JP5796155B2

JP5796155B2 - ケースモールド型コンデンサ

Info

Publication number: JP5796155B2
Application number: JP2011010393A
Authority: JP
Inventors: 三浦　寿久; 寿久三浦; 斎藤　俊晴; 俊晴斎藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP2012151378A

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に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り、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用などに最適なケースモールド型コンデンサに関するものである。

近年、環境保護の観点から、多くの電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとガソリンエンジンを使い分けて走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入されるなど、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。

このようなＨＥＶで使用される電気モータは、使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されている。さらに、市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも、極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサが採用される傾向が目立っている。

そして機械的強度や耐湿性能を確保して車載用の厳しい使用条件に耐えるようにするため、このような金属化フィルムコンデンサを外装ケースに収納し、充填樹脂でモールドしたケースモールド型コンデンサが使用されている。

このようなケースモールド型コンデンサの分解斜視図を図４に示す。図４において、コンデンサ素子３１の端面部にメタリコン部３３が形成され、このメタリコン部３３に端子金具３２の先端部が接続されている。

端子金具３２は、外向きに突出した突出部３４が設けられ、この突出部３４は、コンデンサ素子３１をケース３５内に収納した際、ケース３５の内側面に設けた凹部３６に嵌合され、かつケース３５に溶着固定されることによりコンデンサ素子３１がケース３５に固定されている。

この構成により、コンデンサ素子３１をケース３５内に精度良く位置決めでき、かつコンデンサ素子３１の浮き上がりを確実に防止できるとされている。

また、図５は他の従来例を示すケースモールド型コンデンサの分解斜視図である。図５において、巻回したコンデンサ素子４３の両端にはメタリコン部４４ａ、４４ｂが形成されている。このメタリコン部４４ａ、４４ｂに、端子支持板４２を貫通したのちコンデンサ素子４３の幅方向に屈曲し、メタリコン部４４ａ、４４ｂの面に沿うように屈曲したリード端子４１ａ、４１ｂの一端が接続され、外装ケース４５の内側面に備えられた溝４６ａ、４６ｂに端子支持板４２の両端を当接して端子支持板４２を保持し、外装ケース４５に充填樹脂（図示せず）を注型硬化して構成されている。

この構成により、リード端子４１ａ、４１ｂは端子支持板４２に固定されるのでリード端子間寸法および、リード端子４１ａ、４１ｂの位置寸法は一定に定まり、その精度は従来のコンデンサ以上の精度が得られる。かつリード端子４１ａ、４１ｂに加わる応力によりリード端子４１ａ、４１ｂと充填樹脂との間に発生する間隙は端子支持板４２にて防止することができ、耐湿性を向上することができるとされている。

なお、本出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１、２が知られている。

特開平１１−１６７６７号公報特開２００２−３２４７２７号公報

しかしながら、上記図４に示すケースモールド型コンデンサでは、端子金具３２の突出部３４とケース３５の内側面の凹部３６が嵌合するのはそれぞれ１箇所であり、また突出部３４が凹部３６に嵌合するという単純な構成であるため、この嵌合だけでは充填樹脂を注入したときにコンデンサ素子３１が浮きやすく、充分な位置精度を確保することが難しいという課題がある。

また、充分な位置精度が確保できない場合、ケース３５の内側面とコンデンサ素子３１との隙間が不均一になり、この隙間に充填される充填樹脂の厚みの必要量を確保するために、充填樹脂を多く注入しなければならず、ケースモールド型コンデンサが大型化し、その重量も重くなってしまうという不都合が生じることになる。

また、凹部３６に嵌合する突出部３４が細くて単純な構造のため、外部から強い力が加わると、突出部３４が変形する可能性があり、さらに端子金具３２の位置精度が不安定になる。

さらに、端子金具３２についても、嵌合する突出部３４の曲げ代（しろ）が短いため、突出部３４の加工精度が出しにくいという課題もある。

上記図５に示すケースモールド型コンデンサでは、リード端子４１ａ、４１ｂ間の寸法精度は向上するものの、リード端子４１ａ、４１ｂは端子支持板４２に予め固定され、その後、リード端子４１ａ、４１ｂをコンデンサ素子４３のメタリコン部４４ａ、４４ｂに接続するので、端子支持板４２に対するコンデンサ素子４３の傾きがあると、コンデンサ素子４３とケース４５の内側面の間隙が不均一になり、コンデンサ素子４３の耐湿性が低下する課題を有している。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ケース内でのコンデンサ素子の充分な位置精度を確保し、ケース内側面とコンデンサ素子との間隙を均等にすることにより充填樹脂量を増やすことなく、高い耐湿性能や機械的強度を有する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。

上記目的を達成するために本発明は、上面に開口部を有するケースと、一対の電極部がそれぞれケース内側面と対向するように上記ケース内に収容されたコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子の一対の電極部にそれぞれ接続した一対のリード端子とを備えたケースモールド型コンデンサにおいて、上記一対のリード端子は、導電板を長尺に加工することで形成され、導電板の長尺方向の側部から延設されて上記ケースの開口部から外方へ表出する外部接続部と、外部接続部と反対の側部から延設されて上記コンデンサ素子の電極部に接続する電極接続部と、上記導電板から延設されて上記ケースの内側面に設けた端子位置決めリブに嵌合する端子固定部とを有し、上記端子固定部は、導電板の側部から延設されて折り曲げられ、折り曲げられた面が上記ケースの内側面に面接触することを特徴とするものである。

本発明によれば、リード端子の端子固定部の機械的強度を保持するとともに、コンデンサ素子の電極部とリード端子の電極接続部の精度、及び、導電板の外部接続部の位置精度を高めることができる。

本発明の実施の形態１におけるケースモールド型コンデンサの分解斜視図同ケースモールド型コンデンサの断面図同他の例を示すケースモールド型コンデンサの分解斜視図従来のケースモールド型コンデンサの分解斜視図他の従来のケースモールド型コンデンサの分解斜視図

以下、本発明の実施の形態におけるケースモールド型コンデンサについて、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるケースモールド型コンデンサの分解斜視図、図２は同ケースモールド型コンデンサの断面図である。

本実施の形態１におけるケースモールド型コンデンサは、上方に開口部１４ａを有する樹脂製のケース１４内に、一対のリード端子１２を接続したコンデンサ素子１１を収容し、ケース１４内のコンデンサ素子１１との間に形成された隙間をエポキシ樹脂などの充填樹脂（図示せず）で封止したものである。

ここで、コンデンサ素子１１はポリプロピレンなどの誘電体フィルムの片面にアルミニウムなどの金属を蒸着させた２枚の金属化フィルム（図示せず）を巻回して小判形状にし、コンデンサ素子１１の両端面に亜鉛などを溶射して電極部１３が形成されている。

リード端子１２は、銅等の金属からなる導電板（厚さ０．１〜１．０ｍｍ）を長尺に加工したもので、導電板の長尺方向の側部から延設されてケース１４の開口部１４ａから外方へ表出する外部接続部１２ａと、外部接続部１２ａと反対の側部から延設されてコンデンサ素子１１の電極部１３に接続する電極接続部１２ｂと、電極接続部１２ｂと平行に延設されてケース１４の内側面に設けた端子位置決めリブ１４ｂに嵌合する端子固定部１２ｃを有している。

リード端子１２は、コンデンサ素子１１の小判形状の扁平部に配設し、リード端子１２の電極接続部１２ｂは、コンデンサ素子１１の電極部１３と半田付けにより接続される。

リード端子１２の端子固定部１２ｃは、図２に示すように導電板の長尺方向の側部から延設されてＬ字に折り曲げられ、折り曲げられた先端部をケース１４の内側面に設けられた端子位置決めリブ１４ｂに嵌合させる。この端子固定部１２ｃはリード端子１２の片側に少なくとも２箇所設ける。さらに、端子固定部１２ｃの折り曲げられた面はケース１４の内側面に面接触させる。

端子固定部１２ｃと端子位置決めリブ１４ｂの嵌合は、端子固定部１２ｃの先端部が凹部を有し、ケース１４の内側面に設けた端子位置決めリブ１４ｂの先端部が凸部を有するものである。または、端子固定部１２ｃの先端部が凸部を有し、ケース１４の内側面に設けた端子位置決めリブ１４ｂの先端部が凹部を有しても良い。

また、端子固定部１２ｃはケース１４の内壁面と面接触するように、Ｌ字状に折り曲げられた形状としているので、端子固定部１２ｃの強度が強くなり、ケース１４にコンデンサ素子１１を挿入し端子固定部１２ｃを端子位置決めリブ１４ｂに嵌合する際に、強い力で押し込んでも端子固定部１２ｃが変形することはなく、生産が容易になるという効果も有している。

ケース１４は、充填樹脂を安定に保持するため、充填樹脂との親和性がよい材料であることが必要である。この要求に満足するものとしてポリフェニレンサルファイドが好ましい。

ケース１４の内側面には、ケース１４を成形するときに一体で形成された端子位置決めリブ１４ｂが設けられている。端子位置決めリブ１４ｂはケース１４の一内側面に少なくとも２箇所設ける。

充填樹脂は、熱硬化性のエポキシ樹脂などが用いられるが、急激な温度変化や冷熱サイクルに耐えるため、ケース１４と充填樹脂の熱膨張係数を近づけて充填樹脂やケース１４でのクラック発生を防止するため、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーはアルミナやシリカなどの無機物を主成分とするものでよく、また含有量は充填樹脂１００重量部に対して３０から８０重量部程度が好ましい。

このように本実施の形態１によるケースモールド型コンデンサは、長尺の導電板を有したリード端子１２を小判形状のコンデンサ素子１１の扁平部に配設し、導電板の側部から電極接続部１２ｂ及び端子固定部１２ｃを平行に設けることにより、リード端子１２の端子固定部１２ｃの機械的強度を保持するとともに、コンデンサ素子１１の電極部１３とリード端子１２の電極接続部１２ｂの精度、及び、一対のリード端子１２の外部接続部１２ａの位置精度を高めることができる。

また、コンデンサ素子１１の電極部１３に対するリード端子１２の電極接続部１２ｂの位置精度を高めることができ、コンデンサ素子１１をケース１４に挿入した際、ケース１４の端子位置決めリブ１４ｂとリード端子１２の端子固定部１２ｃが精度よく確実に嵌合し固定することができる。

また、リード端子１２の端子固定部１２ｃを少なくとも２箇所設けてケースの対向する内側面に設けた端子位置決めリブ１４ｂに嵌合することにより、コンデンサ素子１１の傾きを無くすことができ、外部接続部１２ａの位置精度を高めることができるので、外部機器との接続が容易にできる。

さらに、リード端子１２の端子固定部１２ｃは、導電板の側部から延設されて折り曲げられ、折り曲げられた面がケースの内側面に面接触することにより、コンデンサ素子１１はケース１４の両側面で保持されるので、充填樹脂を充填しても、コンデンサ素子１１が浮くようなことはなく、ケース１４の内側面とコンデンサ素子１１との間隔を均等にすることができ、耐湿性能を維持するための必要最低限度の隙間を過不足なく均一に確保できるため、充填樹脂量を増やすことなく、高い耐湿性を維持することができる。

ここで、本実施の形態１と従来例（図４）のケースモールド型コンデンサを１０００個作製し、その外部接続部の位置寸法精度と耐湿性能の試験結果を（表１）に示す。

なお、外部接続部の位置寸法精度の測定は、ケースの開口面に対して２個の外部接続部までの距離の差が０．５ｍｍ以上のものを不良品とし、その不良率で表す。また、耐湿性能試験の評価は、８５℃で湿度ＲＨ８５％の恒温室内で所定電圧を印加し、１０００時間後の容量変化率が５％以内のものを良品（○）、５％を超えたものを不良品（×）とした。

（表１）から明らかなように、本実施の形態１のケースモールド型コンデンサは、長尺の導電板を有したリード端子１２を小判形状のコンデンサ素子１１の扁平部に配設し、導電板の長尺方向の側部から延設されてケース１４の開口部１４ａから外方へ表出する外部接続部１２ａと、外部接続部１２ａと反対の側部から延設されてコンデンサ素子１１の電極部１３に接続する電極接続部１２ｂと、電極接続部１２ｂと平行に延設されてケース１４の内側面に設けた端子位置決めリブ１４ｂに嵌合する端子固定部１２ｃとを有し、該端子固定部１２ｃを少なくとも２箇所設けた構成とすることにより、充填樹脂を注入しても外部接続部１２ａの位置精度が安定して良く、耐湿性能試験においても良好の結果を得ることができる。

（実施の形態２）
図３は本実施の形態２におけるケースモールド型コンデンサの分解斜視図である。同図３において、上方に開口部２４ａを有する樹脂製のケース２４内に、一対のリード端子２２を接続した２個のコンデンサ素子２１を収容し、ケース２４内のコンデンサ素子２１との間に形成された隙間をエポキシ樹脂などの充填樹脂（図示せず）で封止したものである。

ここで、リード端子２２は、銅等の金属からなる導電板（厚さ０．１〜１．０ｍｍ）を長尺に加工したもので、導電板の長尺方向の側部から延設されてケース２４の開口部２４ａから外方へ表出する外部接続部２２ａと、外部接続部２２ａと反対の側部から延設されてコンデンサ素子２１の電極部２３に接続する２つの電極接続部２２ｂと、電極接続部２２ｂと平行に延設されてケース２４の内側面に設けた端子位置決めリブ２４ｂに嵌合する端子固定部２２ｃを有している。

リード端子２２は、コンデンサ素子２１の小判形状の扁平部に配設し、リード端子２２の電極接続部２２ｂは、コンデンサ素子２１の電極部２３と半田付けにより接続される。

リード端子２２の端子固定部２２ｃは、導電板の長尺方向の側部から延設されてＬ字に折り曲げられ、折り曲げられた先端部をケース２４の内側面に設けられた端子位置決めリブ２４ｂに嵌合させる。この端子固定部２２ｃはリード端子２２の片側に少なくとも２箇所設け、それぞれのコンデンサ素子２１の中央部に配設されるようにする。さらに、端子固定部２２ｃの折り曲げられた面はケース２４の内側面に面接触させる。

端子固定部２２ｃと端子位置決めリブ２４ｂの嵌合は、端子固定部２２ｃの先端部が凹部を有し、ケース２４の内側面に設けた端子位置決めリブ２４ｂの先端部が凸部を有するものである。または、端子固定部２２ｃの先端部が凸部を有し、ケース２４の内側面に設けた端子位置決めリブ２４ｂの先端部が凹部を有しても良い。

また、端子固定部２２ｃはケース２４の内壁面と面接触するように、Ｌ字状に折り曲げられた形状としているので、端子固定部２２ｃの強度が強くなり、ケース２４にコンデンサ素子２１を挿入し端子固定部２２ｃを端子位置決めリブ２４ｂに嵌合する際に、強い力で押し込んでも端子固定部２２ｃが変形することはなく、生産が容易になるという効果も有している。

このように本実施の形態２によるケースモールド型コンデンサは、複数のコンデンサ素子を並列接続したものでも、コンデンサ素子２１の電極部２３とリード端子２２の電極接続部２２ｂの精度、及び、一対のリード端子２２の外部接続部２２ａの位置精度を高めることができる。

また、ケース２４の端子位置決めリブ２４ｂとリード端子２２の端子固定部２２ｃが精度よく確実に嵌合して固定することができ、外部接続部２２ａの位置精度も高めることができるので、外部機器との接続が容易にできる。

さらに、充填樹脂を充填しても、コンデンサ素子２１が浮くようなことはなく、ケース２４の内側面とコンデンサ素子２１との間隔を均等にすることができ、耐湿性能を維持するための必要最低限度の隙間を過不足なく均一に確保できるため、充填樹脂量を増やすことなく、高い耐湿性を維持することができる。

なお、各実施の形態ではコンデンサ素子として誘電体フィルムの片面に金属を蒸着させた２枚の金属化フィルムを巻回したものとしたが、これに限定されるものではなく、誘電体フィルムの両面に金属を蒸着させた金属化フィルムと金属蒸着されていない誘電体フィルムとを組み合わせて巻回したものでも良く、さらにこれらの金属化フィルムを巻回ではなく積層させたものであってもよい。

さらに、コンデンサ素子は金属化フィルムコンデンサの例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば電解コンデンサのようなフィルムコンデンサ以外のコンデンサであってもよい。

本発明のケースモールド型コンデンサは、充填樹脂量を増やすことなく、高い耐湿性能や機械的強度を確保することができ、小型化、高信頼性化が要求される自動車用のケースモールド型コンデンサ等に有用である。

１１コンデンサ素子
１２リード端子
１２ａ外部接続部
１２ｂ電極接続部
１２ｃ端子固定部
１３電極部
１４ケース
１４ａ開口部
１４ｂ端子位置決めリブ

Claims

上面に開口部を有するケースと、
一対の電極部がそれぞれケース内側面と対向するように上記ケース内に収容されたコンデンサ素子と、
上記コンデンサ素子の一対の電極部にそれぞれ接続した一対のリード端子とを備えたケ
ースモールド型コンデンサにおいて、
上記一対のリード端子は、
導電板を長尺に加工することで形成され、導電板の長尺方向の側部から延設されて上記ケースの開口部から外方へ表出する外部接続部と、
外部接続部と反対の側部から延設されて上記コンデンサ素子の電極部に接続する電極接続部と、
上記導電板から延設されて上記ケースの内側面に設けた端子位置決めリブに嵌合する端子固定部とを有し、
上記端子固定部は、導電板の側部から延設されて折り曲げられ、折り曲げられた面が上記ケースの内側面に面接触することを特徴とするケースモールド型コンデンサ。
上記端子固定部を少なくとも２箇所設けたことを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
上記端子固定部は、上記導電板から上記電極接続部と平行に延設されたことを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。
上記導電板の端子固定部の先端部が凹部を有し、
ケースの内側面に設けた端子位置決めリブの先端部が凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載のケースモールド型コンデンサ。