端子を貫通させて前記筒状ケース内に前記コンデンサ素子を固定する素子固定板と、前記リード端子を貫通させて前記筒状ケースの開口部を封止するゴムキャップからなり、前記素子固定板はガスを透過させる材料からなり、前記リード端子は前記素子固定板と前記ゴムキャップの間に導通遮断箇所を有することを特徴とする電子部品である。

本発明によれば、過電流が流れ電子部品が発熱する対策として電流ヒューズや温度ヒューズ等の他の部品を追加した複合部品とすることなく、コストアップをせずに電子部品の安全性を高めることができる。

また、本発明品に過電流が流れた場合でも、他の電子部品を故障させる可能性を低くすることができる。

次に、本発明による電子部品の実施の形態について説明する。

図１は、本発明による電子部品の外観斜視図である。５ａ、５ｂはリード端子、２は筒状ケースである。筒状ケース２の外周には、凹部７が形成されている。

図２は、本発明による電子部品の概略縦断面図である。図２を用いて各部について説明する。１はコンデンサ素子、２は筒状ケース、３は素子固定板、４はゴムキャップ、５ａ、５ｂはリード端子である。

図２において、コンデンサ素子１を筒状ケース２の内部に納めた後、コンデンサ素子１に絶縁破壊が発生した場合の熱によって素子の位置がリード端子５ａ、５ｂ側に移動しないよう素子固定板３を用いて固定する。

ここで、素子固定板３は、絶縁体でガスを透過させる材料とする。例えば絶縁破壊時に発生する熱により発生したガスを透過させるよう孔を開けたセラミック板を用いることができる。コンデンサ素子１に接続されたリード端子５ａ、５ｂを貫通させて筒状ケース２内に納めた後、外周部を内側方向に絞り凹部７を設けることにより固定する。

次に、ゴムキャップ４をリード端子５ａ、５ｂに貫通させて、ケース２の開口部に固定する。もし絶縁破壊が発生しても、その際の熱により発生したガスは、素子固定板３を透過し圧力が直接ゴムキャップ４にかかる構造となる。したがって、ゴムキャップ４には、ガスの圧力を直接受けて筒状ケース２から抜ける方向に力が加わる。

ここで、筒状ケース２には凹部７があるために、素子固定板３とゴムキャップ４は接触することが無く、間隙が生じる構造となっている。そして、リード端子５ａ、５ｂには、素子固定板３とゴムキャップ４の間隙の位置に導通遮断箇所６が設けられている。図３は導通遮断箇所６の拡大図であり、リード端子に切れ目が入れてある。

コンデンサ素子１の絶縁破壊が起きた場合には、その際に発生する熱によりガスが発生すると、ゴムキャップ４が筒状ケース２から抜ける方向に力が加わり、リード端子５ａ、５ｂには引っ張り応力が働く、そして導通遮断箇所６から切断されて、コンデンサ素子１はオープンとなり、発熱やガスの発生が停止する。

ここで、リード端子５ａ、５ｂを構成する金属の材質や断面積により接合強度を調整することによって、導通遮断レベルを調整することが可能である。

次に、本発明による電子部品について具体的な実施例として電気二重層コンデンサを例にして説明する。

電気二重層コンデンサは、活性炭を電極としてアルミ箔に結着剤等を用いて接合した電極シートを作製し、リード端子を接続した電極シートとセパレータを捲回して電解液を含浸したコンデンサ素子と筒状ケースを用いて構成した。

電気二重層コンデンサ素子は、活性炭をアルミ箔に結着剤等を用いて接合した電極シート２枚をセパレータを挟んで捲回し、プロピレンカーボネート（ＰＣ）の溶媒にテトラエチルアンモニウムテロラフルオロボレートを電解質として溶解した電解液を含浸して作製した。

コンデンサ素子１をアルミ製の筒状ケース２の中に収納し、リード端子５ａ、５ｂ部分に貫通孔をつけ、ガスを透過させるよう孔を開けたセラミック製の素子固定板３を筒状ケース２内に納め、外周部を内側方向に絞り凹部７を設けてコンデンサ素子１を素子固定版３によって筒状ケース２に固定した。

さらに、リード端子５ａ、５ｂ部分に貫通孔をつけたゴムキャップ４にて開口部を封止し、コンデンサ素子１をアルミ製の筒状ケース２の中に密封した。

また、素子固定板３とゴムキャップ４の間に位置するリード端子５ａ、５ｂにはＶ字形の切れ目を入れ、引っ張り強度を低下させ導通遮断箇所６を作製した。作製したコンデンサの形状および電気特性を表１に示す。

図４は、本発明による電気二重層コンデンサにおいて直流電流１０（Ａ）での定電流充電時の経過時間（秒）に対するリード端子間電圧（Ｖ）の測定結果を示すグラフである。定電流充電開始後、リード端子間電圧は１８（Ｖ）付近で過充電となり、絶縁破壊が生じ、一気に電圧降下が生じると共に端子間が短絡し、コンデンサ素子自体が発熱した。この発熱により電解液が気化して筒状ケース２内の圧力が上昇してゴムキャップ４が筒状ケース２から押し出され、約４５秒で導通遮断箇所６が切断した。導通遮断箇所６が切断することによりコンデンサ素子１への電流流入が停止し、電気二重層コンデンサのこれ以上の発熱が回避された。ゴムキャップ４が筒状ケース２から押し出された寸法は、０．３ｍｍで電解液が外部に漏出することはなかった。比較のため、リード端子に導通遮断箇所６を設けずに電気二重層コンデンサを作製し、同様に直流１０（Ａ）にて定電流充電した場合には約４５秒にて発熱に至った。したがって、本発明によりコンデンサ素子に過電流が流れ電子部品が過剰に発熱することを回避することができた。

本発明による電子部品の外観斜視図。本発明による電子部品の概略縦断面図。導通遮断箇所の拡大図。本発明による電気二重層コンデンサにおいて直流電流１０（Ａ）での定電流充電時の経過時間（秒）に対するリード端子間電圧（Ｖ）の測定結果を示すグラフ。従来の絶縁破壊対策としてヒューズを追加した電子部品の概略縦断面図。

符号の説明

１コンデンサ素子
２筒状ケース
３素子固定板
４ゴムキャップ
５ａ、５ｂリード端子
６導通遮断箇所
７凹部
５１コンデンサ素子
５２ａ、５２ｂリード端子
５３ケース
５４ヒューズ

Claims

一端側に開口部を有し他端側が閉じられた筒状ケースと、２本のリード端子を有する電解コンデンサ素子もしくは電気二重層コンデンサ素子と、前記リード端子を貫通させて前記筒状ケース内に前記コンデンサ素子を固定する素子固定板と、前記リード端子を貫通させて前記筒状ケースの開口部を封止するゴムキャップからなり、前記素子固定板はガスを透過させる材料からなり、前記リード端子は前記素子固定板と前記ゴムキャップの間に導通遮断箇所を有することを特徴とする電子部品。