JP4701802B2 - ケースモールド型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は金属化フィルムを用いたコンデンサ素子をケース内に樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサの中で、特に車載用のモータ駆動のインバータ回路の平滑用コンデンサとして使用されるケースモールド型コンデンサに関するものである。

近年、インバータ機器に用いられる金属化フィルムコンデンサにおいて、小型化、高性能化、低コスト化のための開発が盛んに行われている。また、インバータ機器に用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高電圧化、大電流化、大容量化等が要求されるため、並列接続した複数のコンデンサ素子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。

そして、このようなケースモールド型コンデンサにおいては、大きな機械的強度、高耐熱温度、耐水性、耐油性に優れたものが追求され続けている。

図６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分解斜視図、図７は図６のＡ−Ａ線における断面図であり、図６と図７において、１０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１０はポリプロピレン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の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、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陽極電極と陰極電極を夫々設けて構成されたものである。

１１は陰極バスバー、１１ａはこの陰極バスバー１１の一端に設けられた外部接続用の陰極端子であり、この陰極バスバー１１は上記コンデンサ素子１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ素子１０の一方の端面に形成された陰極と夫々接合され、また、陰極端子１１ａはこのコンデンサ素子１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしているものである。

１２は陽極バスバー、１２ａはこの陽極バスバー１２の一端に設けられた外部接続用の陽極端子であり、この陽極バスバー１２も上記陰極バスバー１１と同様に、上記コンデンサ素子１０を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ素子１０の他方の端面に形成された陽極と夫々接合され、また、陽極端子１２ａはこのコンデンサ素子１０の上方へ引き出され、後述するケース１３から表出するようにしており、これにより、複数個のコンデンサ素子１０が並列または直列に連結されているものである。

１３はポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳという）樹脂製のケース、１４はこのケース１３内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂１４は上記陰極バスバー１１と陽極バスバー１２により接続された複数個のコンデンサ素子１０をケース１３内に樹脂モールドしたものであり、さらにこのケース１３は外装ケース１５内に収納されているものである。

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、コンデンサ素子１０を耐熱性、耐湿性、耐絶縁性に優れたモールド樹脂１４にてケース１３内にモールドし、かつ、ケース１３の材料として、機械的強度、耐熱性、耐水性に優れ、過酷な使用条件にも耐え得るＰＰＳを用いたことにより、従来よりも高信頼性のケースモールド型コンデンサを提供す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２００４−１４６７２４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、複数個のコンデンサ素子１０を陰極バスバー１１ならびに陽極バスバー１２で接続する際に、各コンデンサ素子１０の端面に形成された電極と陰極バスバー１１ならびに陽極バスバー１２を半田付けして接続するようにしているものであるため、半田付け強度を確保するために半田付け部分の温度を加熱しすぎると、この熱によりコンデンサ素子１０を構成する金属化フィルムがダメージを受けてしまい、性能が劣化するという課題があった。

また、コンデンサ素子１０の端面に形成された電極は、導電性金属を溶射することにより形成するようにしたものであるために寸法バラツキが大きく、このようなコンデンサ素子１０を複数個並べて陰極バスバー１１ならびに陽極バスバー１２を当接させても、接触するものとしないものが発生してしまい、このように接触しない状態のコンデンサ素子１０にも半田付けしなければならないことから益々半田付け作業が難しくなり、かつ半田付け強度の確保も難しいという課題を有していた。

さらに、車載用として使用されるために過大なリップル電流が流れる場合があり、このために半田付け箇所の数や面積、あるいは半田付け部近傍のバスバーの形状や面積等においても十分な工夫が必要であるという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決し、複数のコンデンサ素子を陽極バスバーならびに陰極バスバーで半田付けにより接続する際に半田付け作業を容易にし、かつ、半田付けの信頼性向上と過大なリップル電流の抑制を行うことが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、コンデンサ素子の各端面に形成された電極の外周寄りの対角位置となる２箇所を接続部とし、この接続部と接続されるバスバーに舌片状の半田付け部を残してその周囲を切り欠いた略凹形の接続孔を設け、舌片状の半田付け部の根元部分に近接した位置に孔を設け、接続孔に設けられた半田付け部をコンデンサ素子の接続部に半田付けすることによりバスバーとコンデンサ素子を接続した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、半田付けに必要な部分のみに舌片状の半田付け部を設け、その周囲を切り欠いた略凹形の接続孔を設けた構成により、半田付け時の熱を効率よく集中させて半田付け作業を短時間で行うことができるようになるために、半田ごてによる加熱が半田付け部以外に回り難くなってコンデンサ素子にダメージを与えることもなくなり、しかも半田付けの信頼性を高めることができるばかりでなく、過大なリップル電流の抑制を行うことが可能にな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１〜３、５、６に記載の発明について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）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要部平面図と同側面図、図２（ａ）、（ｂ）は同接続孔の構成を示した平面図と側面図であり、図１と図２において、１は略長円形に形成されたコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１はポリプロピレン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の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、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陽極電極と陰極電極を夫々設けて構成されたものである。

２は上記コンデンサ素子１の陽極側に接合される陽極バスバー、３は同コンデンサ素子１の陰極側に接合される陰極バスバーであり、この陽極バスバー２ならびに陰極バスバー３は錫めっき銅板により構成され、この陽極バスバー２ならびに陰極バスバー３により複数個のコンデンサ素子１を並列または直列に連結しているものである。

２ａは上記陽極バスバー２に設けられた電極となる舌片状の半田付け部、２ｂはこの舌片状の半田付け部２ａを残してその周囲を切り欠いた略凹形の接続孔であり、この半田付け部２ａを含む接続孔２ｂはコンデンサ素子１の端面に形成された陽極の外周寄りの対角位置となる２箇所に接続されるように夫々設けられているものである。

３ａは上記陰極バスバー３に設けられた電極となる舌片状の半田付け部、３ｂはこの舌片状の半田付け部３ａを残してその周囲を切り欠いた略凹形の接続孔であり、この半田付け部３ａを含む接続孔３ｂはコンデンサ素子１の端面に形成された陽極の外周寄りの対角位置となる２箇所に接続されるように夫々設けられているものである。

２ｃは上記陽極バスバー２に設けた舌片状の半田付け部２ａの根元部分に近接した位置に設けられた孔であり、この孔２ｃは上記略長円形に形成されたコンデンサ素子１を複数個配置した際に、各コンデンサ素子１の円弧部どうし間に発生する空隙部上に配設されるように設けられており、陰極バスバー３にも同様に孔３ｃが設けられているものである。

また、図３（ａ）、（ｂ）は上記舌片状の半田付け部の形状の例を示したものであり、図３（ａ）は先細りタイプの半田付け部２ａを、図３（ｂ）は一定幅タイプの半田付け部２ｄを夫々示したものであり、さらに、この舌片状の半田付け部２ａ，２ｄは根元部分から先端部分に向かって厚み方向に傾斜した構成としており、この傾斜による高さの増加ｔが０．５〜１．０ｍｍになるように構成されたものである。

このようにして得られた本実施の形態によるケースモールド型コンデンサの半田時間による半田状態を確認した結果を（表１）に、半田温度による半田状態を確認した結果を（表２）に、半田付け部の形状による半田付け性を確認した結果を（表３）に示す。

なお、（表１）、（表２）においては、半田付け部の形状は図３（ｂ）に示した一定幅タイプの半田付け部２ｄとし、半田ごて部を位置コントロールしてバスバー部とコンデンサ素子の電極部を同時に加熱し、自動半田した。半田線は共晶半田（錫６３％、鉛３７％から構成されたもの）を使用した。

（表１）から明らかなように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、半田ごて温度が３９０℃の状態で４ｓｅｃの半田付け時間で十分な半田付けを行うことができることが分かる。

また、（表２）から明らかなように、半田付け時間を４ｓｅｃで行おうとする場合には、半田ごて温度は３９０℃の温度が必要であることが分かる。

また、（表３）から明らかなように、半田付け部の形状が一定幅タイプに比べて先細りタイプの方が温度上昇が約１０％程度小さくなり、コンデンサ素子に流れるリップル電流が大きい場合には、半田付け部の形状が先細りタイプの方が有効であることが分かる。また、半田付け性は両形状ともに同等であるものの、根元部分よりも先端部分の方が狭幅になるように形成した先細りタイプは、半田ごての熱を効率良く半田付け部の必要部分に伝えることができるようになるため、安定した半田付け作業を行うことができるようになるものである。

以上のように、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは、半田付け時の熱を効率良く集中させて半田付け作業を極めて短時間（４秒以内／１箇所）で行うことができるようになるために、半田ごてによる加熱が半田付け部以外に回り難くなってコンデンサ素子１にダメージを与えることもなくなり、しかも半田付けの信頼性を高めることができるばかりでなく、過大なリップル電流の抑制を行うことが可能になるという格別の効果が得られるものである。

これらの効果は、半田付けに必要な部分のみに舌片状の半田付け部２ａ，３ａを設け、その周囲を切り欠いた略凹形の接続孔２ｂ，３ｂを設けた構成により、半田付け時の熱を半田付け部２ａ，３ａに効率良く集中させて半田付け作業を短時間で行うことができるようになるために、半田ごてによる加熱が半田付け部以外に回り難くなってコンデンサ素子１にダメージを与えることもなくなり、しかも半田付けの信頼性を高めることができるようになるものである。

また、この舌片状の半田付け部２ａ，３ａを残してその周囲を切り欠いた略凹形の接続孔２ｂ，３ｂを、コンデンサ素子１の端面に形成された陽極、陰極の外周寄りの対角位置となる２箇所に接続されるように夫々設けた構成にしたことにより、コンデンサ素子１に過大なリップル電流が流れた場合に、コンデンサ素子１に加わるダメージを分散して軽減することができるようになるため、電気特性や耐環境性の向上を図ることができるようになるものである。

また、上記舌片状の半田付け部２ａ，３ａの根元部分に近接した位置に設けた孔２ｃ，３ｃにより、半田付け作業時に半田付け部２ａ，３ａを半田ごてにより加熱した際に、半田付け部２ａ，３ａ以外に熱が逃げることを防止するように作用し、極めて効率よく半田付け作業を行うことができるようになることに加え、この孔２ａ，３ａ内にモールド樹脂が充填されるようになるため、半田付け部の強度アップに繋がるという効果も得られるようになるものである。

また、舌片状の半田付け部２ａ，３ａは根元部分から先端部分に向かって厚み方向に傾斜した構成とし、この傾斜による高さの増加ｔを０．５〜１．０ｍｍになるように構成したことにより、コンデンサ素子１の端面に形成された電極に寸法バラツキがあって陽極バスバー２、陰極バスバー３が複数個並べたコンデンサ素子１の各電極に接触しないような状態の場合でも、半田付けを行う部分が必要最小限の面積に形成されているために、半田付け作業を確実に行うことができるようになるものである。

また、上記陽極バスバー２、陰極バスバー３を錫めっき銅板を用いて構成することにより、鉛を含まない材料によって作製できるため、地球環境に優しいケースモールド型コンデンサを提供することができるようになるものである。

（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４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で説明したケースモールド型コンデンサの、コンデンサ素子の配置ならびに陽極／陰極バスバーの形状が一部異なるようにしたものであり、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説明する。

図４（ａ）、（ｂ）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平面図と正面図であり、図４において、１は略長円形に形成されたコンデンサ素子であり、本実施の形態においてはこのコンデンサ素子１を整列配置したものである。

４は陽極バスバー、４ａはこの陽極バスバー４に設けた舌片状の半田付け部であり、この半田付け部４ａは上記実施の形態１で説明したケースモールド型コンデンサの陽極バスバー２と同様に、コンデンサ素子１の端面に形成された電極の２箇所を接続部とし、この２箇所の接続部と接続されるように設けられたものである。

５は陰極バスバーであり、この陰極バスバー５にも図示しない半田付け部５ａが同様に設けられているものである。

このように、コンデンサ素子１を整列配置した場合でも、舌片状の半田付け部４ａを設けた陽極バスバー４を用いて複数個のコンデンサ素子１を連結する構成にすることにより、上記実施の形態１で得られる効果と同様の効果が得られるものである。

また、図５は整列配置した複数のコンデンサ素子１を陽極バスバーで接続する他の例を示したものであり、図５において６は陽極バスバー、６ａはこの陽極バスバー６に設けた舌片状の半田付け部であり、この半田付け部６ａは陽極バスバー６の長手方向の両辺に夫々突出するように設けられ、この半田付け部６ａがコンデンサ素子１の端面に形成された電極の２箇所を接続部とし、この２箇所の接続部と接続されるように設けられたものであり、上記実施の形態１で得られる効果と同様の効果が得られるものである。

本発明によるケースモールド型コンデンサは、半田付け作業を極めて短時間で行ってコンデンサ素子１にダメージを与えることもなくなり、しかも半田付けの信頼性を高めることができるばかりでなく、過大なリップル電流の抑制を行うことが可能になるという効果を有し、特に車載用のモータ駆動のインバータ回路の平滑用コンデンサとして有用である。

（ａ）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要部平面図、（ｂ）同側面図 （ａ）同接続孔の構成を示した平面図、（ｂ）同側面図 （ａ）、（ｂ）同半田付け部の形状の例を示した要部平面図 （ａ）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平面図、（ｂ）同正面図 同実施の形態２によるケースモールド型コンデンサの他の例を示した要部平面図 従来の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６のＡ−Ａ線における断面図

符号の説明

１ コンデンサ素子
２，４，６ 陽極バスバー
２ａ，２ｄ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ 半田付け部
２ｂ，３ｂ 接続孔
２ｃ，３ｃ 孔
３，５ 陰極バスバー

Claims (4)

1. 複数のコンデンサ素子を一端に外部接続用の端子部を設けたバスバーで接続し、これをケース内に収容して少なくとも上記バスバーの端子部を除いて樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子の各端面に形成された電極の外周寄りの対角位置となる２箇所を接続部とし、この接続部と接続される上記バスバーに舌片状の半田付け部を残してその周囲を切り欠いた略凹形の接続孔を設け、上記舌片状の半田付け部の根元部分に近接した位置に孔を設け、この接続孔に設けられた半田付け部を上記コンデンサ素子の接続部に半田付けすることによりバスバーとコンデンサ素子を接続したケースモールド型コンデンサ。
2. 上記バスバーに設けた孔が、略長円形に形成されたコンデンサ素子を複数個配置した際に、各コンデンサ素子の円弧部どうし間に発生する空隙部上に配設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. バスバーに設けた接続孔の舌片状の半田付け部は、根元部分よりも先端部分の方が狭幅に形成された請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
4. バスバーに設けた舌片状の半田付け部を根元部分から先端部分に向かって厚み方向に傾斜した構成とし、この傾斜による高さの増加が０．５〜１．０ｍｍにな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。

Images