特開 2024-104565 コンデンサ、およびコンデンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104565

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】コンデンサ、およびコンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/224 20060101AFI20240729BHJP

   H01G 9/10 20060101ALI20240729BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

H01G4/32 301F

H01G9/10

H01G9/10 D

H01G2/10 D

H01G2/10 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008855

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松村 紀明

(72)【発明者】

【氏名】近沢 嘉裕

(72)【発明者】

【氏名】西川 裕二

(72)【発明者】

【氏名】松下 拓未

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AB04

5E082BC38

5E082HH02

5E082HH03

5E082HH12

5E082HH14

5E082MM21

5E082MM28

(57)【要約】

【課題】生産性を向上させたコンデンサを実現する。
【解決手段】コンデンサ（１）であって、一対の電極（１２）と、一対の電極間に位置する基材フィルム（１１）とを含む容量素子（１０）を少なくとも１つと、コンデンサにおいて容量素子をコンデンサの上面から離間させる位置固定部（４１）と、容量素子の周囲を覆うように成型された容器（４０）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサであって、
一対の電極と、前記一対の電極間に位置する誘電体とを含む容量素子を少なくとも１つと、
前記コンデンサにおいて前記容量素子を前記コンデンサの上面から離間させるスペーサと、
前記容量素子の周囲を覆うように成型された樹脂と、を備えたコンデンサ。

【請求項2】

前記スペーサは、前記容量素子の前記コンデンサにおける位置を決める、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

前記容量素子を収容する絶縁体の容器をさらに備える、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項4】

前記スペーサは、前記容器の一部である、請求項３に記載のコンデンサ。

【請求項5】

前記容器を収容する筐体をさらに備え、
上記樹脂は、前記筐体の内部において前記容器をも覆う、請求項３に記載のコンデンサ。

【請求項6】

前記筐体は、金属である、請求項５に記載のコンデンサ。

【請求項7】

前記容量素子の比重は、前記樹脂の比重よりも小さい、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項8】

コンデンサの製造方法であって、
一対の電極と、前記一対の電極間に位置する誘電体とを含む容量素子を構成する工程と、
前記コンデンサにおいて、前記容量素子を前記コンデンサの上面から離間させるスペーサを配置する工程と、
前記容量素子の周囲を覆うように樹脂を成型する工程と、を含むコンデンサの製造方法。

【請求項9】

前記容量素子を、絶縁体の容器に挿入する工程をさらに含む、請求項８に記載のコンデンサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

コンデンサは、電極と誘電体とから構成された容量素子を防護する目的で、樹脂によって封止されることが一般的である。容量素子の比重は、樹脂の比重よりも小さいために、一度で樹脂を注型すると樹脂に対し容量素子が浮き上がってしまう。そのために、電極が露出することがあり、コンデンサとしての絶縁性が保てなくなる。

【0003】

また、容量素子が樹脂で覆われていない部分があると、大気中の水分がコンデンサ内部に侵入し、コンデンサとしての特性が低下することが考えられる。

【0004】

そこで、特許文献１には、複数回に分けて注型することで樹脂封止を行い、絶縁性に加え、気泡が入り込まず、耐湿特性の優れたコンデンサを製造する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平３－１１６７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述のような従来技術は、樹脂封止のための注型を複数回に分けて行うため、生産性が悪い問題がある。

【0007】

本発明の一態様は、生産性を向上させたコンデンサを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るコンデンサは、コンデンサであって、一対の電極と、前記一対の電極間に位置する誘電体とを含む容量素子を少なくとも１つと、前記コンデンサにおいて前記容量素子を前記コンデンサの上面から離間させるスペーサと、前記容量素子の周囲を覆うように成型された樹脂と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、生産性が高いコンデンサを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係るコンデンサの構造を示す側面断面図である。

【図2】実施形態１に係るコンデンサの構造を示す平面図である。

【図3】容量素子の構造を示す模式図である。

【図4】実施形態１に係るコンデンサ１の製造方法を示す図である。

【図5】実施形態２に係るコンデンサの構造を示す側面断面図である。

【図6】実施形態２に係るコンデンサの構造を示す平面図である。

【図7】実施形態３に係るコンデンサの構造を示す側面断面図である。

【図8】実施形態３に係るコンデンサの構造を示す平面図である。

【図9】実施形態４に係るコンデンサの構造を示す側面断面図である。

【図10】参考例に係るコンデンサの製造方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0012】

（参考例）
実施形態の説明に先立ち、参考例として、複数回の注型を行うコンデンサの製造方法に関して説明する。図１０は、参考例に係るコンデンサ１００の製造方法を示す図である。

【0013】

図１０に示すように、参考例では、コンデンサ１００を製造するに際し、三工程で製造を行っている。一工程目では、筐体２０に筐体２０の底面を覆う程度の第一樹脂３１を注型し、硬化する。第一樹脂３１によって、一対の電極および誘電体を含んだ容量素子１０が筐体２０の底面へ接触することを防止する。

【0014】

次に、二工程目では、容量素子１０を第一樹脂３１の上に配置し、第二樹脂３２を容量素子１０が固定される高さ分だけ注型し、硬化する。第二樹脂によって、容量素子１０の筐体２０の側面への接触を防止し、次の工程で容量素子１０が浮くのを防止する。

【0015】

最後に三工程目では、容量素子１０を完全に封止するまで第三樹脂３３を注型し、硬化する。これにより、容量素子１０の周囲を樹脂で覆いきり、絶縁性と耐湿性を担保している。

【0016】

したがって、参考例では三工程にわかれて生産しているため、生産性が悪い。そのため、本実施形態では、この課題を解決する。

【0017】

（コンデンサ１の構造）
図１は、実施形態１に係るコンデンサ１の構造を示す側面断面図である。図１においては、樹脂３０を透過して、他の部材の構造を描いている。図２は、実施形態１に係るコンデンサ１の構造を示す平面図である。なお、図２での平面図では、樹脂３０を透過して、内部の構成部材も記載している。また、以降の平面図に関しても同様である。

【0018】

コンデンサ１は、筐体２０と、容器４０と、樹脂３０と、容量素子１０と、電線５０と、を備える。なお、図２および３においては、コンデンサ１の製造に用いる押さえ具６０も合わせて図示されている。

【0019】

容量素子１０は、コンデンサとしての電気的性能を発揮する素子部である。容量素子１０は、円筒状の形状をしており、詳細は後述する。なお、容量素子１０は、コンデンサ１に対し少なくとも１つあればよい。

【0020】

筐体２０は、樹脂製または金属製の一面が開口となった円筒である。筐体２０の底面は閉じている。筐体２０は円筒に限定されず、一面が開口となった容器であってもよい。

【0021】

容器４０は、樹脂などの絶縁体で形成された一面が開口となった円筒である。容器４０は、筐体２０に収容でき、かつ容器４０は容量素子１０を収容できるようになっている。ここでは、容器４０の底面は閉じているが、容量素子１０の底面と筐体２０との間で絶縁距離を確保すれば、容器４０の底面が開口になっていてもよい。容器４０は、円筒に限定されず、一面が開口となった容器であればよい。また、容器４０は、後述する位置固定部４１（スペーサ）が形成されている。

【0022】

樹脂３０は、容量素子１０の周囲を覆うように成型された樹脂であって、容量素子１０の絶縁性と耐湿性を担保する。樹脂３０としてはエポキシ樹脂などが挙げられるが、これに限定されない。

【0023】

（容量素子１０）
図３は、容量素子１０の構造を示す模式図である。容量素子１０は、コンデンサの電気的性能を発揮する素子部分である。ここでは、巻き芯１６に電極を巻き取った構造の容量素子に関して説明するが、これに限定されない。例えば、積層型の容量素子であってもよい。

【0024】

容量素子１０は、誘電体である基材フィルム１１に対し、電極１２を蒸着させた金属蒸着フィルム１３である。巻き芯１６は、金属蒸着フィルム１３を２枚重ねた状態で巻き取る。つまり、容量素子１０は、一対の電極１２と、一対の電極１２間に位置する基材フィルム１１と、を含む。

【0025】

ここで、金属蒸着フィルム１３は、長辺側の一辺は電極１２が蒸着しておらず、基材フィルム１１が露出している（露出部１３ａ）。一対の金属蒸着フィルム１３は、この露出部１３ａが重ならないように、互い違いにした状態で重なる。

【0026】

一対の金属蒸着フィルム１３を巻き芯１６に巻き取った巻体１５を形成し、巻体１５の両端面を溶射金属（メタリコン）１４で固める。これにより、溶射金属１４の部分が容量素子１０の一対の電極部分となる。ここで、容量素子１０は、金属蒸着フィルムコンデンサ素子となっている。溶射金属１４で巻体１５の両端面を固めるために、電極１２間での短絡を防ぐ目的で露出部１３ａが必要になる。

【0027】

電線５０は、コンデンサ１の端子であり、一端が溶射金属１４に接続されており、他端が開放されている。電線５０は、電線に加えて、防護用の樹脂パイプで電線を覆ってもよい。

【0028】

（位置固定部４１）
位置固定部４１は、容器４０に形成された部位であり、つまり位置固定部４１は容器４０の一部である。容器４０は側面の対向する二箇所において、円周方向の一部分に二本ずつ切り込みが入れられている。該切り込みの下側は、容量素子１０の高さ以上の高さに位置する。該切込みの上側は、なくてもよく、つまり対向する二箇所における切込みは一本ずつでもよい。

【0029】

容器４０に容量素子１０を挿入した状態で、該切り込みの間の箇所を押し込んで内側に折り曲げることにより、位置固定部４１とする。コンデンサ１を平面視した際に、位置固定部４１は、容量素子１０にオーバラップ（図２参照）し、容量素子１０の上下動を抑制し、コンデンサ１における容量素子１０の位置を決める。つまり、位置固定部４１は、コンデンサ１において、容量素子１０をコンデンサ１の上面から離間させるスペーサである。ここで、コンデンサ１の上面とは、容器４０および筐体２０の中に充満した、樹脂３０で封止された表面のことである。つまり、コンデンサ１の上面は、容器４０および筐体２０の上面における開口の高さである必要はない。ただし、コンデンサ１の絶縁性および耐湿性を担保するために容量素子１０の上方は樹脂３０で覆われている必要がある。

【0030】

（コンデンサ１の製造方法）
図４は、実施形態１に係るコンデンサ１の製造方法を示す図である。図４に示すように、実施形態１では、コンデンサ１を製造するに際し、四工程で製造を行っている。

【0031】

まず、巻き芯１６に対して金属蒸着フィルム１３を巻き取った巻体１５の両端を溶射金属１４で固め、容量素子１０を構成する。

【0032】

コンデンサ１は、筐体２０に容器４０を収容し、容器４０に容量素子１０を収容（挿入する）し、押さえ具６０を容器４０に設置する。押さえ具６０は、筐体２０に対する容器４０の上下動を抑制するものであり、例えば押さえ具６０は錘であってもよい。

【0033】

その後、容器４０における位置固定部４１を内側に折り返し、容器４０に対する、容量素子１０の上下動を抑制する。

【0034】

その後、一度の処理によって、筐体２０および容器４０に対し樹脂３０を注型する。この際、容量素子１０の比重は樹脂３０の比重より小さいため、容量素子１０は浮き上がろうとするが、容量素子１０は容器４０に対して、位置固定部４１によって上下動が抑制されている。また、容器４０は、筐体２０に対して押さえ具６０によって上下動が抑制されている。したがって、容量素子１０は、筐体２０に対して上下動が抑制されている。

【0035】

そのため、容量素子１０を覆う高さまで樹脂３０を注型しても、容量素子１０が浮き上がることがない。この状態で樹脂３０を硬化させる。この結果、容量素子１０の周囲は樹脂３０によって覆われており、容量素子１０の絶縁性および耐湿性は担保することができる。

【0036】

なお、樹脂３０は、位置固定部４１の切り込みを通して、容器４０の外側かつ筐体２０の内側に漏れだしていき、筐体２０も樹脂３０によって満たされる。その後、樹脂３０は、容器４０とともに合わせて硬化される。

【0037】

なお、樹脂３０を注型している際に、押さえ具６０で塞がっていない、容器４０の上面からガスが適宜ぬけていく。また、樹脂３０の注型は、真空注型装置を用いて注型してもよい。この場合、硬化された樹脂３０の内部に気泡等が入りこむことを防止することができ、耐湿性が高いコンデンサ１を製造することができる。

【0038】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0039】

図５は、実施形態２に係るコンデンサ２の構造を示す側面断面図である。図６は、実施形態２に係るコンデンサ２の構造を示す平面図である。コンデンサ２は、筐体２０と、容器４０と、樹脂３０と、容量素子１０と、電線５０と、位置固定具７０（スペーサ）とを備える。つまり、実施形態１に係るコンデンサ１では、位置固定部４１が容器４０の一部であったが、実施形態２に係るコンデンサ２では、容器４０と異なる部材である位置固定具７０を備える。

【0040】

容器４０には切り込み等がなくてもよく、ただの樹脂製の容器である。そのため、容器４０は位置固定部４１を含まない。位置固定具７０は、スリット７１と、位置決め部７２とを備える。スリット７１は、容器４０の上面と位置固定具７０の下面とが勘合する位置に凹状に形成されたスリットであり、スリット７１でもって位置固定具７０は容器４０に固定できる。スリット７１が形成されている部位は、円環状に形成されている。

【0041】

位置決め部７２は、スリット７１が形成された円環の中心を通り、対向する二箇所を橋渡しするような形状の中央に位置する。位置決め部７２は、容量素子１０の巻き芯１６の位置を決める部材であり、巻き芯１６に入り込む爪が突出しており、その中央に穴があいている。巻き芯１６は該爪によって水平平面内での位置が決められるために、位置固定具７０によって、容量素子１０が水平平面内で動くことが抑制される。そのため、容器４０および筐体２０に対する容量素子１０の位置を、中央に配置することができるようになる。したがって、コンデンサ２では均一な樹脂厚さと絶縁耐力とを実現することができる。

【0042】

また、位置決め部７２は、巻き芯１６を押さえることを介して、容量素子１０の浮き上がりを防止する。また、位置固定具７０は、押さえ具６０によって浮き上がりを防止されている。つまり、位置決め部７２の作用によって、容量素子１０はコンデンサ２の上面から離間される。

【0043】

なお、樹脂３０の注型は、容器４０および筐体２０に対して同時に行う。この時、巻き芯１６および位置決め部７２の穴を通ってガスが抜けていく。

【0044】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0045】

図７は、実施形態３に係るコンデンサ３の構造を示す側面断面図である。図８は、実施形態３に係るコンデンサ３の構造を示す平面図である。コンデンサ３は、筐体２０と、容器４０と、樹脂３０と、容量素子１０と、電線５０と、位置固定具８０（スペーサ）とを備える。実施形態１および２では、コンデンサ１および２の製造には押さえ具６０を必要としたが、実施形態３ではコンデンサ３の製造には押さえ具６０が不要であり、位置固定具８０（スペーサ）によって位置固定部４１および押さえ具６０の機能を兼ねる。

【0046】

容器４０には切り込み等がなくてもよく、ただの樹脂製の容器である。そのため、容器４０には位置固定部４１を含まない。位置固定具８０は、第一スリット８１と、第二スリット８２と、位置決め部８３と、を備える。位置固定具８０はバー状の物体であり、中央に位置決め部８３を、中央から等距離の両端に第一スリット８１を、さらにその外側に第二スリット８２を、備える。

【0047】

第一スリット８１は、容器４０の上面と位置固定具８０の下面とが勘合する位置に凹状に形成されたスリットであり、第一スリット８１でもって位置固定具８０は容器４０に固定できる。第二スリット８２は、筐体２０の上面と位置固定具８０の下面とが勘合する位置に凹状に形成されたスリットであり、第二スリット８２でもって位置固定具８０は筐体２０に固定できる。

【0048】

位置決め部８３は、容量素子１０の巻き芯１６の位置を決める部材であり、巻き芯１６に入り込む爪が突出しており、その中央に穴があいている。巻き芯１６は該爪によって水平平面内での位置が決められるために、位置固定具８０によって、容量素子１０が水平平面内で動くことが抑制される。そのため、容器４０および筐体２０に対する容量素子１０の位置を、中央に配置することができるようになる。したがって、コンデンサ３では均一な樹脂厚さと絶縁耐力とを実現することができる。

【0049】

また、位置決め部８３は、巻き芯１６を押さえることを介して、筐体２０に対する、容量素子１０の浮き上がりを防止する。つまり、位置決め部８３の作用によって、容量素子１０はコンデンサ３の上面から離間される。そのため、実施形態３では実施形態１および２と異なり、押さえ具６０が不要である。

【0050】

実施形態３では、樹脂３０の注型は容器４０および筐体２０に対して同時に行う。この時、巻き芯１６および位置決め部８３を通ってガスが抜けていく。

【0051】

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0052】

図９は、実施形態４に係るコンデンサ４の構造を示す側面断面図である。実施形態１から３では、一つの筐体２０に対し、一つの容器４０および一つの容量素子１０を備える場合に関して記載したが、これに限定されない。一つの筐体２０に対し、複数の容器４０および複数の容量素子１０を備えてもよく、容量素子１０同士を直列または並列にすることができる。この場合、大容量または小容量のコンデンサを容易に構築することができる。

【0053】

この場合、一つの筐体２０の中に、容器４０に収容された容量素子１０の組み合わせを複数並べ、まとめて注型する。そのため、それぞれに筐体２０を設ける必要がないため、コストダウンすることができる。

【0054】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るコンデンサは、コンデンサであって、一対の電極と、前記一対の電極間に位置する誘電体とを含む容量素子を少なくとも１つと、前記コンデンサにおいて前記容量素子を前記コンデンサの上面から離間させるスペーサと、前記容量素子の周囲を覆うように成型された樹脂と、を備える。

【0055】

本発明の態様２に係るコンデンサは、前記態様１において、前記スペーサは、前記容量素子の前記コンデンサにおける位置を決めてもよい。

【0056】

本発明の態様３に係るコンデンサは、前記態様１または２において、前記容量素子を収容する絶縁体の容器をさらに備えてもよい。

【0057】

本発明の態様４に係るコンデンサは、前記態様３において、前記スペーサは、前記容器の一部であってもよい。

【0058】

本発明の態様５に係るコンデンサは、前記態様３または４において、前記容器を収容する筐体をさらに備え、上記樹脂は、前記筐体の内部において前記容器をも覆ってもよい。

【0059】

本発明の態様６に係るコンデンサは、前記態様５において、前記筐体は、金属であってもよい。

【0060】

本発明の態様７に係るコンデンサは、前記態様１から６のいずれかにおいて、前記容量素子の比重は、前記樹脂の比重よりも小さくてもよい。

【0061】

本発明の態様８に係るコンデンサの製造方法は、コンデンサの製造方法であって、一対の電極と、前記一対の電極間に位置する誘電体とを含む容量素子を構成する工程と、前記コンデンサにおいて、前記容量素子を前記コンデンサの上面から離間させるスペーサを配置する工程と、前記容量素子の周囲を覆うように樹脂を成型する工程と、を含む。

【0062】

本発明の態様９に係るコンデンサの製造方法は、前記容量素子を、絶縁体の容器に挿入する工程をさらに含んでもよい。

【0063】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１、２、３、４、１００ コンデンサ
１０ 容量素子
１１ 基材フィルム
１２ 電極
１３ 金属蒸着フィルム
１３ａ 露出部
１４ 溶射金属
１５ 巻体
１６ 巻き芯
２０ 筐体
３０ 樹脂
３１ 第一樹脂
３２ 第二樹脂
３３ 第三樹脂
４０ 容器
４１ 位置固定部
５０ 電線
６０ 押さえ具
７０、８０ 位置固定具
７１ スリット
８１ 第一スリット
８２ 第二スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】