JP2009259932A - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用されるケースモールド型コンデンサの低インダクタンス化、小型軽量化、低コスト化を図ることを目的とする。
【解決手段】素子１と、この素子１の各電極１ａ、１ｂに一端が接続された電極端子２と、この電極端子２の他端が接続された両面基板３と、この両面基板３に一端が接続されることにより上記電極端子２と電気的に接続された外部端子４と、これらを収容したケース５と、このケース５内に充填された絶縁性のモールド樹脂６からなる構成により、素子１の電極から外部端子４までの引き回しを極めて短くすると共に、両面基板３の表裏面に異極が対向することによってインダクタンスのキャンセル効果が得られるため、インダクタンスを大きく低減することができるばかりでなく、簡単な構成によって小型軽量化と低コスト化を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に収容して樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサに関するものである。

近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。

このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。

そして、このようにＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。

図８（ａ）、(ｂ)はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図であり、図８において、１１は樹脂製のコンデンサケース、１２はコンデンサ素子を示す。１３ａおよび１３ｂは一体に連なる接続金具で、１３ａはコンデンサケース１１に内蔵される部分、１３ｂはコンデンサケース１１から外部に出ている部分を示す。１４はコンデンサ素子１２を固定するエポキシ樹脂等の充填樹脂、１５は電極部、１６はコンデンサを外部に取り付けるための取り付け脚、１７は充填樹脂１４を注型する注型面を示すものである。

そして、上記コンデンサ素子１２は、図示しない金属化フィルムを巻回または積層してなり、電極部１５を端面に設けている。そして接続金具１３ａを電極部１５に接続し、この接続金具１３ｂ（１３ａと一体に繋がっている）を外部機器等と電気的に接続している。

また、コンデンサケース１１はコンデンサ素子１２全体と、接続金具１３ａを内蔵し、内部に充填樹脂１４を充填させて固定している。なお、図８において、コンデンサケース１１の底部（注型面１７）は、樹脂充填する前は開口面であり、この面を、充填樹脂１４を注型する面としている。更に、この注型面１７から接続金具１３ｂがコンデンサケース１１から外部に出ているものである。

また、コンデンサケース１１は、図８に示すように、取り付け脚１６を有しており、外部機器等にビス等で取り付けできるようになっている。コンデンサケース１１は、コンデンサ素子１２を複数個内蔵するためにケース自体が大きく、取り付け脚１６はコンデンサ全体の重量及び衝突時の耐用から４箇所に設けられ、四方に伸びた形状となっている。

このように構成された従来のケースモールド型コンデンサは、充填樹脂１４を注型する注型面１７を取り付け脚１６と同じ側にすると共に、接続金具１３を注型面１７から外部に出すようにすることで、接続金具１３ａ、１３ｂの外部機器等と接続するまでの距離を短くでき、これにより、接続金具１３ａ、１３ｂのインダクタンスを抑えることができるというものであった。

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。
特開２００３−３３８４２５号公報

しかしながら上記従来のケースモールド型コンデンサでは、コンデンサ素子１２の電極部１５に接続して外部機器に接続するための接続金具１３の引き回しが長いことからインダクタンスが大きくなるばかりでなく、接続金具１３の形状が複雑化して大型化するために小型軽量化が難しいという課題があった。

更に、機種毎に専用の接続金具１３が必要となるばかりでなく、用途やサイズが異なるコンデンサ素子１２を接続する場合には、接続金具１３の設計が極めて難しいものとなり、コスト面でも大きな課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、低インダクタンスと小型軽量化を同時に実現し、かつ、低コスト化も実現可能なケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、両端面に一対の電極が設けられた素子と、この素子の各電極に一端が接続された電極端子と、この電極端子の他端が接続された両面基板と、この両面基板に一端が接続されることによって上記電極端子と電気的に接続された外部端子と、これらを収容したケースと、上記外部端子の他端が外部に表出する状態で上記ケース内に充填された絶縁性のモールド樹脂からなる構成にしたものである。

以上のように本発明によるケースモールド型コンデンサは、両面基板を用いて素子の電極と外部端子を接続するようにした構成により、素子の電極から外部端子までの引き回しを極めて短くすると共に、両面基板の表裏面に異極が対向することによってインダクタンスのキャンセル効果が得られるために、インダクタンスを大きく低減することができるばかりでなく、簡単な構成によって小型軽量化と低コスト化を同時に実現することができるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図、図２は同断面図、図３（ａ）〜（ｃ）は同ケースモールド型コンデンサに使用される両面基板を示した平面図と正面図と底面図である。

図１〜図３において、１は金属化フィルムコンデンサ素子（以下、素子１と呼ぶ）を示し、この素子１は、ポリプロピレンフィルム等からなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し（図示せず）、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによって一対の取り出し電極となるＰ極電極１ａ、Ｎ極電極１ｂを夫々設けて構成されたものである。

２は金属板からなる電極端子であり、この電極端子２は一端に設けた素子接続部２ａが
上記素子１の両端面に設けられた一対の取り出し電極となるＰ極電極１ａ、Ｎ極電極１ｂに夫々半田付けにより接続されるようにしたものであり、半田付け後には電極端子２の他端に設けた基板接続部２ｂが素子１の外周部から突出するようにしているものである。

３はガラス入りエポキシ樹脂等からなる両面基板であり、この両面基板３は表面側、裏面側共に、一部に絶縁部３ｂを設け、この絶縁部３ｂを除く部分に銅箔を貼り付けることによって接続パターンを形成するための導電部３ａが形成されており、かつ、この導電部３ａと絶縁部３ｂは表裏面で非対称に配置されているものである。３ｃはこの両面基板３に設けられた接続孔であり、この接続孔３ｃは表裏面の一方が導電部３ａに、他方が絶縁部３ｂに接続される位置に設けられているものである。

４は金属板からなる外部端子であり、この外部端子４は一端に外部機器等と接続するための接続孔４ａが設けられると共に他端には基板接続部４ｂが設けられ、この基板接続部４ｂを上記両面基板３に設けられた接続孔３ｃに表面側から挿入し、両面基板３の裏面側で半田付けすることにより、両面基板３の表裏面に夫々設けられた導電部３ａのいずれか一方の面の導電部３ａと電気的に接続するようにしているものである。

また、同様に、上記素子１の各電極に接続された電極端子２の基板接続部２ｂを両面基板３に設けられた接続孔３ｃに裏面側から挿入し、両面基板３の表面側で半田付けすることにより、両面基板３の表裏面に夫々設けられた導電部３ａのいずれか一方の面の導電部３ａと電気的に接続するようにしているものであり、これにより、図１においては素子１のＰ極電極１ａが両面基板３の表面側の導電部３ａに、素子１のＮ極電極１ｂが両面基板３の裏面側の導電部３ａに夫々接続されるようにしたものである。

５は樹脂製のケース、６はこのケース５内に充填されたエポキシ樹脂等からなる絶縁性のモールド樹脂であり、このモールド樹脂６は上記両面基板３に接続された素子１をケース５内に収納して、上記外部端子４の一部（接続孔４ａ側）が表出した状態で樹脂モールドしたものであり、この状態で両面基板３が素子１の上部に配設されると共に、上面視、両面基板３が素子１全体を覆うような大きさに形成されているものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、両面基板３を用いて素子１のＰ極電極１ａ、Ｎ極電極１ｂを夫々外部端子４に接続するようにした構成により、素子１のＰ極電極１ａ、Ｎ極電極１ｂから外部端子４までの引き回しを極めて短くすると共に、両面基板３の表裏面に異極が対向することによってインダクタンスのキャンセル効果が得られるために、インダクタンスを大きく低減することができるばかりでなく、簡単な構成によって小型軽量化と低コスト化を同時に実現することができるという格別の効果を奏するものである。

また、上記両面基板３は表裏面に銅箔が貼り付けられており、この両面基板３を素子１の上部に配設すると共に、上面視、両面基板３が素子１全体を覆うような大きさに形成しているため、ケース５の開口部のモールド樹脂６から吸湿される水分を両面基板３で遮断することができるようになり、耐湿性に優れるという格別の効果を奏するものである。

また、上記両面基板３は基板によって異極間が絶縁されているために高い絶縁性を発揮すると共に、ケース５の内部での引き回しが不要になるために小型化が図れ、更に、導電部３ａのパターンを変更するだけで外部端子４の配置を自在に変更したり、あるいは外部端子４の数を増やしたりすることが容易に行えるようになるという格別の効果を奏するものであり、このように外部端子４の数を増やした一例を図４に示す。

また、上記素子１のＰ極電極１ａ、Ｎ極電極１ｂに夫々接続された電極端子２は、図５にその詳細を示すように、一端に一対の素子接続部２ａが、他端に一対の基板接続部２ｂが夫々設けられ、しかも一対の基板接続部２ｂのピッチが一対の素子接続部２ａのピッチよりも小さいように構成されているため、帯状の板材を打ち抜き加工することによって電極端子２を作製する際に、高い歩留まりで生産することができるばかりでなく、標準化を図って異なる機種にも共用できるようになるという格別の効果を奏するものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１〜図５を用いて説明したケースモールド型コンデンサの素子を複数個並列接続した点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて詳細に説明する。

図６は本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図であり、図６において、７は両面基板であり、この両面基板７に設けられた接続孔７ｃに表面側から外部端子４の基板接続部４ｂが挿入され、この基板接続部４ｂを両面基板７の裏面側で半田付けすることにより、両面基板７の表裏面に夫々設けられた導電部７ａのいずれか一方の面の導電部７ａと電気的に接続するようにしているものである。

また、同様に、複数個（本実施の形態においては３個であるが、本発明はこれに限定されるものではない）の素子１の各電極に接続された電極端子２の基板接続部２ｂを両面基板７に設けられた接続孔７ｃに裏面側から挿入し、両面基板７の表面側で半田付けすることにより、両面基板７の表裏面に夫々設けられた導電部７ａのいずれか一方の面の導電部７ａと電気的に接続するようにしているものであり、これにより、図６においては素子１のＰ極電極１ａが両面基板７の表面側の導電部７ａに、素子１のＮ極電極１ｂが両面基板７の裏面側の導電部７ａに夫々接続されるようにしたものである。

８は樹脂製のケース、６はこのケース８内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂６は上記両面基板７に接続された複数個の素子１をケース８内に収納して、上記外部端子４の一部（接続孔４ａ側）が表出した状態で樹脂モールドしたものであり、この状態で両面基板７が複数個の素子１の上部に配設されると共に、上面視、両面基板７が複数個の素子１全体を覆うような大きさに形成されているものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、両面基板７の導電部７ａのパターンを変更するだけで複数個の素子１の配置を自在に変更したり、また、幅が異なる素子を用いることもできるようになるという格別の効果を奏するものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１〜図５を用いて説明したケースモールド型コンデンサの素子として、用途が異なる素子を複数個並列接続した点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて詳細に説明する。

図７は本発明の実施の形態３によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図であり、図７において、９は両面基板であり、この両面基板９に設けられた接続孔９ｃに表面側から外部端子４の基板接続部４ｂが挿入され、この基板接続部４ｂを両面基板９の裏面側で半田付けすることにより、両面基板９の表裏面に夫々設けられた導電部９ａのいずれか一方の面の導電部９ａと電気的に接続するようにしているものである。

また、同様に、用途が異なる複数個（本実施の形態においては５個であるが、本発明はこれに限定されるものではない）の素子１、１０の各電極に接続された電極端子２の基板接続部２ｂを両面基板９に設けられた接続孔９ｃに裏面側から挿入し、両面基板９の表面側で半田付けすることにより、両面基板９の表裏面に夫々設けられた導電部９ａのいずれか一方の面の導電部９ａと電気的に接続するようにしているものであり、これにより、図７においては素子１のＰ極電極１ａと素子１０のＰ極電極１０ａが両面基板９の表面側の導電部９ａに、素子１のＮ極電極１ｂと素子１０のＮ極電極１０ｂが両面基板９の裏面側の導電部９ａに夫々接続されるようにしたものである。

８は樹脂製のケース、６はこのケース８内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂６は上記両面基板９に接続された用途が異なる複数個の素子１、１０をケース８内に収納して、上記外部端子４の一部（接続孔４ａ側）が表出した状態で樹脂モールドしたものであり、この状態で両面基板９が用途が異なる複数個の素子１、１０の上部に配設されると共に、上面視、両面基板９が複数個の素子１、１０全体を覆うような大きさに形成されているものである。

このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、上記実施の形態１によるケースモールド型コンデンサにより得られる効果に加え、両面基板９の導電部９ａのパターンを変更するだけで用途が異なる複数個の素子１、１０を自在に配置することができるばかりでなく、素子の配置に制限がなくなることにより、１つの素子を小型化して複数個使用することにより、１つの素子に流れる電流を少なくして発熱を低減することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、低インダクタンス化を図り、かつ、小型軽量化と低コスト化を同時に実現することができるという効果を有し、特に、ハイブリッド自動車等の自動車用のコンデンサとして有用である。

本発明の実施の形態１によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図 同断面図 （ａ）同ケースモールド型コンデンサに使用される両面基板を示した平面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図 同ケースモールド型コンデンサの他の一例を示した斜視図 同ケースモールド型コンデンサに使用される電極端子を示した平面図 本発明の実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図 本発明の実施の形態３によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図 （ａ）従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図

符号の説明

１、１０ 素子
１ａ、１０ａ Ｐ極電極
１ｂ、１０ｂ Ｎ極電極
２ 電極端子
２ａ 素子接続部
２ｂ、４ｂ 基板接続部
３、７、９ 両面基板
３ａ、７ａ、９ａ 導電部
３ｂ 絶縁部
３ｃ、４ａ、７ｃ、９ｃ 接続孔
４ 外部端子
５、８ ケース
６ モールド樹脂

Claims (6)

1. 両端面に一対の電極が設けられた素子と、この素子の各電極に一端が接続された電極端子と、この電極端子の他端が接続された両面基板と、この両面基板に一端が接続されることによって上記電極端子と電気的に接続された外部端子と、これらを収容したケースと、上記外部端子の他端が外部に表出する状態で上記ケース内に充填された絶縁性のモールド樹脂からなるケースモールド型コンデンサ。
2. 両面基板の一方の面に素子の一方の電極が、両面基板の他方の面に素子の他方の電極が夫々接続されるようにした請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
3. 素子の上部に両面基板が配設された状態でこれらをケース内に樹脂モールドした請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
4. 上面視、両面基板が素子を覆うように形成された請求項３に記載のケースモールド型コンデンサ。
5. 素子を複数個並列接続した請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
6. 用途が異なる素子を複数個並列接続した請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。

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