JP2015015380A

JP2015015380A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2015015380A
Application number: JP2013141576A
Authority: JP
Inventors: 隆平小山; Ryuhei Koyama; 浩明牧添; Hiroaki Makizoe; 栄一野上; Eiichi Nogami; 真教石田; Masanori Ishida
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2033-07-05
Also published as: JP6144132B2

Abstract

【課題】電極板に凹部や半田熱拡散抑制用の貫通孔を設けた場合であっても、金属異物による短絡故障の発生を防止することのできるコンデンサを提供する。
【解決手段】第２電極板４に、第１リード端子６を挿通させる開口部４４を形成し、第１電極板３に、開口部４４内に没入する凹部３５と、この凹部３５と他の部分との段差部３６に、凹部３５と他の部分とを部分的に切り離す貫通孔３７とを形成し、絶縁体５の、凹部３５と対向する部分から外方に向かって延びるスリット５３を複数形成し、スリット５３、５３間に位置する絶縁体５を第２電極板４側に折り込み、凹部３５と開口部４４の内周縁端との間に介在させている。
【選択図】図３

Description

この発明は、コンデンサ素子を電極板で接続したコンデンサに関する。

産業用インバータ等に用いられるコンデンサは、半導体素子のスイッチング時に生じる急峻な電流を吸収するため、低インダクタンス化を図る必要がある。そこで、特許文献１に開示されているコンデンサでは、図５に示すように、コンデンサ素子２に接続された電極板３、４同士を重ね合わせ、電極板３、４に発生する磁束を互いに打ち消し合わせることで、低インダクタンス化を図っている。

また、特許文献１のコンデンサでは、図５に示すように、重ね合わされた一対の電極板のうち、外側に位置する電極板３にコンデンサ素子２側に向かって陥没する凹部３５を設け、この凹部３５をリード端子６の接続箇所として用いることで、リード端子６の上方への突出量を減少させ、コンデンサ１の低背化を図ることも行われている。なお、重ね合わされた一対の電極板のうち、内側に位置する電極板４には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、凹部３５と対向する位置に開口部４４が設けられており、この開口部４４に没入した凹部３５と開口部４４の内周縁端との間に十分な隙間Ｇを設けることで絶縁を確保している。

特開２０１０−２５８３４３号公報

ところで、特許文献１のコンデンサでは、図６（ｂ）に示すように、凹部３５と他の部分との段差部３６に貫通孔３７を設け、凹部３５と他の部分とを部分的に切り離して（分断して）いる。この構成は、凹部３５とリード端子６とを接続する際の半田熱が電極板３全体に拡散してしまうのを抑制し、半田付けにかかる時間を短縮するといった目的でなされているが、以下のような問題を引き起こす虞があった。

すなわち、電極板３とリード端子６との接続作業において、半田ボール等の金属異物Ａが生じることがあるが、この金属異物Ａが貫通孔３７を通じて、凹部３５と開口部４４の内周縁端との間の隙間Ｇに入り込み、電極板３、４同士を接続したり、電極板３、４同士を接続しないまでも絶縁距離（Ｇ）を短くしたりと、電極板３、４間での短絡を招く虞があった。なお、電極板３、４間には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、シート状の絶縁体５が介在しているが、凹部３５を挿通するための挿通孔５１の幅が凹部３５の幅よりも大とされ、凹部３５と挿通孔５１との間に金属異物Ａが入り込むに十分な隙間が形成されているため、上記問題の発生を防ぐことは困難であった。

そこで、この発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、電極板に凹部や半田熱拡散抑制用の貫通孔を設けた場合であっても、金属異物による短絡故障の発生を防止することのできるコンデンサの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、上記コンデンサ素子２の一方の電極部２１と第１リード端子６を介して接続される第１電極板３と、上記コンデンサ素子２の他方の電極部２２と第２リード端子７を介して接続される第２電極板４とを備え、上記第１電極板３及び第２電極板４を、シート状の絶縁体５を介して重ね合わせるとともに、第２電極板４が第１電極板３と上記コンデンサ素子２との間に位置するようにして配置したコンデンサ１であって、上記第２電極板４には、上記第１リード端子６を挿通させる開口部４４が形成され、上記第１電極板３には、上記開口部４４内に没入し、第１リード端子６との接続に供される凹部３５と、この凹部３５と他の部分との段差部３６に、凹部３５と他の部分とを部分的に切り離す貫通孔３７が形成されており、上記絶縁体５には、上記凹部３５と対向する部分から外方に向かって延びるスリット５３が複数形成され、スリット５３、５３間に位置する絶縁体５が、第２電極板４側に折り込まれ、上記凹部３５と上記開口部４４の内周縁端との間に介在していることを特徴としている。

この発明のコンデンサでは、凹部と対向する部分から外方に向かって延びるスリットを複数形成し、スリット間の絶縁体を第２電極板側に折り込み、凹部と開口部の内周縁端との間に介在させているため、貫通孔からの金属異物の侵入を防いだり、たとえ侵入を許したとしても、金属異物による凹部と開口部の内周縁端との接続や絶縁距離の短縮を防ぐことができ、短絡故障の発生を防止することができる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。第１電極板の凹部と絶縁体の挿通孔との比較を示す平面図である。凹部とその周辺の切断端面図であって、（ａ）はＹ方向から見た切断端面図を示し、（ｂ）はＸ方向から見た切断端面図を示す。凹部とその周辺の他の例の切断端面図であって、（ａ）はＹ方向から見た切断端面図を示し、（ｂ）はＸ方向から見た切断端面図を示す。コンデンサを示す斜視図である。従来のコンデンサの凹部とその周辺の切断端面図であって、（ａ）はＹ方向から見た切断端面図を示し、（ｂ）はＸ方向から見た切断端面図を示す。

次に、この発明のコンデンサ１の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１及び図５に示すように、コンデンサ素子２と、第１電極板３と、第２電極板４と、絶縁体５とを備えており、第１電極板３及び第２電極板４を、絶縁体５を介して重ね合わせるとともに、第２電極板４が第１電極板３とコンデンサ素子２との間に位置するようにして配置することで構成されている。以下、上記構成部品について説明していく。

コンデンサ素子２は、図１に示すように、その両端面にメタリコンを溶射してなる電極部２１、２２が設けられたフィルムコンデンサであり、一方の電極部２１には第１リード端子６が、他方の電極部２２には第２リード端子７がそれぞれ接続されている。また、コンデンサ素子２は、コンデンサ素子２の軸方向及びそれと直交する方向に複数個並設され、コンデンサ素子群を形成している。

第１電極板３は、図１に示すように、基板部３１と、この基板部３１から延設された外部接続部３２とから構成されている。基板部３１には、コンデンサ素子２の一方の電極部２１と対向する位置に、第１リード端子６と接続するための接続孔３３が設けられ、コンデンサ素子２の他方の電極部２２と対向する位置には、第２リード端子７との接続を避けるための開口部３４が設けられている。また、基板部３１には、図２（ａ）及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、接続孔３３の周りを略四角形状に、コンデンサ素子２側に向かって陥没させてなる凹部３５が設けられている。さらに、この凹部３５と他の部分との段差部３６であって互いに対向する２辺に貫通孔３７が設けられており、凹部３５と他の部分とが部分的に切り離された状態となっている。

第２電極板４は、図１に示すように、基板部４１と、この基板部４１から延設された外部接続部４２とから構成されており、第１電極板３と概略同形状である。しかし、基板部４１に凹部が設けられておらず、また、コンデンサ素子２の他方の電極部２２と対向する位置に、第２リード端子７と接続するための接続孔４３が設けられ、コンデンサ素子２の一方の電極部２１と対向する位置に、第１リード端子６や凹部３５との接続を避けるための開口部４４が設けられている点、第１電極板３とは相違している。

絶縁体５は、図１に示すようにシート状であって、例えば絶縁紙や絶縁フィルムから構成される。この絶縁体５には、コンデンサ素子２の電極部２１、２２と対向する位置に、第１リード端子６や第２リード端子７を挿通するための挿通孔５１、５２が設けられている。

ところで、凹部３５と対向する位置に設けられた挿通孔５１は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、その幅Ｗ２、Ｄ２が第１電極板３の凹部３５の幅Ｗ１、Ｄ１より小とされた略四角形状とされ、さらにコーナー部から外方に向かって延びるスリット５３が設けられている。

従って、第１電極板３と第２電極板４との間に絶縁体５を介在させた状態で、第１電極板３の凹部３５を第２電極板４の開口部４４に没入させると、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁体５の、挿通孔５１の幅Ｗ２、Ｄ２と凹部３５の幅Ｗ１、Ｄ１との差分（スリット５３、５３間の絶縁体５：以下、余剰部分５４と称す）が、凹部３５によって第２電極板４側に折り込まれる。この際、余剰部分５４が凹部３５に当接し続けるように、挿通孔５１の幅Ｗ２、Ｄ２（余剰部分５４の長さ）を調整していることから、余剰部分５４が自ずと凹部３５と開口部４４の内周縁端との間に介在することになる。

そのため、貫通孔３７から、電極板３、４とリード端子６、７との接続作業において、万一、半田ボール等の金属異物Ａが入り込んだとしても、絶縁体５の余剰部分５４によって遮られ、凹部３５と開口部４４の内周縁端とが金属異物Ａによって接続されたり、絶縁距離Ｇが短くなったりすることはなく、短絡故障の発生を防ぐことができる。

また、凹部３５によって下方（第２電極板４側）に付勢された余剰部分５４は、絶縁体５が持つ弾性により、上方（第１電極板３側）に向かって反発しようとするため、凹部３５に当接した状態を維持することになる。そのため、金属異物Ａの第２電極板４側への落ち込みを確実に防ぐことができる。特に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁体５と第１電極板３の基板部３１とを面で当接させるようにすれば、余剰部分５４により貫通孔３７を塞ぐことができるため、より効果的である。なお、面で当接させる方法としては、第１電極板３と第２電極板４とをより近接させることが考えられる。この場合、絶縁体５が電極板３、４によって挟まれた状態となるため、電極板３、４との位置関係にズレが生じることも無くなり、絶縁をより良好に維持することができる。また、絶縁体５表面に粘性物質を設けることでも面での当接やズレの防止を実現できるが、この場合、貫通孔３７から侵入してきた金属異物Ａを捕捉することもできるため、例えば製造過程において金属異物Ａが移動し、それにより短絡が生じるといったことも防ぐことができる。なお、余剰部分５４があまり長いと、組立に支障をきたす可能性があることから、段差部３６を覆い、貫通孔３７を閉塞できる程度の長さとすることが好ましい。

このように、この発明のコンデンサ１では、第１電極板３と第２電極板４とを重ね合わせたことによる低インダクタンス化、凹部３５を設けたことによるコンデンサ１の低背化や、貫通孔３７を設けたことによる半田付け作業の迅速化を図りながらも、絶縁体５の挿通孔５１の幅Ｗ２、Ｄ２を凹部３５の幅Ｗ１、Ｄ１よりも小さくし、スリット５３を設けるといった簡単な構成で、金属異物Ａによる短絡故障の発生を防止することができる。

以上にこの発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施例においては、挿通孔５１の幅Ｗ２、Ｄ２を、凹部３５の幅Ｗ１、Ｄ１より小としていたが、必ずしも幅Ｗ１、Ｄ１より小とする必要はなく、例えば、開口部４４の幅から、第２電極板４の板厚や、絶縁体５と第２電極板４との間隔を除いた幅とすれば、余剰部分５４を開口部４４側に折り込んだ際に、凹部３５と開口部４４の内周縁端との間に余剰部分５４を介在させることができる、換言すれば、少なくとも余剰部分５４によって開口部４４の内周縁端を覆うことができるため、金属異物Ａによる短絡故障を防止することができる。また、挿通孔５１の幅Ｄ２と凹部３５の幅Ｄ１との差分による余剰部分５４によって貫通孔３７を閉塞できるのであれば、挿通孔５１の幅Ｗ２については、必ずしも凹部３５や開口部４４の幅より小さくしなくても良い。

また、凹部３５の形状は、略四角形状である必要は無く、円形等種々の形状であって良い。貫通孔３７の設ける位置や形状についても、対向する２辺に限らず、凹部３５を囲むようにして設ける等、種々変更可能である。絶縁体５の挿通孔５１も、それらに合わせて適宜形状を変更可能である。また、上記実施例では、スリット５３が挿通孔５１のコーナー部の４箇所から外方に向かって放射状に設けられていたが、スリット５３の位置や数はこれに限らず、適宜変更可能である。また、上記実施例では、余剰部分５４を凹部３５によって第２電極板４側に折り込んでいたが、予め折り込んでおいても良い。特に余剰部分５４の長さが短く、凹部３５による付勢を期待できない場合には有効である。また、コンデンサ素子２と第２電極板４との間に別途、絶縁体を設け、この絶縁体に余剰部分５４を当接させることで、金属異物Ａの侵入を防止するようにしても良い。また、挿通孔５１は予め設けられている必要はなく、余剰部分５４を第２電極板４側に折り込むことで、挿通孔５１が形成されるようにしても良い。この場合、スリット５３としては、例えば、凹部３５の中心と対向する位置を中心に、そこから外方に向かって４本のスリット５３をＸ字状となるように設けることが考えられるが、形状としてはＸ字状に限らず、凹部３５等の形状に合わせて適宜変更可能である。また、コンデンサ１を、ケースに収納し樹脂や絶縁油等で封止しても良い。

１・・コンデンサ、２・・コンデンサ素子、２１・・コンデンサ素子の一方の電極部、２２・・コンデンサ素子の他方の電極部、３・・第１電極板、３５・・凹部、３６・・段差部、３７・・貫通孔、４・・第２電極板、４４・・開口部、５・・絶縁体、５１・・挿通孔、５３・・スリット、６・・第１リード端子、７・・第２リード端子

Claims

コンデンサ素子（２）と、上記コンデンサ素子（２）の一方の電極部（２１）と第１リード端子（６）を介して接続される第１電極板（３）と、上記コンデンサ素子（２）の他方の電極部（２２）と第２リード端子（７）を介して接続される第２電極板（４）とを備え、上記第１電極板（３）及び第２電極板（４）を、シート状の絶縁体（５）を介して重ね合わせるとともに、第２電極板（４）が第１電極板（３）と上記コンデンサ素子（２）との間に位置するようにして配置したコンデンサであって、上記第２電極板（４）には、上記第１リード端子（６）を挿通させる開口部（４４）が形成され、上記第１電極板（３）には、上記開口部（４４）内に没入し、第１リード端子（６）との接続に供される凹部（３５）と、この凹部（３５）と他の部分との段差部（３６）に、凹部（３５）と他の部分とを部分的に切り離す貫通孔（３７）が形成されており、上記絶縁体（５）には、上記凹部（３５）と対向する部分から外方に向かって延びるスリット（５３）が複数形成され、スリット（５３）（５３）間に位置する絶縁体（５）が、第２電極板（４）側に折り込まれ、上記凹部（３５）と上記開口部（４４）の内周縁端との間に介在していることを特徴とするコンデンサ。