JP7403086B2 - コンデンサ及びコンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
図1Aに示すように、本実施形態に係るコンデンサ10は、コンデンサ素子1と、一対の外部電極2と、一対の金属キャップ3と、を備える。一対の外部電極2は、コンデンサ素子1の両端に設けられる。一対の金属キャップ3は、一対の外部電極2の各々を被覆する。
以下、図1A~図3Gを参照して本実施形態に係るコンデンサ10及びコンデンサ10の製造方法について詳細に説明する。なお、図2Aは、本実施形態に係るコンデンサ10の斜視図である。図1Aは、図2Aの切断線Q-Qにおけるコンデンサ10の断面図である。図2Bは、図2Aに示すコンデンサ10から、熱収縮チューブ6を取り外した斜視図である。
まず、コンデンサ素子1(コンデンサ本体)について説明する。コンデンサ素子1は、プラスチックフィルムを誘電体として有する。コンデンサ素子1には、巻回型コンデンサ素子7(図6B参照)、及び積層型コンデンサ素子8(図7D参照)が含まれる。以下、巻回型コンデンサ素子7、及び積層型コンデンサ素子8について説明する。
巻回型コンデンサ素子7は、例えば、次のようにして製造することができる。まず金属化フィルムを用意する。具体的には、金属化フィルムには、第1金属化フィルム71及び第2金属化フィルム72が含まれる(図6A参照)。
一方、積層型コンデンサ素子8は、例えば、次のようにして製造することができる。まず金属化フィルムを用意する。具体的には、金属化フィルムには、第1金属化フィルム81及び第2金属化フィルム82が含まれる(図7A参照)。
次に、外部電極2について説明する。図1Aに示すように、一対の外部電極2は、第1外部電極21及び第2外部電極22である。一対の外部電極2は、コンデンサ素子1の両端に設けられている。一対の外部電極2は、コンデンサ素子1の一対の内部電極の各々と電気的に接続されている。外部電極2は、例えば、メタリコン(金属溶射法)により形成することができる。外部電極2の材料は特に限定されないが、例えば亜鉛を含む。外部電極2は、亜鉛のみで形成されてもよく、亜鉛とスズなどの他の金属との混合物によって形成されていてもよい。さらに、外部電極2の材料としては、融点の低い材料を使用することが好ましい。この場合、メタリコンによって外部電極2を形成する際に、熱によってコンデンサ素子1に不良が生じにくくなる。外部電極2の材料は、例えば700℃以下の融点を有することが好ましく、450℃以下の融点を有することがより好ましい。
次に、金属キャップ3について説明する。金属キャップ3は、有底筒状をなす金属製のキャップである。金属キャップ3がコンデンサ素子1の両端部及び外部電極2を覆うことで、外部電極2は、金属キャップ3で被覆される。なお、本開示において、「被覆」には、直接被覆することと、間接的に被覆することを含む。例えば、「AがBを被覆する」には、「AとBが接触してAがBを直接被覆する」、及び「AとBとは接触せず、AがBを間接的に被覆する」が含まれる。
コンデンサ10は、溶接部材400を更に備えることが好ましい。溶接部材400は、金属キャップ3における電極接続部302と外部電極2とを接合している。このため、溶接部材400により、電極接続部302が外部電極2に接触させて固定される。この場合、コンデンサ10における金属キャップ3と外部電極2との電気的な接続をより確保しやすい。
図1Aに示すように、コンデンサ10は、コンデンサ素子保護材51を備えることが好ましい。コンデンサ素子保護材51は、電気的絶縁性を有している。コンデンサ素子保護材51は、コンデンサ素子1の少なくとも一部を被覆して保護する部材である。この場合、コンデンサ素子1及び金属キャップ3と、外部機器との絶縁信頼性を向上できる。また、コンデンサ素子1の表面からの吸湿を抑制しやすくなる。
コンデンサ10は、充填部材50を更に備えることが好ましい。充填部材50は、電気的絶縁性を有することが好ましい。充填部材50は、金属キャップ3と外部電極2との間の少なくとも一部に介在し、充填されている部材である(図1A参照)。すなわち、充填部材50は、金属キャップ3の底板部300内側の内底部300aと外部電極2との間に形成されうる隙間S1(図3C参照)に介在し、配置されている。具体的には、充填部材50は、第1金属キャップ31と対向する第1外部電極21との間において、第1金属キャップ31における底板部300と第1金属キャップ31との間に形成されうる隙間に介在している。本実施形態のコンデンサ10では、金属キャップ3と外部電極2との間の少なくとも一部に充填部材50が介在している。より具体的には、コンデンサ10において、外部電極2と金属キャップ3との間には、金属キャップ3が外部電極2とは接触しない部分が存在し、この金属キャップ3と外部電極2とが接触しない部分の少なくとも一部に充填部材50が充填されている。コンデンサ10が充填部材50を備えると、金属キャップ3と外部電極2との間に水分及びガスが侵入することをより抑制することができ、コンデンサ10はより優れた耐湿性を有しうる。
次に、金属箔4について説明する。本実施形態のコンデンサ10において、金属箔4は、コンデンサ素子保護材51の少なくとも一部を被覆することが好ましい。より好ましくは、金属箔4は、コンデンサ素子保護材51の側面(外周面51a)全体を被覆する。金属箔4は、第1外部電極21又は第2外部電極22のいずれかと接触していてもよいが、例えば図1Aに示すように、好ましくは、金属箔4は、第1外部電極21及び第2外部電極22のいずれにも接触していない。コンデンサ素子1の表面の少なくとも一部を金属箔4で被覆することで、コンデンサ素子1の表面からの吸湿をより抑制しやすくなる。本実施形態では、図1Aに示すように、金属箔4は、コンデンサ素子保護材51を介してコンデンサ素子1を被覆している。これにより、金属箔4が、外部電極2に接触しないようにして、短絡を抑制している。より具体的には、金属箔4は、コンデンサ素子保護材51外側で、コンデンサ素子保護材51の外周面51aを被覆し、コンデンサ素子保護材51及び金属キャップ3外側の周壁部301を覆うコンデンサ素子保護材51を介して間接的にコンデンサ素子1を被覆している。
コンデンサ10は、金属箔保護材52を更に備えることが好ましい。金属箔保護材52は、金属箔4の少なくとも一部を被覆する。好ましくは、図1Aに示すように、金属箔保護材52は、金属箔4の全体を被覆する。この場合、コンデンサ10の耐湿性を特に向上させることができる。
図1A及び図2Aに示すように、コンデンサ10は、熱収縮チューブ6を更に備えることが好ましい。熱収縮チューブ6は、コンデンサ素子1の少なくとも一部を被覆する。好ましくは、熱収縮チューブ6は、コンデンサ素子1の側面(外周面1a)全体を間接的に被覆する。熱収縮チューブ6は、チューブ状に形成された樹脂部材であり、熱を加えると収縮する性質を有する。例えば、熱収縮チューブ6をコンデンサ10とほぼ同じ長さに切り取り、切り取った熱収縮チューブ6をコンデンサ10にはめて加熱することで、熱収縮チューブ6が収縮し、これによってコンデンサ10に熱収縮チューブ6を密着させることができる。熱収縮チューブ6の材料、厚み、及び大きさは特に限定されない。熱収縮チューブ6としては、コンデンサ10の大きさに合わせて任意のものを用いることができる。コンデンサ10が熱収縮チューブ6を更に備えることで、コンデンサ素子1の内部に水蒸気などの水分及びガスが侵入することを更に抑制することができ、コンデンサ10はより優れた耐湿性を有しうる。なお、図1Aに示すように、熱収縮チューブ6は、コンデンサ10の最外層に装着されることが好ましい。
図4~図5Bを参照しながら、本実施形態に係るコンデンサ10の変形例の一例について説明する。図5Aは、図1Aに示すコンデンサ10において、更にバスバー9を備えるコンデンサ10の斜視図である。図4は、図5AのQ-Q線断面図である。図5Aは、熱収縮チューブを備えるコンデンサ10の斜視図であり、図5Bは、熱収縮チューブを備えないコンデンサ10の斜視図である。
次に、本実施形態のコンデンサ10の具体的な製造方法について、図3A~図3Gを参照して具体的に説明する。本実施形態のコンデンサ10の製造方法は、上記で説明したコンデンサ10に含まれうる各構成の説明を適宜参照することができる。
まず、コンデンサ素子1と、金属キャップ3とを用意する(図3A参照)。コンデンサ素子1は、両端に一対の外部電極2が設けられたものを採用することができる。金属キャップ3は、上記で説明した金属キャップ3を採用できる。すなわち、金属キャップ3は、一対の外部電極に各々対向する底板部300を有し、底板部300の内底部300aには、弾性変形可能な電極接続部302が形成されている。本実施形態の金属キャップ3における電極接続部302は、切欠き部303である。このため、金属キャップ3には、開口305が形成されており、より詳しくは開口305には切欠き溝306が含まれている(図3E参照)。
金型610に、コンデンサ素子1と金属キャップ3とを配置するにあたっては、具体的には、図3Bに示すように、コンデンサ素子1の両端から一対の金属キャップ3各々の周壁部301でコンデンサ素子1を覆うように被せ、金属キャップ3を押し込みながら、下側金型620に配置して位置決めをする。金属キャップ3は、弾性変形可能な電極接触部302を有するため、金型610(下側金型620)の内側寸法Liに合うように、金属キャップ3を外部電極2に接触させ、かつ弾性変形させながら、一対の金属キャップの最外側間の間隔Lを調整して位置決めを行うことができる。例えば、コンデンサ素子1に金属キャップ3を金型610に配置する前の一対の金属キャップ3の最外側間の間隔Lが、金型610の内側寸法Liよりも大きい場合、配置する際に金属キャップ3を押し込むことにより、最外側間の間隔Lを金型610の内側寸法Liと一致させることができる。より具体的には、図3Bでは、一対の金属キャップ3の最外側間の間隔Lは間隔dの2倍分だけ大きいが、一対の金属キャップ3の電極接続部302各々を押し込んで、弾性変形させて配置させることで、最外側間の間隔Lから変化量2d分だけ収縮させることで、金型610の内側寸法Liに合わせることができる。このように、本実施形態では、配置工程において、コンデンサ素子1に一対の金属キャップ3を配置するにあたり、位置決めが容易にできる。
上記のとおり、コンデンサ素子1及び一対の金属キャップ3を金型610に配置してから、本実施形態では、外部電極2と金属キャップ3の電極接続部302を溶接することを含むことが好ましい。具体的には、例えば図3Fに示すように金型610の側面側から、金属キャップ3の底板部300に形成された開口305を介して溶接材料を流し込むことで、切欠き部303と外部電極2とが溶接される。これにより、金属キャップ3と外部電極2との間に溶接部材400を作製できる。特に、本実施形態では、溶接部材400は、金属キャップ3における切欠き溝306を含む開口305を封止している(図3E~図3G参照)。溶接は、前記の方法に限らず、適宜の溶接方法が採用でき、溶接は、例えば抵抗溶接、超音波溶接、及びレーザー溶接等によって接着する方法が挙げられる。
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
1 コンデンサ素子
2 外部電極
3 金属キャップ
300 底板部
300a 内底部
300b 外底部
301 周壁部
302 電極接続部
303 切欠き部
305 開口
400 溶接部材
4 金属箔
50 充填部材
51 コンデンサ素子保護材
52 金属箔保護材
6 熱収縮チューブ
610 金型
Claims (17)
- コンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子の両端の各々に設けられた一対の外部電極と、
前記一対の外部電極の各々を被覆する一対の金属キャップと、を備え、
前記金属キャップは、前記外部電極に対向する底板部と、前記コンデンサ素子の外周の少なくとも一部を覆う周壁部とを有し、
前記底板部の内側の内底部には、弾性変形可能であり、かつ前記外部電極と接触する片持ち状をなす電極接続部が設けられている、
コンデンサ。 - 前記電極接続部は、前記底板部外側の外底部側の一部が前記内底部側に向かって切り欠かれた切欠き部である、
請求項1に記載のコンデンサ。 - 前記金属キャップは、前記外底部から前記内底部に貫く開口を有する、
請求項1又は2に記載のコンデンサ。 - 前記電極接続部と前記外部電極とを接合する溶接部材を更に有する、
請求項1から3のいずれか一項に記載のコンデンサ。 - 前記溶接部材は、前記開口の少なくとも一部を封止する、
請求項4に記載のコンデンサ。 - 前記金属キャップと前記外部電極との間に介在する充填部材を更に備える、
請求項1から5のいずれか一項に記載のコンデンサ。 - 前記コンデンサ素子の外周面の少なくとも一部を被覆するコンデンサ素子保護材を更に備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載のコンデンサ。 - 前記コンデンサ素子保護材は、絶縁性フィルム、ガスバリアフィルム、及びプリプレグの硬化物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、
請求項7に記載のコンデンサ。 - 前記コンデンサ素子保護材の少なくとも一部を被覆する金属箔を更に備える、
請求項7又は8に記載のコンデンサ。 - 前記金属箔の外側で前記金属箔の少なくとも一部を被覆する金属箔保護材を更に備える、
請求項9に記載のコンデンサ。 - 前記金属箔保護材は、絶縁性フィルム、ガスバリアフィルム、及びプリプレグの硬化物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、
請求項10に記載のコンデンサ。 - 前記コンデンサ素子の少なくとも一部を被覆する熱収縮チューブを更に備える、
請求項1から11のいずれか一項に記載のコンデンサ。 - 両端に一対の外部電極を有するコンデンサ素子と、前記外部電極に対向しかつ弾性変形
可能な電極接続部を有する一対の金属キャップと、を金型内に配置する配置工程と、
前記一対の金属キャップの各々を前記一対の外部電極の各々に装着する装着工程と、を含み、
前記配置工程では、前記電極接続部を弾性変形させることで前記金属キャップと前記外部電極とを接触させることを含む、
コンデンサの製造方法。 - 前記配置工程では、前記電極接続部を弾性変形させることにより前記一対の金属キャップの位置を調整して位置決めを行うことを更に含む、
請求項13に記載のコンデンサの製造方法。 - 前記配置工程において、前記金属キャップの前記底板部と、前記底板部と対向する前記外部電極との間の少なくとも一部に充填材料を介在させることを更に含む、
請求項13又は14に記載のコンデンサの製造方法。 - 前記金属キャップの底板部には、開口が形成されており、
前記配置工程では、前記開口を介して、前記電極接続部を前記外部電極に溶接することを含む、
請求項13から15のいずれか一項に記載のコンデンサの製造方法。 - 前記装着工程において、前記金型内に樹脂を充填することを含み、
前記樹脂の充填は、前記溶接をする前に行われる、
請求項16に記載のコンデンサの製造方法。
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