JP2023016193A - 高電圧貫通型コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】より一層高い信頼性を有する高電圧貫通型コンデンサを提供する。
【解決手段】高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と、貫通コンデンサユニット１を覆っている樹脂２と、を備える。貫通コンデンサユニット１は、互いに対向している第一及び第二主面１１ａ，１１ｂを含むと共に第一及び第二主面１１ａ，１１ｂとに開口する貫通孔１６が形成されている素体１１と、第一及び第二主面１１ａ，１１ｂ上にそれぞれ形成されている第一及び第二電極１２，１５と、貫通孔１６に挿通されていると共に第一電極１２に電気的に接続されている貫通導体３０と、第二電極１５に電気的に接続されている端子導体２０と、を有する。結合構造５は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。
【選択図】図１
【解決手段】高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と、貫通コンデンサユニット１を覆っている樹脂２と、を備える。貫通コンデンサユニット１は、互いに対向している第一及び第二主面１１ａ，１１ｂを含むと共に第一及び第二主面１１ａ，１１ｂとに開口する貫通孔１６が形成されている素体１１と、第一及び第二主面１１ａ，１１ｂ上にそれぞれ形成されている第一及び第二電極１２，１５と、貫通孔１６に挿通されていると共に第一電極１２に電気的に接続されている貫通導体３０と、第二電極１５に電気的に接続されている端子導体２０と、を有する。結合構造５は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。
【選択図】図１
Description
本発明は、高電圧貫通型コンデンサに関する。
貫通コンデンサユニットと、貫通コンデンサユニットを覆っている樹脂と、を備えている高電圧貫通型コンデンサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。貫通コンデンサユニットは、互いに対向している第一及び第二主面に開口する貫通孔が形成されている素体と、貫通孔に挿通されていると共に、第一主面上の第一電極に電気的に接続されている貫通導体と、第二主面上の第二電極に電気的に接続されている端子導体とを有している。高電圧貫通型コンデンサは、たとえば、電子レンジ用マグネトロンに接続され、電子レンジ用マグネトロンの不要輻射ノイズを防止する。
本発明の一つの態様は、より一層高い信頼性を有する高電圧貫通型コンデンサを提供することを目的とする。
本発明者らは、より一層高い信頼性を有する高電圧貫通型コンデンサについて鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、以下の知見を新たに得て、本発明を想到するに至った。
貫通コンデンサユニットと貫通コンデンサユニットを覆っている樹脂との結合が強い構成では、貫通コンデンサユニットと樹脂との間に空隙が生じがたい。この場合、空隙に起因する部分放電が生じがたい。貫通コンデンサユニットと樹脂との結合が強い構成では、貫通コンデンサユニットの表面に沿った放電、いわゆる沿面放電も生じがたい。したがって、貫通コンデンサユニットと樹脂との結合が強い構成が採用された高電圧貫通型コンデンサでは、放電が生じがたく、信頼性が更に向上する。
貫通コンデンサユニットと貫通コンデンサユニットを覆っている樹脂との結合が強い構成では、貫通コンデンサユニットと樹脂との間に空隙が生じがたい。この場合、空隙に起因する部分放電が生じがたい。貫通コンデンサユニットと樹脂との結合が強い構成では、貫通コンデンサユニットの表面に沿った放電、いわゆる沿面放電も生じがたい。したがって、貫通コンデンサユニットと樹脂との結合が強い構成が採用された高電圧貫通型コンデンサでは、放電が生じがたく、信頼性が更に向上する。
一つの態様に係る高電圧貫通型コンデンサは、互いに対向している第一及び第二主面を含むと共に第一及び第二主面とに開口する貫通孔が形成されている素体と、第一及び第二主面上にそれぞれ形成されている第一及び第二電極と、貫通孔に挿通されていると共に第一電極に電気的に接続されている貫通導体と、第二電極に電気的に接続されている端子導体とを有している貫通コンデンサユニットと、貫通コンデンサユニットを覆っている樹脂と、を備えている。貫通コンデンサユニットの表面と、樹脂の表面とを化学的に結合する結合構造が設けられている。
上記一つの態様では、貫通コンデンサユニットが樹脂に覆われている構成において、貫通コンデンサユニットの表面と、樹脂の表面とを化学的に結合する結合構造が設けられている。結合構造での化学的な結合は、たとえば、貫通コンデンサユニットの表面の粗さに起因したアンカー効果による、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との結合よりも強い。したがって、上記一つの態様は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合を確実に実現する。
上記一つの態様では、貫通コンデンサユニットの表面は、素体において、貫通孔を画成する内壁面を含んでいてもよい。この場合、結合構造は、貫通孔を画成する内壁面と、樹脂の表面とを化学的に結合していてもよい。結合構造が内壁面と樹脂の表面とを化学的に結合している構成では、貫通孔を画成する内壁面と樹脂の表面との結合が強い。したがって、本構成は、貫通孔を画成する内壁面と樹脂との強い結合を確実に実現する。
上記一つの態様では、貫通コンデンサユニットは、貫通導体を被覆していると共に電気絶縁性を有する被覆材を有し、貫通コンデンサユニットの表面は、被覆材の外側面を含んでいてもよい。この場合、結合構造は、被覆材の外側面と、樹脂の表面とを化学的に結合していてもよい。結合構造が被覆材の外側面と樹脂の表面とを化学的に結合している構成では、被覆材の外側面と樹脂の表面との結合が強い。したがって、本構成は、被覆材の外側面と樹脂との強い結合を確実に実現する。
上記一つの態様では、貫通コンデンサユニットの表面は、端子導体の表面を含んでいてもよい。この場合、結合構造は、端子導体の表面と、樹脂の表面とを化学的に結合していてもよい。結合構造が端子導体の表面と樹脂の表面とを化学的に結合している構成では、端子導体の表面と樹脂の表面との結合が強い。したがって、本構成は、端子導体の表面と樹脂との強い結合を確実に実現する。
上記一つの態様では、第一電極は、第一主面上で互いに離間している一対の導体を含み、素体には、一対の導体の間に溝が形成されており、貫通コンデンサユニットの表面は、素体において、溝を画成する壁面を含んでいてもよい。この場合、結合構造は、溝を画成する壁面と、樹脂の表面とを化学的に結合していてもよい。結合構造が溝を画成する壁面と樹脂の表面とを化学的に結合している構成では、溝を画成する壁面と樹脂の表面との結合が強い。したがって、本構成は、溝を画成する壁面と樹脂との強い結合を確実に実現する。
上記一つの態様では、結合構造では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合されていてもよい。貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とが、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して化学的に結合されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との結合が、たとえば、ケイ素原子を介する共有結合によって行われる。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合をより確実に実現する。
上記一つの態様では、シランカップリング剤は、貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されていてもよい。シランカップリング剤が貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との化学的な結合が、ケイ素原子によって更に確実に形成される。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合を更により確実に実現する。
上記一つの態様では、結合構造では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合されていてもよい。貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とが、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して化学的に結合されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との結合が、たとえば、リン原子を介する共有結合によって行われる。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合をより確実に実現する。
上記一つの態様では、ホスホン酸誘導体は、貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されていてもよい。ホスホン酸誘導体が貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との化学的な結合が、リン原子によって更に確実に形成される。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合を更により確実に実現する。
上記一つの態様では、結合構造では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合されていてもよい。貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面とが、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して化学的に結合されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との結合が、たとえば、中心金属原子を介する共有結合によって行われる。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合をより確実に実現する。
上記一つの態様では、キレート錯体は、貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されていてもよい。キレート錯体が貫通コンデンサユニットの表面への付与または樹脂への混合により導入されている構成では、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との化学的な結合が、中心金属原子によって更に確実に形成される。したがって、本構成は、貫通コンデンサユニットと樹脂との強い結合を更により確実に実現する。
本発明の一つの態様は、より一層高い信頼性を有する高電圧貫通型コンデンサを提供する。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図１及び図２を参照しながら、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１の構成を説明する。高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１を備えている。貫通コンデンサユニット１は、貫通コンデンサ１０、端子導体２０、及び貫通導体３０を有している。高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、たとえば、電子レンジ用マグネトロンに接続され、電子レンジ用マグネトロンの不要輻射ノイズを防止する。貫通コンデンサ１０は、不要輻射ノイズを防止するためのフィルタとして機能する。
貫通コンデンサ１０は、素体１１を含んでいる。素体１１は、互いに対向している第一及び第二主面１１ａ，１１ｂを含んでいる。本実施形態では、第一及び第二主面１１ａ，１１ｂは、第一方向Ｄ１で互いに対向している。第一及び第二主面１１ａ，１１ｂは、素体１１の第一方向Ｄ１での両端面を規定している。素体１１は、側壁面１１ｃを含んでいる。側壁面１１ｃは、第一及び第二主面１１ａ、１１ｂを互いに連結するように第一方向Ｄ１に延在している。側壁面１１ｃは、第一方向Ｄ１から見て、素体１１の外周を画成している。素体１１は、たとえば、絶縁材料からなる。素体１１は、たとえば、セラミックを含んでいる。素体１１に含まれるセラミックは、たとえば、ＢａＴｉО３、ＢａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、又はＭｇＴｉＯ３を主成分として含んでいる。素体１１は、セラミックに添加される添加物を含んでいてもよい。添加物は、たとえば、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｖ、Ａｌ、又はＭｎを有している。本明細書では、第二主面１１ｂから第一主面１１ａに向かう方向が上方向であり、第一主面１１ａは、第二主面１１ｂより上方に位置している。
貫通コンデンサ１０は、第一電極１２及び第二電極１５を有している。第一電極１２は、第一主面１１ａ上に形成されており、第二電極１５は、第二主面１１ｂ上に形成されている。第一電極１２は、たとえば、一対の導体１３，１４を含んでいる。導体１３，１４は、第一主面１１ａ上で互いに離間している。本実施形態では、導体１３，１４は、第一方向Ｄ１に交差する第二方向Ｄ２で互いに離間している。導体１３，１４のそれぞれは、第二電極１５と、第一方向Ｄ１で互いに対向している。
素体１１には、貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとに開口している。貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、素体１１において、貫通孔１６を画成する内壁面１６ａを含んでいる。表面１ａは、貫通コンデンサユニット１単体の状態で、貫通コンデンサユニット１外に露出している面である。本実施形態では、貫通孔１６は、二つの貫通孔１７，１８からなり、内壁面１６ａは、貫通孔１７を画成する内壁面１７ａと貫通孔１８を画成する内壁面１８ａとを含んでいる。貫通孔１７は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとに開口している。本実施形態では、貫通孔１７は、第一方向Ｄ１で、第一主面１１ａから第二主面１１ｂまで貫通している。貫通孔１７は、たとえば、導体１３及び第二電極１５をも貫通している。貫通孔１８は、第一主面１１ａと第二主面１１ｂとに開口している。本実施形態では、貫通孔１８は、第一方向Ｄ１で、第一主面１１ａから第二主面１１ｂまで貫通している。貫通孔１８は、たとえば、導体１４及び第二電極１５をも貫通している。貫通孔１７は、導体１３と第二電極１５とを貫通していなくてもよく、貫通孔１８は、導体１４と第二電極１５とを貫通していなくてもよい。貫通孔１７，１８は、第一方向Ｄ１から見て、たとえば、円形状を呈している。
第一及び第二電極１２，１５は、たとえば、導電性金属材料からなる。第一及び第二電極１２，１５を構成する導電性金属材料は、たとえば、Ａｇを含んでいる。第一及び第二電極１２，１５は、導電性金属材料に加えて、たとえば、磁性材料を含んでいてもよい。磁性材料は、たとえば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、若しくはＳｒ、又は、それらの組み合わせである。第一及び第二電極１２，１５は、たとえば、素体１１の第一及び第二主面１１ａ，１１ｂに付与された導電性ペーストを焼き付けることにより形成される。第一及び第二電極１２，１５を形成するための導電性ペーストは、たとえば、上記導電性金属材料を含んでいる。
素体１１には、溝１９が形成されている。本実施形態では、溝１９は、素体１１の第一主面１１ａ側であって、導体１３，１４の間に形成されている。溝１９には、電極は形成されていない。貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、素体１１において、溝１９を画成する壁面１９ａを含んでいる。溝１９は、たとえば、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に対向している第三方向Ｄ３に延在している。溝１９は、たとえば、第一主面１１ａの第三方向Ｄ３での両端に達している。本実施形態では、第一方向Ｄ１、第二方向Ｄ２、及び第三方向Ｄ３は、互いに直交している。
端子導体２０は、第二電極１５に電気的に接続されている。端子導体２０は、たとえば、貫通コンデンサ１０を支持しており、突起部２１と、周辺部２２とを有している。周辺部２２は、第一方向Ｄ１から見て、突起部２１を囲んでいる。突起部２１は、第二方向Ｄ２から見て、周辺部２２から貫通コンデンサ１０に向かって突出している。突起部２１には、たとえば、開口２３が形成されている。開口２３は、第一方向Ｄ１で、突起部２１を貫通している。開口２３は、第一方向Ｄ１から見て、たとえば、突起部２１の中央領域に位置している。
貫通コンデンサ１０は、第二電極１５が端子導体２０に電気的に接続されるように配置されている。本実施形態では、貫通コンデンサ１０は、突起部２１が第二電極１５と接するように、端子導体２０によって支持されている。端子導体２０は、たとえば、接地される。突起部２１と第二電極１５とは、たとえば、はんだを介して接続される。端子導体２０は、表面２０ａを有し、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、表面２０ａを含んでいる。
端子導体２０は、第一方向Ｄ１から見て、たとえば、矩形状を呈している。本明細書での「矩形状」は、たとえば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状を含む。端子導体２０は、たとえば、導電性金属材料からなる。端子導体２０を構成する導電性金属材料は、たとえば、Ｆｅ、Ｃｕ、又はＣｕ－Ｚｎ合金（真鍮）を含んでいる。
貫通導体３０は、貫通孔１６に挿通されていると共に、第一電極１２電気的に接続されている。本実施形態では、貫通コンデンサユニット１は、二つの貫通導体３０と、二つの電極接続体３１とを有している。貫通導体３０は、貫通部３２と、タブ部３３と、かしめ３４とを含んでいる。貫通部３２は、導電体からなり、第一方向Ｄ１から見て、たとえば、円柱形状を呈している。タブ部３３は、タブ接続子として機能する。かしめ３４は、貫通部３２とタブ部３３とを電気的かつ物理的に接続する。
一方の貫通導体３０は、導体１３に電気的に接続されている。一方の貫通導体３０では、貫通部３２は、電極接続体３１、貫通孔１７及び開口２３に挿通される。一方の電極接続体３１は、タブ部３３及びかしめ３４と、導体１３との間に配置されている。一方の電極接続体３１は、タブ部３３及びかしめ３４と、導体１３とを電気的に接続している。
他方の貫通導体３０は、導体１４に電気的に接続されている。他方の貫通導体３０では、貫通部３２は、電極接続体３１、貫通孔１８及び開口２３に挿通される。他方の電極接続体３１は、タブ部３３及びかしめ３４と、導体１４との間に配置されている。他方の電極接続体３１は、タブ部３３及びかしめ３４と、導体１４とを電気的に接続している。
貫通コンデンサユニット１は、被覆材３５を有している。被覆材３５は、貫通導体３０を被覆していると共に、電気絶縁性を有する。被覆材３５は、外側面３５ａを有しており、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、被覆材３５の外側面３５ａを含んでいる。本実施形態では、貫通コンデンサユニット１は、二つの被覆材３５を有している。一方の被覆材３５は、一方の貫通導体３０の側面を覆っており、他方の被覆材３５は、他方の貫通導体３０の側面を覆っている。被覆材３５は、絶縁性ゴムを含んでいる。被覆材３５を構成する絶縁性ゴムは、たとえば、シリコーンゴムを含んでいる。
本実施形態では、一方の貫通導体３０のうち、被覆材３５に覆われた領域が、貫通孔１７及び開口２３に挿通されている。他方の貫通導体３０のうち、被覆材３５に覆われた領域が、貫通孔１８及び開口２３に挿通されている。貫通導体３０は、たとえば、貫通コンデンサ１０への給電端子として機能する。高電圧貫通型コンデンサＨＣ１が、たとえば、マグネトロンに使用された場合、端子導体２０は接地され、貫通導体３０に高電圧が印加される。貫通導体３０を通るノイズは、貫通コンデンサ１０のフィルタ作用によって吸収される。貫通導体３０は、たとえば、導電性金属材料からなる。貫通導体３０を構成する導電性金属材料は、たとえば、Ｆｅ、Ｃｕ、又はＣｕ－Ｚｎ合金（真鍮）を含んでいる。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、筐体４０，５０を備えている。筐体４０，５０は、たとえば、中空の筒状を呈しており、貫通コンデンサユニット１を収容している。筐体４０は、第一方向Ｄ１で、端子導体２０を挟んで筐体５０の反対側に配置されている。筐体４０は、筐体５０より上方に配置されている。第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３から見て、筐体４０は、たとえば、突起部２１，貫通コンデンサ１０、電極接続体３１、貫通部３２のうち貫通孔１６に挿入されている部分、かしめ３４、及びタブ部３３を囲んでいる。筐体４０は、端子導体２０に物理的に接続されている。筐体４０は、たとえば、当該筐体４０の内側面のうち下端部に位置する面が突起部２１の外側面に接するように、端子導体２０に接続されている。筐体４０下端面は、たとえば、周辺部２２の上面に接している。
筐体５０は、端子導体２０に物理的に接続されている。第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３から見て、筐体５０は、たとえば、貫通導体３０のうち貫通孔１６に挿入されていない部分を囲んでいる。筐体５０は、たとえば、当該筐体５０の外側面のうち上端部に位置する面が突起部２１の内側面に接するように、端子導体２０に接続されている。
筐体４０，５０は、絶縁材料からなる。筐体４０，５０は、同一の材料を含んでいてもよい。筐体４０，５０を構成する絶縁材料は、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又は変性メラミンを含んでいる。筐体４０，５０を構成する絶縁材料には、無機物が含まれていてもよい。筐体４０，５０に含まれる無機物は、たとえば、ガラス粉及びセラミック粉を有している。ガラス粉は、たとえば、工業用ガラス粉を含んでいる。セラミック粉は、たとえば、ＳｉＯ２粉、Ａｌ２Ｏ３粉、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、若しくは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、又は、これらの混合物を含んでいる。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、樹脂２を備えている。樹脂２は、筐体４０の内側に充填され、貫通コンデンサユニット１を覆っている。筐体４０の内側に充填される樹脂２は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａを覆っている。樹脂２は、筐体４０と、貫通コンデンサ１０、電極接続体３１、タブ部３３、かしめ３４、及び突起部２１との間に配置されている。樹脂２は、筐体４０と、貫通コンデンサ１０、電極接続体３１、タブ部３３、かしめ３４、及び突起部２１との間を埋めている。樹脂２は、溝１９をも覆っている。樹脂２の上端縁は、かしめ３４が埋まるような高さに達しており、樹脂２の下端縁は、突起部２１に達している。本明細書では、樹脂２の第一方向Ｄ１での両端縁のうち、上方に位置する端縁が上端縁であり、下方に位置する端縁が下端縁である。
本実施形態では、樹脂２は、筐体５０の内側にも充填され、貫通コンデンサユニット１を覆っている。筐体５０の内側に充填される樹脂２は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａを覆っている。樹脂２は、筐体５０と、突起部２１、内壁面１６ａ、及び被覆材３５との間に配置されている。樹脂２は、筐体５０と、突起部２１、内壁面１６ａ、及び被覆材３５との間を埋めている。樹脂２の上端縁は、電極接続体３１の下面に達しており、樹脂２の下端縁は、たとえば、周辺部２２の下面より下方に位置している。図１において、樹脂２のハッチングは省略されている。
樹脂２は、絶縁材料からなる。樹脂２を構成する絶縁材料は、たとえば、熱硬化性樹脂を含んでいる。樹脂２を構成する熱硬化性樹脂は、たとえば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はシリコーン樹脂を含んでいる。筐体４０の内側に充填される樹脂２と、筐体５０の内側に充填される樹脂２とでは、含有される材料が互いに異なっていてもよい。したがって、たとえば、筐体４０の内側に充填される樹脂２が、エポキシ樹脂を含み、筐体５０の内側に充填される樹脂２が、シリコーン樹脂を含んでいてもよい。筐体４０の内側に充填される樹脂２と、筐体５０の内側に充填される樹脂２とが、エポキシ樹脂を含んでいてもよい。
本実施形態では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合する結合構造５が設けられている。結合構造５は、たとえば、表面１ａと表面２ａとの間に設けられている。表面１ａは、結合構造５を介して、表面２ａと結合している。表面２ａは、結合構造５を介して、表面１ａと結合される面である。
樹脂２は、内壁面１６ａを覆っており、結合構造５は、内壁面１６ａと表面２ａとを化学的に結合している。樹脂２は、外側面３５ａを覆っており、結合構造５は、外側面３５ａと表面２ａとを化学的に結合している。樹脂２は、表面２０ａを覆っており、結合構造５は、表面２０ａと表面２ａとを化学的に結合している。樹脂２は、壁面１９ａを覆っており、結合構造５は、壁面１９ａと表面２ａとを化学的に結合している。樹脂２は、側壁面１１ｃを覆っており、結合構造５は、側壁面１１ｃと表面２ａとを化学的に結合している。表面１ａは、素体１１において側壁面１１ｃを含んでいる。樹脂２は、第一及び第二電極１２，１５をも覆っており、結合構造５は、第一及び第二電極１２，１５と表面２ａとを化学的に結合している。表面１ａは、第一及び第二電極１２，１５の表面を含んでいる。
以下、図３～５を参照しながら、結合構造５について説明する。結合構造５は、表面１ａと表面２ａとにそれぞれ化学的に結合しており、この結果、表面１ａと表面２ａとが、結合構造５によって化学的に結合されている。結合構造５は、たとえば、シランカップリング剤、ホスホン酸誘導体、及びキレート錯体の少なくともいずれか一つによって設けられる。図３～５における各結合は、結合構造５での化学的な結合の一例である。
図３に示されるように、シランカップリング剤による結合構造５は、ケイ素（Ｓｉ）原子を含んでいる。表面１ａと表面２ａとは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して化学的に結合されている。シランカップリング剤は、たとえば、下記一般式（１）で表される化学構造を有している。
上記一般式（１）において、Ｙ基は、たとえば、アミノ基、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基、又はメルカプト基である。Ｒ１基は、たとえば、ＣＨ３基又はＣ２Ｈ５基である。ＯＲ２基は、たとえば、ＯＣＨ３基、ＯＣ２Ｈ５基、又はＯＣＯＣＨ３基である。上記一般式（１）において、「ｎ」は、０～２の整数であり、ＯＲ２基中の「О」は、酸素原子である。
シランカップリング剤による結合構造５では、シランカップリング剤を樹脂２に導入した後に、たとえば、シランカップリング剤と樹脂２とに対して加水分解と加熱とを行うことによって、結合構造５が、表面１ａと化学的に結合される。シランカップリング剤は、たとえば、表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入される。シランカップリング剤のＯＲ２基は、加水分解と加熱とによって、たとえば、表面１ａに存在する水酸基と化学反応する。シランカップリング剤のＯＲ２基と貫通コンデンサユニット１の水酸基との化学反応によって、シランカップリング剤に由来するケイ素原子は、表面１ａの酸素原子との間に共有結合を形成する。結合構造５と表面１ａとは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合される。
結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、たとえば、シランカップリング剤のＹ基と、樹脂２を構成する原子団との間における化学反応及び分子間相互作用の少なくともいずれか一つによって生じる。Ｙ基と、樹脂２を構成する原子団との化学反応は、たとえば、Ｙ基が、樹脂２を構成する分子と化学反応する原子団を含んでいる場合に生じる。たとえば、Ｙ基が、嵩高い原子団を含んでいる場合、Ｙ基と、樹脂２を構成する原子団との分子間相互作用が生じる。Ｙ基が嵩高い原子団を含んでいる場合には、Ｙ基の立体障害が、シランカップリング剤の化学反応性を有する原子団と、樹脂２の化学反応性を有する原子団との距離を長くする。このため、シランカップリング剤は、樹脂２と化学反応しがたく、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、上記分子間相互作用に支配されやすい。図３において、「Ｑ１」は、Ｙ基に由来する原子団（基）を示し、「Ｒ」は、表面２ａを構成する分子の一部、たとえば、反応性官能基に由来する原子団を示している。Ｑ１基とＲ基とが化学的に結合することによって、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合が形成される。Ｑ１基は、ケイ素原子と共有結合しており、この結果、結合構造５と表面２ａとは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合される。本実施形態では、Ｙ基は、樹脂２を構成する分子に合わせて変更され得る。たとえば、樹脂２がエポキシ樹脂である場合には、Ｙ基がアミノ基、エポキシ基、及びカルボニル基の少なくともいずれか一つを有するシランカップリング剤が用いられる。結合構造５と表面２ａとの化学的な結合においては、シランカップリング剤に由来するケイ素原子と、Ｒ基とは、直に共有結合してもよい。この場合も、結合構造５と表面２ａとは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合される。
シランカップリング剤による結合構造５の形成に際しては、たとえば、シランカップリング剤を表面１ａに塗布した後に、樹脂２で表面１ａを覆い、続いて、シランカップリング剤と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。たとえば、シランカップリング剤を樹脂２内に混合させた後に、樹脂２で表面１ａを覆い、続いて、シランカップリング剤と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。
図４に示されるように、ホスホン酸誘導体による結合構造５は、リン（Ｐ）原子を含んでいる。表面１ａと表面２ａとは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して化学的に結合されている。ホスホン酸誘導体は、たとえば、下記一般式（２）で表される化学構造を有している。
上記一般式（２）において、Ｒ３基は、たとえば、鎖状又は環状の炭素鎖を含むアルキル基である。二つのＯＲ４基において、たとえば、少なくともいずれか一つのＯＲ４基は、水酸基である。ＯＲ４基中の「О」は、酸素原子である。
ホスホン酸誘導体による結合構造５では、たとえば、ホスホン酸誘導体を樹脂２に導入した後に、樹脂２に対して加水分解と加熱とを行うことによって形成される。ホスホン酸誘導体は、たとえば、表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入される。ホスホン酸誘導体のＯＲ４基は、加水分解と加熱とによって、たとえば、表面１ａに存在する水酸基と化学反応する。表面１ａに存在する水酸基は、たとえば、ホスホン酸誘導体から供給されたプロトンによっても産出され得る。ホスホン酸誘導体のＯＲ４基と貫通コンデンサユニット１の水酸基との化学反応によって、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子は、表面１ａに存在する酸素原子との間に共有結合を形成する。結合構造５と表面１ａとは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合される。
結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、たとえば、ホスホン酸誘導体のＲ３基と、樹脂２を構成する原子団との間における化学反応及び分子間相互作用の少なくともいずれか一つによって、結合構造５が、表面２ａと化学的に結合される。Ｒ３基と、樹脂２を構成する原子団との化学反応は、たとえば、Ｒ３基が、樹脂２を構成する原子団と化学反応する原子団を含んでいる場合に生じる。たとえば、Ｒ３基が、嵩高い原子団を含んでいる場合、Ｒ３基と、樹脂２を構成する原子団との分子間相互作用が生じる。Ｒ３基が嵩高い原子団を含んでいる場合には、Ｒ３基の立体障害が、ホスホン酸誘導体の化学反応性を有する原子団と、樹脂２の化学反応性を有する原子団との距離を長くする。このため、ホスホン酸誘導体は、樹脂２と化学反応しがたく、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、上記分子間相互作用に支配されやすい。図４において、「Ｑ２」は、Ｒ３基に由来する原子団を示し、「Ｒ」は、表面２ａを構成する分子の一部、たとえば、反応性官能基に由来する原子団を示している。Ｑ２基とＲ基とが化学的に結合することによって、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合が形成される。Ｑ２基は、リン原子と共有結合しており、この結果、結合構造５と表面２ａとは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合される。結合構造５と表面２ａとの化学的な結合においては、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子と、Ｒ基とは、直に共有結合してもよい。この場合も、結合構造５と表面２ａとは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合される。
ホスホン酸誘導体による結合構造５の形成に際しては、たとえば、ホスホン酸誘導体を表面１ａに塗布した後に、樹脂２で表面１ａを覆い、続いて、ホスホン酸誘導体と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。たとえば、ホスホン酸誘導体を樹脂２内に混合させた後に、樹脂２で表面を覆い、続いて、ホスホン酸誘導体と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。
図５に示されるように、キレート錯体による結合構造５は、中心金属原子を含んでいる。表面１ａと表面２ａとは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して化学的に結合されている。キレート錯体は、たとえば、下記一般式（３）で表される化学構造を有している。キレート錯体では、配位子が中心金属原子に配位結合している。下記一般式（３）及び図５において、破線で表示された結合が、配位結合を示している。
上記一般式（３）において、Ｒ５基は、たとえば、Ｃ（ＣＨ３）ＣＨＣ（ＯＣ２Ｈ５）基である。ＯＲ６基は、たとえば、ＯＣ３Ｈ７基であり、ＯＲ６基中の「О」は、酸素原子である。上記一般式（３）では、中心金属原子は、たとえば、Ａｌである。中心金属原子は、Ａｌ以外の金属原子、たとえば、Ｃｏ、Ｆｅ、又はＴｉであってもよい。
キレート錯体による結合構造５では、たとえば、キレート錯体を樹脂２に導入した後に、樹脂２に対して加水分解と加熱とを行うことによって、結合構造５が、表面１ａと化学的に結合される。キレート錯体は、たとえば、表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入される。キレート錯体のＯＲ６基は、加水分解と加熱とによって、たとえば、表面１ａに存在する水酸基と化学反応する。キレート錯体のＯＲ６基と貫通コンデンサユニット１の水酸基との化学反応によって、キレート錯体に由来する中心金属原子は、表面１ａに存在する酸素原子との間に共有結合を形成する。結合構造５と表面１ａとは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合される。
結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、たとえば、キレート錯体のＲ５基と、樹脂２を構成する原子団との間における化学反応及び分子間相互作用の少なくともいずれか一つによって生じる。Ｒ５基と、樹脂２を構成する原子団との化学反応は、たとえば、Ｒ５基が、樹脂２を構成する原子団と化学反応する原子団を含んでいる場合に生じる。たとえば、Ｒ５基が、嵩高い原子団を含んでいる場合、Ｒ５基と、樹脂２を構成する原子団との分子間相互作用が生じる。Ｒ５基が嵩高い原子団を含んでいる場合には、Ｒ５基の立体障害が、キレート錯体の化学反応性を有する原子団と、樹脂２の化学反応性を有する原子団との距離を長くする。このため、キレート錯体は、樹脂２と化学反応しがたく、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合は、上記分子間相互作用に支配されやすい。図５において、「Ｑ３」は、Ｒ５基に由来する原子団を示し、「Ｒ」は、表面２ａを構成する分子の一部、たとえば、反応性官能基に由来する原子団を示している。Ｑ３基とＲ基とが化学的に結合することによって、結合構造５と表面２ａとの化学的な結合が形成される。Ｑ３基は、中心金属原子と共有結合しており、この結果、結合構造５と表面２ａとは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合される。結合構造５と表面２ａとの化学的な結合においては、キレート錯体に由来する中心金属原子と、Ｒ基とは、直に共有結合してもよい。この場合も、結合構造５と表面２ａとは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合される。
キレート錯体による結合構造５に際しては、たとえば、キレート錯体を表面１ａに塗布した後に、樹脂２で表面１ａを覆い、続いて、キレート錯体と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。たとえば、キレート錯体を樹脂２内に混合させた後に、樹脂２で表面１ａを覆い、続いて、キレート錯体と樹脂２とに対して化学及び熱処理を行ってもよい。
以上説明したように、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、互いに対向している第一及び第二主面１１ａ，１１ｂを含むと共に第一及び第二主面１１ａ，１１ｂとに開口する貫通孔１６が形成されている素体１１と、第一及び第二主面１１ａ，１１ｂ上にそれぞれ形成されている第一及び第二電極１２，１５と、貫通孔１６に挿通されていると共に第一電極１２に電気的に接続されている貫通導体３０と、第二電極１５に電気的に接続されている端子導体２０とを有している貫通コンデンサユニット１と、貫通コンデンサユニット１を覆っている樹脂２と、を備えている。貫通コンデンサユニット１の表面１ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合する結合構造５が設けられている。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、貫通コンデンサユニット１が樹脂２に覆われている構成おいて、表面１ａと表面２ａとを化学的に結合する結合構造５が設けられている。結合構造５での化学的な結合は、たとえば、貫通コンデンサユニットの表面の粗さに起因したアンカー効果による、貫通コンデンサユニットの表面と樹脂の表面との結合よりも強い。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合を確実に実現する。高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、より一層高い信頼性を有する。
本実施形態では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、素体１１において、貫通孔１６を画成する内壁面１６ａを含んでいる。結合構造５は、貫通孔１６を画成する内壁面１６ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。この場合、内壁面１６ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、内壁面１６ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
本実施形態では、貫通コンデンサユニット１は、貫通導体３０を被覆していると共に電気絶縁性を有する被覆材３５を有し、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、被覆材３５の外側面３５ａを含んでいる。結合構造５は、被覆材３５の外側面３５ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。この場合、外側面３５ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、外側面３５ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
本実施形態では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、端子導体２０の表面２０ａを含んでいる。結合構造５は、端子導体２０の表面２０ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。この場合、表面２０ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、表面２０ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
本実施形態では、第一電極１２は、第一主面１１ａ上で互いに離間している一対の導体１３，１４を含み、素体１１には、一対の導体１３，１４の間に溝１９が形成されており、貫通コンデンサユニット１の表面１ａは、素体１１において、溝１９を画成する壁面１９ａを含んでいる。結合構造５は、溝１９を画成する壁面１９ａと、樹脂２の表面２ａとを化学的に結合している。この場合、壁面１９ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、壁面１９ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
本実施形態において、結合構造５では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと樹脂２の表面２ａとは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの結合が、たとえば、ケイ素原子を介する共有結合によって行われる。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合をより確実に実現する。
本実施形態では、シランカップリング剤は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの化学的な結合が、ケイ素原子によって更に確実に形成される。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合を更により確実に実現する。
本実施形態において、結合構造５では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと樹脂２の表面２ａとは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの結合が、たとえば、リン原子を介する共有結合によって行われる。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合をより確実に実現する。
本実施形態では、ホスホン酸誘導体は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの化学的な結合が、リン原子によって更に確実に形成される。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合を更により確実に実現する。
本実施形態において、結合構造５では、貫通コンデンサユニット１の表面１ａと樹脂２の表面２ａとは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの結合が、たとえば、中心金属原子を介する共有結合によって行われる。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合をより確実に実現する。
本実施形態では、キレート錯体は、貫通コンデンサユニット１の表面１ａへの付与または樹脂２への混合により導入されている。この場合、表面１ａと表面２ａとの化学的な結合が、中心金属原子によって更に確実に形成される。したがって、高電圧貫通型コンデンサＨＣ１は、貫通コンデンサユニット１と樹脂２との強い結合を更により確実に実現する。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した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で様々な変更が可能である。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、内壁面１６ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が内壁面１６ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、内壁面１６ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、内壁面１６ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、外側面３５ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が外側面３５ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、外側面３５ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、外側面３５ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、表面２０ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が表面２０ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、表面２０ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、表面２０ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、壁面１９ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が壁面１９ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、壁面１９ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、壁面１９ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、外側面３５ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が外側面３５ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、外側面３５ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、外側面３５ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、表面２０ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が表面２０ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、表面２０ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、表面２０ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
高電圧貫通型コンデンサＨＣ１では、結合構造５は、壁面１９ａと表面２ａとを化学的に結合していなくてもよい。結合構造５が壁面１９ａと表面２ａとを化学的に結合している構成では、上述したように、壁面１９ａと表面２ａとの結合が強い。したがって、本構成は、壁面１９ａと樹脂２との強い結合を確実に実現する。
１…貫通コンデンサユニット、１ａ…表面、２…樹脂、２ａ…表面、５…結合構造、１１…素体、１１ａ…第一主面、１１ｂ…第二主面、１２…第一電極、１３…導体、１４…導体、１５…第二電極、１６…貫通孔、１６ａ…内壁面、１９…溝、１９ａ…壁面、２０…端子導体、２０ａ…表面、３０…貫通導体、３５…被覆材、３５ａ…外側面、ＨＣ１…高電圧貫通型コンデンサ。
Claims (11)
- 互いに対向している第一及び第二主面を含むと共に前記第一及び第二主面とに開口する貫通孔が形成されている素体と、前記第一及び第二主面上にそれぞれ形成されている第一及び第二電極と、前記貫通孔に挿通されていると共に前記第一電極に電気的に接続されている貫通導体と、前記第二電極に電気的に接続されている端子導体とを有している貫通コンデンサユニットと、
前記貫通コンデンサユニットを覆っている樹脂と、を備え、
前記貫通コンデンサユニットの表面と、前記樹脂の表面とを化学的に結合する結合構造が設けられている、高電圧貫通型コンデンサ。 - 前記貫通コンデンサユニットの前記表面は、前記素体において、前記貫通孔を画成する内壁面を含み、
前記結合構造は、前記貫通孔を画成する前記内壁面と、前記樹脂の前記表面とを化学的に結合している、請求項１に記載の高電圧貫通型コンデンサ。 - 前記貫通コンデンサユニットは、前記貫通導体を被覆していると共に電気絶縁性を有する被覆材を更に有し、
前記貫通コンデンサユニットの前記表面は、前記被覆材の外側面を含み、
前記結合構造は、前記被覆材の前記外側面と、前記樹脂の前記表面とを化学的に結合している、請求項１又は２に記載の高電圧貫通型コンデンサ。 - 前記貫通コンデンサユニットの前記表面は、前記端子導体の表面を含み、
前記結合構造は、前記端子導体の前記表面と、前記樹脂の前記表面とを化学的に結合している、請求項１～３のいずれか一項に記載の高電圧貫通型コンデンサ。 - 前記第一電極は、前記第一主面上で互いに離間している一対の導体を含み、
前記素体には、前記一対の導体の間に溝が形成されており、
前記貫通コンデンサユニットの前記表面は、前記素体において、前記溝を画成する壁面を含み、
前記結合構造は、前記溝を画成する前記壁面と、前記樹脂の前記表面とを化学的に結合している、請求項１～４のいずれか一項に記載の高電圧貫通型コンデンサ。 - 前記結合構造では、前記貫通コンデンサユニットの前記表面と前記樹脂の表面とは、シランカップリング剤に由来するケイ素原子を介して、化学的に結合されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
- 前記シランカップリング剤は、前記貫通コンデンサユニットの前記表面への付与または前記樹脂への混合により導入されている、請求項６に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
- 前記結合構造では、前記貫通コンデンサユニットの前記表面と前記樹脂の表面とは、ホスホン酸誘導体に由来するリン原子を介して、化学的に結合されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
- 前記ホスホン酸誘導体は、前記貫通コンデンサユニットの前記表面への付与または前記樹脂への混合により導入されている、請求項８に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
- 前記結合構造では、前記貫通コンデンサユニットの前記表面と前記樹脂の表面とは、キレート錯体に由来する中心金属原子を介して、化学的に結合されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
- 前記キレート錯体は、前記貫通コンデンサユニットの前記表面への付与または前記樹脂への混合により導入されている、請求項１０に記載の高電圧貫通型コンデンサ。
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