JP2019186277A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子や封止樹脂内への受熱を抑制しやすいコンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサ１は、コンデンサ素子と封止樹脂と一対のバスバ４とを有する。封止樹脂は、コンデンサ素子を封止する。一対のバスバ４は、コンデンサ素子に接続される。各バスバ４は、封止樹脂から露出する露出部４１を有する。各露出部４１は、板状部４１１と電源端子４１２と部品接続端子４１３とを有する。電源端子４１２は、板状部４１１から延設されるとともに電源に電気的に接続されている。部品接続端子４１３は、板状部４１１から延設されるとともに他の電子部品に電気的に接続されている。各板状部４１１には、部品接続端子４１３よりも電源端子４１２側の領域に、周囲よりも厚みが小さい特定部４１４が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサに関する。

特許文献１には、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載されるインバータ等の電力変換装置の一部を構成するコンデンサ装置が開示されている。特許文献１に記載のコンデンサ装置は、電力変換回路を構成する半導体素子を樹脂モールドしてなる半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化する役割を有する。

特許文献１に記載のコンデンサ装置は、コンデンサケース内にコンデンサ素子を配置すると共に、これらのコンデンサ素子を封止樹脂によって封止してなる。コンデンサ素子の一対の電極には、一対のバスバが接続されている。各バスバは、電源側に接続される電源入力端子と、半導体モジュール側に接続される接続部とを備える。バスバは、電源入力端子及び前記接続部を封止樹脂から露出させている。また、電源入力端子と前記接続部とは、封止樹脂内部において電気的に接続されている。

電源からコンデンサ装置に流れる直流電流は、コンデンサ素子を通るリップル成分と、コンデンサ素子を通らない直流成分とを有する。前記直流成分はコンデンサ素子を通らず、電源入力端子から封止樹脂内に配されたバスバを通り前記接続部に流れる。

特開２０１４−４５０３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のコンデンサ装置は、入力される直流電流のうち、リップル成分だけではなく、前記直流成分も封止樹脂内に配されたバスバを流れる。それゆえ、封止樹脂内のバスバの発熱量が大きくなりやすく、バスバの熱がコンデンサ素子に影響を及ぼすおそれがある。さらに、封止樹脂に封止されたバスバが発熱すると、その熱は封止樹脂内にこもりやすく放熱されにくいため、封止樹脂内においてバスバが発熱することは好ましくない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、封止樹脂内におけるバスバの発熱を抑制しやすいコンデンサを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、コンデンサ素子（２）と、
前記コンデンサ素子を封止する封止樹脂（３）と、
前記コンデンサ素子に接続される一対のバスバ（４）と、を有し、
前記各バスバは、前記封止樹脂から露出する露出部（４１）を有し、
前記各露出部は、板状部（４１１）と、前記板状部から延設されるとともに電源に電気的に接続される電源端子（４１２）と、前記板状部から延設されるとともに他の電子部品に電気的に接続される部品接続端子（４１３）と、を有し、
前記各板状部には、前記部品接続端子よりも前記電源端子側の領域に、周囲よりも厚みが小さい特定部（４１４）が形成されている、コンデンサ（１）にある。

前記態様のコンデンサは、封止樹脂から露出したバスバの露出部が、電源端子と部品接続端子とを有する。それゆえ、電源端子からバスバへ流入される直流電流の直流成分は、板状部を通って部品接続端子から流出する。これにより、封止樹脂の内部に配されたバスバに直流電流の直流成分が流れることを防止することができる。

また、各板状部には、周囲よりも厚みが小さい特定部が形成されている。それゆえ、板状部は、特定部周辺において電気抵抗率が高くなる。そして、特定部は、各板状部における部品接続端子よりも電源端子側の領域に形成されている。それゆえ、各板状部における部品接続端子よりも電源端子側の領域の電気抵抗率を高くすることができる。これにより、電源端子に流入した直流電流の直流成分を、部品接続端子側に誘導しやすい。それゆえ、電源端子から板状部へ流入した直流電流の直流成分が、封止樹脂内のバスバ側へ向かって流れることを防止しやすい。

以上のごとく、前記態様によれば、コンデンサ素子や封止樹脂内への受熱を抑制しやすいコンデンサを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、コンデンサの平面図。 実施形態１における、コンデンサの背面図。 実施形態１における、コンデンサの側面図。 図１における、バスバ及び絶縁部材のIV−IV線矢視断面図。 実施形態１における、封止樹脂及びコンデンサケースを除いたコンデンサの平面図。 実施形態２における、バスバの平面図。 実施形態３における、バスバの平面図。 実施形態４における、バスバの平面図。 その他の実施形態における、バスバ及び絶縁部材の図４の断面図に相当する断面図。

（実施形態１）
コンデンサの実施形態につき、図１〜図５を用いて説明する。
本実施形態のコンデンサ１は、図１〜図３、図５に示すごとく、コンデンサ素子２と封止樹脂３と一対のバスバ４とを有する。封止樹脂３は、コンデンサ素子２を封止する。一対のバスバ４は、コンデンサ素子２に接続される。各バスバ４は、封止樹脂３から露出する露出部４１を有する。各露出部４１は、板状部４１１と電源端子４１２と部品接続端子４１３とを有する。電源端子４１２は、板状部４１１から延設されるとともに電源に電気的に接続されている。部品接続端子４１３は、板状部４１１から延設されるとともに他の電子部品（本実施形態においては後述の半導体モジュール）に電気的に接続されている。各板状部４１１には、部品接続端子４１３よりも電源端子４１２側の領域に、周囲よりも厚みが小さい特定部４１４が形成されている。以後、本実施形態につき詳説する。

コンデンサ１は、電力変換装置の一部を構成する。電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される車載用電力変換装置とすることができる。電力変換装置は、図示しない直流電源と三相交流モータとの間に配される。コンデンサ１は、直流電源側から印加される直流電圧を平滑化し、平滑後の直流電圧をスイッチング回路側へ出力する。スイッチング回路よって直流電圧を交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を、三相交流モータに印加する。

複数のコンデンサ素子２は、図１〜図３に示すごとく、コンデンサケース５内に収容されている。コンデンサケース５は、一面が開口した矩形箱体形状を呈している。コンデンサケース５は、その開口方向から見たとき、長方形状を呈している。以後、コンデンサケース５の開口方向を横方向Ｘといい、横方向Ｘから見たときのコンデンサケース５の長手方向を縦方向Ｙ、短手方向を高さ方向Ｚという。横方向Ｘ、縦方向Ｙ、及び高さ方向Ｚは、互いに直交する。

図３に示すごとく、コンデンサケース５の内部には、コンデンサ素子２を封止する封止樹脂３が充填されている。封止樹脂３は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。封止樹脂３は、コンデンサケース５の開口部５１から露出する樹脂面３１を有する。樹脂面３１は、横方向Ｘに直交する面である。

図１、図５に示すごとく、コンデンサケース５内には、複数のコンデンサ素子２が封止されている。各コンデンサ素子２は、金属化フィルムを巻回してなるフィルムコンデンサである。複数のコンデンサ素子２は、金属化フィルムの巻回軸方向が互いに同じ方向（高さ方向Ｚ）となる姿勢で配されている。

図５に示すごとく、各コンデンサ素子２は、高さ方向Ｚから見たとき、楕円形状である。各コンデンサ素子２の高さ方向Ｚの両端面には、一対の電極面２１が形成されている。各電極面２１は、例えば、電極面２１を形成する前のコンデンサ素子２の高さ方向Ｚの両端にアルミニウム等の金属を溶射することによって形成される。

コンデンサ素子２の一対の電極面２１に、一対のバスバ４が接続されている。各バスバ４の露出部４１は、図１〜図３に示すごとく、樹脂面３１の外側に露出するよう形成されている。前述のごとく、露出部４１は、板状部４１１と電源端子４１２と部品接続端子４１３とを有する。

図１〜図３に示すごとく、各板状部４１１は、高さ方向Ｚに厚みを有するとともに、縦方向Ｙに長尺な略長方形板状に形成されている。一対の板状部４１１のうち、一方は、他方よりも縦方向Ｙに長く形成されている。以後、一対の板状部４１１のうち、縦方向Ｙに長い側の板状部４１１を長尺板状部４１１ａといい、縦方向Ｙに短い側の板状部４１１を短尺板状部４１１ｂという。

長尺板状部４１１ａは、短尺板状部４１１ｂに対して、縦方向Ｙにおける部品接続端子４１３側（以後、「Ｙ２側」という。）と反対側（以後、「Ｙ１側」という。）に突出している。一方、長尺板状部４１１ａと短尺板状部４１１ｂとは、縦方向ＹのＹ２側端部の位置を略一致させている。また、図３に示すごとく、一対の板状部４１１は、一部同士が高さ方向Ｚに対向している。

図１〜図３に示すごとく、各電源端子４１２は、各板状部４１１における縦方向Ｙの同じ側（Ｙ２側）の端部から、横方向Ｘにおける樹脂面３１側と反対側に突出している。一対の電源端子４１２は同一面状に形成されている。短尺板状部４１１ｂから延設された電源端子４１２は、短尺板状部４１１ｂと面一に形成されている。そして、長尺板状部４１１ａから延設された電源端子４１２は、図３に示すごとく、長尺板状部４１１ａとの接続部側が段状に屈曲しており、当該接続部側と反対側が短尺板状部４１１ｂに接続された電源端子４１２と同一面上に形成されている。前述のごとく、長尺板状部４１１ａが縦方向ＹのＹ１側に突出していることに伴い、長尺板状部４１１ａから延設された電源端子４１２は、短尺板状部４１１ｂから延設された電源端子４１２よりも、Ｙ１側に離れて形成されている。

図１、図２に示すごとく、各部品接続端子４１３は、各板状部４１１におけるＹ２側の領域から、横方向Ｘにおける樹脂面３１側と反対側に突出している。各部品接続端子４１３は、板状部４１１における縦方向Ｙの略中央から、Ｙ２側の領域に形成されている。本実施形態において、部品接続端子４１３は、スイッチング回路を構成する複数の半導体モジュールの端子（図示略）に接続される。図１〜図３に示すごとく、各部品接続端子４１３と各電源端子４１２とは、縦方向Ｙに並んでいる。

図１〜図３に示すごとく、各部品接続端子４１３は、複数の半導体モジュールの端子に接続される複数のモジュール接続部４１３ａが、縦方向Ｙに等間隔で形成されている。各モジュール接続部４１３ａは、縦方向Ｙに厚みを有する板状に形成されており、半導体モジュールの端子と縦方向Ｙに接続される。複数のモジュール接続部４１３ａは、各板状部４１１におけるＹ２側端部まで形成されている。長尺板状部４１１ａから延設された部品接続端子４１３と短尺板状部４１１ｂから延設された部品接続端子４１３とは、高さ方向Ｚから見たとき、横方向Ｘに並ぶよう形成されている一方、互いに高さ方向Ｚの位置が異なる。

各板状部４１１に、特定部４１４が形成されている。図４の模式図に示すごとく、特定部４１４は、板状部４１１の厚み方向（すなわち高さ方向Ｚ）に貫通する貫通穴である。そして、図１、図２に示すごとく、特定部４１４は、電源端子４１２と部品接続端子４１３との並び方向（すなわち縦方向Ｙ）に長尺な形状を有する。本実施形態において、特定部４１４は、縦方向Ｙに長尺な楕円形状を呈している。特定部４１４の縦方向Ｙの長さは、電源端子４１２の縦方向Ｙの長さよりも大きい。

特定部４１４は、板状部４１１のＹ１側の端縁までは形成されていない。すなわち、板状部４１１における特定部４１４のＹ１側には、板状部４１１の一部が存在している。板状部４１１における特定部４１４のＹ１側に存在する板状部４１１の一部の縦方向Ｙの大きさは、電源端子４１２の縦方向Ｙの長さの半分以下である。

図１、図２に示すごとく、特定部４１４は、部品接続端子４１３よりも電源端子４１２に近い側の領域に形成されている。つまり、板状部４１１を通る、特定部４１４から電源端子４１２までの最短距離は、特定部４１４から部品接続端子４１３よりも短い。

特定部４１４の少なくとも一部は、電源端子４１２と封止樹脂３との対向領域に形成されている。すなわち、特定部４１４の少なくとも一部は、電源端子４１２と封止樹脂３の樹脂面３１とが対向する横方向Ｘにおける、電源端子４１２と樹脂面３１との間の領域に形成されている。また、特定部４１４は、横方向Ｘにおける板状部４１１の略中央に形成されている。

図１〜図３に示すごとく、一対の板状部４１１の間には、双方の間を絶縁するための絶縁部材６が配されている。絶縁部材６は、シート状に形成されている。図１に示すごとく、絶縁部材６は、高さ方向Ｚから見たとき、短尺板状部４１１ｂよりも大きく形成されている。そして、短尺板状部４１１ｂは、絶縁部材６の内側に収まるよう配されている。

また、図１、図４に示すごとく、絶縁部材６には、高さ方向Ｚにおける短尺板状部４１１ｂ側に突出する位置決め部６１が形成されている。位置決め部６１は、短尺板状部４１１ｂの特定部４１４（貫通穴）の内側に挿入している。高さ方向Ｚから見たときの位置決め部６１の外形の形状、大きさは、高さ方向Ｚから見たときの特定部４１４の外形の形状、大きさと略同等である。これにより、絶縁部材６は短尺板状部４１１ｂに対して位置決めされている。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
前記態様のコンデンサ１は、封止樹脂３から露出したバスバ４の露出部４１が、電源端子４１２と部品接続端子４１３とを有する。それゆえ、電源端子４１２からバスバ４へ流入される直流電流の直流成分は、板状部４１１を通って部品接続端子４１３から流出する。これにより、封止樹脂３の内部に配されたバスバ４に直流電流の直流成分が流れることを防止することができる。

また、各板状部４１１には、周囲よりも厚みが小さい特定部４１４が形成されている。それゆえ、板状部４１１は、特定部４１４周辺において電気抵抗率が高くなる。そして、特定部４１４は、各板状部４１１における部品接続端子４１３よりも電源端子４１２側の領域に形成されている。それゆえ、各板状部４１１における部品接続端子４１３よりも電源端子４１２側の領域の電気抵抗率を高くすることができる。これにより、電源端子４１２に流入した直流電流の直流成分を、部品接続端子４１３側に誘導しやすい。それゆえ、電源端子４１２から板状部４１１へ流入した直流電流の直流成分が、封止樹脂３内のバスバ４側へ向かって流れることを防止しやすい。

また、各特定部４１４は、各板状部４１１の厚み方向に貫通する貫通穴である。それゆえ、特定部４１４周辺の電気抵抗率をより高くしやすい。これにより、電源端子４１２から流入した直流電流の直流成分が、板状部４１１の特定部４１４周辺を通過することを一層防止することができる。これにより、電源端子４１２から流入した直流電流の直流成分が、板状部４１１を通過して封止樹脂３内のバスバ４に流入することを一層防止することができる。また、特定部４１４の形成を容易にすることができ、コンデンサ１の生産性を向上させやすい。

また、絶縁部材６には、特定部４１４に挿入される位置決め部６１が形成されている。それゆえ、特定部４１４を絶縁部材６の位置決めとして使用することができる。これにより、別途絶縁部材６の位置決め機構を設ける必要がなく、部品点数の削減につながる。

また、特定部４１４の少なくとも一部は、電源端子４１２と封止樹脂３との対向領域に形成されている。これにより、板状部４１１における、電源端子４１２と封止樹脂３内のバスバ４との最短ルートとなる領域の電気抵抗率を高くすることができる。それゆえ、電源端子４１２にから流入した直流電流の直流成分が、板状部４１１を通過して封止樹脂３内のバスバ４に流入することを一層防止することができる。

また、特定部４１４は、部品接続端子４１３よりも電源端子４１２側に近い側の領域に形成されている。それゆえ、板状部４１１における電源端子４１２に近い側の領域の電気抵抗率を高くすることができる。そのため、電源端子４１２に流入した直流電流の直流成分を、部品接続端子４１３側に一層誘導しやすい。それゆえ、電源端子４１２から板状部４１１へ流入した直流電流の直流成分が、封止樹脂３内のバスバ４側へ向かって流れることを一層防止しやすい。

以上のごとく、本実施形態によれば、コンデンサ素子や封止樹脂内への受熱を抑制しやすいコンデンサを提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図６に示すごとく、実施形態１に対して、特定部４１４の構成を変更した実施形態である。

本実施形態において、各板状部４１１に複数の特定部４１４が形成されている。本実施形態においては、各板状部４１１に２つの特定部４１４が形成されている。２つの特定部４１４は、いずれも縦方向Ｙに長尺な楕円形状を有するとともに、縦方向Ｙに並ぶよう形成されている。各板状部４１１において、一方の特定部４１４は、電源端子４１２と封止樹脂（図３の符号３参照）との対向領域に配されている。そして、他方の特定部４１４は、一方の特定部４１４のＹ２側に隣接する位置に配されている。各板状部４１１において形成された各特定部４１４の縦方向Ｙの両側には、バスバ４の一部がそれぞれ存在する。

その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本実施形態においては、各板状部４１１において、複数の特定部４１４を形成している。これにより、各板状部４１１に大きな特定部４１４を１つ形成する場合に比べ、各板状部４１１の剛性を高くすることができ、各板状部４１１の固有振動数を向上させることができる。これにより、各板状部４１１における振動に対する強度を向上させることができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
図７に示すごとく、本実施形態も、実施形態１に対して、特定部４１４の構成を変更した実施形態である。
本実施形態において、特定部４１４は、縦方向Ｙにやや長尺な長方形状を呈している。
その他は、実施形態１と同様である。

本実施形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
図８に示すごとく、本実施形態は、実施形態１に対して、特定部４１４の構成を変更した実施形態である。

特定部４１４は、板状部４１１における部品接続端子４１３側と反対側（Ｙ１側）の端縁に連通している。すなわち、特定部４１４は、Ｙ１側が開放されている。特定部４１４は、縦方向Ｙに長尺なスリット状に形成されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、電源端子４１２から板状部４１１へ入力された直流電流の直流成分が、板状部４１１における特定部４１４のＹ１側から封止樹脂３内のバスバ４へ向かうことを防止しやすい。それゆえ、電源端子４１２から板状部４１１へ入力された直流電流の直流成分を、部品接続端子４１３側に一層誘導しやすい。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、図９に示すごとく、特定部４１４を、貫通穴ではなく、凹部とすることも可能である。この場合、実施形態１の絶縁部材６との位置決め部６１を、バスバ４の凹部の内側に挿入することにより、バスバ４に対する絶縁部材６の位置決めを図ることも可能である。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 封止樹脂
４ バスバ
４１ 露出部
４１１ 板状部
４１２ 電源端子
４１３ 部品接続端子
４１４ 特定部

Claims (8)

1. コンデンサ素子（２）と、
   前記コンデンサ素子を封止する封止樹脂（３）と、
   前記コンデンサ素子に接続される一対のバスバ（４）と、を有し、
   前記各バスバは、前記封止樹脂から露出する露出部（４１）を有し、
   前記各露出部は、板状部（４１１）と、前記板状部から延設されるとともに電源に電気的に接続される電源端子（４１２）と、前記板状部から延設されるとともに他の電子部品に電気的に接続される部品接続端子（４１３）と、を有し、
   前記各板状部には、前記部品接続端子よりも前記電源端子側の領域に、周囲よりも厚みが小さい特定部（４１４）が形成されている、コンデンサ（１）。
2. 前記各特定部は、前記各板状部の厚み方向（Ｚ）に貫通する貫通穴である、請求項１に記載のコンデンサ。
3. 一対の前記板状部の間には、双方の間を電気的に絶縁する絶縁部材（６）が介在しており、前記絶縁部材には、前記特定部に挿入される位置決め部（６１）が形成されている、請求項１又は２に記載のコンデンサ。
4. 前記特定部の少なくとも一部は、前記電源端子と前記封止樹脂との対向領域に形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンデンサ。
5. 前記特定部は、前記部品接続端子よりも前記電源端子に近い側の領域に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンデンサ。
6. 前記特定部は、前記電源端子と前記部品接続端子との並び方向に長尺な形状を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンデンサ。
7. 前記特定部は、前記各板状部に複数形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンデンサ。
8. 前記特定部は、前記板状部における前記部品接続端子側と反対側の端縁に連通している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンデンサ。

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