特開 2025-35471 コンデンサ、および製造方法

(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】P2025035471

(43)【公開日】2025-03-13

(54)【発明の名称】コンデンサ、および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20250306BHJP

   H01G 2/10 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

H01G4/32 540

H01G2/10 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023142526

(22)【出願日】2023-09-01

(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】松下 拓未

(72)【発明者】

【氏名】松村 紀明

【テーマコード（参考）】

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E082EE07

5E082FF05

5E082FG06

5E082HH28

(57)【要約】

【課題】容量素子の位置を固定することができ、十分な絶縁性能を確保する。
【解決手段】コンデンサ（１）は、一対の外部端子（１３）と、前記一対の電極間に位置する巻回体（１１）とを含む容量素子（１０）と、外装容器（３０）と、容量素子が中に配置され、容量素子と外装容器との間に位置する樹脂製の内装容器（５０）と、内装容器および外装容器の中に充填された第２樹脂（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と、
外装容器と、
前記容量素子が中に配置され、前記容量素子と前記外装容器との間に位置する樹脂製の内装容器と、
前記内装容器および前記外装容器の中に充填された充填樹脂と、を備えるコンデンサ。

【請求項2】

前記容量素子を覆い、フィラーを含まない被覆樹脂をさらに備える、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

前記容量素子と前記内装容器との間において、前記被覆樹脂のみが存在する部分がある、請求項２に記載のコンデンサ。

【請求項4】

前記充填樹脂は、フィラーを含む樹脂である、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンデンサ。

【請求項5】

コンデンサの製造方法であって、
一対の電極と、前記一対の電極に位置する誘電体とによって容量素子を形成する工程と、
前記容量素子を樹脂製の内装容器に収容する工程と、
前記内装容器を外装容器に収容する工程と、
前記内装容器および前記外装容器の中に充填樹脂を充填する工程と、
前記充填樹脂を硬化させる工程と、を含む製造方法。

【請求項6】

前記容量素子を前記内装容器に収容する前に、前記容量素子に対しフィラーを含まない被覆樹脂で被覆する工程、をさらに含む、請求項５に記載の製造方法。

【請求項7】

前記容量素子を前記内装容器に収容した後に、前記被覆樹脂を硬化させる工程、をさらに含む、請求項６に記載の製造方法。

【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】

コンデンサでは、水蒸気および酸素が容量素子に接触することによって、容量素子の性能が劣化することが知られている。そのため、性能劣化を防ぐために、コンデンサでは、容量素子を樹脂モールドす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２００５－２９４５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、耐湿性を担保するために、フィラーを含まない樹脂にて容量素子を被覆し硬化した後に、フィラーを含む樹脂にてコンデンサの形状に樹脂モールドしている。ただし、コンデンサの容器に対する容量素子の位置に応じて、コンデンサとしての絶縁性能が変化する。そのため、樹脂の注液に伴い、絶縁性能が変化することがある。

【0005】

本発明の一態様は、コンデンサに対して、十分な絶縁性能を有するように容量素子を配置することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明に係るコンデンサは、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と、外装容器と、前記容量素子が中に配置され、前記容量素子と前記外装容器との間に位置する樹脂製の内装容器と、前記内装容器および前記外装容器の中に充填された充填樹脂と、を備える。

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明に係るコンデンサの製造方法は、一対の電極と、前記一対の電極に位置する誘電体とによって容量素子を形成する工程と、前記容量素子を樹脂製の内装容器に収容する工程と、前記内装容器を外装容器に収容する工程と、前記内装容器および前記外装容器の中に充填樹脂を充填する工程と、前記充填樹脂を硬化させる工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

コンデンサにおける容量素子の位置を固定することができ、十分な絶縁性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係るコンデンサを示す模式図である。

【図2】実施形態１に係るコンデンサの製造工程を示すモデル図である。

【図3】実施形態２に係るコンデンサの製造工程を示すモデル図である。

【図4】実施形態３に係るコンデンサの製造工程を示すモデル図である。

【図5】実施形態４に係るコンデンサの製造工程を示すモデル図である。

【図6】比較例に係るコンデンサを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔比較例〕
実施形態の説明に先立ち、比較例となるコンデンサ１００に関してまず説明する。図６は、比較例に係るコンデンサ１００を示す模式図である。コンデンサ１００は、容量素子１０と、第１樹脂２０（被覆樹脂）と、外装容器３０と、第２樹脂４０（充填樹脂）と、を備える。

【0011】

容量素子１０は、コンデンサとして機能する素子である。容量素子１０としては、一対の金属化フィルムを巻回して形成した巻回体１１の両端面にメタリコン電極１２を形成し、このメタリコン電極１２に外部端子１３を取り付けたものである。なお、金属化フィルムは、誘電体のフィルムに対し、金属を形成したものである。容量素子１０は、金属化フィルムを巻回することに限定されず、金属化フィルムを積層したものであってもよい。

【0012】

メタリコン電極１２は、金属を溶射して形成したものであるため、金属が緻密に充填された構造ではなく、多くの隙間を有した多孔質のものである。そのため、メタリコン電極１２の隙間から、巻回体１１に対して酸素および水蒸気が侵入することで、容量素子１０の性能は劣化する。

【0013】

第１樹脂２０は、フィラーを含まない樹脂である。容量素子１０に対し第１樹脂２０を含侵し、容量素子１０の外周を第１樹脂にて覆って被覆する。第１樹脂２０がフィラーを含まないことによって、容量素子１０の内部まで隙間なく第１樹脂２０が入り込み、メタリコン電極１２における隙間も塞がる。そのため、容量素子１０に対する酸素および水蒸気等の侵入を抑制することができる。第１樹脂２０によって容量素子１０を覆った後、硬化させる。第１樹脂２０としては例えばエポキシ樹脂などが挙げられる。

【0014】

外装容器３０は、一面のみが開口となった、金属製の容器である。外装容器３０は、第１樹脂２０で被覆した容量素子１０を内部に収容する。その後、外装容器３０の中に第２樹脂４０を充填し封止することで、コンデンサ１００が製造される。

【0015】

ここで、第２樹脂４０の比重に対して、第１樹脂２０で被覆した容量素子１０の比重が小さいために、第２樹脂４０を注液している際に、第１樹脂２０で被覆した容量素子１０は、第２樹脂４０に対して浮いてくることになる。

【0016】

そのため、外装容器３０に対する容量素子１０の位置は定まらず、場合によっては十分な絶縁性能を得ることができない場合もある。例えば、容量素子１０におけるメタリコン電極１２が、外装容器３０に接触し、短絡することなどが起こり得る。また、容量素子１０には内部に空洞が多い関係で、第２樹脂４０よりも比重が軽い場合がある。結果として、第２樹脂を注液している際に、容量素子１０が浮いてくる可能性が高い。

【0017】

なお、第２樹脂４０はフィラーを含んでいる。そのため、第１樹脂２０なしに、第２樹脂４０のみで封止した場合、容量素子１０に対する酸素および水蒸気等の侵入を抑制することができない。ただし、第２樹脂４０がフィラーを含んでいるために、硬化する際に発生する熱が少なく、容量素子１０を傷める可能性が低い。第２樹脂４０としては例えばウレタン樹脂などが挙げられる。

【0018】

〔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。

【0019】

（コンデンサ１の概要）
次に、本実施形態１に係るコンデンサ１に関して説明する。図１は、実施形態１に係るコンデンサ１を示す模式図である。コンデンサ１は、容量素子１０と、第１樹脂２０と、外装容器３０と、第２樹脂４０と、内装容器５０と、を備える。

【0020】

内装容器５０は、一面のみが開口となった、樹脂製の容器である。内装容器５０は、硬化していない状態の第１樹脂２０で被覆した容量素子１０を内部に収容する。その後、第１樹脂２０を硬化させる。結果的に、内装容器５０と容量素子１０とは結合される。つまり、容量素子１０と内装容器５０との間において、第１樹脂２０のみが存在する部分があり、そこで両者が結合している。

【0021】

その後、容量素子１０と結合された、内装容器５０を外装容器３０に収容し、内装容器５０および外装容器３０の中に第２樹脂４０を充填し封止することで、コンデンサ１が製造される。つまり、内装容器５０は、容量素子１０が中に配置され、容量素子１０と外装容器３０との間に位置する樹脂製の容器である。

【0022】

すなわち、コンデンサ１００では、容量素子１０のみ第１樹脂２０が硬化されるのに対し、コンデンサ１では、容量素子１０と内装容器５０とを結合するように第１樹脂２０が硬化される。なおコンデンサ１でも、コンデンサ１００と同様に、容量素子１０は第１樹脂２０で覆われているために、酸素および水蒸気による容量素子１０の劣化を防ぐことができる。

【0023】

（容量素子１０に対する絶縁）
コンデンサ１では、容量素子１０は、内装容器５０と結合されている。また、容量素子１０は、樹脂製の内装容器５０に収容されるために、外装容器３０と直接接触することはない。そのため、容量素子１０の絶縁性を担保することが容易である。

【0024】

また、内装容器５０に容量素子１０が結合されているため、外装容器３０に対して、内装容器５０を配置することによって、容量素子１０の位置を決定することができる。さらに、内装容器５０は側面も樹脂で覆われているために、容量素子１０の位置決めを厳密に行わなくても、容量素子１０は十分な絶縁距離を確保することが容易となる。

【0025】

（酸化防止および耐湿性）
容量素子１０は、フィラーを含まない第１樹脂２０によって覆われており、この第１樹脂２０は、容量素子１０の内部にまで入り込む。そのため、容量素子１０が直接的に空気と接触している部位がなくなるために、酸素および水蒸気の侵入を防止することができる。すなわち、容量素子１０の酸化防止および耐湿性向上の効果がある。なお、容量素子１０に対する第１樹脂２０の含侵を減圧状態の環境下で行うことで、容量素子１０内の脱泡を行うことができる。

【0026】

（コンデンサ１の製造工程）
実施形態１に係るコンデンサ１の製造工程に関して説明する。図２は、実施形態１に係るコンデンサ１の製造工程を示すモデル図である。

【0027】

容量素子１０をまず構成する（工程６１）。その後、容量素子１０を、第１樹脂２０が満たされた液槽に漬け込み引き上げることで、容量素子１０を第１樹脂２０で被覆する（工程６２）。第１樹脂２０で被覆した容量素子１０を内装容器５０に収容する（工程６３）。その後、内装容器５０および容量素子１０ごと、第１樹脂２０を硬化させ、内装容器５０と容量素子１０とを結合する（工程６４）。

【0028】

結合した内装容器５０を外装容器３０に収容する（工程６５）。第２樹脂４０を、まず内装容器５０に対して注液し、外装容器３０には注液しない（工程６６）。第２樹脂４０の注液を続けると、内装容器５０は一杯になり、内装容器５０の上端の縁から溢れて外装容器３０に入っていく（工程６７）。

【0029】

外装容器３０に第２樹脂４０が注液されていくことになるが、既に内装容器５０は一杯まで第２樹脂４０が注液されているため、内装容器５０側の重量は十分に重くなっている。外装容器３０の第２樹脂４０の液面までの高さにおける内装容器５０側の比重と第２樹脂４０の比重とでは、内装容器５０側の比重の方が十分に大きい。そのため、容量素子１０と結合した内装容器５０は外装容器３０に対して浮き上がることなく、第２樹脂４０を最後まで注液することができる（工程６８）。その後で外装容器３０ごと第２樹脂４０を硬化させる（工程６９）ことで、コンデンサ１を製造する。

【0030】

〔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。

【0031】

実施形態２では、実施形態１とコンデンサ１の製造工程における、第２樹脂４０の注液の処理が異なる。図３は、実施形態２に係るコンデンサ１の製造工程を示すモデル図である。実施形態２に係るコンデンサ１の製造工程では、工程６１から工程６５までは、実施形態１と同様である。

【0032】

第２樹脂４０は、内装容器５０と外装容器３０との液面の高さが同一になるように、注液していく（工程７１）。例えば、内装容器５０に開口または切り込みがあり、そこから、内装容器５０と外装容器３０との間で第２樹脂４０が移動し、互いの液面の平衡がとれてもよい。

【0033】

第２樹脂４０の注液を続け、規定の液面高さまで注液を行う（工程７２）。なお、このときに、内装容器５０の重量が十分に重たいために、内装容器５０および容量素子１０が浮くことはない。その後で、外装容器３０ごと第２樹脂４０を硬化させる（工程７３）ことで、コンデンサ１を製造する。

【0034】

〔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。

【0035】

実施形態３では、実施形態１に係るコンデンサ１の製造工程における、第２樹脂４０の注液の処理が、実施形態１とは異なる。図４は、実施形態３に係るコンデンサ１の製造工程を示すモデル図である。実施形態３に係るコンデンサ１の製造工程では、工程６１から工程６４までは、実施形態１と同様である。

【0036】

第１樹脂によって内装容器５０および容量素子１０を結合した後に、結合した内装容器５０を外装容器３０に収容し、内装容器５０と外装容器３０とをクリップ８０で仮固定する（工程８１）。

【0037】

第２樹脂４０は、まず外装容器３０に対して注液し、内装容器５０には注液しない（工程８２）。第２樹脂４０の注液を続けると、外装容器３０の液面高さが内装容器５０の上縁の高さよりも高くなり、内装容器５０の上縁から第２樹脂４０が内装容器５０の中に入っていく（工程８３）。なお、このときに、クリップ８０によって、内装容器５０と外装容器３０とが仮固定されているために、内装容器５０側の比重と、第２樹脂４０との比重に関係なく、内装容器５０および容量素子１０が浮くことはない。

【0038】

第２樹脂４０の注液を続け、規定の液面高さまで注液を行う（工程８４）。その後で、クリップ８０を取り外した上で、外装容器３０ごと第２樹脂４０を硬化させる（工程８５）ことで、コンデンサ１を製造する。

【0039】

なお、他の実施形態においても、クリップ８０によって内装容器５０と外装容器３０とを固定することによって、内装容器５０および容量素子１０の浮き上がりを防止することは有効である。そのため、コンデンサ１における容量素子１０の位置を高精度に管理することができ、高い絶縁性能を有したコンデンサとすることができる。

【0040】

〔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。

【0041】

実施形態４では、実施形態１から３のコンデンサ１の製造工程における、第１樹脂の硬化タイミングが異なる。図５は、実施形態４に係るコンデンサ１の製造工程を示すモデル図である。実施形態４に係るコンデンサ１の製造工程では、工程６１から工程６３までは、実施形態１と同様である。

【0042】

外装容器３０の中に、第１樹脂２０を小量注液し、その後、第１樹脂２０で被覆した容量素子１０を収容した内装容器５０を、外装容器３０の中に収容する（工程９１）。その後、外装容器３０、内装容器５０および容量素子１０ごと、第１樹脂２０を硬化させ、外装容器３０と内装容器５０と容量素子１０とを結合する（工程９２）。

【0043】

第２樹脂４０を実施形態１から３のいずれかの方法で外装容器３０および／または内装容器５０に注液する（工程９３）。第２樹脂４０の注液を続け、規定の液面高さまで注液を行う（工程９４）。なお、このときに、工程９２によって外装容器３０、内装容器５０および容量素子１０が結合しているため、容量素子１０が浮き上がることがない。

【0044】

その後で、外装容器３０ごと第２樹脂４０を硬化させる（工程９５）ことで、コンデンサ１を製造する。

【0045】

〔変形例〕
実施形態１から３のいずれも、第１樹脂２０で硬化、第２樹脂４０で硬化の二回硬化でコンデンサ１を製作しているが、硬化回数を増やしてもよい。具体的には、実施形態１では工程６７の段階で、実施形態２では工程７１の段階で、実施形態３では工程８２の段階で、第２樹脂４０を一次硬化しても構わない。この場合、クリップ８０を用いず、また軽い内装容器５０を用いても、容量素子１０が浮き上がることを防止することができる。

【0046】

実施形態４において、内装容器５０に代えて、樹脂製の内装底を有していてもよい。この場合、容量素子１０と外装容器３０の底面との接触箇所は、内装底によって防止され、外装容器３０に対する容量素子１０の位置は、第１樹脂との結合によって位置決めされる。そのため、内装容器５０のように、容量素子１０に対して５面を囲う必要はなく、底面の一面のみを覆う、内装底であってもよい。

【0047】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るコンデンサは、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と、外装容器と、前記容量素子が中に配置され、前記容量素子と前記外装容器との間に位置する樹脂製の内装容器と、前記内装容器および前記外装容器の中に充填された充填樹脂と、を備える。

【0048】

上記の構成によれば、容量素子と外装容器との間に樹脂製の内装容器があるために、容量素子の十分な絶縁が確保できる。

【0049】

本発明の態様２に係るコンデンサは、上記の態様１において、前記容量素子を覆い、フィラーを含まない被覆樹脂をさらに備える構成としてもよい。

【0050】

上記の構成によれば、容量素子が被覆樹脂によって覆われているため、コンデンサ内部に酸素および水蒸気が入ることをふせぐことができ、コンデンサとしての性能劣化を防ぐことができる。

【0051】

本発明の態様３に係るコンデンサは、上記の態様２において、前記容量素子と前記内装容器との間において、前記被覆樹脂のみが存在する部分がある構成としてもよい。

【0052】

上記の構成によれば、容量素子と内装容器とが被覆樹脂によって結合されることになる。そのため、充填樹脂を注液することによる、容量素子の位置ずれまたは浮き上がりを防ぐことができる。

【0053】

本発明の態様４に係るコンデンサは、上記の態様１から３のいずれかにおいて、前記充填樹脂は、フィラーを含む樹脂である構成としてもよい。

【0054】

上記の構成によれば、大量に樹脂を硬化させる必要がある充填樹脂の硬化時に、発熱を少なくすることができるため、容量素子を傷めない。

【0055】

本発明の態様５に係るコンデンサの製造方法は、一対の電極と、前記一対の電極に位置する誘電体とによって容量素子を形成する工程と、前記容量素子を樹脂製の内装容器に収容する工程と、前記内装容器を外装容器に収容する工程と、前記内装容器および前記外装容器の中に充填樹脂を充填する工程と、前記充填樹脂を硬化させる工程と、を含む。

【0056】

上記の構成によれば、容量素子と外装容器との間に樹脂製の内装容器があるために、容量素子の十分な絶縁が確保できる。

【0057】

本発明の態様６に係るコンデンサの製造方法は、上記の態様５において、前記容量素子を前記内装容器に収容する前に、前記容量素子に対しフィラーを含まない被覆樹脂で被覆する工程、をさらに含んでもよい。

【0058】

上記の構成によれば、容量素子が被覆樹脂によって覆われているため、コンデンサ内部に酸素および水蒸気が入ることを防ぐことができ、コンデンサとしての性能劣化を防ぐことができる。

【0059】

本発明の態様７に係るコンデンサの製造方法は、上記の態様５または６において、前記容量素子を前記内装容器に収容した後に、前記被覆樹脂を硬化させる工程、をさらに含んでもよい。

【0060】

上記の構成によれば、容量素子と内装容器とが被覆樹脂によって結合されることになる。そのため、充填樹脂を注液することによる、容量素子の位置ずれまたは浮き上がりを防ぐことができる。

【0061】

〔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】

【0062】

１、１００ コンデンサ
１０ 容量素子
１１ 巻回体
１２ メタリコン電極
１３ 外部端子
２０ 第１樹脂（被覆樹脂）
３０ 外装容器
４０ 第２樹脂（充填樹脂）
５０ 内装容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】