JP7042397B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、フィルムコンデンサ等のコンデンサに関する。

従来、金属化フィルムを巻回あるいは積層し、端面に金属を溶射して端面電極を形成し、端面電極にリード線を接続してなるコンデンサ素子を、樹脂で被覆するようにしたフィルムコンデンサが知られている（たとえば、特許文献１）。かかるフィルムコンデンサでは、リード線の端面電極に接続される基端部とは反対側の先端部が、外部の接続端子と接続されるため、樹脂から露出する。

特開昭６１－２３２６０４号公報

上記フィルムコンデンサのリード線として、たとえば、複数の細かな導線を撚り合わせてなる撚線を絶縁体で被覆した、撚線タイプの絶縁被覆リード線を用いることができる。撚線タイプの絶縁被覆リード線を用いた場合、１つの導線を絶縁体で被覆した単線タイプの絶縁被覆リード線を用いる場合に比べて、同じ線径で大きな許容電流が得られ、また、柔らかいので、外部の接続端子に接続する際の作業性が良くなる。

フィルムコンデンサが湿度の高い環境下で使用された場合には、リード線の先端部側から絶縁体の内部（リード線の内部）に水分（湿気）が侵入しやすい。フィルムコンデンサに撚線タイプの絶縁被覆リード線が用いられた場合、絶縁体の内部に侵入した水分は、撚線の導線同士の間に生じる微細な隙間を通ってリード線の基端部側へと達しやすい。このため、このような水分が原因となって端面電極や内部の蒸着電極などが酸化し、コンデンサ素子に劣化が生じることが懸念される。

そこで、本発明は、リード線を通じた水分の侵入を防ぐことで、コンデンサ素子の劣化を防止し得るコンデンサを提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係るコンデンサは、コンデンサ素子と、複数の導線が撚り合わされた撚線を絶縁体で被覆してなり、その一端側で前記絶縁体から露出した前記撚線の露出部が前記コンデンサ素子の電極に接続される絶縁被覆リード線と、前記絶縁被覆リード線が接続された前記コンデンサ素子を、前記絶縁被覆リード線の他端側が露出する状態で覆う樹脂と、を備える。ここで、前記撚線の露出部全体が半田によって覆われる。

本発明によれば、リード線を通じた水分の侵入を防ぐことで、コンデンサ素子の劣化を防止し得るコンデンサを提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る、左右の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの正面断面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る、右側の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの右側面断面図である。図１（ｃ）は、第１実施形態に係る、撚線の第１露出部に半田を装着する方法について説明するための図である。 図２（ａ）は、変更例１に係る、左右の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの正面断面図であり、図２（ｂ）は、変更例１に係る、右側の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの右側面断面図である。図２（ｃ）は、変更例１に係る、絶縁体の内部に半田を入り込ませる方法について説明するための図である。 図３（ａ）は、変更例２に係る、絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの要部の正面断面図であり、図３（ｂ）は、変更例２に係る、撚線の第１露出部に装着した半田を絶縁体の外周面まで及ばせる方法について説明するための図である。 図４（ａ）は、第２実施形態に係る、左右の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの正面断面図であり、図４（ｂ）は、第２実施形態に係る、右側の絶縁被覆リード線の位置で切断されたフィルムコンデンサの右側面断面図である。図４（ｃ）は、第２実施形態に係る、撚線の第１露出部の構成を示すリード線の要部拡大図である。 図５は、第２実施形態に係る、充填樹脂を絶縁体の内部に入り込ませる方法について説明するための図である。

以下、本発明のコンデンサの一実施形態であるフィルムコンデンサについて図面を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、前後、左右および上下の方向が付記されている。なお、図示の方向は、あくまでフィルムコンデンサの相対的な方向を示すものであり、絶対的な方向を示すものではない。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係るフィルムコンデンサ１Ａについて説明する。

本実施の形態において、フィルムコンデンサ１Ａが、特許請求の範囲に記載の「コンデンサ」に対応する。また、端面電極１１が、特許請求の範囲に記載の「電極」に対応する。さらに、第１露出部２１ａが、特許請求の範囲に記載の「露出部」に対応する。さらに、充填樹脂４０が、特許請求の範囲に記載の「樹脂」に対応する。

ただし、上記記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、上記対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

図１（ａ）は、第１実施形態に係る、左右の絶縁被覆リード線２０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ａの正面断面図であり、図１（ｂ）は、第１実施形態に係る、右側の絶縁被覆リード線２０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ａの右側面断面図である。図１（ｃ）は、第１実施形態に係る、撚線２１の第１露出部２１ａに半田２３を装着する方法について説明するための図である。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、フィルムコンデンサ１Ａは、コンデンサ素子１０と、一対の絶縁被覆リード線２０と、ケース３０と、充填樹脂４０とを備える。

コンデンサ素子１０は、誘電体フィルム上にアルミニウムの蒸着により蒸着電極を形成してなる２枚の金属化フィルムを重ね、重ねた金属化フィルムを巻回または積層し、扁平状に押圧することにより形成される。コンデンサ素子１０の両端面には、亜鉛等の金属の吹付により端面電極１１が形成される。なお、コンデンサ素子１０の蒸着電極の材料として、アルミニウム以外にも、亜鉛、マグネシウム等の他の金属を用いることができる。また、これらの金属のうち、複数の金属を蒸着させることにより蒸着電極を形成してもよいし、これらの金属どうしの合金を蒸着させることにより蒸着電極を形成してもよい。

一対の絶縁被覆リード線２０（以下、単に「リード線２０」という）は、複数の導線が撚り合わされてなる撚線２１と、撚線２１の周囲を被覆する絶縁体２２とで構成される。撚線２１は、たとえば、銅線からなり、絶縁体２２は、たとえば、耐熱性のビニル樹脂からなる。

リード線２０は、その基端部側において、撚線２１が所定の長さだけ絶縁体２２から露出する。基端部側で露出した撚線２１の第１露出部２１ａは、その全体が半田２３により覆われる。

撚線２１の第１露出部２１ａに半田２３を装着するため、図１（ｃ）に示す半田槽１００が用いられる。半田槽１００内には、溶融状態の半田１０１（以下、「溶融半田１０１」という）が溜められる。リード線２０の基端部側の絶縁体２２の端面２２ａが半田槽１００内の溶融半田１０１の液面と面一となるように、撚線２１の第１露出部２１ａが溶融半田１０１に浸漬される。リード線２０が半田槽１００から引き出され、溶融半田１０１が冷えて固まると、第１露出部２１ａ全体が半田２３により覆われる。さらに、撚線２１は、導線同士の間に微細な隙間が生じやすいため、この隙間に溶融半田１０１が行き渡りやすい。このため、撚線２１の外側が半田２３で覆われるのみならず、これら微細な隙間、即ち、撚線２１の内部にも半田２３が浸透した状態となる。

このように半田２３が装着された撚線２１の第１露出部２１ａは、接続用の半田Ｓを用いた半田付けによってコンデンサ素子１０の端面電極１１に接続される。

また、リード線２０は、その先端部側においても、撚線２１が所定の長さだけ絶縁体２２から露出する。先端部側で露出した撚線２１の第２露出部２１ｂには、フィルムコンデンサ１Ａが外部機器等に設置された際に外部の接続端子（図示せず）が接続される。

ケース３０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料により、上面が開口するほぼ直方体の箱状に形成される。コンデンサ素子１０およびリード線２０がケース３０内に収容され、リード線２０の先端部側がケース３０の開口部３１から外部に突出する。

充填樹脂４０は、熱硬化性樹脂からなり、溶融状態でケース３０内に注入され、ケース３０が加熱されることにより硬化する。充填樹脂４０は、コンデンサ素子１０とリード線２０の基端部側とを覆い、これらを湿気や衝撃から保護する。リード線２０の先端部側は、充填樹脂４０から露出する。

フィルムコンデンサ１Ａが湿度の高い環境下で使用された場合、リード線２０の先端部側から絶縁体２２の内部に水分（湿気）が侵入する虞がある。侵入した水分は、撚線２１の微細な隙間を通ってリード線２０の基端部側へと達しやすい。本実施の形態では、このような状況となっても、撚線２１の第１露出部２１ａ全体が半田２３で覆われているため、水分は半田２３によって止められ、端面電極１１が水分に晒させることが防止される。さらに、撚線２１の第１露出部２１ａの内部、即ち、導線同士の隙間に浸透した半田２３によって、これら隙間が埋められるので、水分を止める効果をより一層高めることができる。

このように、本実施の形態によれば、許容電流が大きく、作業性のよい撚線タイプのリード線２０を用いた場合に、リード線２０を通じた水分の侵入が防止されるため、端面電極１１や内部の蒸着電極などが酸化してコンデンサ素子１０に劣化が生じることが防止される。

以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は、上記第１実施形態に限定されるものではなく、たとえば、上記第１実施形態を、以下の通り、変更することもできる。

＜第１実施形態の変更例１＞
図２（ａ）は、変更例１に係る、左右の絶縁被覆リード線２０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ａの正面断面図であり、図２（ｂ）は、変更例１に係る、右側の絶縁被覆リード線２０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ａの右側面断面図である。図２（ｃ）は、変更例１に係る、絶縁体２２の内部に半田２３を入り込ませる方法について説明するための図である。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本変更例では、リード線２０において、撚線２１の第１露出部２１ａに装着された半田２３を、さらに、絶縁体２２の内部に入り込ませ、絶縁体２２に被覆された撚線２１の部分にまで行き渡らせるようにしている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

半田２３を絶縁体２２の内部に入り込ませるためには、図１（ｃ）で説明したように、撚線２１の第１露出部２１ａに半田２３を装着させる際、第１実施形態よりも、第１露出部２１ａが溶融半田１０１に浸漬される浸漬時間を長く取ることが考えられる。こうすることで、溶融半田１０１が撚線２１の微細な隙間を毛細管現象により上昇していき、絶縁体２２に被覆された撚線２１の部分に半田２３が浸透する。

しかしながら、より効果的に半田２３を絶縁体２２の内部に入り込ませるためには、図２（ｃ）のように、真空ポンプ２００を用いると良い。この場合、真空ポンプ２００の吸引ノズル２０１がリード線２０の先端部に取り付けられ、真空ポンプ２００によってリード線２０の先端部側から空気が吸引される。この吸引によって半田槽１００内の溶融半田１０１が撚線２１の微細な隙間を上昇しやすくなり、絶縁体２２内部のより深い位置にある撚線２１の部分まで半田２３を浸透させることが可能となる。

本変更例の構成によれば、半田２３が装着された撚線２１の部分と絶縁体２２とをオーバーラップさせることができるので、絶縁体２２の内部に侵入した水分を、半田２３によって、一層良好に絶縁体２２の内部に留めておくことができる。これにより、コンデンサ素子１０の劣化を防止する効果が一層高まる。

＜第１実施形態の変更例２＞
図３（ａ）は、変更例２に係る、絶縁被覆リード線２０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ａの要部の正面断面図であり、図３（ｂ）は、変更例２に係る、撚線２１の第１露出部２１ａに装着した半田２３を絶縁体２２の外周面まで及ばせる方法について説明するための図である。

図３（ａ）に示すように、本変更例では、リード線２０において、撚線２１の第１露出部２１ａに装着された半田２３を、さらに、絶縁体２２の基端部側の外周面にまで及ばせるようにしている。また、接続用の半田Ｓを用いず、半田２３と端面電極１１の互いに接触する部分を溶接によって溶着させることにより、撚線２１の第１露出部２１ａと端面電極１１とを接続するようにしている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

図３（ｂ）に示すように、撚線２１の第１露出部２１ａのみならず絶縁体２２の基端部側を、半田槽１００の溶融半田１０１に浸漬させることにより、絶縁体２２の基端部側の外周面を半田２３により覆うことができる。

本変更例の構成によれば、撚線２１の第１露出部２１ａを覆う半田２３を絶縁体２２にオーバーラップさせることができるので、絶縁体２２の内部に侵入した水分を、半田２３によって、一層良好に絶縁体２２の内部に留めておくことができる。これにより、コンデンサ素子１０の劣化を防止する効果が一層高まる。

なお、上記実施形態や上記変更例１においても、撚線２１の第１露出部２１ａと端面電極１１とが溶接によって接続されてもよい。また、本変更例において、撚線２１の第１露出部２１ａと端面電極１１とが接続用の半田Ｓによって接続されてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るフィルムコンデンサ１Ｂについて説明する。

本実施の形態において、フィルムコンデンサ１Ｂが、特許請求の範囲に記載の「コンデンサ」に対応する。また、端面電極５１が、特許請求の範囲に記載の「電極」に対応する。さらに、第１露出部６１ａが、特許請求の範囲に記載の「露出部」に対応する。さらに、充填樹脂８０が、特許請求の範囲に記載の「樹脂」に対応する。

ただし、上記記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、上記対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

図４（ａ）は、第２実施形態に係る、左右の絶縁被覆リード線６０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ｂの正面断面図であり、図４（ｂ）は、第２実施形態に係る、右側の絶縁被覆リード線６０の位置で切断されたフィルムコンデンサ１Ｂの右側面断面図である。図４（ｃ）は、第２実施形態に係る、撚線６１の第１露出部６１ａの構成を示すリード線６０の要部拡大図である。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、フィルムコンデンサ１Ｂは、コンデンサ素子５０と、一対の絶縁被覆リード線６０と、ケース７０と、充填樹脂８０とを備える。

コンデンサ素子５０およびケース７０の構成は、第１実施形態のコンデンサ素子１０およびケース３０の構成と同様である。

一対の絶縁被覆リード線６０（以下、単に「リード線６０」という）は、第１実施形態のリード線２０の構成と同様、撚線６１と絶縁体６２とで構成され、撚線６１は、リード線６０の基端部側の第１露出部６１ａとリード線６０の先端部側の第２露出部６１ｂとを含む。リード線６０は、撚線６１の第１露出部６１ａが接続用の半田Ｓを用いた半田付けによってコンデンサ素子５０の端面電極５１に接続される。但し、本実施形態では、第１実施形態と異なり、撚線６１の第１露出部６１ａが半田により覆われていない。さらに、図４（ｃ）に示すように、撚線６１は、第１露出部６１ａ全体に亘って、撚線６１を構成する複数の導線６３の撚りが解かれ、ほぐされた状態となっている。

充填樹脂８０は、上記第１実施形態と同様、コンデンサ素子５０とリード線６０とが収容されたケース７０内に充填される。但し、第１実施形態と異なり、充填樹脂８０が、絶縁体６２の内部に入り込み、絶縁体６２に被覆された撚線６１の部分まで行き渡る。充填樹脂８０における、絶縁体６２の内部に入り込んだ樹脂部分８０ａは、第１露出部６１ａの根元部から撚線６１の微細な隙間に入り込み、絶縁体６２に被覆された撚線６１の部分において、微細な隙間に浸透した状態となる。

図５は、第２実施形態に係る、充填樹脂８０を絶縁体６２の内部に入り込ませる方法について説明するための図である。

図５に示すように、充填樹脂８０を充填する際、コンデンサ素子５０およびリード線６０が収容されたケース７０が、真空ケース３００に収容される。真空ケース３００には、第１真空ポンプ４００の吸引ノズル４０１が接続される。また、真空ケース３００内では、左右のリード線６０の先端部側に、それぞれ、第２真空ポンプ５００の吸引ノズル５０１が接続される。

溶融状態の充填樹脂８０がケース７０内に注入された後、第１真空ポンプ４００の動作によって真空ケース３００内が真空状態にされる前に、第２真空ポンプ５００が動作され、第２真空ポンプ５００によってリード線６０の先端部側から空気が吸引される。この吸引によってケース７０内の溶融した充填樹脂８０が撚線６１の微細な隙間を上昇し、絶縁体６２の内部に入り込む。このとき、撚線６１の第１露出部６１ａの根元部分では撚りが解かれているので、溶融状態の充填樹脂８０が根元部分から撚線６１の微細な隙間に入り込みやすい。

こうして、その後にケース７０内の充填樹脂８０が硬化されると、絶縁体６２に被覆された撚線６１の部分に充填樹脂８０が行き渡った状態となる。

本実施の形態のフィルムコンデンサ１Ｂにおいて、リード線６０の先端部側から絶縁体６２の内部に水分（湿気）が侵入した場合、侵入した水分は、撚線６１の微細な隙間を通ってリード線６０の基端部側へと達しやすい。本実施の形態では、このような状況となっても、リード線６０の基端部側では、絶縁体６２に被覆された撚線６１の部分まで充填樹脂８０が行き渡っているので、この樹脂部分８０ａで水分が止められ、端面電極５１が水分に晒させることが防止される。

このように、本実施の形態によれば、第１実施形態と同様、リード線６０を通じた水分の侵入が防止されるため、端面電極５１や内部の蒸着電極などが酸化してコンデンサ素子５０に劣化が生じることが防止される。

＜その他の変更例＞
上記第１実施形態において、リード線２０は、その先端部側の撚線２１の第２露出部２１ｂ全体も半田で覆われるような構成とされてもよい。また、第２露出部２１ｂに装着された半田を、絶縁体２２の内部に入り込ませ、絶縁体２２に被覆された撚線２１の部分にまで行き渡らせるようにしてもよい。さらに、第２露出部２１ｂに装着された半田を、絶縁体２２の先端部側の外周面にまで及ばせるようにしてもよい。これらの構成とすれば、第２露出部２１ｂに装着された半田により、絶縁体２２の内部への水分の侵入を防止できるので、コンデンサ素子１０の劣化を防止する効果が一層高まる。

また、上記第２実施形態では、リード線６０の撚線６１において、第１露出部６１ａ全体の撚りが解かれたが、少なくとも第１露出部６１ａの根元部分の撚りが解かれればよい。

さらに、上記第１実施形態のリード線２０において、撚線２１の第１露出部２１ａの少なくとも根元部分の撚りが解かれるような構成が採られてもよい。このような構成とすれば、第１露出部２１ａに半田２３を装着する工程において、溶融半田１０１が第１露出部２１ａの根元部分から撚線２１の微細な隙間に入り込みやすくなる。

さらに、上記第１実施形態の変更例１の構成と上記第１実施形態の変更例２の構成とが組み合わせられてもよい。即ち、撚線２１の第１露出部２１ａに装着された半田２３が絶縁体２２の内部と外周部とに及ぶようにしてもよい。

さらに、上記第１実施形態および上記第２実施形態では、コンデンサ素子１０、５０は、誘電体フィルム上に蒸着電極を形成してなる２枚の金属化フィルムを重ね、重ねた金属化フィルムを巻回または積層することで形成されたものである。しかしながら、これ以外にも、誘電体フィルムの両面に蒸着電極を形成してなる金属化フィルムと絶縁フィルムとを重ね、これらを巻回または積層することによりコンデンサ素子１０、５０が形成されてもよい。

さらに、上記第１実施形態および上記第２実施形態では、コンデンサ素子１０、５０が収容されたケース３０、７０に充填樹脂４０、８０が充填される、いわゆるケースモールドタイプのフィルムコンデンサ１Ａ、１Ｂに本発明が適用される例が示された。しかしながら、本発明が、コンデンサ素子１０、５０がケース３０、７０には収容されずに外装樹脂で覆われる、いわゆるケースレスタイプのフィルムコンデンサに適用されてもよい。

さらに、上記第１実施形態および上記第２実施形態では、本発明のコンデンサの一例として、フィルムコンデンサ１Ａ、１Ｂが挙げられた。しかしながら、本発明は、フィルムコンデンサ１Ａ、１Ｂ以外のコンデンサに適用することもできる。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、車両の電装等に使用されるコンデンサに有用である。

１Ａ フィルムコンデンサ（コンデンサ）
１Ｂ フィルムコンデンサ（コンデンサ）
１０ コンデンサ素子
１１ 端面電極（電極）
２０ 絶縁被覆リード線
２１ 撚線
２１ａ 第１露出部（露出部）
２２ 絶縁体
４０ 充填樹脂（樹脂）
５０ コンデンサ素子
５１ 端面電極（電極）
６０ 絶縁被覆リード線
６１ 撚線
６１ａ 第１露出部（露出部）
６２ 絶縁体
８０ 充填樹脂（樹脂）

Claims (4)

1. コンデンサ素子と、
   複数の導線が撚り合わされた撚線を絶縁体で被覆してなり、その一端側で前記絶縁体から露出した前記撚線の露出部が前記コンデンサ素子の電極に接続される絶縁被覆リード線と、
   前記絶縁被覆リード線が接続された前記コンデンサ素子を、前記絶縁被覆リード線の他端側が露出する状態で覆う樹脂と、を備え、
   前記撚線の露出部全体が半田によって覆われ、
   前記半田が前記絶縁体の外周面まで及ぶ、
   ことを特徴とするコンデンサ。
2. 請求項１に記載のコンデンサにおいて、
   前記半田が、前記撚線の前記絶縁体に被覆された部分まで行き渡る、
   ことを特徴とするコンデンサ。
3. コンデンサ素子と、
   複数の導線が撚り合わされた撚線を絶縁体で被覆してなり、その一端側で前記絶縁体から露出した前記撚線の露出部が前記コンデンサ素子の電極に接続される絶縁被覆リード線と、
   前記絶縁被覆リード線が接続された前記コンデンサ素子を、前記絶縁被覆リード線の他端側が露出する状態で覆う樹脂と、を備え、
   前記樹脂が、前記絶縁体の内部に入り込み、前記撚線の前記絶縁体に被覆された部分まで行き渡る、
   ことを特徴とするコンデンサ。
4. 請求項２または３に記載のコンデンサにおいて、
   前記撚線は、前記露出部の少なくとも根元部分の撚りが解かれている、
   ことを特徴とするコンデンサ。

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