JP6934175B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、コンデンサ素子と電極板とをケースに収納したコンデンサに関する。

特許文献１には、複数のコンデンサ素子と電極板とをケースに収納したコンデンサが開示されている。このコンデンサでは、平面状に並べ置かれた各コンデンサ素子からそれぞれリード線が立ち上げられており、これらリード線を介して各コンデンサ素子と電極板とが接続されている。また、正負一対の電極板がコンデンサ素子の上方で互いに重ね合わせられており、低インダクタンス化が図られている。

特開２０１０−２５８３４３号公報

ところで、各電極板は、外部機器と接続するための外部接続部をそれぞれ備えている。ところが、上記構成のコンデンサの場合、外部接続部の引き出し位置を自由に設定することができなかった。すなわち、電極板と各コンデンサ素子とを接続するためには、電極板が、平面視、少なくとも各リード線を全て覆うことができる幅（広さ）を持った本体部を備える必要があるが、コンデンサ素子は通常、ケース底面のほぼ全面に亘って並べ置かれることから、本体部の幅はケースの幅と略等しく、本体部を避けて（すなわち本体部の外縁から）延設される外部接続部は、自ずとケース側壁近傍に位置することとなっていた。そしてこの場合、外部機器との位置関係によっては接続距離が長くなったり、外部接続部の形状が複雑になったりと不具合を生じることがあった。

そこで本発明は、ケース中央付近からの外部接続部の引き出しが可能なコンデンサの提供を目的とする。

本発明のコンデンサは、両端に電極部２ａ、２ｂを有するコンデンサ素子２と、外部接続部５ｂ、６ｂを備えた正負一対の外部接続用電極板５、６とをケース７に収容したコンデンサであって、コンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを外側に向けた状態で複数並べられ、これらコンデンサ素子２を共通接続する素子用電極板３、４を介して外部接続用電極板５、６と接続されており、正負一対の外部接続用電極板５、６は、コンデンサ素子２の上方で上下方向に重なり合うとともに素子用電極板３、４と接続される本体部５ａ、６ａをそれぞれ有し、外部接続部５ｂ、６ｂが本体部５ａ、６ａの外縁からそれぞれ延設されていることを特徴とする。

本発明のコンデンサは、複数のコンデンサ素子を素子用電極板で共通接続しているため、外部接続用電極板は、素子用電極板と少なくとも１ヶ所で接続されていれば各コンデンサ素子と接続されることになる。そのため、コンデンサ素子と接続するために外部接続用電極板の本体部の幅を大きくする必要が無く、本体部の幅を小さくすることができ、外部接続部をケース中央付近から引き出すことが可能となる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサを示す分解斜視図である。 コンデンサ素子と素子用電極板と外部接続用電極板とを組み合わせた状態を示す斜視図である。 コンデンサの斜視図である。

次に、この発明のコンデンサ１の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ１は、図１〜図３に示すように、複数のコンデンサ素子２と、これら複数のコンデンサ素子２を共通接続する素子用電極板３、４と、素子用電極板３、４と接続する外部接続用電極板５、６と、コンデンサ素子２、素子用電極板３、４、外部接続用電極板５、６を収容するケース７と、ケース７内に充填され、コンデンサ素子２を封止する樹脂８とを備えている。以下、各構成部品について詳細に説明する。なお、説明において「上下」の概念は、製造時、より具体的には樹脂充填時におけるものであって、必ずしも使用時の上下を規定するものではない。

コンデンサ素子２は、例えば絶縁性のフィルム上に金属を蒸着した金属化フィルムを巻回することでなるフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向両端面に金属を溶射してなる電極部２ａ、２ｂがそれぞれ形成されている。このコンデンサ素子２を軸方向から見ると扁平状、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）であり、軸方向外周に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。

上記構成のコンデンサ素子２は、電極部２ａ、２ｂを外側に向けた状態で複数並べられる、より具体的には、曲面部２ｄ、２ｄを上下方向に向けつつ、平坦部２ｃ、２ｃを互いに対向させるようにして複数（４個）並べられることでコンデンサ素子群を構成している。

正負一対の素子用電極板３、４は、それぞれ、略短冊状の基板部３ａ、４ａと、コンデンサ素子２の電極部２ａ、２ｂと接続するための素子用接続片３ｂ、４ｂと、外部接続用電極板５、６と接続するための電極板用接続片３ｃ、４ｃとを備えている。なお、素子用電極板３、４は正負で同じ形状であることから、一方の素子用電極板３について説明し、他方の素子用電極板４については同添え字を付し、詳細な説明は省略する。

素子用電極板３の基板部３ａの水平方向の長さは、コンデンサ素子群を構成する複数（４個）のコンデンサ素子２全ての電極部２ａに跨ることができる長さを有している。素子用接続片３ｂは、水平方向に長い基板部３ａの下辺から下方に向かって延設されている。また、各コンデンサ素子２の電極部２ａに対応する位置にそれぞれ設けられている。電極板用接続片３ｃは、基板部３ａの上辺から上方に向かって延設されている。また、基板部３ａの水平方向の両端のいずれか一方の端部に片寄るようにして設けられている。なお、この実施形態では、紙面において手前側の端部に片寄って２つ設けられている。この電極板用接続片３ｃは、素子用電極板３をコンデンサ素子２と接続した状態において、側面視、コンデンサ素子２の上端よりも上に突出する。このような素子用電極板３は、例えば銅やアルミなどの導電性の板材（金属板）をプレス加工（打ち抜き加工）することで形成されている。なお、板厚方向への折曲加工は無く平板状である。

そして、正負一対の素子用電極板３、４によってコンデンサ素子群を両側から挟み込むとともに、コンデンサ素子２の一方の電極部２ａに一方の素子用電極板３を、コンデンサ素子２の他方の電極部２ｂに他方の素子用電極板４をはんだや溶接によって接続することでモジュールが構成される。なお、このモジュールを、複数（４個）、コンデンサ素子２の同極の電極部２ａ、２ａ（２ｂ、２ｂ）同士を互いに対向させるようにして並べることでモジュール群が構成される。

正負一対の外部接続用電極板５、６は、それぞれ、コンデンサ素子２の上方に位置する本体部５ａ、６ａと、本体部５ａ、６ａの外縁から延設される外部接続部５ｂ、６ｂとを備えている。なお、一対の外部接続用電極板５、６は互いに形状が異なることから、まず一方の外部接続用電極板５（紙面において上方の外部接続用電極板）について説明する。

本体部５ａは、平面視、素子用電極板３、４の長手方向と直交する方向の長さＬ１が、モジュール群の長手方向（コンデンサ素子２の軸方向）の長さＬ２とほぼ同じとされている。その一方で、素子用電極板３、４の長手方向と平行な方向の幅Ｗ１が、モジュール群の短手方向（コンデンサ素子２の軸方向と直交する方向）の幅Ｗ２よりも小、より具体的には２／３程度とされている（図２参照）。

この本体部５ａには、同極となる一方の素子用電極板３の電極板用接続片３ｃと対向する位置に、これら電極板用接続片３ｃと接続するための接続部５ｃが設けられている。そして接続部５ｃには、電極板用接続片３ｃを挿通するための挿通孔５ｄが設けられている。また、はんだ付けや溶接による熱が接続部５ｃから周辺に伝播するのを抑制するため、接続部５ｃの周囲は切り欠かれているか若しくは接続部５ｃが突出している。さらに、接続部５ｃは他の部分よりも高さ位置が低くなっている。これは、下方に位置する他方の極性の電極板の接続部５ｃと高さ位置を合わせるための工夫である。また、本体部５ａには、異極となる他方の素子用電極板４の電極板用接続片４ｃとの接続を避けるために、電極板用接続片４ｃと対向する位置に回避部５ｅ（切欠き）が設けられている。また、樹脂モールドする際の樹脂８の通り道を確保するとともに、本体部５ａの下面に気泡が溜まらないようにするために貫通孔５ｆが設けられている。この貫通孔５ｆは、モジュール間に位置するように設けられることが好ましい。

外部接続部５ｂは、本体部５ａの接続部５ｃや回避部５ｅが設けられた側とは反対側の辺（外縁）から上方に向かって延設されている。この外部接続部５ｂは、等間隔に複数（３個）設けられているが１つでも良い。図において５ｇは、電源に接続される入力部である。この入力部５ｇは、後述するケース側壁部７ｂを跨ぐようにしてケース７外に延出される。

他方の外部接続用電極板６は、接続部６ｃと回避部６ｅの位置関係が一方の外部接続用電極板５とは反対になっている。また、異極となる外部接続部５ｂ、６ｂ同士、入力部５ｇ、６ｇ同士が重ならないようにずれて設けられている。さらに、接続部６ｃの高さ位置が他の部分と同じである。その他の点については一方の外部接続用電極板５と略同様の構成であり、例えば本体部６ａの長さＬ１や幅Ｗ１も略同等であることから、同添え字を付し、具体的な説明は省略する。なお、外部接続用電極板５、６についても、例えば銅やアルミなどの導電性の板材（金属板）をプレス加工（打ち抜き及び折り曲げ加工）することで形成されている。

ケース７は中空直方体状であって、平面視矩形状のケース底部７ａと、このケース底部７ａの四辺からそれぞれ立設されたケース側壁部７ｂとから構成されている。なお、ケース底部７ａと対向する面（上面側）には開口部７ｃが設けられている。このようなケース７は、例えば合成樹脂を一体成型することで製造される。ただ、金属板を加工して製造しても良い。ケース７内に充填される樹脂８は、例えばエポキシ樹脂である。ただ、これに限らず、ウレタン樹脂等、公知の種々の樹脂を使用可能である。

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、上記の通り、４個のコンデンサ素子２を、平坦部２ｃ、２ｃ同士が互いに対向するようにして一列に並べてコンデンサ素子群を構成するとともに、コンデンサ素子群を正負一対の素子用電極板３、４で挟み込み、各コンデンサ素子２と素子用電極板３、４とをはんだ付けや溶接によって接続することでモジュールを構成する。そして、４個のモジュールを、コンデンサ素子２の電極部２ａ、２ａ（２ｂ、２ｂ）同士が互いに対向するように、また、素子用電極板３、３（４、４）同士が互いに対向するようにして並べてモジュール群を構成する。なお、モジュールやモジュール群を構成する場合には、各素子用電極板３、４の電極板用接続片３ｃ、４ｃを一方に片寄らせるようにし、両端に位置するものを除き、１ヶ所に４個の電極板用接続片３ｃ（４ｃ）が集まるようにする。

次に、外部接続用電極板５、６の本体部５ａ、６ａをモジュール群の上に重ねるようにして、外部接続用電極板５（６）の挿通孔５ｄ（６ｄ）に対して、素子用電極板３（４）の電極板用接続片３ｃ（４ｃ）を挿入するとともに、はんだ付けや溶接などを行って素子用電極板３、４を介してコンデンサ素子２と外部接続用電極板５、６とを接続する。接続部５ｃ（６ｃ）には、両端に位置するものを除き、４個の挿通孔５ｄ（６ｄ）が設けられており、１ヶ所に集まった４個の電極板用接続片３ｃ（４ｃ）は同じ外部接続用電極板５（６）に接続される。そのため、互いに対向する電極部２ａ、２ａ（２ｂ、２ｂ）同士や素子用電極板３、３（４、４）同士が同極性となる。また、この状態において、正負一対の外部接続用電極板５、６の本体部５ａ、６ａ同士が、コンデンサ素子２の上方で、絶縁を確保した状態で上下方向に重なり合う。さらに、幅Ｗ１がモジュール群の幅Ｗ２よりも小とされているため、外部接続部５ｂ、６ｂがモジュール群の上方、より具体的には、素子用電極板３、４の長手方向において最も外側に位置するコンデンサ素子２よりも内側のコンデンサ素子２の上方に位置する。

そして、これら一体となったコンデンサ素子２、素子用電極板３、４、外部接続用電極板５、６を、外部接続部５ｂ、６ｂと入力部５ｇ、６ｇを開口部７ｃから上方に突出させるようにしてケース７に収容し、ケース７内に樹脂８を充填し、外部接続部５ｂ、６ｂと入力部５ｇ、６ｇを除いて樹脂封止することでコンデンサ１の製造を完了する。

上記構成のコンデンサ１は、各コンデンサ素子２からそれぞれリード線を立ち上げるのではなく、複数のコンデンサ素子２を素子用電極板３、４によって共通接続していることから、各コンデンサ素子２と接続するために本体部５ａ、６ａの幅を広げる必要が無く、本体部５ａ、６ａの幅Ｗ１を小さくすることができる。そのため、外部接続部５ｂ、６ｂが本体部５ａ、６ａの外縁から延出されているにもかかわらず、平面視、素子用電極板３、４の長手方向と平行な方向において、外部接続部５ｂ、６ｂをモジュール群の中央寄りに位置させることが可能となり、その結果、外部接続部５ｂ、６ｂをケース７の中央付近から外部に延出することが可能となる。

また、外部接続用電極板５、６の幅Ｗ１を変えることにより、素子用電極板３、４の形状を変えることなく外部接続部５ｂ、６ｂの引き出し位置を変えることができるため、部材の共通化を図れ、コスト削減を図ることができる。なお、外部接続用電極板５、６の幅Ｗ１を変えるのではなく、素子用電極板３、４の電極板用接続片３ｃ、４ｃの位置を基板部３ａ、４ａに沿って水平方向にずらして設けても良い。この場合でも同様の効果が得られる。

さらに、正負一対の外部接続用電極板５、６の本体部５ａ、６ａを互いに重ね合わせているため、低インダクタンス化を図ることができる。また、外部接続部５ｂ、６ｂの引き出し位置を変えるにあたって、電極板用接続片３ｃ、４ｃの位置を水平方向にずらす場合は、本体部５ａ、６ａ同士の重なり合う面積が変わらないため、外部接続部５ｂ、６ｂの引き出し位置を変えつつも、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の変動を軽微なものとすることができる。外部接続用電極板５、６の幅Ｗ１を変える場合は、本体部５ａ、６ａ同士の重なり合う面積が変わることになるが、外部接続部５ｂ、６ｂ直下の重なり合う面積比率を変えない設計配慮により、ＥＳＬの変動は小さなものとなる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、コンデンサ素子群におけるコンデンサ素子２の数や、モジュール群におけるモジュールの数については適宜変更可能である。また、コンデンサ素子２としてはフィルムコンデンサに限らず、セラミックコンデンサなど種々のコンデンサ素子を用いても良い。形状についても、円柱状や角柱状など種々の形状を採用し得る。

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２ａ、２ｂ 電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
３ 素子用電極板（一方の極性）
３ａ 基板部
３ｂ 素子用接続片
３ｃ 電極板用接続片
４ 素子用電極板（他方の極性）
４ａ 基板部
４ｂ 素子用接続片
４ｃ 電極板用接続片
５ 外部接続用電極板（一方の極性）
５ａ 本体部
５ｂ 外部接続部
５ｃ 接続部
５ｄ 挿通孔
５ｅ 回避部
５ｆ 貫通孔
５ｇ 入力部
６ 外部接続用電極板（他方の極性）
６ａ 本体部
６ｂ 外部接続部
６ｃ 接続部
６ｄ 挿通孔
６ｅ 回避部
６ｆ 貫通孔
６ｇ 入力部
７ ケース
７ａ ケース底部
７ｂ ケース側壁部
７ｃ 開口部
８ 充填樹脂
Ｌ１ 外部接続用電極板の本体部の長さ
Ｌ２ モジュール群の長さ
Ｗ１ 外部接続用電極板の本体部の幅
Ｗ２ モジュール群の幅

Claims (1)

1. 両端に電極部（２ａ、２ｂ）を有するコンデンサ素子（２）と、正負一対の素子用電極板（３、４）と、外部接続部（５ｂ、６ｂ）を備えた正負一対の外部接続用電極板（５、６）とを、上面側に設けられた開口部（７ｃ）から外部接続部（５ｂ、６ｂ）を上方に突出させるようにしてケース（７）に収容したコンデンサであって、
   コンデンサ素子（２）は、電極部（２ａ、２ｂ）を外側に向けた状態で水平方向に複数並べられることでコンデンサ素子群を構成し、
   コンデンサ素子（２）の電極部（２ａ、２ｂ）と素子用電極板（３、４）とを対向させるようにしてコンデンサ素子群を正負一対の素子用電極板（３、４）で挟み込み、共通接続することでモジュールが構成され、
   同極となる素子用電極板（３、３）同士を互いに対向させるようにしてモジュールを並べることでモジュール群が構成されており、
   コンデンサ素子（２）は、素子電極板（３、４）を介して外部接続用電極板（５、６）と接続されており、
   正負一対の外部接続用電極板（５、６）は、コンデンサ素子（２）の上方で上下方向に重なり合うとともに素子用電極板（３、４）と接続される本体部（５ａ、６ａ）をそれぞれ有し、外部接続部（５ｂ、６ｂ）が本体部（５ａ、６ａ）の外縁からそれぞれ延設されており、
   本体部（５ａ、６ａ）をモジュール群の上に重ねた状態で、外部接続部（５ｂ、６ｂ）が、外部接続部（５ｂ、６ｂ）の板厚方向において最も外側に位置するコンデンサ素子（２）よりも内側のコンデンサ素子（２）の上方で延出されていることを特徴とするコンデンサ。

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