JP6115791B2 - 回路基板のホルダにコンデンサを含む電子デバイス、及び電子デバイスを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板を含む電子デバイスに関する。より詳細には、本発明は、回路基板上で高い電圧差で動作するデバイスに関する。そのようなデバイスは、例えば、太陽光発電システムのインバータ、又はＤＣ／ＤＣコンバータであるものとすることができる。さらに、本発明は、そのような電子デバイスを製造する方法に関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、ともに「Elektronisches Gerat mit Kondensator als Haltevorrichtung fur eine Leiterplatte und Verfahren zu dessen Herstellung」と題する、２０１１年８月１５日に出願された独国特許出願第１０２０１１１１０１３５．０号、及び２０１２年５月１８日に出願された独国特許出願第１０２０１２１０４３１９．１号に対する優先権を主張する。

電子デバイス、特に太陽光（ＰＶ）発電システムのインバータは、複数の要件を満たさなければならない。高効率のそのような電子デバイスが望まれることによって、このデバイスにおいて用いられる電力半導体スイッチのスイッチング周波数が高くなる。これらの高いスイッチング周波数によって更に、電磁振動の放出を所定の閾値未満に保たなければならないため、電磁両立性（ＥＭＣ）に関連する問題が生じる。このために、そのような振動を抑えるために電子デバイスの回路基板においてフィルタコンデンサが用いられる。これらのフィルタコンデンサの幾つかは、それらの第１の電極によって回路経路に接続され、それらの第２の電極によって例えば地電位のような基準電位に接続される。多くの場合、回路基板上の１つ又は複数のアース接点を、金属ねじ接続部を介してデバイスの金属ハウジングに電気的に接続するように、回路基板に地電位が設けられる。回路基板は、これらのねじ接続部を介してハウジング内に機械的に固定することもできる。

しかし、接触させて固定するこの方法は多くの場合、結果として、特に屋外で用いられ、回路基板で高い電圧差で動作する電子デバイスの場合は、いわゆるデンドライトが形成される。これらの電圧差は、ＤＣ電圧差及びＡＣ電圧差の双方、特に低周波数ＡＣ電圧差であり得る。デンドライトは、例えば電圧差を有する回路経路間に形成される汚れに起因する堆積物である。デンドライトの形成には数ボルトで十分であり；デンドライトの形成はより高い電圧差によって促される。多くの場合、デンドライトは十分に高い導電率を有し、隣り合う回路経路間に望ましくない電気的接続を生じさせるため、電子デバイスはもはや適切に機能しなくなる。極端な場合、デンドライトは短絡を引き起こす可能性があり、これによって、デバイス全体が深刻な損傷を受けるか又は更には破壊される。

デンドライトは主に、例えば空気中の水分の凝結に起因してデバイスのハウジングの内側に形成される可能性がある水分の堆積の影響下で形成される。デバイスの動作における高い電圧値は、凝縮物の電気化学的変換、又は、凝縮物と回路基板の部品との、例えば腐食のような反応につながり、したがってデンドライトの成長を促す可能性がある。ハウジング内の低温の場所では特に凝縮及びデンドライトの形成が起こりやすい。回路基板とハウジングとの間の上述したねじ接続部は、熱橋を形成するため、凝縮及びデンドライトの形成が生じる典型的な場所である。

電子デバイスを製造する上での更なる問題が、例えば特に安全上の理由からＰＶシステムのインバータが合格しなければならない、いわゆる高電圧試験の条件から生じる。そのような高電圧試験は、例えばＤＩＮ ＥＮ ６２１０９−１に規定されている。高電圧試験の間、電子デバイスは、デバイスの許容される動作において達する電圧値を本質的に上回る値の電圧を受ける。高電圧試験は、デバイスの絶縁対策の有効性を確実にするために役立つ。高電圧試験では、ＥＭＣ用の上記フィルタコンデンサは、その耐電圧がそれらの製造業者によって行われた試験において既に分かっている場合は、再度試験することは必須ではない。しかし、フィルタコンデンサは、概して、高電圧試験が実行されるときには回路基板に既に固定されており、それによってコンデンサの両端で非常に高い試験電圧が降下する。フィルタコンデンサが高電圧試験において例えば爆発等により不合格である場合、この結果として必然的に部品が修理若しくは交換されるか、又は更にはデバイス全体が破壊される。フィルタコンデンサが気付かないうちに故障する場合、電子デバイスはＥＭＣの仕様を満たすことができない。

したがって、本発明の課題は、屋外で用いられる場合であってもデンドライトの形成に起因する故障の可能性が低い電子デバイスであって、同時に、デバイスの簡単かつコストを節減した製造が可能である、電子デバイスを提供することである。さらに、行われる高電圧試験中の、デバイスの部品、特にＥＭＣ用フィルタコンデンサへの損傷が回避されるはずである。

本発明の課題は、請求項１に記載の電子デバイス、及び請求項１６に記載の製造方法によって解決される。本発明の有利な実施形態は従属項に記載される。

本発明による電子デバイスは、ハウジング、回路基板、ハウジング及び回路基板への機械的なコネクタを含むとともに回路基板をハウジング内に固定するホルダ、並びに、第１の電極、第２の電極及びこれらの電極間に配置される誘電体を含む少なくとも１つのコンデンサを含む。第１の電極は、回路基板上の接点に電気的に接続され、第２の電極はハウジングに電気的に接続される。少なくとも１つのコンデンサはホルダのうちの１つの一部であり、コンデンサの誘電体は、回路基板及びハウジングへのホルダのコネクタ間の断熱体の一部である。同時に、誘電体はコネクタ間に絶縁を提供する。

回路基板は、デバイスのハウジング内にホルダによって機械的に固定され；すなわち、許容される全ての設置条件及び動作条件下では、規定の位置において保持される。ホルダのうちの少なくとも１つはコンデンサを含み、コンデンサは、その２つの電極のうちの１つによって回路基板上の関連する接点に電気的に接続され、一方で、その他方の電極によって、例えばアルミニウム等の金属シート又はダイカスト材料のような導電性材料から作られるハウジングに電気的に接続される。

コンデンサの誘電体は、回路基板及びハウジングへのホルダのコネクタ間の断熱体の一部である。断熱エリアでは、ホルダはこの誘電体から全体的になるものとすることができる。しかし、多くの場合、ホルダは、断熱エリアに誘電体の熱伝導性ではないエンクロージャを含む。さらに、絶縁性及び断熱性の材料から作られる支持構造体をコネクタ間でコンデンサの誘電体に並列に接続することができる。そのような支持構造体には、コンデンサの差込み位置を形成することができる。さらに、支持構造体はいわゆる小さい回路基板であるものとすることができ、その主な延在方向は回路基板の主な延在平面に対して垂直に延び、支持構造体には、コンデンサを差込み位置においてはんだ付けするか又は配置することができる。

いずれの場合も、コンデンサはコネクタを熱的に分離する必要があり、これは、コンデンサに並列に熱的に接続されている全てのものが熱伝導性であるわけではなく、すなわち、少なくとも熱伝導率が高くなく、好ましくはコンデンサよりも熱伝導率が高くない（明らかに、より低い熱伝導率の方がよい）ことを意味し、それによって、回路基板とハウジングとの間に熱短絡が生じない。コンデンサに並列に接続される全てのものはまた、連続的な電導経路を提供しない可能性があることが理解され、これは、そうでなければコンデンサが電気的に短絡することで機能しなくなるためである。

コンデンサがホルダに一体化されているため、ハウジングの電位は、地電位の原則として、回路基板上の地点に直接的には印加されず、地電位で回路経路を介して回路基板上のそのような地点まで送る必要がないことも達成される。したがって、種々の回路基板電位と地電位との間の電圧差は、回路基板において比較的短距離にわたっては降下せず、回路基板の外側でホルダ内のコンデンサにわたって、したがってコンデンサの外側の導体に関連してより長い距離にわたって降下する。電子デバイスの動作においてコンデンサ（複数の場合もあり）の両端で降下し得る電圧差は、１００ボルトよりも高く、特に４００ボルトよりも高い場合がある。概してそのような電圧の場合、屋外使用において通常直面する温度及び空気中の水分の変化に起因して、凝縮物の形成に続いてデンドライトが容易に形成される可能性がある。

本発明に従って電子デバイス内の回路基板のホルダを断熱することによって、デンドライトの形成を上述したように効果的に抑制することができる。この抑制効果は、例えばフィルムコンデンサのような、自身の電極間の熱伝導率が低いコンデンサを用いることによって更に高まる。

好ましい実施形態では、回路基板は専らホルダによって固定され、ホルダは、それらの機械的なコネクタ間に断熱体を含み、コンデンサをそれぞれ含むことができる。確実な機械的固定のために、少なくとも３つのホルダが必要であり、これらのホルダはこの場合、回路基板上の３つの接点をそれらのコンデンサを介してハウジングに別個に結合することができる。このように、例えば、３つの干渉防止コンデンサを回路基板上の回路経路に提供することができ、コンデンサが３つであるのは、多くの場合にこの数で必要とされるためである。

ホルダの機械的なコネクタは、同時に、コンデンサを、回路基板上の接点及びハウジングに電気的に接続することを意図することができる。特に、圧入又は螺入又ははんだ付けされる接点要素を、一方ではコンデンサの電極間の、他方では回路基板又はデバイスの電気接続部の形成のために設けることができる。これらの接点要素は、一部をコンデンサとともに作ることができるか、又は別個の部分として、すなわち、使用時にコンデンサとともに圧入又は螺入されるに過ぎない別個の要素として提供することができる。特に、接点ピン又は接点ねじを、回路基板がホルダによって既に機械的に固定されている場合に依然として移動可能な接点要素として用いることができる。これによって、例えば、コンデンサの１つの電極を後の時点で回路基板上の接点に目的をもって接続することが可能となる。

押圧される電気接続部は、ともに押圧される要素を破壊することなく互いから取り外すことができるように作ることができる。このために、接触する金属面に食い込むか又はこの金属面を塑性変形させる切断縁及び／又は歯付き構造を有する接点ピンを用いることができ、それによって、機械的に安定し電気的に信頼性の高い低抵抗接続がなされる。このために好適な構造は当業者には既知である。押圧接続は、デバイスのハウジング内への回路基板の迅速、簡単で安価な実装を可能にする。

回路基板上の少なくとも１つの接点が回路基板のホルダに設けられるコンデンサを介して電子デバイスのハウジングに電気的に接続される、本発明による電子デバイスの製造においては、回路基板を最初にホルダによってハウジング内に機械的に固定することができる。このステップでは、コンデンサは少なくともハウジング又は回路基板上の接点から電気的に分離されたままである。その後、電子デバイスを高電圧試験に付す。コンデンサの電極のうちの少なくとも一方の電気的な分離によって、コンデンサがこの試験中に高電圧の負荷を受けず、したがって損傷を受けることができないことが確実となる。

高電圧試験が完了した後で初めて、コンデンサは回路基板上の接点及びハウジングの双方に完全に電気的に接続され、すなわち、コンデンサのこの時点まで電気的に分離されていた電極と回路基板又はハウジングとの間の電気的接続がなされる。これは例えば、接点ピンを関連する接点開口部若しくは凹部に圧入するか、又はねじ要素、すなわち接点ねじを関連するねじ山に螺入することによって達成することができる。このように、最終的な電気的接続を提供することに加えて、回路基板をハウジングに更に機械的に固定することができる。しかし、ハウジング内への回路基板の基本的な機械的固定は、高電圧試験の前に、規定の条件下で行われることを確実にするために行う必要がある。

実装中、すなわち回路基板の最初の機械的な固定中に、双方の電極は電気的に分離されたままであり、高電圧試験後に初めてハウジング及び回路基板にそれぞれ電気的に接続されることも可能であることが明らかである。さらに、コンデンサは、高電圧試験後にのみホルダの差込み位置に挿入することができる。

前述したように、コンデンサは、干渉防止コンデンサとして作ることができ、すなわち、電子デバイスの動作における望ましくない高周波数振動を抑えることができる。

本開示の他の特徴及び利点は、以下の図面及び詳細な説明を検討すれば当業者には明らかとなるであろう。全てのそのような付加的な特徴及び利点は、特許請求の範囲によって規定されるような本開示の範囲内に含まれることが意図される。

本開示は、以下の図面を参照してより良く理解することができる。図面の構成部材は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、その代わりに、本開示の原理をはっきりと示すことに重点が置かれる。添付の図面に示される実施形態は、単に例示であり、本開示を限定することは意図されない。

回路基板の第１のホルダの概略図であり、ホルダは、コンデンサ、接点ピン及び差込みコネクタを含む。 回路基板の第２のホルダの概略図であり、ホルダは、コンデンサ、接点ねじ及び接点ピンを含む。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、コンデンサ、移動可能な接点ピン及び差込みコネクタを含む。 回路基板及びコンデンサ、並びに第１の位置にあるホルダの移動可能な接点ピンの配置の概略図である。 ホルダの移動可能な接点ピンが第２の位置にある状態の、図４ａによる配置の概略図である。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、コンデンサ、はんだ付けされた接点ピン及び差込みコネクタを含む。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、スペーサ（distance）ボルトをベースとし、コンデンサを含む。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、差込み位置にあるコンデンサを含む。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、小さい回路基板上のコンデンサを含む。 回路基板の更なるホルダの概略図であり、ホルダは、回路基板を機械的に固定した後で接点ピンによって接触可能である差込み位置にあるコンデンサを含む。 本発明の方法のフロー図である。

図１は、本質的にコンデンサ１３０からなる電子デバイスの回路基板１００のホルダ１８０を示している。コンデンサ１３０は、接点ピン１４０を介して接点１１０において回路基板１００に直接的に電気的に接続されている第１の電極１３１を含む。ここで、接点１１０には接点ピン１４０を受け入れる開口部が設けられている。直接的な電気的接続によって、コンデンサが回路基板に機械的に固定もされる。

好ましくはコンデンサ１３０の半分超の部分が電子デバイスのハウジング１２０の凹部１６０内に配置される。この場合、コンデンサ１３０の第２の電極１３２が１つ又は複数のクランプノーズ１５０を介してハウジング１２０に電気的に接続されている。凹部１６０内に受け入れられること及び１つ又は複数のクランプノーズ１５０を介して電気的に接続されることによって、ハウジング１２０へのコンデンサ１３０の電気的接続及び機械的固定の双方が達成される。その結果、回路基板１００は、コンデンサ１３０を介してハウジング１２０内の規定の位置に保持され、その位置では、回路基板１００とハウジング１２０の表面との間の距離が保たれる。好ましくは、凹部１６０の形状はコンデンサ１３０の形状に適合するため、コンデンサは可能な限り凹部１６０内にぴったりと嵌まり、それによって、ハウジング１２０へのコンデンサ１３０の良好な機械的固定が達成される。

コンデンサ１３０は好ましくはフィルムコンデンサとして作られ、ハウジングから回路基板への可能な限り低い熱伝達を確実にする。このように、接点１１０のエリアの凝縮が効果的に抑制される。熱伝導率が低い他のタイプのコンデンサも用いることができる。

電極１３１、１３２は、コンデンサ１３０の誘電体に直接接触するか又はコンデンサ１３０の内部の導電素子の集電電極として用いられる、例えば金属層のような導電素子であるものとすることができる。フィルムコンデンサでは、そのような集電電極は、特に、金属化物であるか、又は層状構造の両面の金属化物に接触することができる。

任意選択的に、接点ピン１４０は、コンデンサ１３０には面しないその端に、非導電性材料から作られるセクション１７０を含む。したがって、接点ピン１４０のセクション１７０に起因して、回路基板１００を適所に保持するが第１の電極１３１と接点１１０との間に電気的接続は提供しないコンデンサ１３０と回路基板１００との機械的接続が存在する程度まで、最初に接点ピンのみを接点１１０の開口部に押し込むことが可能である。所望の後の時点で、次に、電気的接続も実現される程度まで接点ピン１４０を接点の開口部内へ更に圧入することができる。

接点ピン１４０に非導電性材料から作られるセクション１７０を設ける代わりに、接点ピン１４０を、接点１１０の開口部内へ押し込む前に、非導電性材料から作られるスリーブ（ここでは図示しない）で覆ってもよい。この場合、回路基板１００は、接点１１０を第１の電極に依然として電気的に接続することなく、ハウジング１２０に対してその最終位置に直接的に移動させることができる。これによって、コンデンサ１３０にストレスをかけることなく回路基板１００を任意の関連する高電圧試験に付すことが可能となる。高電圧試験を行った後で、スリーブを次に、電子デバイスの動作において必要である接点１１０と第１の電極との間の電気的接続を提供するように取り外す。

図２では、コンデンサ１３０の第２の変形形態が回路基板１００のホルダとして示されている。この場合、回路基板１００とコンデンサ１３０との間の電気的接続及び機械的接続はねじ２００によってなされる。ねじ２００は、第１のコンデンサ電極１３１の一部として作られる対応するねじ山２３０に螺入され、接点１１０と第１の電極１３１との間に、これらの２つの部品１１０及び１３１の直接的な接触並びにそのねじ体の双方を介して電気接点を提供する。コンデンサ１３０が中空のコアを有するコイル状のコンデンサとして作られる場合、第１のコンデンサ電極１３１の一部として作られるねじ山２３０のスペースが中空コアのエリアで利用可能である。

第２のコンデンサ電極１３２は接点ピン２４０を含む。接点ピン２４０は、接点ピン２４０に適合されるハウジング１２０の凹部２２０内へ延び、第２の電極１３２とハウジング１２０との間に電気的接続を提供する。さらに、凹部２２０内の接点ピン２４０は、ハウジング１２０に対するコンデンサ１３０の十分な機械的固定を提供する。この場合、コンデンサの下面はハウジング表面に対して当接することができる。

この変形形態では、コンデンサは、その外周に、フィルム２１０が突出する溝２５０を更に含む。フィルム２１０は、ハウジング１２０と回路基板１００との間のエリアに延在する。そのようなフィルムは、例えば、回路基板１００が曲げ荷重を受けるときに回路基板１００とハウジング１２０との間の望ましくない短絡を回避するために安全対策として用いられる。ここでは図示されていない特定の変形形態では、フィルム２１０は導電層を含むこともできる。この場合、第２の電極１３２は任意選択的に溝２５０まで延在し、層とハウジング１２０との間に電気的接続を提供する。そのような構成は、ハウジングエリアの、又は、ハウジング内に配置されるデバイスの部品の、特に部品が積み重ねられて実装される場合に、互いからの付加的な電磁遮蔽を可能にする。

本発明の第３の変形形態が図３に示されている。この場合、コンデンサ１３０の第１の電極１３１は接点ピン４００を介して回路基板１００上の接点１１０に電気的に接続される。接点ピン４００は、例えば差込み接続又ははんだ付け接続等を介して回路基板上の接点１１０に機械的に固定されるように接続されている。電気的接続及び機械的接続の双方のために、接点ピン４００の下端は第１の電極１３１のぴったり嵌まる凹部３２０に圧入される。図１に示されている実施形態におけるように、コンデンサ１３０の本体の下部はハウジング１２０の対応する寸法の凹部１６０内に配置されている。

任意選択的に、コンデンサ１３０は、第１の電極１３１を覆う絶縁層３３０を含む。この場合、凹部３２０はこの絶縁層３３０を通って延在する。絶縁層３３０の厚さは、第１の組み付けステップにおいて、回路基板１００とコンデンサ１３０との間で機械的接続がなされるがコンデンサ電極１３１とは電気的に接続されない程度までしか接点ピン４００が凹部３２０内に挿入されないように、回路基板１００を接点ピン４００とともにコンデンサ１３０上に配置することが可能であるようなものである。

好ましい実施形態では、第１の組み付けステップにおいて絶縁層３３０内への接点ピン４００の規定の限られた圧入深さを確実にする位置決めの助けが提供される。この位置決めの助けは、例えば、絶縁層３３０の下側エリアの凹部３２０の直径をテーパ状にすることによって、又は接点ピン４００の直径を変化させることによって実現することができる（図示せず）。

コンデンサ電極１３１を回路基板１００に電気的に接続することなく、ホルダの働きをするコンデンサ１３０によって回路基板１００を機械的に支持するというオプションも、図４ａ及び図４ｂによる第４の変形形態において実施される。この場合、図３の接点ピン４００の代わりに移動可能な接点ピン３００が用いられる。接点ピン３００は、図４ａによるその第１の位置では、コンデンサ１３０の凹部３２０内へ突出するとともに機械的接続を提供するが電極１３１に電気的に接触しない程度まで、回路基板１００の接点１１０の開口部内へ延在する。これは、第１の電極１３１を覆うとともに、接点ピン３００を第１の電極１３１に電気的に接続することなく機械的に受け入れる適切な厚さを有する絶縁層３３０によって提供される。

図４ｂによる第２の位置では、接点ピン３００は次に、回路基板１００と電極１３１との間の機械的接続及び直接的な電気的接続の双方が接点ピン３００によって提供される程度まで、凹部３２０内へ圧入方向３１０に圧入される。

本発明に従って複数のホルダを介して回路基板１００を支持する場合、この圧入ステップは、各接点ピンに関して別個に、又は、幾つかの若しくは全ての接点ピンに関して共通若しくは同時の圧入ステップで行うことができる。この場合も同様に、図３を参照して説明したような、例えば接点ピン３００及び／又は凹部３２０のいずれかの直径の好適な変化のような位置決めの助け（図示せず）が、特に圧入ステップに関して、ここで組み付けプロセスの安定性を確実にすることができる。

図５に示されているコンデンサ構造は、第２のコンデンサ電極１３２をハウジング１２０に電気的に接続することなく、ホルダとして働くコンデンサ１３０を介して回路基板１００の機械的な支持を可能にする。この場合、コンデンサ１３０の第１の電極１３１から突出する接点ピン１４０は、例えばアイレットのようなはんだ付け接続５２０を介して回路基板１００上の接点１１０に固定される。したがって、コンデンサ１３０は、その第１の電極１３１とともに、回路基板１００に機械的かつ電気的に接続される。第１のステップでは、コンデンサ１３０はこのとき、第２のコンデンサ電極１３２のセクションを覆う絶縁層５００が依然として第２のコンデンサ電極１３２をハウジング１２０から電気的に分離する程度までしか、ハウジング１２０のぴったり合った凹部１６０内に挿入されない。この位置では、コンデンサ１３０が回路基板１００を既に機械的に支持している。所望の後の時点で、コンデンサ１３０を次に凹部１６０内へ圧入方向３１０により深く圧入することによって、第２の電極１３２とハウジング１２０との間の付加的な電気接点をクランプノーズ１５０によって作る。この場合も、例えば圧入力を増大させることのような、第１のステップにおけるハウジング１２０内へのコンデンサ１３０の規定の圧入深さを確実にする位置決めの助けが有利である。そのような位置決めの助けは、例えば、コンデンサ１３０のエンベロープ又は凹部１６０の内壁のいずれかにおける適切なリップ（rip）状の構造（図示せず）によって実現することができる。

図６に示されているホルダ１８０は、コンデンサ１３０から独立した支持構造体６９０を含む。支持構造体６９０は、コンデンサ１３０と並列に部分的に接続されており、回路基板１００及びハウジング１２０へのコネクタを含む。支持構造体６９０は、断熱性及び絶縁性のスペーサボルト６５０が間に配置されている、金属の２つの導電性スペーサボルト６４１及び６４２を含む。スペーサボルト６４２は、ハウジング１２０から突出する接続ねじ山６６０に螺合される。スペーサボルト６５０は、間に配置される導電性の穿孔ディスク６７２によってスペーサボルト６４２に螺合される。穿孔ディスク６７２は、コンデンサ１３０の電極１３２と電気的に接触する。スペーサボルト６４１は、間に配置される更なる導電性の穿孔ディスク６７１によってスペーサボルト６５０に螺合される。穿孔ディスク６７１は、コンデンサ１３０の電極１３１に電気的に接続される。スペーサボルト６４１の接続ねじ山が、接点１１０のエリアにおいて回路基板１００を通って突出し、そこでナット６８０内に挿入される。スペーサボルト６４１、６４２及び６５０から形成されるホルダ１８０の支持構造体６９０は、スペーサボルト６５０に起因して断熱性及び絶縁性を有する。スペーサボルト６５０はコンデンサ１３０に並列に接続されている。コンデンサ１３０は、その誘電体に起因して、ハウジング１２０及び回路基板１００へのその接続部間のホルダ１８０の断熱を無効にしない。少なくとも、コンデンサは本質的に断熱性を低下させず、コンデンサ１３０は、これらの２つの接続部間に規定の電気的な容量結合を提供する。

図７は、接点ねじ２００を介してホルダ１８０に機械的及び電気的に接続されている電気接点１１０を有する回路基板１００を示している。ホルダ１８０は、断熱性及び絶縁性の材料７００から作られる支持構造体６９０を含む。コンデンサ１３０の差込み位置７１０が支持構造体６９０内に設けられている。差込み位置７１０では、コンデンサ１３０は、その電極１３１及び１３２において、金属接点ばね７２１及び７２２によって機械的に保持されるとともに電気的に接触している。接点ばね７２１は、接点ねじ２００の導電性のねじ山２３０と電気的に接触しており、一方で、接点ばね７２２には、ハウジング（ここでは図示されていない）から突出する固定ねじ山に螺合されるねじ山７３０が設けられている。コンデンサ１３０は、この場合は端側の電極１３１及び１３２を有する市販のコンデンサである。コンデンサ１３０は、回路基板１００を支持構造体６９０によって実装する前、すなわち機械的に固定する前、又は実装後にのみ、差込み位置７１０に挿入することができる。

図８では、ホルダ１８０の支持構造体６９０は小さい回路基板８００である。小さい回路基板８００は、ハウジング１２０の凹部８１０に差し込まれ、凹部内で導電性ばねクランプ８２１及び８２２によって機械的に保持されるとともに電気的に接触する。回路基板１００への小さい回路基板８００の機械的及び電気的な接続部は、回路基板１００の開口部８３０を通って突出する小さい回路基板８００の延長部８４０からなる。開口部８３０では、小さい回路基板８００の回路経路８５１が回路基板１００上の接点１１０にはんだ付けされている。コンデンサ１３０は、その電極１３１及び１３２によって、回路経路８５１及び更なる回路経路８５２にそれぞれはんだ付けされている。更なる回路経路８５２は、ばねクランプ８２１及び８２２の少なくとも一方に電気的に接触しており、コンデンサ１３０の第２の電極１３２と金属ハウジング１２０との間の電気的接続を確実にする。

図９は、断熱性及び絶縁性の材料７００から作られる支持構造体６９０を含むとともにコンデンサ１３０の差込み位置７１０を提供する更なるホルダ１８０を示している。差込み位置７１０は、コンデンサ１３０の接続電極１３１及び１３２の別の配置に適合する。これらのピン形状の電極１３１及び１３２は、この場合は金属接点ばね９０１及び９０２に接触する。接点ばね９０１及び９０２は、金属スリーブ９１１及び９１２と電気的に接触する。金属スリーブ９１１は、接点ピン３００を受け入れるように設けられているが、接点ピンは、図９による位置では、回路基板１００内にしか延在しておらず、ここで接点１１０に触れ、絶縁スペーサスリーブ９２０と係合する。接点ピン３００は、矢印９３０の方向に更に圧入される場合にのみ、金属スリーブ９１１とも係合し、したがって接点１１０と電極１３１との間に電気接点を提供する。金属スリーブ９１２は、ハウジング１２０から突出する相補的な形状の接点ピンに対して押圧されるように設けられているが、ここでは図示されていない。

図９では、双方の機能、すなわちコンデンサ１３０の第１の電極１３１と回路基板１００上の接点１１０との間の電気的接続、及びホルダ１８０への回路基板１００の機械的接続は、接点ピン３００のみによって提供される。ホルダ１８０の変形形態では、付加的な接続デバイス（図示せず）が、１つの機能、すなわち回路基板１００の接点１１０をコンデンサ１３０の第１の電極１３１に電気的に接続することのない主に機械的な固定に専用であるものとすることができる。そのような付加的な接続デバイスは、支持構造体６９０の上面上に位置する輪郭付きの構造、例えば支持構造体６９０と同じ断熱材料７００から作られる１つ又は複数の小さいシリンダによって実現することができる。これらの小さいシリンダは、回路基板１００に設けられる対応する開口部に圧入することができる。そのような原理は、接点ピン３００がまだ存在しないか又は少なくとも支持構造体６９０の絶縁スリーブ９２０内にまだ突出していない状況において既に、回路基板１００が支持構造体６９０（及びしたがってホルダ１８０）に対して最初に機械的に固定されることを確実にする。次に、回路基板１００の接点１１０とコンデンサ１３０の第１の電極１３１との間の電気的接続、及びホルダ１８０への回路基板１００の更なる機械的固定を、後で（例えば高電圧試験を行った後で）接点ピン３００を支持構造体６９０の金属スリーブ９１１に圧入することによって行うことができる。ホルダ１８０のこの実施形態は、接点ピン３００が機械的に固定していないときにホルダ１８０への回路基板１００の十分な機械的固定を既に提供しているため、有利であり得る。

同じ原理を、他のホルダ、例えば図７に示されているホルダ１８０にも当てはめることができる。この場合、第１の電極１３１と回路基板１００の接点１１０との間の全体的な機械的接続及び電気的接続の一部は、ねじ２００をねじ山２３０内に螺入することによってなされる。ねじ２００がまだ存在しない場合、回路基板はホルダ１８０に機械的に固定されない。この場合も同様に、ホルダ１８０への回路基板１００の主な機械的固定は、回路基板１００の対応する開口部に圧入される、支持構造体６９０の上面から突出する付加的な要素によって提供することができる。例えばコンデンサ１３１にストレスをかけることなく高電圧試験を行うために、ねじ２００が存在していない限り第１の電極１３１と回路基板１００の接点１１０との間に電気的接続がないことが望ましい場合、絶縁スペーサスリーブ９２０（図９を参照のこと）を、回路基板１００の接点１１０と導電性のねじ山２３０との間に設け、それらの直接的な電気接触を回避する必要がある。

図１０は、電子デバイスの本開示に従った製造プロセスの過程のフロー図である。第１のステップ６１０では、回路基板１００に十分な機械的支持が提供されるが、一方では回路基板１００への、及び他方ではハウジング１２０へのコンデンサの電極１３１、１３２の双方の完全な電気的接続がまだ提供されないように、回路基板１００をハウジング１２０内に実装する。単一の電極の、その関連するデバイスの部品への電気的接続はこの時点で既に提供することができる。

その後、第２のステップ６２０において、電子デバイスを高電圧試験に付す。コンデンサ１３０の不完全な電気的接続に起因して、コンデンサ１３０は高電圧試験中に電圧負荷を受けず、したがって電圧の過負荷によって引き起こされるコンデンサ１３０の故障が回避される。

第３のステップ６３０では、この時点までは接触したコンデンサ電極１３１、１３２がその関連するデバイスの部品にまだ電気的に接続されていないため、一方ではコンデンサ１３０と回路基板１００との間、他方ではコンデンサ１３０とハウジング１２０との間の電気的接続が完成する。コンデンサ１３０の実施形態に応じて、このことは、第１の電極１３１若しくは第２の電極１３２のいずれか又は双方に当てはめることができる。電気的接続は、接点ピン又は接点要素をコンデンサ１３０若しくはハウジング１２０の開口部若しくは凹部に、又は回路基板１００の接点開口部に圧入することによってなすことができるが、コンデンサ１３０全体をハウジング１２０の凹部１６０内に圧入することによってもなすことができる。代替的には、ねじ２００を、コンデンサ１３０の接点ねじ山２３０内に螺入してもよい。特に、本発明による複数のコンデンサ１３０がハウジング１２０内で回路基板１００を唯一支持するものとして設けられる場合、コンデンサの電極１３１、１３２の双方の電気的接続を完成させるステップ６３０はまた、回路基板を最終的に機械的に固定して取り外しに抗して固定するものとなる。

有利には、コンデンサ１３０の電気的接続は、ハウジング１２０に対する回路基板１００の位置のいずれの変化も伴うことなく、又は非常に僅かな変化しか伴わずに完成され、ハウジング１２０内の回路基板１００の最終的な位置に関して予め行った高電圧試験の結果の正当性を確実にする。

本開示の主旨及び原理から実質的に逸脱することなく、本開示の好ましい実施形態に対して多くの変形及び変更を加えることができる。全てのそのような変更形態及び変形形態は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本開示の範囲内に含まれることが意図される。

１００ 回路基板
１１０ 接点
１２０ ハウジング
１３０ コンデンサ
１３１、１３２ 電極
１４０ 接点ピン
１５０ クランプノーズ
１６０ 凹部
１７０ セクション
１８０ ホルダ
２００ ねじ
２１０ フィルム
２２０ 凹部
２３０ ねじ山
２４０ 接点ピン
２５０ 溝
３００ 接点ピン
３１０ 圧入方向
３２０ 開口部
３３０ 絶縁層
４００ 接点ピン
５００ 絶縁層
５２０ はんだ付け接続
６１０、６２０、６３０ 方法のステップ
６４１ 金属スペーサボルト
６４２ 金属スペーサボルト
６５０ 絶縁スペーサボルト
６６０ 固定ねじ山
６７１ 穿孔ディスク
６７２ 穿孔ディスク
６８０ ナット
６９０ 支持構造体
７００ 断熱性及び絶縁性の材料
７１０ 差込み位置
７２１、７２２ 接点ばね
７３０ ねじ山
８００ 小さい回路基板
８１０ 凹部
８２１、８２２ ばねクランプ
８３０ 凹部
８４０ 延長部
８５１、８５２ 回路経路
９０１、９０２ 接点ばね
９１１、９１２ 金属スリーブ
９２０ スペーサスリーブ
９３０ 矢印

Claims (21)

1. 電子デバイスであって、
   ハウジング（１２０）、
   回路基板（１００）、
   前記ハウジング（１２０）及び前記回路基板（１００）への機械的なコネクタを含むとともに前記回路基板（１００）を前記ハウジング（１２０）内に機械的に固定する複数のホルダ（１８０）、並びに
   第１の電極（１３１）、第２の電極（１３２）及び該第１の電極（１３１）と該第２の電極（１３２）との間に配置される誘電体を含む少なくとも１つのコンデンサ（１３０）であって、前記第１の電極（１３１）は、前記回路基板（１００）上の接点（１１０）に電気的に接続され、前記第２の電極（１３２）は前記ハウジング（１２０）に電気的に接続される、少なくとも１つのコンデンサ（１３０）、を備え、
   前記少なくとも１つのコンデンサ（１３０）は前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つの一部であり、前記コンデンサの誘電体は、前記回路基板（１００）及び前記ハウジング（１２０）への前記コネクタ間の断熱体の一部であり
   前記電子デバイスが、前記回路基板（１００）が前記ハウジング（１２０）内に前記ホルダ（１８０）によって機械的に固定された後に前記少なくとも１つのコンデンサ（１３０）の電気的に接続されていない電極を電気的に接続するための、接点ピン（１４０、３００、４００）、接点ねじ（２００）、又は接点ばね（７２１、７２２、９０１、９０２）をさらに備えることを特徴とする、電子デバイス。
2. 前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つは、断熱性及び絶縁性の材料から作られるとともに前記コネクタ間で前記コンデンサ（１３０）の前記誘電体に並列に接続される支持構造体（６９０）を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記コンデンサ（１３０）の差込み位置（７１０）が前記支持構造体（６９０）に設けられる、請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記ホルダ（１８０）は小さい回路基板（８００）を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
5. 前記コンデンサ（１３０）はフィルムコンデンサである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
6. 前記回路基板（１００）の少なくとも３つのホルダ（１８０）が設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
7. 前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つの前記機械的なコネクタは、前記コンデンサ（１３０）を、前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）及び前記ハウジング（１２０）に電気的に接続する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子デバイス。
8. 前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つの前記ハウジング（１２０）への前記機械的なコネクタは、前記コンデンサ（１３０）の前記第２の電極（１３２）を前記ハウジング（１２０）に電気的に接続する圧入接続部又はねじ接続部を含む、請求項７に記載の電子デバイス。
9. 前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つの前記回路基板（１００）への前記機械的なコネクタは、前記コンデンサ（１３０）の前記第１の電極（１３１）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）に電気的に接続する圧入接続部又はねじ接続部を含む、請求項７又は８に記載の電子デバイス。
10. 前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つの前記回路基板（１００）への前記機械的なコネクタは、前記コンデンサ（１３０）の前記第１の電極（１３１）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）に電気的に接続することなく、前記回路基板（１００）をその最終位置において前記ハウジング（１２０）内に機械的に固定する接続要素を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電子デバイス。
11. 前記接点ピン（１４０、３００、４００）又は前記接点ねじ（２００）が前記コンデンサ（１３０）の前記第１の電極（１３１）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）に電気的に接続する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子デバイス。
12. 前記接点ピン（３００、４００）又は前記接点ねじ（２００）は、前記回路基板（１００）が前記ホルダ（１８０）によって機械的に固定された状態で、前記コンデンサ（１３０）の前記第１の電極（１３１）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）に電気的に接触させるように移動可能である、請求項１１に記載の電子デバイス。
13. 前記コンデンサ（１３０）の前記第１の電極（１３１）と前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）との間にはんだ付けされた電気接続部が設けられる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電子デバイス。
14. 前記電子デバイスの動作時に、前記コンデンサ（１３０）の両端に１００ボルト超の電圧が印加される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
15. 前記電子デバイスの動作時に、前記コンデンサ（１３０）の両端に４００ボルト超の電圧が印加される、請求項１４に記載の電子デバイス。
16. 前記コンデンサ（１３０）を含む前記複数のホルダ（１８０）のうちの１つは、その高さの半分超が前記ハウジング（１２０）の凹部（１６０）内に受け入れられる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
17. 前記コンデンサ（１３０）は干渉防止コンデンサである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電子デバイス。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の電子デバイスを製造する方法であって、前記方法は、
    前記回路基板（１００）を複数のホルダ（１８０）によって前記ハウジング（１２０）内に機械的に固定するステップであって、前記コンデンサ（１３０）は少なくとも前記ハウジング（１２０）又は前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）から電気的に分離されたままであるステップ、
    前記電子デバイスを高電圧試験に付すステップ、及び、
    前記コンデンサ（１３０）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）及び前記ハウジング（１２０）の双方に完全に電気的に接続するステップ、を含むことを特徴とする方法。
19. 前記電子デバイスを前記高電圧試験に付した後で、前記コンデンサ（１３０）内に前記接点ピン（３００）を圧入するか又は前記接点ねじ（２００）を螺入することによって、前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）又は前記ハウジング（１２０）への前記コンデンサ（１３０）の最終的な電気的接続を行う、請求項１８に記載の方法。
20. 前記コンデンサ（１３０）の最初の電気的接続を、前記機械的に固定するステップにおいて前記回路基板（１００）を前記ホルダ（１８０）に押圧するか又は前記ホルダ（１８０）を前記ハウジング（１２０）の凹部（１６０、２２０）内へ圧入若しくは螺入することによって行う、請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 前記電子デバイスを前記高電圧試験に付した後で、前記コンデンサ（１３０）を差込み位置（７１０）において前記ホルダ（１８０）の支持構造体（６９０）に挿入することによって、前記コンデンサ（１３０）を前記回路基板（１００）上の前記接点（１１０）及び前記ハウジング（１２０）の双方に電気的に接続する、請求項１８に記載の方法。