特開 2024-22783 コンデンサ及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】P2024022783

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】コンデンサ及びコンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/228 20060101AFI20240214BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20240214BHJP

   H01G 4/32 20060101ALI20240214BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20240214BHJP

   H01G 4/224 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

H01G4/228 Q

H01G2/10 K

H01G4/228 H

H01G4/32 311Z

H01G13/00 301E

H01G4/224 200

H01G4/32 550

H01G13/00 307Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126122

(22)【出願日】2022-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】390022460

【氏名又は名称】株式会社指月電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100100044

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 重夫

(74)【代理人】

【識別番号】100205888

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 孝之助

(72)【発明者】

【氏名】高橋 誠

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082AB04

5E082BC36

5E082BC38

5E082CC06

5E082EE07

5E082FF05

5E082FG06

5E082FG34

5E082GG08

5E082GG21

5E082HH03

5E082HH27

5E082HH28

5E082HH47

5E082LL13

5E082LL27

5E082LL29

(57)【要約】

【課題】所望のインダクタンス低減効果を得つつ、製造が容易で、外部接続部の絶縁を確保することができるコンデンサを提供する。
【解決手段】コンデンサ素子２と、コンデンサ素子２に接続される正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形したアセンブリ３と、アセンブリ３と連結されることで外装ケース６を形成するケース本体６１と、外装ケース６に充填される充填樹脂７と、を備え、正極電極板４と負極電極板５とが、外装ケース６外に引き出される延伸部４ｃ２、５ｃ２を備え、正極電極板４の延伸部４ｃ２と負極電極板５の延伸部５ｃ２とが互いに近接対向しており、アセンブリ３の樹脂部３１が、近接対向した延伸部４ｃ２、５ｃ２の外周を被覆する被覆部３１ｂと、延伸部４ｃ２、５ｃ２間に介在する介在部３１ａと、ケース本体６１と連結し、外装ケース６の一部を構成する部分構成部３１ｃを備えている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサ素子と、
コンデンサ素子に接続される正極電極板と負極電極板とを樹脂で一体成形したアセンブリと、
アセンブリと連結されることで外装ケースを形成するケース本体と、
外装ケースに充填される充填樹脂と、を備え、
正極電極板と負極電極板とが、外装ケース外に引き出される延伸部を備え、
正極電極板の延伸部と負極電極板の延伸部とが互いに近接対向しており、
アセンブリの樹脂部が、近接対向した延伸部の外周を被覆する被覆部と、延伸部間に介在する介在部と、ケース本体と連結し、外装ケースの一部を構成する部分構成部を備えている、コンデンサ。

【請求項2】

請求項１記載のコンデンサの製造方法であって、
正極電極板と負極電極板とを近接対向させた状態で金型にセットし、樹脂注型することでアセンブリを製造し、
アセンブリとケース本体とを連結して外装ケースを構成し、
外装ケース内に充填樹脂を充填し、硬化させる、
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、外装ケースに、コンデンサ素子と電極板とを収容し、樹脂を充填することでコンデンサ素子を封止したコンデンサに関し、特に外部機器と接続するために外装ケースから引き出された外部接続部を備えるコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

昨今の樹脂封止コンデンサでは、低インダクタンス化を図るために正負電極板を近接対向させることが主流となっており、ケース外に引き出された外部接続部についても正負で互いに近接対向させることが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１５８８４４号公報

【特許文献2】特開２０１５－１４９８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

所望のインダクタンス低減効果を得るためには、正負電極板の精度良い取り付けが必要となる。ただ、そのためには樹脂充填前に正負電極板を固定しておくための位置決め治具の取り付けが必要であり、組立に手間がかかる。また、樹脂外に引き出された外部接続部間の絶縁を確保するには、別途、絶縁紙等の絶縁体を間に挟み込む等の作業が必要となる。さらに、外部接続部の周囲に導電性の部品が配される場合、外部接続部とその部品との間の絶縁も確保する必要があるが、仮に絶縁距離を十分とることで絶縁を確保する場合、コンデンサが組み込まれる装置全体が大きくなってしまう。

【0005】

本発明は、所望のインダクタンス低減効果を得つつ、製造が容易で、外部接続部の絶縁を確保することができるコンデンサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のコンデンサは、コンデンサ素子２と、コンデンサ素子２に接続される正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形したアセンブリ３と、アセンブリ３と連結されることで外装ケース６を形成するケース本体６１と、外装ケース６に充填される充填樹脂７と、を備え、正極電極板４と負極電極板５とが、外装ケース６外に引き出される延伸部４ｃ２、５ｃ２を備え、正極電極板４の延伸部４ｃ２と負極電極板５の延伸部５ｃ２とが互いに近接対向しており、アセンブリ３の樹脂部３１が、近接対向した延伸部４ｃ２、５ｃ２の外周を被覆する被覆部３１ｂと、延伸部４ｃ２、５ｃ２間に介在する介在部３１ａと、ケース本体６１と連結し、外装ケース６の一部を構成する部分構成部３１ｃを備えていることを特徴としている。なお、「正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形した」とは、正極電極板と負極電極板とを樹脂によってひとまとめにしたという意味であり、正負電極板や負極電極板を樹脂から製造するという意味ではない。

【0007】

また、本発明のコンデンサの製造方法は、正極電極板４と負極電極板５とを近接対向させた状態で金型にセットし、樹脂注型することでアセンブリ３を製造し、アセンブリ３とケース本体６１とを連結して外装ケース６を構成し、外装ケース６内に充填樹脂７を充填し、硬化させることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明のコンデンサは、正極電極板の延伸部と負極電極板の延伸部とが互いに近接対向しているため、低インダクタンス化を図ることができる。また、予め正極電極板と負極電極板とを樹脂で一体成形し、正極電極板と負極電極板との間隔を固定しているため、正負電極板を取り付けるにあたって別途、位置決め治具を用いる必要が無く、組立作業が簡単であり且つ所望の低インダクタンス低減効果が得られる。また、アセンブリが、外装ケースの一部を構成する部分構成部を備えているため、外装ケースのその他の部分を構成するケース本体にアセンブリを取り付けることで、ケースに対する正負電極板の位置決めも行えることになり、そのための位置決め治具も不要で、組立作業が簡単である。さらに、延伸部の外周を予め被覆部で被覆しているため、延伸部に導電性の部品を近づけて配置することが可能となり、コンデンサを組み込む装置全体の小型化を図ることができる。また、延伸部間に介在部が介在しているため、別途、延伸部間に絶縁紙等の絶縁部材を挟み込む作業が不要となり、製造が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の実施形態に係るコンデンサの分解斜視図である。

【図2】図２Ａが正極電極板の斜視図であり、図２Ｂが負極電極板の斜視図である。

【図3】コンデンサの斜視図である。

【図4】コンデンサの端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、この発明のコンデンサの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。このコンデンサは、図１～図４に示すように、コンデンサ素子２と、コンデンサ素子２に接続される正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形したアセンブリ３と、アセンブリ３と連結されることで外装ケース６を形成するケース本体６１と、外装ケース６に充填される充填樹脂７とを備えている。以下、上記各部品について説明するが、「上下」「左右」「前後」の概念は、外装ケース６内に充填樹脂７を充填する際のものであり、必ずしも使用時の「上下」「左右」「前後」を規定するものではない。

【0011】

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したフィルムコンデンサであって、図１に示すように、軸方向の両端部に電極部２ａ、２ｂが設けられている。このコンデンサ素子２は、軸方向から見ると俵状、具体的には４つのコーナー部にＲ（アール）が設けられており、軸方向外周面に平坦部２ｃと曲面部２ｄとを有している。図１では、３個のＤＣコンデンサ２１と２個のＹコンデンサ２２が設けられている。ＤＣコンデンサ２１は平坦部２ｃを互いに対向させるようにして並べられており、Ｙコンデンサ２２は、ＤＣコンデンサ２１の左側において平坦部２ｃ同士を互いに対向させつつ、雁行するようにずらして並べられている。コンデンサ素子２と正極電極板４や負極電極板５とはリード線２３を介して接続される。なお、フィルムコンデンサとして、積層型のフィルムコンデンサを用いてもよい。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や電解コンデンサ等、種々のコンデンサ素子を用いてもよい。

【0012】

アセンブリ３は、正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形したものである。アセンブリ３の樹脂部３１は、互いに近接対向する（距離をあけて重ね合わせられた）正負電極板４、５の間に介在する介在部３１ａ（図４参照）と、正負電極板４、５を被覆する被覆部３１ｂと、ケース本体６１と連結し、外装ケース６の一部を構成する部分構成部３１ｃとを備えている。

【0013】

介在部３１ａは、図４に示すように、正負電極板４、５の後述する基板部４ａ、５ａ間、延伸部４ｃ２、５ｃ２間に介在している。具体的には、互いに近接対向する正極電極板４の基板部４ａと負極電極板５の基板部５ａとの間、同じく互いに近接対向する正極電極板４の延伸部４ｃ２と負極電極板５の延伸部５ｃ２との間に介在している。ただ、部分構成部３１ｃの内側には充填樹脂７が充填されるため、基板部４ａ、５ａや部分構成部３１ｃの内側（図４において点線で示す側壁部６ｂよりも内側）に位置する延伸部４ｃ２、５ｃ２の間については必ずしも介在部３１ａを設けなくてもよい。

【0014】

被覆部３１ｂは、正負電極板４、５の基板部４ａ、５ａと延伸部４ｃ２、５ｃ２とを被覆している。具体的には、互いに近接対向する正極電極板４の基板部４ａと負極電極板５の基板部５ａとの外周と、同じく互いに近接対向する正極電極板４の延伸部４ｃ２と負極電極板５の延伸部５ｃ２との外周を被覆している。ただ、部分構成部３１ｃの内側には充填樹脂７が充填されるため、基板部４ａ、５ａや部分構成部３１ｃの内側に位置する延伸部４ｃ２、５ｃ２については必ずしも被覆しなくてもよい。正負電極板４、５の後述する素子接続部４ｂ、５ｂと端子部４ｃ１、５ｃ１とは、コンデンサ素子２や外部機器との接続に供されるため被覆しない。

【0015】

ところで外装ケース６は、平面視略矩形状の底部６ａと、底部６ａの四辺からそれぞれ上方に立ち上がる側壁部６ｂとを備えており、内部にコンデンサ素子２や正負電極板４、５を収容するための収容部６ｄが形成されている。側壁部６ｂの上端は開口部６ｃになっている。

【0016】

部分構成部３１ｃは、側壁部６ｂの上側を構成するものであって、図１に示すように略角筒状である。下端には、ケース本体６１の上端と連結するための連結部３１ｃ１が設けられている。具体的には、外周面を内側に向かって後退させている。なお、ケース本体６１の上端は、被連結部６１ａとして内周面を外側に向かって後退させており、部分構成部３１ｃをケース本体６１に嵌合（内嵌）できるようになっている。部分構成部３１ｃの内側には、孔３２が複数形成されている。この孔３２は充填樹脂７を充填する際の充填孔や外装ケース６内の空気を逃がす逃がし孔として機能する。部分構成部３１ｃの上端付近には、コンデンサ１を外部機器等に取り付けるための取付脚３３が複数設けられている。

【0017】

正極電極板４は、例えばアルミニウムや銅等の金属板からなる。図２Ａに示すように、基板部４ａと、基板部４ａから延びる素子接続部４ｂと、同じく基板部４ａから延びる外部接続部４ｃとを備えている。基板部４ａは、主としてコンデンサ素子２の側面と対向している。この基板部４ａは、外装ケース６の部分構成部３１ｃの内側に位置する。素子接続部４ｂは、基板部４ａの外周縁から延びている。この素子接続部４ｂは、コンデンサ素子２の一方の電極部２ａに接続するためのものであり、コンデンサ素子２の一方の電極部２ａの上方に位置している。また、リード線２３を通すための挿通孔４ｂ１が設けられている。外部接続部４ｃは、基板部４ａの外周縁から延びている。外部機器との接続に供するため、外装ケース６の部分構成部３１ｃ内から外に引き出されている。すなわち、外装ケース６外に引き出されている。外部接続部４ｃは、外部接続部４ｃと当接し接続される端子部４ｃ１と、端子部４ｃ１と基板部４ａとを繋ぐ延伸部４ｃ２とを備えている。

【0018】

負極電極板５は、例えばアルミニウムや銅等の金属板からなる。図２Ｂに示すように、基板部５ａと、基板部５ａから延びる素子接続部５ｂと、同じく基板部５ａから延びる外部接続部５ｃとを備えており、基本的には正極電極板４と略同形状である。基板部５ａは、主としてコンデンサ素子２の側面と対向している。また、正極電極板４の基板部４ａと近接対向している。この基板部５ａは、外装ケース６内に位置している。素子接続部５ｂは、基板部５ａの外周縁から延びている。この素子接続部５ｂは、コンデンサ素子２の他方の電極部２ｂに接続するためのものであり、コンデンサ素子２の他方の電極部２ｂの上方に位置している。また、リード線２３を通すための挿通孔５ｂ１が設けられている。外部接続部５ｃは、基板部５ａの外周縁から延びている。外部機器との接続に供するため、外装ケース６の部分構成部３１ｃ内から外に引き出されている。すなわち、外装ケース６外に引き出されている。外部接続部５ｃは、外部接続部５ｃと当接し接続される端子部５ｃ１と、端子部５ｃ１と基板部５ａとを繋ぐ延伸部５ｃ２とを備えている。端子部５ｃ１は、正極電極板４の端子部４ｃ１とは近接対向しておらず、ずれた位置に設けられている。一方で、延伸部５ｃ２は、正極電極板４の延伸部４ｃ２と近接対向している。換言すれば、外部接続部５ｃのうち、互いに近接対向している部分が延伸部５ｃ２であり、していない部分が端子部５ｃ１である。

【0019】

外装ケース６は、上記の通り、アセンブリ３の部分構成部３１ｃとケース本体６１とを連結することで形成される。合成樹脂製であるが、ケース本体６１については絶縁を確保できるのであれば金属製であってもよい。

【0020】

外装ケース６内に充填される充填樹脂７は絶縁性の樹脂である。熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が好ましく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂やシリコーン樹脂である。充填樹脂７は、部分構成部３１ｃ内に位置する被覆部（被覆部３１ｂを設けていない場合は基板部４ａ、５ａ）が埋没する程度に外装ケース６内に充填される。

【0021】

図１において符号９は、Ｙコンデンサに接続されるアース用電極板である。

【0022】

次に、コンデンサ１の製造方法について説明する。まず、アセンブリ３の製造方法について説明すると、正極電極板４と負極電極板５とを近接対向させた（正負電極板４、５間に所定の間隔（例えば１ｍｍ）を開けた）状態で金型にセットし、樹脂注型することでアセンブリ３が製造される。次に、正負電極板４、５の素子接続部４ｂ、５ｂにコンデンサ素子２を接続する。具体的には、コンデンサ素子２の電極部２ａ、２ｂから延びるリード線２３を、素子接続部４ｂ、５ｂの挿通孔４ｂ１、５ｂ１に挿通した上ではんだ等で接続する。なお、この際、必要に応じてアース用電極板８も接続しておく。そして、コンデンサ素子２をケース本体６１に収容するようにして、アセンブリ３とケース本体６１とを連結する。具体的には、部分構成部３１ｃの連結部３１ｃ１とケース本体６１の被連結部６１ａとを連結し、外装ケース６を構成する。これにより、外装ケース６の収容部６ｄ内に、コンデンサ素子２と正負電極板４、５の主として基板部４ａ、５ａとを収容された状態となる。最後に、孔３２から外装ケース６内に充填樹脂７を充填し、硬化させることで部分構成部３１ｃとケース本体６１とを一体化させ、コンデンサ１の製造が完了する（図３参照）。

【0023】

上記構成のコンデンサ１は、予め正極電極板４と負極電極板５とを樹脂で一体成形し、正極電極板４と負極電極板５との間隔を固定しているため、正負電極板４、５をケースに取り付けるにあたって別途、位置決め治具を用いる必要が無く、組立作業が簡単である。また、アセンブリ３が、外装ケース６の一部を構成する部分構成部３１ｃを備えているため、外装ケース６のその他の部分を構成するケース本体６１にアセンブリ３を取り付けることで、ケースに対する正負電極板４、５の位置決めも行えることになり、そのための位置決め治具も不要で、組立作業が簡単である。さらに、外装ケース６外に引き出された外部接続部４ｃ、５ｃのうち、延伸部４ｃ２、５ｃ２の外周を予め被覆部３１ｂで被覆しているため、延伸部４ｃ２、５ｃ２に導電性の部品を近づけて配置することが可能となり、コンデンサ１を組み込む装置全体の小型化を図ることができる。また、正負で互いに近接対向させられている延伸部４ｃ２、５ｃ２の間に介在部３１ａが介在しているため、別途、延伸部４ｃ２、５ｃ２間に絶縁紙等の絶縁部材を挟み込む作業が不要となり、製造が簡単である。

【0024】

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、外装ケース６は蓋を備えていてもよい。また、部分構成部３１ｃが蓋の一部または全部を構成してもよい。図１では、部分構成部３１ｃは角筒状であったが、周方向に連続している必要は無く、一部が欠けた状態や３面以下であってもよく、さらに側壁部のある一面の一部だけを構成するものであってもよい。また、底部６ａの一部又は全部を構成するものであってもよい。

【0025】

部分構成部３１ｃとケース本体６１との連結は、凹と凸の嵌め込みや、爪を設けて引っ掛ける等、種々の連結方法を採用し得る。取付脚３３は、ケース本体６１側に設けてもよい。アセンブリ３には、正負電極板４、５が樹脂で一体成形されていたが、コンデンサ素子２や他の電気部品等、またそれらと外部機器とを接続するための別の電極板を一体成形してもよい。また、必ずしも延伸部４ｃ２、５ｃ２全体を被覆部３１ｂで被覆する必要は無く、例えば絶縁が不要な部分や、外部機器との接続の関係上、被覆できない部分があれば被覆しなくてもよい。アセンブリ３は１つに限らず、複数設けてもよい。例えば２以上のアセンブリ３とケース本体６１とを組み合わせて充填樹脂７により一体化させることで１のコンデンサを製造してもよい。また、アセンブリ３は注型による一体成形の他に、インサート成形や熱収縮成形によって一体成形してもよい。

【符号の説明】

【0026】

１ コンデンサ
２ コンデンサ素子
２１ ＤＣコンデンサ
２２ Ｙコンデンサ
２ａ 一方の電極部
２ｂ 他方の電極部
２ｃ 平坦部
２ｄ 曲面部
２３ リード線
３ アセンブリ
３１ 樹脂部
３１ａ 介在部
３１ｂ 被覆部
３１ｃ 部分構成部
３１ｃ１ 連結部
３２ 孔
３３ 取付脚
４ 正極電極板
４ａ 基板部
４ｂ 素子接続部
４ｂ１ 挿通孔
４ｃ 外部接続部
４ｃ１ 端子部
４ｃ２ 延伸部
５ 負極電極板
５ａ 基板部
５ｂ 素子接続部
５ｂ１ 挿通孔
５ｃ 外部接続部
５ｃ１ 端子部
５ｃ２ 延伸部
６ 外装ケース
６ａ 底部
６ｂ 側壁部
６ｃ 開口部
６ｄ 収容部
６１ ケース本体
６１ａ 被連結部
７ 充填樹脂
８ アース用電極板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】