JP6015093B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、ケースに封止樹脂の充填により封止したコンデンサに関し、たとえば、乾式の金属化フィルムコンデンサなどのコンデンサおよびその製造方法に関する。

パワーエレクトロニクス分野において、たとえば、高出力電源の平滑回路などには、金属化フィルムコンデンサが使用される。斯かる用途では、高耐電圧、大容量の金属化フィルムコンデンサが求められている。斯かる金属化フィルムコンデンサでは、コンデンサ素子にポリプロピレンフィルムにアルミニウムなどを蒸着した金属化フィルムを使用し、絶縁油を含浸している。

コンデンサ素子に含浸する絶縁油に可燃性絶縁油を用いると、コンデンサ素子が燃えやすいという不都合がある。このような湿式に対し、乾式の金属化フィルムコンデンサでは、コンデンサ素子と接続した端子板とともにコンデンサ素子がケース内に封止樹脂により固定されている。乾式では絶縁油を用いていないので、湿式のような欠点はない。

コンデンサの樹脂封止に関し、コンデンサ素子を収容したケースに封止樹脂を充填し、この封止樹脂内に端子支持板を設置することが知られている（たとえば、特許文献１）。金属蒸着電極を形成した誘電体フィルムを用いたコンデンサ素子の素子端面にメタリコンにより電極取出し部を形成し、この電極取出し部と電極端子とをリード線によって接続することが知られている（たとえば、特許文献２、３、４）。

実開昭５６−１６９２６号公報 実開平７−２９８２９号公報 特開２００８−２７０３２９号公報 特開２００９−２７７８２８号公報

ところで、コンデンサ素子を金属ケースに入れ封止樹脂によって金属ケース内に封止したコンデンサでは、異常サージ電圧などによるコンデンサ素子の膨張やガスが発生すると、金属ケースから封止樹脂やコンデンサ素子に突出する方向に応力が作用する場合がある。この応力が金属ケースと封止樹脂との密着力を超えると、金属ケースから封止樹脂を離脱させ、金属ケースから封止樹脂とともにコンデンサ素子が突出するという課題がある。突出させないまでも、金属ケース内のコンデンサ素子などの膨張が金属ケースを変形させるという課題がある。

斯かる課題は、金属ケースだけでなく、ケースと封止樹脂とが別部材であれば、ケースと封止樹脂との密着性が低い場合にはケースから封止樹脂やコンデンサ素子を突出させるという課題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、ケースと封止樹脂層との密着強度を高めコンデンサの信頼性を高めることにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子が収納される収納部から開口部に向けて開口面積を狭めた係止壁部を持つケースと、前記コンデンサ素子が挿入された前記ケースの前記収納部に充填され、前記コンデンサ素子の一部または全部を被覆して前記収納部内に封止する封止樹脂層と、前記コンデンサ素子に接続された端子が取り付けられ、前記封止樹脂層に覆われる段部を備える端子板と、を備え、前記封止樹脂層が前記係止壁部により前記ケース内に係止され、前記端子板が前記段部を前記ケース内の前記封止樹脂層内に埋没固定されている。

上記コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子は、金属化フィルムコンデンサ素子であってもよい。

上記コンデンサにおいて、さらに、前記端子板の前記段部に前記封止樹脂層を挿通させる樹脂貫通部を備えてもよい。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) ケース内に充填されてコンデンサ素子を被覆する封止樹脂層が、収納部から開口部に向けて開口面積を狭められた係止壁部によりケース内に係止されてケース内に保持することができる。

(2) 封止樹脂層のケース内保持力が高められ、飛び出しなどの不都合を回避することができる。

(3) 封止樹脂層による封止強度を高め、コンデンサの信頼性を高めることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るコンデンサを示す縦断面図である。 端子面部から見たコンデンサを示す平面図である。 図１に示すコンデンサのIII 部分を拡大して示す断面図である。 第２の実施の形態に係るコンデンサ部分を拡大して示す断面図である。

〔第１の実施の形態〕

図１は、第１の実施の形態に係るコンデンサの縦断面を示している。図２は、コンデンサの端子面を示している。図３は、図１のIII 部分を拡大して示している。

このコンデンサ２はたとえば、金属化フィルムコンデンサである。このコンデンサ２には金属ケース４が用いられている。この金属ケース４はケースの一例であり、たとえば、アルミニウムケースである。この金属ケース４には、収納部６と開口部８と係止壁部１０とを備えている。収納部６は、コンデンサ素子１２を収納する容器部分である。一例としてのコンデンサ素子１２は円筒状である。このコンデンサ素子１２を収納する収納部６は、コンデンサ素子１２を収納可能な円筒体であり、底面部１４を備えている。

開口部８は、コンデンサ素子１２を挿通可能なたとえば、円孔である。係止壁部１０は、収納部６から開口部８に向けて開口面積を狭めたテーパ状筒部である。金属ケース４は、アルミニウム板を一体成形したものであり、係止壁部１０は収納部６から開口部８に向かって傾斜する傾斜壁面を成形したものである。

金属ケース４の底面部１４の外面中央にはボス部１６が形成され、このボス部１６の周囲にはねじ部１８が形成されている。このねじ部１８は、回路基板やシャーシなどの実装部材にコンデンサ２を固着する際に用いられる。なお、金属ケース４の底面部１４の外面中央に形成されたボス部１６の内側にねじ部１８を形成してもよい。

金属ケース４の開口部８側に端子板２０が設置されている。この端子板２０は、絶縁性合成樹脂などの絶縁板で形成されている。この端子板２０にはインサート成形により端子２２−１、２２−２が固定されている。各端子２２−１、２２−２は、端子板２０の内外に貫通している。この端子板２０の最長縁部には段部２４が形成されている。

端子２２−１とコンデンサ素子１２の素子端面２６−１は、リード線３１を用いて半田により接続されている。端子２２−２には、コンデンサ素子１２の中空部３０から引き出された端子リード線３２が接続されている。この端子リード線３２はコンデンサ素子１２の素子端面２６−２に形成された電極部に半田によって接続されている。

コンデンサ素子１２は、金属化フィルムの巻回により形成された素子体である。金属化フィルムには、基材として誘電体フィルムが用いられる。この誘電体フィルムは、少なくとも片面にアルミニウムなどの電極用金属が蒸着されて金属化されている。誘電体フィルムにはたとえば、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどの合成樹脂フィルムが用いられる。

コンデンサ素子１２は素子端面２６−１、２６−２を備える。この実施の形態では素子端面２６−１には正極側電極部、素子端面２６−２には負極側電極部が形成されている。素子端面２６−１にはコンデンサ素子１２の正極体、素子端面２６−２には負極体が露出している。このように各素子端面２６−１、２６−２は異なる電極で構成されている。コンデンサ素子（素子体）１２には正極体側の金属化フィルムの幅と負極体側の金属化フィルムの幅とを異ならせてもよい。これに対し、金属化フィルムを形成する誘電体フィルムを同一幅にし、誘電体フィルムに対する金属蒸着幅（範囲）を異ならせることにより、素子端面２６−１側にたとえば、正極体、素子端面２６−２側に負極体が露出するように構成してもよい。つまり、一方の素子端面２６−１または素子端面２６−２に異なる電極体が露出しないように構成する。

このように正極体または負極体からなる素子端面２６−１、２６−２にはメタリコンにより電極金属を蒸着し、素子端面２６−１には正極側電極部、素子端面２６−２には負極側電極部が形成されている。正極側電極部および負極側電極部を構成する電極金属には、金属化フィルムの誘電体フィルムに蒸着する電極金属と同一でもよいが、異ならせてもよい。この場合、素子端面２６−１、２６−２には、半田付けなど、接続の容易性から半田付け可能な金属を用いればよい。この半田付け可能な金属にはたとえば、亜鉛、錫合金などの金属を用いればよい。その他、半田付け可能な金属にはたとえば、アルミニウムと亜鉛の合金、アルミニウムと錫合金、亜鉛と錫合金などを用いてもよい。

素子端面２６−１と端子２２−２との間には絶縁手段としてたとえば、ポリエチレンフィルム３６が設置されている。このポリエチレンフィルム３６により、素子端面２６−１側と端子２２−２との絶縁性が確保されている。

この実施の形態では、コンデンサ素子１２の素子端面２６−１側に端子板２０が設置されている。この端子板２０の外面は、金属ケース４の開口部８の縁面に一致させてある。そして、金属ケース４には封止樹脂が充填され、封止樹脂層３８が形成されている。封止樹脂には高度な絶縁性を有する樹脂が使用され、絶縁性の高い封止樹脂層３８を形成している。この封止樹脂層３８は、コンデンサ素子１２の外周面および素子端面２６−１、２６−２を覆うとともに、中空部３０を満たしている。さらに、封止樹脂層３８は、金属ケース４の内壁面に密着状態である。

斯かる構成では、図３に示すように、金属ケース４の係止壁部１０が収納部６より開口部８に向けて狭められているので、封止樹脂層３８は金属ケース４内に強固に保持されている。金属ケース４は、開口部８側に窄められているので、機械的強度が増しており、封止樹脂層３８にコンデンサ２の中心軸方向に応力が作用しても、その応力に対向して封止樹脂層３８を金属ケース４内に保持することができる。

封止樹脂層３８は、端子板２０の周囲と金属ケース４の内壁との間に介在し、しかも、図２および図３に示すように、端子板２０の段部２４にも回り込んで硬化しているので、端子板２０の封止樹脂層３８への保持強度を高めている。

＜コンデンサの製造方法＞

(1) 金属ケース４、コンデンサ素子１２および端子板２０の形成工程

この形成工程では、金属ケース４、コンデンサ素子１２および端子板２０のそれぞれを個別に形成する。

金属ケース４の開口部８と収納部６との間には係止壁部１０を形成する。

(2) コンデンサ素子１２と端子板２０の接続工程

金属ケース４にコンデンサ素子１２を収納する前に、コンデンサ素子１２と端子板２０の各端子２２−１、２２−２とを個別に電気的に接続する。この接続により、コンデンサ素子１２と端子板２０とを一体化する。

このコンデンサ素子１２を金属ケース４に収納し、金属ケース４内にあるコンデンサ素子１２の素子端面２６−１側に端子板２０を設置する。

(3) 樹脂封止工程

金属ケース４には、封止樹脂を充填し、金属ケース４内にコンデンサ素子１２および端子板２０を封止樹脂層３８の硬化によって固定させる。

＜第１の実施の形態の効果＞

(1) 金属ケース４と封止樹脂層３８の密着性を維持助長することができる。コンデンサ素子１２が異常サージ電圧の印加などにより発火するような稀な状態に至った場合にも、コンデンサ素子１２を包み込んだ封止樹脂層３８が金属ケース４から突出するような事態を避けることができる。

(2) 係止壁部１０は、金属ケース４の開口端をケース中心に向かって折曲させた折曲部であり、斯かる折曲部によって形成できる。これにより、コンデンサ素子１２や封止樹脂層３８が飛び出るといった不都合を防止できる。

(3) コンデンサ素子１２に何らかの異常が生じ、金属ケース４の外部方向への圧力がコンデンサ素子１２や封止樹脂層３８に加わった場合にも、コンデンサ素子１２や封止樹脂層３８の外部方向への移動を押さえ込み、封止状態を維持することが可能である。

(4) 金属ケース４と端子板２０との間に形成される隙間に封止樹脂層３８が充填されるので、端子板２０が封止樹脂層３８に挟み込まれた状態となり、封止樹脂層３８と端子板２０との密着性を向上させることができる。これにより、金属ケース４と封止樹脂層３８との密着性が高められる。

〔第２の実施の形態〕

(1) 図４のＡに示すように、端子板２０の段部２４に厚肉部４０に沿って貫通孔４２を形成してもよい。この貫通孔４２は樹脂貫通部の一例である。このような貫通孔４２を形成すれば、封止樹脂層３８が貫通孔４２内にも形成される。この貫通孔４２内の封止樹脂層３８は他の部分の封止樹脂層３８と一体化し、端子板２０の封止樹脂層３８内の固定強度を高められる。

また、貫通孔４２に代えて金属ケース４の内壁との間に溝部を形成してもよい。

(2) 上記実施の形態では、係止壁部１０を円錐状面または傾斜面で形成したが、図４のＢに示すように、金属ケース４の中心軸方向に突出する湾曲突部４４で形成してもよい。このような湾曲突部４４によっても、金属ケース４内に封止樹脂層３８を保持することができ、保持強度を強化することができる。

〔他の実施の形態〕

(1) 上記実施の形態では、コンデンサとして金属化フィルムコンデンサを例示したが、本発明は電解コンデンサなどのコンデンサにも適用でき、上記実施の形態に限定されるものではない。

(2) 上記実施の形態では、コンデンサ素子１２を封止樹脂層３８で被覆しているが、被覆の形態は一部であってもよいし、全部であってもよい。

(3) 上記実施の形態では、金属ケース４を例示したが、金属ケース４に代え、樹脂ケースであってもよい。

(4) 上記実施の形態では、コンデンサ素子１２や端子板２０の収納前の金属ケース４に係止壁部１０を予め形成することを例示しているが、係止壁部１０の形成順序は変更してもよい。係止壁部１０が形成されていない金属ケース４にコンデンサ素子１２および端子板２０を収納した後、金属ケース４の開口縁部を折り曲げて係止壁部１０を金属ケース４に形成してもよい。このようにすれば、係止壁部１０の折り曲げ間隔や折り曲げ加工の自由度が高められる。つまり、端子板２０の長さに対して、係止壁部１０の間隔を小さくでき、端子板２０の上面に係止壁部１０を重ねることができ、封止樹脂層３８の保持強度を高めることができる。しかも、折り曲げ後の金属ケース４の開口径を端子板２０の長さより小さくできるなど、コンデンサの小型化にも寄与する。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のコンデンサは、封止樹脂を用いてコンデンサ素子を封止樹脂とともにケースに強固に固定でき、封止樹脂やコンデンサ素子の飛び出しなどの不都合を回避でき、コンデンサの信頼性を高めることができる。

２ コンデンサ
４ 金属ケース
６ 収納部
８ 開口部
１０ 係止壁部
１２ コンデンサ素子
１４ 底面部
１６ ボス部
１８ ねじ部
２０ 端子板
２２−１、２２−２ 端子
２４ 段部
２６−１、２６−２ 素子端面
３０ 中空部
３２ 端子リード
３６ ポリエチレンフィルム
３８ 封止樹脂層
４０ 厚肉部
４２ 貫通孔
４４ 湾曲突部

Claims (2)

1. コンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子が収納される収納部から開口部に向けて開口面積を狭めた係止壁部を持つケースと、
   前記コンデンサ素子が挿入された前記ケースの前記収納部に充填され、前記コンデンサ素子の一部または全部を被覆して前記収納部内に封止する封止樹脂層と、
   前記コンデンサ素子に接続された端子が取り付けられ、前記封止樹脂層に覆われる段部を備える端子板と、
   を備え、
   前記封止樹脂層が前記係止壁部により前記ケース内に係止され、
   前記端子板が前記段部を前記ケース内の前記封止樹脂層内に埋没固定された、
   ことを特徴とするコンデンサ。
2. さらに、前記端子板の前記段部に前記封止樹脂層を挿通させる樹脂貫通部を備える、
   請求項１に記載のコンデンサ。

Images