JP2022541898A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント回路基板への機械的な固定強度または熱の放散のうちの少なくとも１つを改良する、表面実装用に設計されたコンデンサを提供する。【解決手段】 本発明は、コンデンサに関し、ケース１の中に配置された巻回素子と、非導電性材料からなり、ケースに固定された取付板１１と、ケース１と前記取付板１１との間に配置された金属部品７と、を備え、金属部品７は、取付板１１を通り抜けて突出する突出部９ａ、９ｂを含む。【選択図】図１

Description

本発明はコンデンサに関し、特に、表面実装（ＳＭＤ）によりプリント回路基板（ＰＣＢ）に実装されるように構成されたコンデンサに関する。

標準的なＳＭＤコンデンサでは、それらの接続線によるＰＣＢへの機械的な固定強度が不足する事がしばしばある。さらに、ＳＭＤコンデンサからＰＣＢへの熱の放散は、その接続線の寸法により制約される。

したがって、上記の短所の少なくとも１つを克服する、表面実装用に設計された改良コンデンサが必要である。本発明の目的は、そのようなコンデンサを提供するところにある。

この目的は、請求項１の主題により解決される。

コンデンサは、ケースの中に配置された巻回素子と、ケースに固定されており非導電性材料からなる取付板と、ケースと取付板との間に配置された金属部品と、を備え、前記金属部品は、前記取付板を通り抜けて突出する突出部を含む。コンデンサは、さらに封止部品を備える。

金属部品を、コンデンサのケースと取付板との間に付加することにより、ＳＭＤコンデンサの上記の短所を克服し得る。金属部品は、ケースに熱的に結合され得る。したがって、例えば、リフローはんだ付けにより表面実装する間に、ケースにより収集された熱は、金属部品を介してＰＣＢに伝搬され得る。よって、リフローはんだ付けの間の熱は、ＰＣＢのはんだパッドにすぐに伝搬される。それにより、熱がＰＣＢ自体を介して伝搬するだけではなく、ケースにより収集された熱もまたはんだパッドに伝搬することで、はんだ付けプロセスを加速し得る。さらに、コンデンサの通常動作の間でも、金属部品はケースと熱的に結合したままであり、その結果、ケースの内部の巻回素子により発生した熱を、金属部品を通してプリント回路基板へ伝搬し得る。したがって、金属部品を追加することで、プリント回路基板をヒートシンクとして使用可能となる。例えば、巻回素子において、リップル電流による熱が発生し得る。金属部品は、ケースから熱を取り去るコンデンサの熱管理に寄与する。

金属部品は、プリント回路基板へのコンデンサの機械的な固定強度の改善にも寄与する。特に、金属部品は、例えば、はんだ付けによりプリント回路基板に固定可能な１つ以上の機械的接点を提供できる。

取付板は、ケースの横方向寸法よりも小さい横方向寸法を有する小さな板としてもよい。ケースは、取付板に固定し得る。取付板は、表面実装する間にプリント回路基板に固定されるように設計可能である。

金属部品の突出部は、取付板から、巻回素子から遠ざかる方向に延在し得る。

金属部品の突出部は、コンデンサをＰＣＢに表面実装したときにプリント基板に固定するように構成可能である。特に、金属部品の突出部は、はんだ付けによってＰＣＢのはんだパッドに固定可能な機械的接点を形成可能である。

金属部品は、ケースからＰＣＢに熱を伝搬させるように構成可能である。したがって、ケースから伝搬される熱がはんだパッドに効率よく伝搬されるので、金属部品は、表面実装する間のはんだ付けプロセスを加速し得る。さらに、コンデンサの通常の動作中に、金属部品がケースからＰＣＢへの熱を伝搬し得るので、ＰＣＢをヒートシンクとして使用可能となる。

巻回素子は、表面実装する間にＰＣＢに固定されるように構成された２つの接点を形成する２つの端子を含み得る。巻回素子の２つの端子は、ＰＣＢへの巻回素子の電気的接触を提供し得る。さらに、巻回素子の２つの端子は、ＰＣＢに熱的および機械的に接続可能である。

金属部品は、表面実装する間に固定されるように構成された２つの追加の機械的接点を提供し得る。この追加の機械的接点は、金属部品の突出部で形成可能である。金属部品により提供される接点は、巻回素子にガルバニック接続されていないことが好ましい。金属部品により提供される接点は、ＰＣＢに機械的および熱的に接続し得る。したがって、金属部品は、ＰＣＢとコンデンサのより良い機械的および熱的な接続に寄与できる。

巻回素子の端子は、取付板の凹部から突出可能である。

金属部品は、取付板とケースとの間に固定し得る。金属部品は、純粋に機械的にケースに固定可能である。特に、金属部品をケースに固定するために接着剤や外付けのプラスチック部品は不要である。むしろ、金属部品は、ケースの残余部分を閉じる封止部品を、固定する手段と同じ機械的手段により、ケースに固定可能となる。特に、金属部品は、かしめ部およびビーディング加工部によりケースに固定可能である。いずれにしろ、金属部品を固定するための追加の手段が必要ないように、封止部品でケースを閉じるためにかしめ部およびビーディング加工部が必要である。金属部品は、封止部品と取付板との間に配置可能である。特に、金属部品は、ケースの下端に配置された封止部品に接触し得る。金属部品は、取付板にも接している。

金属部品は、環状の基体を含み得る。基体の環状の形は開口部を定義することができ、巻回素子の端子は開口部を通り抜けできる。基体の開口部は、環状の基体と多種多様な巻回素子および封止部品との組合せを可能にするように十分に大きくされているので、端子の位置および寸法は、金属部品の開口部により制限されない。

金属部品の突出部は固定用ピンであり得る。固定用ピンは、取付板の開口部を通過する前または後に曲げることが可能である。固定用ピンを曲げることで金属部品を取付板へさらに固定することが可能であり、金属部品が取付板に対して軸方向へ移動することを防止する。

固定用ピンは、コンデンサの実装面に平行な面を形成するように曲げることが可能である。コンデンサの実装面は、取付板の下面、すなわち、巻回素子から遠い側にすることが可能である。コンデンサをＰＣＢに表面実装するとき、コンデンサの実装面はＰＣＢに関して設計可能である。

金属部品は、型抜きされた金属板であり得、プレス加工により突出部が形成される。

金属部品は、前記巻回素子にガルバニック接続されていない。

コンデンサは、ケースを封止する封止部品を備え。金属部品は、前記封止部品と前記取付板との間に配置される。

本発明は、プリント回路基板とコンデンサを備える、さらなる配置に関し、コンデンサは、プリント基板に表面実装で固定される。

本発明の以下の好ましい実施形態は、図面を参照して説明される。

図１は、コンデンサのケース、封止部品、および金属部品の分解図である。 図２は、第１実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスの異なる工程における斜視図である。 図３は、第１実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスの異なる工程における斜視図である。 図４は、第１実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスが完了した後の斜視図である。 図５は、突出部を曲げる前の第１実施形態の金属部品の側面図である。 図６は、突出部を曲げる前の第１実施形態の金属部品の上面図である。 図７は、突出部を曲げる前の第１実施形態の金属部品の斜視図である。 図８は、突出部を曲げた後の第１実施形態の金属部品の側面図である。 図９は、突出部を曲げた後の第１実施形態の金属部品の上面図である。 図１０は、突出部を曲げた後の第１実施形態の金属部品の斜視図である。 図１１は、第２実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスの異なる工程における斜視図である。 図１２は、第２実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスの異なる工程における斜視図である。 図１３は、第２実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスが完了した後の側面図である。 図１４は、第２実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスが完了した後の底面図である。

図１に、コンデンサのケース１、封止部品５、および金属部品７の分解図を示す。

コンデンサは、ケース１の内部に配置された巻回素子を含む。ケース１はアルミニウム缶である。ケース１は円筒形である。巻回素子は、ケース１から突出する２つの端子２ａ、２ｂを備える。巻回素子の端子２ａ、２ｂは、表面実装する間にプリント回路基板に接続されるように構成された電気的端子である。

ケース１は、第１端部３および第２端部４を有する。ケース１の第１端部３が開放されている。巻回素子の端子２ａ、２ｂを形成する接続線は、ケース１の第１端部３から突出している。ケース１の第２端部４は、第１端部３の反対側に配置されている。第２端部４は閉塞している。本明細書では、第１端部３を下端と記述し、第２端部４を上端と記述することがある。

コンデンサは、ケース１を封止するように構成された封止部品５をさらに備える。特に、封止部品５は、ケース１の下端３を封止するように構成されている。封止部品５は、非導電性材料、例えばゴムからなる。ゴムは弾性が高く、ケース１を確実に閉じることが可能であるので、封止部品５の材料として好適である。封止部品５は、巻回素子の端子２ａ、２ｂを差し込むように構成された２つの開口６を備える。封止部品５は、ケース１の下端３からケース１の中へ挿入されている。

コンデンサは、封止部品５の下方、すなわち、巻回素子から遠い側に配置された金属部品７を含む。金属部品７は、環状の基体８を有し、２つの突出部９ａ、９ｂを含む。

金属部品７のさらなる詳細は、金属部品７の突出部９ａ、９ｂが曲げられる前の金属部品７を示す図５、図６および図７のそれぞれに示されている。したがって、図５～図７のそれぞれは、組み立てプロセスが完了する前の金属部品７を示しています。

金属部品７の環状の基体８は、開口部１０を備える。金属部品７がコンデンサに組み付けられるとき、巻回素子の端子２ａ、２ｂは、基体８の開口部１０を通過する。開口部１０は、端子２ａ、２ｂの端子間距離よりも大きい。したがって、金属部品７は、端子２ａ、２ｂの位置が異なる多種多様な巻回素子および封止部品と組み合わせが可能である。

金属部品７は、２つの突出部９ａ、９ｂを含む。突出部９ａ、９ｂの両方は、同じ方向に、すなわち、巻回要素から遠い側に突出している。突出部９ａ、９ｂはそれぞれ固定用ピンである。固定用ピンの長さは、突出部９ａ、９ｂが、図３に関して後述する、取付板１１を通って突出するように選択される。突出部９ａ、９ｂの長さは、取付板１１から突出する突出部９ａ、９ｂの一部を屈曲させて表面実装用の接点を形成できるように選択される。

封止部品５は、金属部品７に向かって、巻回素子から遠ざかる側に突出する凸部２０を備える。凸部２０の形状は、金属部品の環状の基体８の開口部１０の形状に適合される。金属部品７は、封止部品５に取り付けられるように構成される。金属部品７が封止部品５に取り付けられるとき、凸部２０が開口部１０に挿入される。凸部２０は、取付板１１が組み立てられる前、および金属部品７の突出部９ａ、９ｂが曲げられる前の状態で、金属部品７の封止部品５への機械的な接続を安定させる。

図２および図３は、第１実施形態のコンデンサの、組み立てプロセスの異なる工程での斜視図を示している。図４は、第１実施形態のコンデンサの、組み立てが完了した後の斜視図を示している。

コンデンサは、表面実装プロセスでプリント回路基板（ＰＣＢ）に固定されるように設計されている。コンデンサは、ＰＣＢに表面実装されると、機械的およびガルバニックにＰＣＢに接続される。

図２は、組み立てプロセスの第１工程を示しており、端子２ａ、２ｂは円形の断面を有する接続端子である。金属部品７は、封止部品５に接して配置されており、凸部２０により封止部品５に保持されている。

図３に、組み立てプロセスの第２工程のコンデンサを示す。ケース１の下端には、封止部品５および金属部品７が配置されている。ケース１の下端には、かしめ部１２とビーディング加工部１３が追加されている。かしめ部１２およびビーディング加工部１３を追加することで、封止部品５は、ケース１の中に配置され、ケース１が封止部品５によって封止されるようにケース１に固定される。かしめ部１２およびビーディング加工部１３は、封止部品５がケース１に対して動くことを防止して機械的な固定を提供する。かしめ部１２およびビーディング加工部１３はまた、金属部品７も機械的に固定する。金属部品７をケース１に固定するための追加の部品または手段は不要である。むしろ、封止部品５の固定のために使用されたのと同じ固定手段である、かしめ部１２およびビーディング加工部１３が、金属部品７をケース１に固定することを可能にしている。

巻回素子の端子２ａ、２ｂは、それらが接続端子を形成するようにプレス加工され、切断される。巻回素子の固定用ピンは端子２ａ、２ｂにより形成され、端子２ａと端子２ｂとを結ぶ第１仮想線は、金属部品７の突出部９ａと突出部９ｂとを結ぶ第２仮想線と直交する。

コンデンサは、図３に示される上記の取付板１１をさらに含む。取付板１１は、コンデンサの下端に固定されるように構成されている。

取付板１１は、ケース１に面する第１表面１４を有する。取付板１１は、ケース１とは反対側を向く第２表面１５を有する。取付板１１の第２表面１５は、コンデンサが表面実装されたときにＰＣＢに接するコンデンサの取付面である。

取付板１１は、金属部品７の２つの突出部９ａ、９ｂと、巻回素子の２つの端子２ａ、２ｂと、を差し込むように構成された４つの開口部１６を備える。取付板１１は、非導電性材料からなる。取付板１１の厚さは、金属部品７の突出部９ａ、９ｂの長さよりも薄く、かつ巻回素子の端子２ａ、２ｂの長さよりも薄い。

図４に、組み立てプロセスが完了した後のコンデンサを示す。金属部品７の突出部９ａ、９ｂは、取付板１１の開口部１６を通り抜け、その後、突出部９ａ、９ｂが曲げられた。

図８、図９、および図１０のそれぞれに、固定用ピンを曲げた後の金属部品７を示す。

コンデンサは、その取付面に、表面実装によりプリント回路基板に固定可能な４つの機械的接点を備える。接点のうちの２つは、巻回素子の端子２ａ、２ｂから形成される。これらの接点は、巻回素子をプリント回路基板に機械的に固定し、電気的に接続するように構成されている。また、金属部品７の突出部９ａ、９ｂは、２つの接点を形成する。これらの２つの接点は、表面実装後にプリント回路基板にコンデンサを機械的に固定するように構成されている。金属部品７の突出部９ａ、９ｂは、巻回素子とは電気的に接続されていない。４つの接点は、接点が互いに接触しない十字型の４つの腕を形成するように配置されている。

各接点は熱的な接続も提供する。特に、金属部品７は、ケース１に熱的に接続されている。したがって、例えば、リフローはんだ付けにより表面実装する間に、金属部品７は、プリント回路基板のはんだパッドへの熱の伝搬を加速するのに寄与する。

表面実装は、例えば、リフローはんだ付けプロセスにより実行可能である。コンデンサは、４つの接点のそれぞれがはんだパッドに配置されるように、プリント回路基板の表面に配置可能である。ＰＣＢに載置されたコンデンサはオーブンに移され、加熱される。加熱プロセスを加速するためには、はんだパッドにすぐに熱を伝搬させることが重要である。

リフローはんだ付けの間にケース１から伝搬された熱は、ケース１に熱的に接続された金属部品７を通じてはんだパッドに直接伝搬する。したがって、はんだパッドは、プリント回路基板に加えられた熱だけでなく、ケース１で収集されて金属部品７を介してはんだパッドに伝搬する熱によっても加熱される。よって、金属部品７は、ＰＣＢへのコンデンサの表面実装の加速を可能にする。

コンデンサの通常の動作中も、熱はケース１から金属部品７を介してプリント回路基板に伝搬可能である。したがって、金属部品７は、ＰＣＢをヒートシンクとして使用することが可能である。通常の動作中にコンデンサに印加されるリップル電流は熱を発生させる可能性があり、この熱は通常、巻回素子からケース１に伝搬する。ケース１は金属部品７を介してＰＣＢに熱的に接続されているので、ＰＣＢをヒートシンクとして使用可能である。

上記のように、金属部品７は、ケース１に機械的に固定されている。金属部品７を固定するための接着剤または外付けプラスチック部品は不要である。通常、接着剤および外付けプラスチック部品は、温度変化および湿度に敏感であって経年劣化に悩まされる。それとは対照的に、純粋に機械的に固定された金属部品７は、温度変化または湿度による経年劣化の影響を受けない。金属部品７は、広い温度範囲および広い湿度範囲に亘って安定した機械的な固定を得られる。

図１１および図１２に、組み立てプロセスの異なる工程における第２実施形態のコンデンサを示す。

図１３および図１４に、組み立てプロセスが終了した後のコンデンサを示す。

第２実施形態は、金属部品７の設計に関して第１実施形態とは異なる。第２実施形態では、金属部品７は、型抜きされた金属板により形成され、環状の基体８を有する。さらに、金属部品７の突出部９ａ、９ｂは、ピン形状ではなく、その中間部分１７で取付面に向かって突出する筋状金属で形成される。筋状金属の第１端部１８および第２端部１９は、環状の基体に接続されている。筋状金属の第１端部１８および第２端部１９は、中間部分１７を介して接続されている。突出部９ａ、９ｂの中間部分１７は、Ｕ字形状である。

図１１に、図２と同じ組み立てプロセス工程における第２実施形態のコンデンサを示す。金属部品７は、ケース１の封止部品５の下方に配置されている。

図１２に、図３と同じ組み立てプロセス工程のコンデンサを示す。第２実施形態では、取付板１１は、第２実施形態の金属部品７の形状に適合されている。取付板１１の開口部１６は、突出部９ａ、９ｂに適合されている。したがって、第２実施形態の取付板の開口部は、円弧で形成される。

第２実施形態によれば、表面実装によりプリント回路基板の表面に固定可能な４つの機械的接点を有することが、図１４から見てとれる。接点のうちの２つは、巻回素子の端子２ａ、２ｂで形成され、他の２つの接点は、好ましくは巻回素子にガルバニック接続されていない金属部品７の突出部９ａ、９ｂによって形成される。ただし、この形態においても、ケース１とプリント回路基板の間の機械的および熱的接続は改善されている。

１ ケース
２ａ 巻回素子の端子
２ｂ 巻回素子の端子
３ ケースの第１端部／下端
４ ケースの第２端部／上端
５ 封止部品
６ 封止部品の開口
７ 金属部品
８ 金属部品の基体
９ａ 金属部品の突出部
９ｂ 金属部品の突出部
１０ 金属部品の開口部
１１ 取付板
１２ かしめ部
１３ ビーディング加工部
１４ 取付板の第１表面
１５ 取付板の第２表面
１６ 取付板の開口部
１７ 中間部分
１８ 第１端部
１９ 第２端部
２０ 凸部

Claims (17)

1. ケース（１）の中に配置された巻回素子と、
   前記ケース（１）に固定されており非導電性材料からなる取付板（１１）と、
   前記ケース（１）と前記取付板（１１）との間に配置された金属部品（７）と、を備え、前記金属部品（７）は、前記取付板（１１）を通り抜けて突出する突出部（９ａ、９ｂ）を含む、コンデンサ。
2. 前記金属部品（７）の前記突出部（９ａ、９ｂ）は、前記コンデンサをプリント回路基板に表面実装するときに、前記プリント回路基板に固定されるように構成される、請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記金属部品（７）は、前記ケース（１）からの熱を前記プリント回路基板に伝搬させる、請求項２に記載のコンデンサ。
4. 前記巻回素子は、２つの端子（２ａ、２ｂ）を備え、前記２つの端子（２ａ、２ｂ）は、表面実装する間に前記プリント回路基板に固定されるように構成された前記コンデンサの２つの接点を形成し、
   前記金属部品（７）は、表面実装する間に固定されるように構成された２つの追加の機械的接点を提供する、請求項２または３に記載のコンデンサ。
5. 前記金属部品（７）は、前記ケース（１）に熱的に結合される、請求項１から４までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
6. 前記取付板（１１）は、開口部（１６）を備え、前記金属部品（７）の前記突出部（９ａ、９ｂ）は、前記開口部（１６）を通り抜けて突出する、請求項１から５までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
7. 前記金属部品（７）は、前記取付板（１１）と前記ケース（１）との間に固定される、請求項１から６までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
8. 前記金属部品（７）は、純粋に機械的に前記ケース（１）に固定される、請求項１から７までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
9. 前記金属部品（７）は、前記ケース（１）に、かしめ部（１２）およびビーディング加工部（１３）により固定される、請求項１から８までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
10. 前記金属部品（７）は、環状の基体（８）を備える、請求項１から９までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
11. 前記金属部品（７）の前記突出部（９ａ、９ｂ）は、固定用ピンである、請求項１から９までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
12. 前記固定用ピンは、前記コンデンサの取付面に対して平行な表面を形成するように曲げられている、請求項１１に記載のコンデンサ。
13. 前記金属部品（７）は、型抜きされた金属板であり、プレス加工により前記突出部（９ａ、９ｂ）が形成される、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
14. 前記金属部品（７）は、前記巻回素子にガルバニック接続されていない、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
15. 前記コンデンサは、前記ケース（１）を封止する封止部品（５）を備える、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のコンデンサ。
16. 前記金属部品（７）は、前記封止部品（５）と前記取付板（１１）との間に配置される、請求項１５に記載のコンデンサ。
17. プリント回路基板と請求項１から１６のいずれか１項に記載のコンデンサを備える配置であって、前記コンデンサは、前記プリント回路基板に表面実装で固定される、配置。

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