ケースモールド型コンデンサ
【課題】コンデンサ素子の発熱を積極的に外部に放熱し、耐熱性が高く信頼性に優れたケースモールド型コンデンサを提供する。
【解決手段】本発明のケースモールド型コンデンサ１では、コンデンサ素子２を収容した金属ケース１２に樹脂１３を充填し、この樹脂１３にフィラーを含有させるとともにフィラーの樹脂１３に対する含有率が金属ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａに向かって漸減する構成とした。すなわち、本発明のケースモールド型コンデンサ１は熱伝導性の高いフィラーを、比較的放熱性の高い金属ケース１２下部（底部側）付近に多く存在させることにより、コンデンサ素子２から発生した熱を外部に積極的に放熱する構成となっている。この結果、ケースモールド型コンデンサ１の耐熱性が高まり、ケースモールド型コンデンサ１の信頼性を向上させることができる。
【解決手段】本発明のケースモールド型コンデンサ１では、コンデンサ素子２を収容した金属ケース１２に樹脂１３を充填し、この樹脂１３にフィラーを含有させるとともにフィラーの樹脂１３に対する含有率が金属ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａに向かって漸減する構成とした。すなわち、本発明のケースモールド型コンデンサ１は熱伝導性の高いフィラーを、比較的放熱性の高い金属ケース１２下部（底部側）付近に多く存在させることにより、コンデンサ素子２から発生した熱を外部に積極的に放熱する構成となっている。この結果、ケースモールド型コンデンサ１の耐熱性が高まり、ケースモールド型コンデンサ１の信頼性を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特にハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に収容し、さらにこれを樹脂でモールドしたケースモールド型コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、電気モータに関連して使用されるコンデンサとして高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、このようにＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。
【０００５】
図８はこの種の従来のケースモールド型コンデンサ１００の構成を示した断面図であり、図８において、コンデンサ素子１０１は誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した２枚の金属化フィルム（図示せず）を巻回することによって構成されたものであり、両端面に一対のメタリコン電極１０２が形成されている。
【０００６】
メタリコン電極１０２には一対のバスバー１０３が接続され、このバスバー１０３のメタリコン電極１０２との接続部とは異なる方向の一端には外部接続端子部１０３ａが設けられている。
【０００７】
そして、上面開放型の樹脂ケース１０４内に上記一対のバスバー１０３が接続されたコンデンサ素子１０１を収容し、このコンデンサ素子１０１と樹脂ケース１０４の内壁間の隙間にモールド樹脂１０５を充填することにより、バスバー１０３の一端に設けた外部接続端子部１０３ａが外部に表出したケースモールド型コンデンサ１００が構成されているものである。
【０００８】
なお、上記モールド樹脂１０５は、製品としての耐湿性の向上等を目的としてコンデンサ素子１０１を被覆するものであり、これによって周囲からの湿度（水分）の浸入を阻止することができるばかりでなく、強度や耐衝撃性が強い樹脂の特性を活かして強固な筐体を実現するという役割も兼ねるものである。
【０００９】
すなわち、このように構成された従来のケースモールド型コンデンサ１００は、樹脂ケース１０４内にコンデンサ素子１０１を収容し、隙間にモールド樹脂１０５を充填して硬化させることにより、製品としての耐湿性向上と、機械的強度や耐衝撃性の向上が図れるというものであった。
【００１０】
なお、この出願の発明の先行技術文献情報としては、例えば特許文献１、特許文献２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−５８３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
確かに、上記従来のケースモールド型コンデンサは耐湿性や機械的強度、あるいは耐衝撃性にある程度優れたものであったが、コンデンサとして十分な性能を発揮するためには、より過酷な環境においても長期間に渡って特性劣化が少ないことが必要とされており、従来の構造ではこの要求を十分に満足することができなかった。
【００１３】
特に自動車用途として用いられるコンデンサはその設置場所等の要因により高温・多湿の環境に曝されることが多い。したがって、コンデンサとして長期間に亘る特性の維持を図るためには、素子からの発熱を外部へ放熱させることによる耐熱性の向上や、あるいは耐湿性の向上が極めて重要となる。
【００１４】
また、ケースモールド型コンデンサをＨＥＶ用として使用する場合には、直流電源の交流成分を平滑化する目的で使用されるために直流電源への平滑リプル電流が大きくなる。このため、素子の発熱量が多くなり、ＨＥＶ用ケースモールド型コンデンサでは熱余裕度が少ないものになってしまうという課題もあった。この点からも素子の放熱性を高めることは重要である。
【００１５】
この素子の放熱性を解決する手段としては、一般にモールド樹脂に無機フィラーを添加する方法が知られている。しかし、より優れた放熱性を得るために無機フィラーを多く添加した場合、モールド樹脂の粘度が高くなり、モールド樹脂を樹脂ケースの内部に十分に充填できない可能性がある。
【００１６】
そこで、本発明は優れた耐熱性と耐湿性を有し、かつモールド樹脂を樹脂ケース内部に十分に充填させた信頼性に優れたケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そして、この課題を解決するために本発明のケースモールド型コンデンサは、誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、前記樹脂はフィラーを含有し、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が、前記金属ケースの内底面から前記金属ケースの開口面に向かって漸減する構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成によると、ケースモールド型コンデンサの放熱性を高めることができる。
【００１９】
これは、熱伝導性の高いフィラーを金属ケースの内底面付近のモールド樹脂に比較的多く存在させることにより、コンデンサ素子から発生した熱がこのフィラーを介して金属ケースの底部に伝わり、金属ケースの底部から外部に向けて放熱されることによる。
【００２０】
すなわち、本発明は上面開放型の金属ケースにおいて、上部（開放面側）よりも放熱性の高い下部（底面側）にコンデンサ素子から発生した熱を積極的に伝導させることによってケースモールド型コンデンサの放熱性を高めるものである。
【００２１】
また、このように本発明によるケースモールド型コンデンサは放熱性に優れたものであるが、用いられるモールド樹脂は十分に流動性を有したものであり、このモールド樹脂は金属ケース内部に満遍なく充填された状態となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１のコンデンサ素子の構成を示した断面図
【図２】実施例１のコンデンサ素子に用いられる一対の金属化フィルムを示した平面図
【図３】実施例１のケースモールド型コンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
【図４】実施例１のケースモールド型コンデンサのフィラーの含有状態を示す図であり、（ａ）はケースモールド型コンデンサの断面図、（ｂ）はフィラーの含有率の変化を示す図
【図５】実施例２のフィラーの含有率の変化を示す図
【図６】実施例３のフィラーの含有率の変化を示す図
【図７】実施例４のフィラーの含有率の変化を示す図
【図８】従来のケースモールド型コンデンサの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施例１）
まず、本実施例のケースモールド型コンデンサ１に用いるコンデンサ素子２について図１および図２を用いて説明する。
【００２４】
ここで、図１はコンデンサ素子２の構成を示した断面図であり、図２はコンデンサ素子２に用いられる一対の金属化フィルムを示した平面図である。
【００２５】
図１と図２において、例えば第１の金属化フィルム３はＰ極用の金属化フィルム、第２の金属化フィルム４はＮ極用の金属化フィルムである。そしてこれらを一対として重ね合わせ、複数回巻回することによってフィルムコンデンサであるコンデンサ素子２が形成される。
【００２６】
図１に示されるように、第１の金属化フィルム３は、誘電体となるポリプロピレンフィルム５ａの片面上に一端の絶縁マージン６ａを設けて金属蒸着電極７ａが形成されており、この金属蒸着電極７ａは端面に形成されたメタリコン電極８ａと接続されて電極を外部へ引き出している。ここで、このポリプロピレンフィルム５ａの厚みは２〜４μｍ程度であり、コンデンサ素子２の容量はポリプロピレンフィルム５ａの幅や巻回数を適宜選択することによって所望の値とすることができる。
【００２７】
金属蒸着電極７ａは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン６ａに向かう側に、オイル転写により形成された金属蒸着電極を有しない非蒸着のスリット９ａにより複数の分割電極１０ａに夫々区分されている。さらに、図２（ａ）に示されるように、これら分割電極１０ａは、有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン６ａと反対側でメタリコン電極８ａに近い側に位置するポリプロピレンフィルム５ａの片面全体に蒸着された金属蒸着電極７ａにヒューズ１１ａで並列接続しているものである。
【００２８】
このヒューズ１１ａは、コンデンサ素子２の自己保安機能を担うものである。すなわち、コンデンサ素子２の動作時に異常が発生した際に、異常の原因となっている分割電極１０ａに接続されたヒューズ１１ａが蒸発し、分割電極１０ａが金属蒸着電極７ａから切り離されることによって、絶縁破壊することなく容量減少を最小限に止めてコンデンサ素子２のコンデンサとしての機能を維持するものである。
【００２９】
なお、第２の金属化フィルム４も図１および図２（ｂ）に示されるように第１の金属化フィルム３と同様の構成となっている。したがって、第２の金属化フィルム４の構成の説明は省略する。
【００３０】
また、第２の金属化フィルム４も第１の金属化フィルム３と同様にヒューズ１１ｂを備えており、異常時にはこのヒューズ１１ｂを切り離すことによって、コンデンサ素子２のコンデンサとしての機能を維持する。
【００３１】
ここで、これまでに説明した金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂについて詳しく述べる。
【００３２】
金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂはアルミニウムとマグネシウムからなる合金を蒸着することによって形成されたものであり、特に本実施例においてはアルミニウムとマグネシウムの混合比率を９５：５としている。
【００３３】
一般的に金属の水に対する熱力学的安定性はプールベイ図にて表されるが、このプールベイ図にて表される熱力学安定性が低い物質ほど水分と反応しやすい、すなわち水分除去能力があるものである。ここで、マグネシウムは熱力学安定性が低く、水分除去能力が優れた物質であるため、マグネシウムを用いた合金を蒸着した本実施例のコンデンサ素子２では第１の金属化フィルム３、第２の金属化フィルム４の内部や表面の水分を除去することができ、漏れ電流の経路を少なくすることを可能としている。この結果、コンデンサ素子２の特性劣化を抑制することができる。
【００３４】
なお、上述したプールベイ図によるとマグネシウム以外にもチタン、マンガン等の金属も熱力学安定性が低く、水分除去能力が優れたものであるが、コンデンサ製造時の蒸着プロセスを考えると、沸点が低く蒸気圧が高いものが好ましいため、チタン、マンガンよりも蒸気圧が高いマグネシウムが特に好ましいものである。
【００３５】
次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて上述したコンデンサ素子２を用いた本実施例のケースモールド型コンデンサ１の構成について述べる。
【００３６】
ここで、図３（ａ）は本実施例のケースモールド型コンデンサ１の上面図であり、図３（ｂ）はケースモールド型コンデンサ１の断面図である。
【００３７】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、ケースモールド型コンデンサ１はコンデンサ素子２を隣接させた状態でアルミ製のケース１２に収容することで構成される。
【００３８】
ケース１２は図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、一端が外部に向けて開口した開口面１２ａを有する箱型形状となっている。この開口面１２ａは、後述する樹脂１３を注型するための注型面となる。
【００３９】
コンデンサ素子２のメタリコン電極８ａおよびメタリコン電極８ｂにはバスバー１４が溶接されており、このバスバー１４にてケース１２に収容されたコンデンサ素子２どうしは電気的に接続されている。なお、図３（ｂ）に示されるように、バスバー１４はケース１２に内蔵される内蔵部１４ａと、ケース１２外に表出した表出部１４ｂとで構成され、これら内蔵部１４ａと表出部１４ｂは一体化されている。なお、内蔵部１４ａは前述したようにコンデンサ素子２のメタリコン電極８ａおよびメタリコン電極８ｂに溶接される部分であり、表出部１４ｂは外部機器等（図示せず）と接続される部分である。
【００４０】
このコンデンサ素子２のケース１２における固定は、ケース１２内の所定の位置にコンデンサ素子２を配置した後、樹脂１３を充填し固化させることで行われる。本実施例ではケース１２内に充填させる樹脂１３としてエポキシ樹脂を用いている。コンデンサ素子２のケース１２内における位置決めは図３（ｂ）に示すように、ケース１２の内底面１２ｂに設けられた複数の支持体１５によって行われる。すなわち、樹脂１３を充填する前に、例えば支持体１５をケース１２の内底面１２ｂの所定の位置に設けられた穴に嵌入し固定させ、さらにコンデンサ素子２を支持体１５の位置に従ってケース１２内に配置する。そして、樹脂１３を注入することによってコンデンサ素子２は所定の位置に位置決めされた状態で、ケース１２内に固定されることになる。
【００４１】
ここで、この支持体１５としては熱伝導性に優れた絶縁材料を用いることが望ましい。具体的には、絶縁体としてのシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミから選ばれる絶縁材料、半導体としての酸化亜鉛または炭化珪素を混入した樹脂、表面を絶縁体で被覆した導体としての銅またはアルミニウムまたは鉄、等の材料が使用できるものであり、コスト面等から判断すると、アルミナ、酸化マグネシウムが適しているものである。
【００４２】
また、支持体１５として、炭素繊維、ガラス繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、液晶性樹脂繊維等の絶縁性繊維材料の繊維方向を熱伝導したい方向に揃え、これらを結束するように樹脂で被覆した構成のもの（熱伝導は繊維方向で極めて高く、繊維間で低い）を用いることも可能である。
【００４３】
取り付け脚１６は、ケースモールド型コンデンサ１を外部機器に取り付けるために用いられる。この取り付け方法は特に限定されるものではないが、例えば図３（ａ）に示されるように取り付け脚１６の先端部分に取り付け孔１６ａを設け、この取り付け孔１６ａにボルトを通すことで、外部機器に取り付けてもよい。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、樹脂１３をケース１２に注入する際は、ケース１２の開口面１２ａを上側とし、ケース１２の上部からケース１２内部に樹脂を充填するものであるが、実際に外部機器に取り付ける際は特にこの態様に限られることはない。すなわち、外部機器に取り付ける際はケース１２の開口面１２ａを下側としてもよい。樹脂１３が十分に固化してさえいれば、ケース１２の開口面１２ａを下側とし外部機器に取り付けたとしても、固化した樹脂１３がケース１２内部から剥離することはない。
【００４４】
次に、本願発明のポイントである樹脂１３について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。ここで、図４（ａ）はケースモールド型コンデンサ１の断面図であり、図４（ｂ）は樹脂１３のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、図４（ａ）では樹脂１３の状態をわかりやすく示すため、図３（ｂ）で示したケースモールド型コンデンサ１の断面図よりも簡略化して図示している（すなわちバスバー１４、支持体１５等は図示していない）。また、図４（ｂ）ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点（すなわち、０）とし、開口面１２ａを終点（すなわち、１）とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率（ｖｏｌ％）の変化を示している。含有率は、所定の位置の樹脂を切り出し、断面をＳＥＭで観察すること、また、６００〜８００℃で加熱し灰分を測定することにより求めた。
【００４５】
本実施例においては上述したように樹脂１３としてエポキシ樹脂を用いている。エポキシ樹脂は耐水性、耐湿性に比較的優れているため、エポキシ樹脂を樹脂１３として用いることで本実施例のコンデンサ素子２は外部湿気の影響を受けにくく、その特性の劣化が抑制されたものとなっている。
【００４６】
また、本実施例の樹脂１３はフィラーを含有している。フィラーとしては高い熱導電性と絶縁性を有するものが望ましく、例えばシリカ、窒化ホウ素、アルミナ、酸化チタン、ホワイトカーボン、マイカ、グラスファイバー等、あるいはこれらの混合物を用いることが望ましい。中でも熱導電性に優れた窒化ホウ素や、信頼性やコスト面からシリカを用いることが望ましい。
【００４７】
ここで樹脂１３の本実施例特有の特徴について説明する。
【００４８】
本実施例の樹脂１３においては、樹脂１３内に含まれるフィラーの含有率がケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて連続的に変化したものとなっている。すなわち、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は、図４（ａ）に示されるようにケース１２の中空部においてその内底面１２ｂから側壁の上端部（開口面１２ａ）まで樹脂１３が満遍なく充填された構成であるが、樹脂１３が含有するフィラーの含有率は図４（ｂ）に示されるように、ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて漸減するように変化している。特に本実施例では、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部までの領域では、この領域に含まれるフィラーの含有率が４０ｖｏｌ％以上となるように調整している。なお、この領域は図４（ａ）において破線によって囲まれる領域であり、図４（ａ）、図４（ｂ）では領域Ａとして示している。
【００４９】
一方、上述したように樹脂１３においてフィラーの含有率は連続的に漸減していく構成であるため、コンデンサ素子２の下端部から上端部にかけての領域におけるフィラーの含有率は、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部にかけてのフィラーの含有率よりも低くなる。
【００５０】
さらに、樹脂１３に含まれるフィラーの含有率は、コンデンサ素子２の上端部から開口面１２ａにかけての領域が最も小さく、ケース１２の開口面１２ａ付近（図４（ｂ）の曲線の右端部）において最も低い構成となっている。この開口面１２ａ付近のフィラーの含有率はケースモールド型コンデンサ１が曝される環境によって適宜調整するとよい。例えば、実使用時において、開口面１２ａが蓋等の何らかの手段で封止され、ケースモールド型コンデンサ１内部に熱衝撃が加わりにくいような状況であればフィラーの含有率を２０ｖｏｌ％以下の低いものとしても構わない。
【００５１】
以下、本実施例のケースモールド型コンデンサ１の構成による効果について述べる。
【００５２】
まず、本実施例のケースモールド型コンデンサ１ではその放熱性が優れたものとなっている。これは、樹脂１３が含有したフィラーの含有率が、ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて漸減した構成となっていることによる。
【００５３】
すなわち、本実施例のケース１２は金属であるアルミニウムにて形成されており放熱性の優れたものであるが、図２（ｂ）にて示されるように上面開口型の構成のため、開口面１２ａ側よりもケース１２を構成するアルミニウム板を介して外部に放熱が可能な内底面１２ｂ側の方が放熱性に優れている。したがって、本実施例のケースモールド型コンデンサ１ではこの放熱性に優れる内底面１２ｂ側の樹脂１３に多くのフィラーを含有させることで、コンデンサ素子２からの発熱をフィラーを介してケース１２の内底面１２ｂに伝導させ、外部への放熱を積極的に行っている。
【００５４】
この結果、本実施例では樹脂１３内のフィラーの分布状態を特徴的なものにすることによって、同じ量のフィラーを樹脂１３内に均一に分散させた場合と比較して効率的に放熱することを可能としている。
【００５５】
このように本実施例のケースモールド型コンデンサ１では、駆動時のケースモールド型コンデンサ１の熱を効果的に外部に放熱し、その耐熱性を高めることによってコンデンサ特性の劣化が抑制された信頼性の高いものとなっている。
【００５６】
特に本実施例において、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部までの領域Ａでは、この領域に含まれるフィラーの含有率が４０ｖｏｌ％以上となるように調整している。ケースモールド型コンデンサ１と領域Ａのフィラーの含有率について検証した結果について（表１）に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
（表１）に示されるように、本実施例において領域Ａのフィラーの含有率を３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とするために粘度が６０℃にて１０００ｍＰａ／ｓ、１７００ｍＰａ／ｓ、２０００ｍＰａ／ｓである樹脂１３をそれぞれ用いた。一方、従来のケースモールド型コンデンサのごとく、樹脂１３全体のフィラーの含有率が一定である場合、領域Ａの含有率を３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とするためには、粘度が６０℃にて１６００ｍＰａ／ｓ、４０００ｍＰａ／ｓ、７５００ｍＰａ／ｓである樹脂１３を用いなくてはならなかった。このことより従来のケースモールド型コンデンサの構成では樹脂１３の粘度が高いため、ケース１２内部に十分に樹脂１３を充填させることが難しくなることがわかる。
【００５９】
そして、各条件のコンデンサ素子２（２５μＦ）に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚにて電流を流したところ、コンデンサ素子２は（表１）のΔＴに示すような温度上昇が見受けられた。
【００６０】
ここで固化した樹脂１３を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて断面観察したところ、実施例１のケースモールド型コンデンサ１ではどの条件においてもボイドが発生しなかったことに対し、従来のケースモールド型コンデンサでは４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％の条件下においてボイドが発生していた。このようにボイドが発生した場合、部分放電が発生し、絶縁不良の原因となる。あるいは、ボイドに外部から水分が浸入し、完成品としてのケースモールド型コンデンサ１の品質を低下させてしまう可能性がある。
【００６１】
すなわち、領域Ａのフィラーの含有率を４０ｖｏｌ％以上とした場合、従来のケースモールド型コンデンサではボイドが発生することに対し、本実施例の構成ではボイドが発生することなく、放熱性を確保した上で優れた信頼性も有していることがわかる。
【００６２】
また、本実施例のケースモールド型コンデンサ１では、図３（ｂ）に示されるように熱伝導性に優れた支持体１５が設けられており、コンデンサ素子２から発生した熱はこの支持体１５を伝導して外部に放熱されている。このように、熱伝導性に優れた支持体１５を設けることによっても本実施例のケースモールド型コンデンサ１の耐熱性はさらに優れたものとされている。
【００６３】
また、フィラーにはケースモールド型コンデンサ１の耐熱性を高める以外にも外部からの水分の浸入を防ぐ効果も見込まれるが、本実施例のケースモールド型コンデンサ１では開口面１２ａ側の樹脂１３のフィラーの含有率が比較的低くなっているため、開口面１２ａ側から水分がケースモールド型コンデンサ１内部に浸入してしまうことがあり得る。このため、本実施例のコンデンサ素子２の金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂをアルミニウムと水分除去能力に優れたマグネシウムからなる合金を用いて形成しているのである。このため、仮にケースモールド型コンデンサ１内に水分が浸入したとしてもこの水分は除去され、漏れ電流の経路を少なくすることができる。したがって、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は上述したように耐熱性に優れると同時に、その耐湿性においても十分な特性を有するものであり、信頼性の高いものとなっている。なお、樹脂１３として耐湿性に優れたエポキシ樹脂を用いることによっても、ケースモールド型コンデンサ１の耐湿性はさらに高められている。
【００６４】
また、樹脂１３内のフィラーの分布に上述したような特性を持たせるためには、粒径が大きいフィラーを用いることが望ましい。粒径が大きいフィラーは比較的沈降しやすく、樹脂１３のフィラーの含有率を内底面１２ｂ側から開口面１２ａ側にかけて漸減する状態とすることができる。粒径の大きさとしては３０μｍ以上のフィラーが好ましい。この大きさのフィラーを用いることで上記のようなフィラーの分散状態とすることができる。
【００６５】
具体的には、３０μｍ以上の粒径のシリカをエポキシ樹脂中に分散処理し、このエポキシ樹脂をケース１２の中空部に注入し、加熱、固化することで上述のようなフィラーの分散状態としている。加熱方法としては恒温槽を用いて、漸次熱をかける。これは時間をかけて加熱した方が、シリカがケース１２の内底面１２ｂに沈降し、図４（ｂ）で示すようなフィラーの分布としやすいためである。すなわち樹脂１３内のフィラーの分布は、分散処理条件、加熱時間を適宜変更することのみで調整することが可能である。例えば、内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を大きくしたいときは、加熱にかける時間を長くすればよい。
【００６６】
なお、比重の大きいフィラーを用いることでも上記のようなフィラーの分散状態とすることができる。例えばアルミナは比較的比重が大きく沈降し易いため、これをフィラーとして用いることで上記のような分散状態を形成できる。
【００６７】
また、フィラーの含有率を内底面１２ｂ側が高く、開口面１２ａ側が低い構成とするためには、本実施例以外の構成として例えば樹脂１３を複数層に分け、それぞれの層に含有されるフィラーの量を変えることでも可能であるが、この場合は、ケースモールド型コンデンサ１の作製時にフィラーの含有率を異ならせた複数の樹脂１３を準備する必要がある。一方、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は上述したように、作製時の加熱方法を適宜変更することのみでフィラーの含有率を内底面１２ｂ側が高く、開口面１２ａ側が低い構成とすることができ、その作製も容易であるため、生産性も優れている。
【００６８】
また、一般的にエポキシ樹脂等にフィラーを大量に含有させた場合、樹脂１３の流動性が悪くなり、ケース１２の中空部の隅々まで十分に樹脂を充填できない可能性があるが、本実施例の樹脂１３ではフィラーの分布に特徴があるものであり、フィラーの含有量自体は従来と同等であるため流動性を損なうことはなく、ケース１２の中空部の隅々にまで満遍なく樹脂１３を充填させることができる。また、樹脂１３をケース１２に注入する際に、充填前の樹脂１３が含有するフィラーの分布に偏りがあるとその充填時の流動性に影響を及ぼすことが考えられる。しかしながら、本実施例のフィラーの分布はケース１２の中空部に樹脂１３を充填した後、フィラーを沈降させることで形成するものであるため、ケース１２に注入する前の樹脂１３にはフィラーが満遍なく分布している。したがって、注入時における樹脂１３は十分な流動性を有しており、このことからもケース１２への樹脂１３の充填は問題なく行える。
【００６９】
このように本実施例のケースモールド型コンデンサ１は、耐熱性に優れるとともに十分な耐湿性を有した信頼性の高いものであり、またその生産性においても優れたものである。
【００７０】
（実施例２）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１の構成について説明する。
【００７１】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１では、樹脂２２内のフィラーの分布の状態が実施例１と異なるものであり、これ以外の構成は実施例１と同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【００７２】
本実施例の樹脂２２のフィラーの分布について図５を用いて説明する。
【００７３】
ここで、図５は樹脂２２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、図５では実施例１と同様にケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【００７４】
図５に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂２２はフィラーの含有率が略一定である第１の領域と、フィラーの含有率がケース１２の開口面１２ａに向かって漸減する第２の領域に区分される。
【００７５】
第１の領域は、内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部付近にかけて存在する。この第１の領域ではフィラーの含有率は略一定であり、また樹脂２２内においてこの第１の領域がフィラーを最も多く含有する領域となっている。
【００７６】
そして、第１の領域の上端部から開口部１２ａにかけては第２の領域が存在する。この第２の領域ではフィラーの含有率は第１の領域のフィラーの含有率と連続しており、第１の領域の上端部からケース１２の開口面１２ａに向かって漸減している。第２の領域は図５に示されるように領域Ａの一部と、コンデンサ素子２の下端部から開口面１２ａに渡って存在する。ただし、第２の領域は領域Ａを含まなくてもよい。すなわちこの場合は、領域Ａは第１の領域に含まれ、領域Ａにおけるフィラーの含有率は略一定となっている。
【００７７】
なお、領域Ａにおけるフィラーの含有率は実施例１と同様の理由から４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【００７８】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【００７９】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１では、さらに放熱性を高めることができる。これは内底面１２ｂ付近に十分な量のフィラーを含有させ、フィラーの含有率を略一定とした第１の領域を形成したことによる。
【００８０】
本実施例のケースモールド型コンデンサ２１の放熱性について検証した結果を（表２）に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
（表２）における検証では、領域Ａにおけるフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％を最大値（すなわち内底面１２ｂ付近におけるフィラー含有率が５０ｖｏｌ％であり、開口面１２ａに向けて漸次減少する構成）とした実施例１のケースモールド型コンデンサ１と、領域Ａ内にフィラーを均一に分散させ、領域Ａ内のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％の一定値（すなわち領域Ａが第５の領域内に含まれる）としたケースモールド型コンデンサ２１との放熱性を比較した。なお、この検証では静電容量２５μＦのコンデンサ素子２に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚの電流を流した際の温度の上昇値を計測した。
【００８３】
（表２）に示されるように、実施例１のケースモールド型コンデンサ１では７．５℃の温度上昇が見受けられたことに対し、本実施例のケースモールド型コンデンサ２１では６．８℃の温度上昇が見受けられた。このことより明らかなように、本実施例の態様によると放熱性をさらに向上させることができる。
【００８４】
また、図５で示されるようなフィラーの分布とするためには、ケース１２に樹脂２２を注入した後、実施例１よりもさらに時間をかけて加熱すればよい。加熱に時間をかけることでさらに多くのフィラーが沈降し、沈降したフィラーが内底面１２ｂ付近に蓄積されることで図５に示されるようなフィラーの分布状態とすることができる。
【００８５】
なお、用いるフィラーとしては実施例１と同様に３０μｍ以上の粒径のシリカや、あるいは比重が比較的大きいアルミナ等のフィラーが好ましい。
【００８６】
（実施例３）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ３１の構成について説明する。
【００８７】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ３１では、樹脂３２内のフィラーの分布の状態が実施例１や実施例２と異なるものであり、これ以外の構成は同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【００８８】
本実施例の樹脂３２のフィラーの分布について図６を用いて説明する。
【００８９】
ここで、図６は樹脂３２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、実施例１、実施例２と同様に図６ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【００９０】
図６に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂３２はフィラーの含有率がケース１２の開口面１２ａに向かって漸減する第３の領域と、フィラーの含有率が略一定である第４の領域に区分される。そして、第３の領域および第４の領域は図６に示されるように、ケース１２の内底面１２ｂ側に第３の領域が、開口面１２ａ側に第４の領域が位置している。
【００９１】
ここで、本実施例の樹脂３２は３０μｍ以上の粒径のシリカの他に粒径の小さなフィラーを含有している。より具体的には、本実施例においては粒径が５μｍ以下のシリカをさらに含有している。粒径の小さなフィラーは粒径の大きなフィラーと比べ沈降しにくい特性を有しており、これに分散処理条件、表面処理を加味することにより図６で示されるようなフィラーの分布を形成している。
【００９２】
すなわち、本実施例では実施例１、実施例２と同様に、樹脂３２を固化させる際に時間をかけて加熱を行うことにより内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を高めているものであるが、本実施例で用いている粒径の小さなフィラーは沈降しにくいため、加熱終了後も開口面１２ａ付近に残存し、略均一に樹脂３２内に分散した状態となる。一方、３０μｍ以上の粒径の大きいシリカは、実施例１と同様に樹脂３２内にその含有率が内底面１２ｂから開口面１２ａに向かって漸減するように分散する。
【００９３】
この結果、図６で示されるようなフィラーの分布状態となる。
【００９４】
したがって、本実施例の樹脂３２においては内底面１２ｂ付近には粒径の大きいフィラーが多く存在し、開口面１２ａ付近には粒径の小さいフィラーが多く存在した状態となる。
【００９５】
また、実施例１および実施例２と同様の理由から領域Ａにおけるフィラーの含有率は４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【００９６】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【００９７】
本実施例のケースモールド型コンデンサ３１は、実施例１のケースモールド型コンデンサ１と同様に優れた放熱性を有するとともに優れた耐熱衝撃性も有する。
【００９８】
本実施例のケースモールド型コンデンサ３１の耐熱衝撃性に関して検証した温度サイクル試験の結果を（表３）に示す。
【００９９】
【表３】
【０１００】
この検証は、内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％とした際の、第４の領域におけるフィラーの各含有率（１０ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％、３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％）における樹脂３２が割れない温度幅を求めたものである。なお、使用したケース１２の大きさは１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍであり、サイクル回数は１０００サイクルである。例えば、第４の領域におけるフィラーの各含有率が１０ｖｏｌ％である場合、９０℃の温度幅にて１０００回温度を変化させてもクラック等は生じなかった。
【０１０１】
この結果から、本実施例のケースモールド型コンデンサ３１は耐熱衝撃性が優れていることが明らかであり、また第４の領域におけるフィラーの含有率を高めることでさらに優れた耐熱衝撃性が得られることがわかった。
【０１０２】
このように、本実施例では粒径の異なる２種類のフィラーを用いることによって樹脂３２内のフィラーの分布の状態を適宜調整することができ、放熱性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れたケースモールド型コンデンサ３１を提供することができる。
【０１０３】
なお、内底面１２ｂ付近に沈降させるフィラーとして、実施例１、実施例２と同様にアルミナ等の比重の大きいフィラーを用いてもよい。
【０１０４】
（実施例４）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１の構成について説明する。
【０１０５】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１では、樹脂４２内のフィラーの分布の状態が実施例１、実施例２、実施例３と異なるものであり、これ以外の構成は同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【０１０６】
本実施例の樹脂４２のフィラーの分布について図７を用いて説明する。
【０１０７】
ここで、図７は樹脂４２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、実施例１、実施例２、実施例３と同様に図７ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【０１０８】
図７に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂４２は第５の領域、第６の領域、および第７の領域に区分され、これらの領域はケース１２の内底面１２ｂから第５の領域、第６の領域、第７の領域の順に位置している。
【０１０９】
上述した実施例２では、内定面１２ｂ付近にフィラーの含有率が略一定であり、かつフィラーの含有率が最も高い第１の領域を設けることで、ケースモールド型コンデンサ２１の放熱性をさらに高めたものであったが、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１においては実施例２の態様に加え、開口面１２ａ付近のフィラーの含有率も略一定のものとしている。
【０１１０】
すなわち、第５の領域はフィラーの含有率が略一定、かつ最も高く、第６の領域はケースの開口面１２ａに向かってフィラーの含有率が漸減している。これら第５の領域、第６の領域はそれぞれ実施例２の第１の領域、第２の領域に該当する。さらに本実施例では第６の領域の上方から開口面１２ａにかけて、さらに第７の領域を備えている。この第７の領域ではフィラーの含有率が略一定となっている。
【０１１１】
フィラーの含有率を図７に示されるような分布とするためには、樹脂４２に含有されるフィラーとして実施例３と同様に粒径の異なる２種類のフィラーを混合した樹脂３２を用いることで形成される。あるいは内底面１２ｂ付近に沈降させるフィラーとして比重の比較的大きいアルミナ等を用いてもよい。ここで、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１では、本実施例と同様の２種類のフィラーを用いて図６で示すようなフィラーの分布としたものであるが、本実施例と実施例３では樹脂を固化させる際の加熱方法が異なり、この加熱方法の違いにより本実施例では図７に示されるようなフィラーの分布としている。つまり、本実施例では実施例３と比較してさらに時間をかけて加熱を行っている。このように加熱に時間をかけることでさらに多くのフィラーが沈降し、内底面１２ｂ付近に蓄積されることで内底面１２ｂ付近のフィラーの分布状態が図７で示されるような状態となる。粒径の小さいフィラーは沈降しにくい性質を有するため、時間をかけて加熱を行っても、加熱終了後にはケース１２の開口部１２ａ付近には多くの球体状のフィラーが残存している。この結果、図７で示されるようなフィラーの分布状態となる。
【０１１２】
なお、実施例１〜実施例３と同様の理由から領域Ａにおけるフィラーの含有率は４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【０１１３】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【０１１４】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１では、さらに放熱性を高めることができる。これは内底面１２ｂ付近に十分な量のフィラーを含有させ、フィラーの含有率を略一定とした第５の領域を形成したことによる。
【０１１５】
ここで、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１と実施例３のケースモールド型コンデンサ３１の放熱性について検証した結果を（表４）に示す。
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
（表４）に示される検証では、領域Ａにおけるフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％を最大値（すなわち内底面１２ｂ付近におけるフィラー含有率が５０ｖｏｌ％であり、開口面１２ａに向けて漸次減少する構成）とした実施例３のケースモールド型コンデンサ３１と、領域Ａ内にフィラーを均一に分散させ、領域Ａ内のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％の一定値（すなわち領域Ａが第５の領域内に含まれる）としたケースモールド型コンデンサ４１との放熱性を比較した。なお、この検証では静電容量２５μＦのコンデンサ素子２に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚの電流を流した際の温度の上昇値を計測した。
【０１１８】
この検証の結果、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１では７．１℃の温度上昇が計測されたことに対し、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１では６．６℃の温度上昇が計測された。この結果からも、本実施例の構成によると、よりケースモールド型コンデンサ４１の放熱性を向上できることがわかる。
【０１１９】
そして、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１ではさらに第７の領域を備えた構成であるため、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１と同様に優れた耐熱衝撃性を有するものとなっている。
【０１２０】
このように、本実施例のケースモールド型コンデンサは優れた放熱性および耐熱衝撃性を有し、信頼性の高いものとなっている。
【０１２１】
なお、上記実施例１〜実施例４では、ケース１２の開口面１２ａを上側として説明したが、実施例１で述べたように実際に外部機器に取り付ける際は必ずしも開口面１２ａを上側とした態様に限られるものではない。すなわち、開口面１２ａを下側として取り付けてもよい。
【０１２２】
また、上記実施例１〜実施例４では、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルムを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリプロピレンフィルム以外にもポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等のフィルムであっても本発明の効果を奏することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によるケースモールド型コンデンサは、放熱性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れ信頼性の高いものとなっている。したがって、本発明のケースモールド型コンデンサは各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に用いられる各種コンデンサとして好適に採用でき、特に高耐熱性、高耐湿性が求められる自動車用分野に有用である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ケースモールド型コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 第１の金属化フィルム
４ 第２の金属化フィルム
５ａ、５ｂ ポリプロピレンフィルム
６ａ、６ｂ 絶縁マージン
７ａ、７ｂ 金属蒸着電極
８ａ、８ｂ メタリコン電極
９ａ、９ｂ スリット
１０ａ、１０ｂ 分割電極
１１ａ、１１ｂ ヒューズ
１２ ケース
１２ａ 開口面
１２ｂ 内底面
１３ 樹脂
１４ バスバー
１４ａ 内蔵部
１４ｂ 表出部
１５ 支持体
１６ 取り付け脚
１６ａ 取り付け孔
２１ ケースモールド型コンデンサ
２２ 樹脂
３１ ケースモールド型コンデンサ
３２ 樹脂
４１ ケースモールド型コンデンサ
４２ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特にハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサをケース内に収容し、さらにこれを樹脂でモールドしたケースモールド型コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、電気モータに関連して使用されるコンデンサとして高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、このようにＨＥＶ用として用いられる金属化フィルムコンデンサには、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。
【０００５】
図８はこの種の従来のケースモールド型コンデンサ１００の構成を示した断面図であり、図８において、コンデンサ素子１０１は誘電体フィルムの片面に金属蒸着電極を形成した２枚の金属化フィルム（図示せず）を巻回することによって構成されたものであり、両端面に一対のメタリコン電極１０２が形成されている。
【０００６】
メタリコン電極１０２には一対のバスバー１０３が接続され、このバスバー１０３のメタリコン電極１０２との接続部とは異なる方向の一端には外部接続端子部１０３ａが設けられている。
【０００７】
そして、上面開放型の樹脂ケース１０４内に上記一対のバスバー１０３が接続されたコンデンサ素子１０１を収容し、このコンデンサ素子１０１と樹脂ケース１０４の内壁間の隙間にモールド樹脂１０５を充填することにより、バスバー１０３の一端に設けた外部接続端子部１０３ａが外部に表出したケースモールド型コンデンサ１００が構成されているものである。
【０００８】
なお、上記モールド樹脂１０５は、製品としての耐湿性の向上等を目的としてコンデンサ素子１０１を被覆するものであり、これによって周囲からの湿度（水分）の浸入を阻止することができるばかりでなく、強度や耐衝撃性が強い樹脂の特性を活かして強固な筐体を実現するという役割も兼ねるものである。
【０００９】
すなわち、このように構成された従来のケースモールド型コンデンサ１００は、樹脂ケース１０４内にコンデンサ素子１０１を収容し、隙間にモールド樹脂１０５を充填して硬化させることにより、製品としての耐湿性向上と、機械的強度や耐衝撃性の向上が図れるというものであった。
【００１０】
なお、この出願の発明の先行技術文献情報としては、例えば特許文献１、特許文献２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−５８３８０号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
確かに、上記従来のケースモールド型コンデンサは耐湿性や機械的強度、あるいは耐衝撃性にある程度優れたものであったが、コンデンサとして十分な性能を発揮するためには、より過酷な環境においても長期間に渡って特性劣化が少ないことが必要とされており、従来の構造ではこの要求を十分に満足することができなかった。
【００１３】
特に自動車用途として用いられるコンデンサはその設置場所等の要因により高温・多湿の環境に曝されることが多い。したがって、コンデンサとして長期間に亘る特性の維持を図るためには、素子からの発熱を外部へ放熱させることによる耐熱性の向上や、あるいは耐湿性の向上が極めて重要となる。
【００１４】
また、ケースモールド型コンデンサをＨＥＶ用として使用する場合には、直流電源の交流成分を平滑化する目的で使用されるために直流電源への平滑リプル電流が大きくなる。このため、素子の発熱量が多くなり、ＨＥＶ用ケースモールド型コンデンサでは熱余裕度が少ないものになってしまうという課題もあった。この点からも素子の放熱性を高めることは重要である。
【００１５】
この素子の放熱性を解決する手段としては、一般にモールド樹脂に無機フィラーを添加する方法が知られている。しかし、より優れた放熱性を得るために無機フィラーを多く添加した場合、モールド樹脂の粘度が高くなり、モールド樹脂を樹脂ケースの内部に十分に充填できない可能性がある。
【００１６】
そこで、本発明は優れた耐熱性と耐湿性を有し、かつモールド樹脂を樹脂ケース内部に十分に充填させた信頼性に優れたケースモールド型コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そして、この課題を解決するために本発明のケースモールド型コンデンサは、誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、前記樹脂はフィラーを含有し、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が、前記金属ケースの内底面から前記金属ケースの開口面に向かって漸減する構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の構成によると、ケースモールド型コンデンサの放熱性を高めることができる。
【００１９】
これは、熱伝導性の高いフィラーを金属ケースの内底面付近のモールド樹脂に比較的多く存在させることにより、コンデンサ素子から発生した熱がこのフィラーを介して金属ケースの底部に伝わり、金属ケースの底部から外部に向けて放熱されることによる。
【００２０】
すなわち、本発明は上面開放型の金属ケースにおいて、上部（開放面側）よりも放熱性の高い下部（底面側）にコンデンサ素子から発生した熱を積極的に伝導させることによってケースモールド型コンデンサの放熱性を高めるものである。
【００２１】
また、このように本発明によるケースモールド型コンデンサは放熱性に優れたものであるが、用いられるモールド樹脂は十分に流動性を有したものであり、このモールド樹脂は金属ケース内部に満遍なく充填された状態となっている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１のコンデンサ素子の構成を示した断面図
【図２】実施例１のコンデンサ素子に用いられる一対の金属化フィルムを示した平面図
【図３】実施例１のケースモールド型コンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図
【図４】実施例１のケースモールド型コンデンサのフィラーの含有状態を示す図であり、（ａ）はケースモールド型コンデンサの断面図、（ｂ）はフィラーの含有率の変化を示す図
【図５】実施例２のフィラーの含有率の変化を示す図
【図６】実施例３のフィラーの含有率の変化を示す図
【図７】実施例４のフィラーの含有率の変化を示す図
【図８】従来のケースモールド型コンデンサの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施例１）
まず、本実施例のケースモールド型コンデンサ１に用いるコンデンサ素子２について図１および図２を用いて説明する。
【００２４】
ここで、図１はコンデンサ素子２の構成を示した断面図であり、図２はコンデンサ素子２に用いられる一対の金属化フィルムを示した平面図である。
【００２５】
図１と図２において、例えば第１の金属化フィルム３はＰ極用の金属化フィルム、第２の金属化フィルム４はＮ極用の金属化フィルムである。そしてこれらを一対として重ね合わせ、複数回巻回することによってフィルムコンデンサであるコンデンサ素子２が形成される。
【００２６】
図１に示されるように、第１の金属化フィルム３は、誘電体となるポリプロピレンフィルム５ａの片面上に一端の絶縁マージン６ａを設けて金属蒸着電極７ａが形成されており、この金属蒸着電極７ａは端面に形成されたメタリコン電極８ａと接続されて電極を外部へ引き出している。ここで、このポリプロピレンフィルム５ａの厚みは２〜４μｍ程度であり、コンデンサ素子２の容量はポリプロピレンフィルム５ａの幅や巻回数を適宜選択することによって所望の値とすることができる。
【００２７】
金属蒸着電極７ａは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン６ａに向かう側に、オイル転写により形成された金属蒸着電極を有しない非蒸着のスリット９ａにより複数の分割電極１０ａに夫々区分されている。さらに、図２（ａ）に示されるように、これら分割電極１０ａは、有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン６ａと反対側でメタリコン電極８ａに近い側に位置するポリプロピレンフィルム５ａの片面全体に蒸着された金属蒸着電極７ａにヒューズ１１ａで並列接続しているものである。
【００２８】
このヒューズ１１ａは、コンデンサ素子２の自己保安機能を担うものである。すなわち、コンデンサ素子２の動作時に異常が発生した際に、異常の原因となっている分割電極１０ａに接続されたヒューズ１１ａが蒸発し、分割電極１０ａが金属蒸着電極７ａから切り離されることによって、絶縁破壊することなく容量減少を最小限に止めてコンデンサ素子２のコンデンサとしての機能を維持するものである。
【００２９】
なお、第２の金属化フィルム４も図１および図２（ｂ）に示されるように第１の金属化フィルム３と同様の構成となっている。したがって、第２の金属化フィルム４の構成の説明は省略する。
【００３０】
また、第２の金属化フィルム４も第１の金属化フィルム３と同様にヒューズ１１ｂを備えており、異常時にはこのヒューズ１１ｂを切り離すことによって、コンデンサ素子２のコンデンサとしての機能を維持する。
【００３１】
ここで、これまでに説明した金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂについて詳しく述べる。
【００３２】
金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂはアルミニウムとマグネシウムからなる合金を蒸着することによって形成されたものであり、特に本実施例においてはアルミニウムとマグネシウムの混合比率を９５：５としている。
【００３３】
一般的に金属の水に対する熱力学的安定性はプールベイ図にて表されるが、このプールベイ図にて表される熱力学安定性が低い物質ほど水分と反応しやすい、すなわち水分除去能力があるものである。ここで、マグネシウムは熱力学安定性が低く、水分除去能力が優れた物質であるため、マグネシウムを用いた合金を蒸着した本実施例のコンデンサ素子２では第１の金属化フィルム３、第２の金属化フィルム４の内部や表面の水分を除去することができ、漏れ電流の経路を少なくすることを可能としている。この結果、コンデンサ素子２の特性劣化を抑制することができる。
【００３４】
なお、上述したプールベイ図によるとマグネシウム以外にもチタン、マンガン等の金属も熱力学安定性が低く、水分除去能力が優れたものであるが、コンデンサ製造時の蒸着プロセスを考えると、沸点が低く蒸気圧が高いものが好ましいため、チタン、マンガンよりも蒸気圧が高いマグネシウムが特に好ましいものである。
【００３５】
次に、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて上述したコンデンサ素子２を用いた本実施例のケースモールド型コンデンサ１の構成について述べる。
【００３６】
ここで、図３（ａ）は本実施例のケースモールド型コンデンサ１の上面図であり、図３（ｂ）はケースモールド型コンデンサ１の断面図である。
【００３７】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、ケースモールド型コンデンサ１はコンデンサ素子２を隣接させた状態でアルミ製のケース１２に収容することで構成される。
【００３８】
ケース１２は図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、一端が外部に向けて開口した開口面１２ａを有する箱型形状となっている。この開口面１２ａは、後述する樹脂１３を注型するための注型面となる。
【００３９】
コンデンサ素子２のメタリコン電極８ａおよびメタリコン電極８ｂにはバスバー１４が溶接されており、このバスバー１４にてケース１２に収容されたコンデンサ素子２どうしは電気的に接続されている。なお、図３（ｂ）に示されるように、バスバー１４はケース１２に内蔵される内蔵部１４ａと、ケース１２外に表出した表出部１４ｂとで構成され、これら内蔵部１４ａと表出部１４ｂは一体化されている。なお、内蔵部１４ａは前述したようにコンデンサ素子２のメタリコン電極８ａおよびメタリコン電極８ｂに溶接される部分であり、表出部１４ｂは外部機器等（図示せず）と接続される部分である。
【００４０】
このコンデンサ素子２のケース１２における固定は、ケース１２内の所定の位置にコンデンサ素子２を配置した後、樹脂１３を充填し固化させることで行われる。本実施例ではケース１２内に充填させる樹脂１３としてエポキシ樹脂を用いている。コンデンサ素子２のケース１２内における位置決めは図３（ｂ）に示すように、ケース１２の内底面１２ｂに設けられた複数の支持体１５によって行われる。すなわち、樹脂１３を充填する前に、例えば支持体１５をケース１２の内底面１２ｂの所定の位置に設けられた穴に嵌入し固定させ、さらにコンデンサ素子２を支持体１５の位置に従ってケース１２内に配置する。そして、樹脂１３を注入することによってコンデンサ素子２は所定の位置に位置決めされた状態で、ケース１２内に固定されることになる。
【００４１】
ここで、この支持体１５としては熱伝導性に優れた絶縁材料を用いることが望ましい。具体的には、絶縁体としてのシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミから選ばれる絶縁材料、半導体としての酸化亜鉛または炭化珪素を混入した樹脂、表面を絶縁体で被覆した導体としての銅またはアルミニウムまたは鉄、等の材料が使用できるものであり、コスト面等から判断すると、アルミナ、酸化マグネシウムが適しているものである。
【００４２】
また、支持体１５として、炭素繊維、ガラス繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、液晶性樹脂繊維等の絶縁性繊維材料の繊維方向を熱伝導したい方向に揃え、これらを結束するように樹脂で被覆した構成のもの（熱伝導は繊維方向で極めて高く、繊維間で低い）を用いることも可能である。
【００４３】
取り付け脚１６は、ケースモールド型コンデンサ１を外部機器に取り付けるために用いられる。この取り付け方法は特に限定されるものではないが、例えば図３（ａ）に示されるように取り付け脚１６の先端部分に取り付け孔１６ａを設け、この取り付け孔１６ａにボルトを通すことで、外部機器に取り付けてもよい。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）に示されるように、樹脂１３をケース１２に注入する際は、ケース１２の開口面１２ａを上側とし、ケース１２の上部からケース１２内部に樹脂を充填するものであるが、実際に外部機器に取り付ける際は特にこの態様に限られることはない。すなわち、外部機器に取り付ける際はケース１２の開口面１２ａを下側としてもよい。樹脂１３が十分に固化してさえいれば、ケース１２の開口面１２ａを下側とし外部機器に取り付けたとしても、固化した樹脂１３がケース１２内部から剥離することはない。
【００４４】
次に、本願発明のポイントである樹脂１３について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。ここで、図４（ａ）はケースモールド型コンデンサ１の断面図であり、図４（ｂ）は樹脂１３のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、図４（ａ）では樹脂１３の状態をわかりやすく示すため、図３（ｂ）で示したケースモールド型コンデンサ１の断面図よりも簡略化して図示している（すなわちバスバー１４、支持体１５等は図示していない）。また、図４（ｂ）ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点（すなわち、０）とし、開口面１２ａを終点（すなわち、１）とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率（ｖｏｌ％）の変化を示している。含有率は、所定の位置の樹脂を切り出し、断面をＳＥＭで観察すること、また、６００〜８００℃で加熱し灰分を測定することにより求めた。
【００４５】
本実施例においては上述したように樹脂１３としてエポキシ樹脂を用いている。エポキシ樹脂は耐水性、耐湿性に比較的優れているため、エポキシ樹脂を樹脂１３として用いることで本実施例のコンデンサ素子２は外部湿気の影響を受けにくく、その特性の劣化が抑制されたものとなっている。
【００４６】
また、本実施例の樹脂１３はフィラーを含有している。フィラーとしては高い熱導電性と絶縁性を有するものが望ましく、例えばシリカ、窒化ホウ素、アルミナ、酸化チタン、ホワイトカーボン、マイカ、グラスファイバー等、あるいはこれらの混合物を用いることが望ましい。中でも熱導電性に優れた窒化ホウ素や、信頼性やコスト面からシリカを用いることが望ましい。
【００４７】
ここで樹脂１３の本実施例特有の特徴について説明する。
【００４８】
本実施例の樹脂１３においては、樹脂１３内に含まれるフィラーの含有率がケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて連続的に変化したものとなっている。すなわち、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は、図４（ａ）に示されるようにケース１２の中空部においてその内底面１２ｂから側壁の上端部（開口面１２ａ）まで樹脂１３が満遍なく充填された構成であるが、樹脂１３が含有するフィラーの含有率は図４（ｂ）に示されるように、ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて漸減するように変化している。特に本実施例では、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部までの領域では、この領域に含まれるフィラーの含有率が４０ｖｏｌ％以上となるように調整している。なお、この領域は図４（ａ）において破線によって囲まれる領域であり、図４（ａ）、図４（ｂ）では領域Ａとして示している。
【００４９】
一方、上述したように樹脂１３においてフィラーの含有率は連続的に漸減していく構成であるため、コンデンサ素子２の下端部から上端部にかけての領域におけるフィラーの含有率は、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部にかけてのフィラーの含有率よりも低くなる。
【００５０】
さらに、樹脂１３に含まれるフィラーの含有率は、コンデンサ素子２の上端部から開口面１２ａにかけての領域が最も小さく、ケース１２の開口面１２ａ付近（図４（ｂ）の曲線の右端部）において最も低い構成となっている。この開口面１２ａ付近のフィラーの含有率はケースモールド型コンデンサ１が曝される環境によって適宜調整するとよい。例えば、実使用時において、開口面１２ａが蓋等の何らかの手段で封止され、ケースモールド型コンデンサ１内部に熱衝撃が加わりにくいような状況であればフィラーの含有率を２０ｖｏｌ％以下の低いものとしても構わない。
【００５１】
以下、本実施例のケースモールド型コンデンサ１の構成による効果について述べる。
【００５２】
まず、本実施例のケースモールド型コンデンサ１ではその放熱性が優れたものとなっている。これは、樹脂１３が含有したフィラーの含有率が、ケース１２の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけて漸減した構成となっていることによる。
【００５３】
すなわち、本実施例のケース１２は金属であるアルミニウムにて形成されており放熱性の優れたものであるが、図２（ｂ）にて示されるように上面開口型の構成のため、開口面１２ａ側よりもケース１２を構成するアルミニウム板を介して外部に放熱が可能な内底面１２ｂ側の方が放熱性に優れている。したがって、本実施例のケースモールド型コンデンサ１ではこの放熱性に優れる内底面１２ｂ側の樹脂１３に多くのフィラーを含有させることで、コンデンサ素子２からの発熱をフィラーを介してケース１２の内底面１２ｂに伝導させ、外部への放熱を積極的に行っている。
【００５４】
この結果、本実施例では樹脂１３内のフィラーの分布状態を特徴的なものにすることによって、同じ量のフィラーを樹脂１３内に均一に分散させた場合と比較して効率的に放熱することを可能としている。
【００５５】
このように本実施例のケースモールド型コンデンサ１では、駆動時のケースモールド型コンデンサ１の熱を効果的に外部に放熱し、その耐熱性を高めることによってコンデンサ特性の劣化が抑制された信頼性の高いものとなっている。
【００５６】
特に本実施例において、ケース１２の内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部までの領域Ａでは、この領域に含まれるフィラーの含有率が４０ｖｏｌ％以上となるように調整している。ケースモールド型コンデンサ１と領域Ａのフィラーの含有率について検証した結果について（表１）に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
（表１）に示されるように、本実施例において領域Ａのフィラーの含有率を３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とするために粘度が６０℃にて１０００ｍＰａ／ｓ、１７００ｍＰａ／ｓ、２０００ｍＰａ／ｓである樹脂１３をそれぞれ用いた。一方、従来のケースモールド型コンデンサのごとく、樹脂１３全体のフィラーの含有率が一定である場合、領域Ａの含有率を３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％とするためには、粘度が６０℃にて１６００ｍＰａ／ｓ、４０００ｍＰａ／ｓ、７５００ｍＰａ／ｓである樹脂１３を用いなくてはならなかった。このことより従来のケースモールド型コンデンサの構成では樹脂１３の粘度が高いため、ケース１２内部に十分に樹脂１３を充填させることが難しくなることがわかる。
【００５９】
そして、各条件のコンデンサ素子２（２５μＦ）に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚにて電流を流したところ、コンデンサ素子２は（表１）のΔＴに示すような温度上昇が見受けられた。
【００６０】
ここで固化した樹脂１３を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて断面観察したところ、実施例１のケースモールド型コンデンサ１ではどの条件においてもボイドが発生しなかったことに対し、従来のケースモールド型コンデンサでは４０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％の条件下においてボイドが発生していた。このようにボイドが発生した場合、部分放電が発生し、絶縁不良の原因となる。あるいは、ボイドに外部から水分が浸入し、完成品としてのケースモールド型コンデンサ１の品質を低下させてしまう可能性がある。
【００６１】
すなわち、領域Ａのフィラーの含有率を４０ｖｏｌ％以上とした場合、従来のケースモールド型コンデンサではボイドが発生することに対し、本実施例の構成ではボイドが発生することなく、放熱性を確保した上で優れた信頼性も有していることがわかる。
【００６２】
また、本実施例のケースモールド型コンデンサ１では、図３（ｂ）に示されるように熱伝導性に優れた支持体１５が設けられており、コンデンサ素子２から発生した熱はこの支持体１５を伝導して外部に放熱されている。このように、熱伝導性に優れた支持体１５を設けることによっても本実施例のケースモールド型コンデンサ１の耐熱性はさらに優れたものとされている。
【００６３】
また、フィラーにはケースモールド型コンデンサ１の耐熱性を高める以外にも外部からの水分の浸入を防ぐ効果も見込まれるが、本実施例のケースモールド型コンデンサ１では開口面１２ａ側の樹脂１３のフィラーの含有率が比較的低くなっているため、開口面１２ａ側から水分がケースモールド型コンデンサ１内部に浸入してしまうことがあり得る。このため、本実施例のコンデンサ素子２の金属蒸着電極７ａ、分割電極１０ａ、金属蒸着電極７ｂ、分割電極１０ｂをアルミニウムと水分除去能力に優れたマグネシウムからなる合金を用いて形成しているのである。このため、仮にケースモールド型コンデンサ１内に水分が浸入したとしてもこの水分は除去され、漏れ電流の経路を少なくすることができる。したがって、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は上述したように耐熱性に優れると同時に、その耐湿性においても十分な特性を有するものであり、信頼性の高いものとなっている。なお、樹脂１３として耐湿性に優れたエポキシ樹脂を用いることによっても、ケースモールド型コンデンサ１の耐湿性はさらに高められている。
【００６４】
また、樹脂１３内のフィラーの分布に上述したような特性を持たせるためには、粒径が大きいフィラーを用いることが望ましい。粒径が大きいフィラーは比較的沈降しやすく、樹脂１３のフィラーの含有率を内底面１２ｂ側から開口面１２ａ側にかけて漸減する状態とすることができる。粒径の大きさとしては３０μｍ以上のフィラーが好ましい。この大きさのフィラーを用いることで上記のようなフィラーの分散状態とすることができる。
【００６５】
具体的には、３０μｍ以上の粒径のシリカをエポキシ樹脂中に分散処理し、このエポキシ樹脂をケース１２の中空部に注入し、加熱、固化することで上述のようなフィラーの分散状態としている。加熱方法としては恒温槽を用いて、漸次熱をかける。これは時間をかけて加熱した方が、シリカがケース１２の内底面１２ｂに沈降し、図４（ｂ）で示すようなフィラーの分布としやすいためである。すなわち樹脂１３内のフィラーの分布は、分散処理条件、加熱時間を適宜変更することのみで調整することが可能である。例えば、内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を大きくしたいときは、加熱にかける時間を長くすればよい。
【００６６】
なお、比重の大きいフィラーを用いることでも上記のようなフィラーの分散状態とすることができる。例えばアルミナは比較的比重が大きく沈降し易いため、これをフィラーとして用いることで上記のような分散状態を形成できる。
【００６７】
また、フィラーの含有率を内底面１２ｂ側が高く、開口面１２ａ側が低い構成とするためには、本実施例以外の構成として例えば樹脂１３を複数層に分け、それぞれの層に含有されるフィラーの量を変えることでも可能であるが、この場合は、ケースモールド型コンデンサ１の作製時にフィラーの含有率を異ならせた複数の樹脂１３を準備する必要がある。一方、本実施例のケースモールド型コンデンサ１は上述したように、作製時の加熱方法を適宜変更することのみでフィラーの含有率を内底面１２ｂ側が高く、開口面１２ａ側が低い構成とすることができ、その作製も容易であるため、生産性も優れている。
【００６８】
また、一般的にエポキシ樹脂等にフィラーを大量に含有させた場合、樹脂１３の流動性が悪くなり、ケース１２の中空部の隅々まで十分に樹脂を充填できない可能性があるが、本実施例の樹脂１３ではフィラーの分布に特徴があるものであり、フィラーの含有量自体は従来と同等であるため流動性を損なうことはなく、ケース１２の中空部の隅々にまで満遍なく樹脂１３を充填させることができる。また、樹脂１３をケース１２に注入する際に、充填前の樹脂１３が含有するフィラーの分布に偏りがあるとその充填時の流動性に影響を及ぼすことが考えられる。しかしながら、本実施例のフィラーの分布はケース１２の中空部に樹脂１３を充填した後、フィラーを沈降させることで形成するものであるため、ケース１２に注入する前の樹脂１３にはフィラーが満遍なく分布している。したがって、注入時における樹脂１３は十分な流動性を有しており、このことからもケース１２への樹脂１３の充填は問題なく行える。
【００６９】
このように本実施例のケースモールド型コンデンサ１は、耐熱性に優れるとともに十分な耐湿性を有した信頼性の高いものであり、またその生産性においても優れたものである。
【００７０】
（実施例２）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１の構成について説明する。
【００７１】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１では、樹脂２２内のフィラーの分布の状態が実施例１と異なるものであり、これ以外の構成は実施例１と同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【００７２】
本実施例の樹脂２２のフィラーの分布について図５を用いて説明する。
【００７３】
ここで、図５は樹脂２２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、図５では実施例１と同様にケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【００７４】
図５に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂２２はフィラーの含有率が略一定である第１の領域と、フィラーの含有率がケース１２の開口面１２ａに向かって漸減する第２の領域に区分される。
【００７５】
第１の領域は、内底面１２ｂからコンデンサ素子２の下端部付近にかけて存在する。この第１の領域ではフィラーの含有率は略一定であり、また樹脂２２内においてこの第１の領域がフィラーを最も多く含有する領域となっている。
【００７６】
そして、第１の領域の上端部から開口部１２ａにかけては第２の領域が存在する。この第２の領域ではフィラーの含有率は第１の領域のフィラーの含有率と連続しており、第１の領域の上端部からケース１２の開口面１２ａに向かって漸減している。第２の領域は図５に示されるように領域Ａの一部と、コンデンサ素子２の下端部から開口面１２ａに渡って存在する。ただし、第２の領域は領域Ａを含まなくてもよい。すなわちこの場合は、領域Ａは第１の領域に含まれ、領域Ａにおけるフィラーの含有率は略一定となっている。
【００７７】
なお、領域Ａにおけるフィラーの含有率は実施例１と同様の理由から４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【００７８】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【００７９】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ２１では、さらに放熱性を高めることができる。これは内底面１２ｂ付近に十分な量のフィラーを含有させ、フィラーの含有率を略一定とした第１の領域を形成したことによる。
【００８０】
本実施例のケースモールド型コンデンサ２１の放熱性について検証した結果を（表２）に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
（表２）における検証では、領域Ａにおけるフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％を最大値（すなわち内底面１２ｂ付近におけるフィラー含有率が５０ｖｏｌ％であり、開口面１２ａに向けて漸次減少する構成）とした実施例１のケースモールド型コンデンサ１と、領域Ａ内にフィラーを均一に分散させ、領域Ａ内のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％の一定値（すなわち領域Ａが第５の領域内に含まれる）としたケースモールド型コンデンサ２１との放熱性を比較した。なお、この検証では静電容量２５μＦのコンデンサ素子２に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚの電流を流した際の温度の上昇値を計測した。
【００８３】
（表２）に示されるように、実施例１のケースモールド型コンデンサ１では７．５℃の温度上昇が見受けられたことに対し、本実施例のケースモールド型コンデンサ２１では６．８℃の温度上昇が見受けられた。このことより明らかなように、本実施例の態様によると放熱性をさらに向上させることができる。
【００８４】
また、図５で示されるようなフィラーの分布とするためには、ケース１２に樹脂２２を注入した後、実施例１よりもさらに時間をかけて加熱すればよい。加熱に時間をかけることでさらに多くのフィラーが沈降し、沈降したフィラーが内底面１２ｂ付近に蓄積されることで図５に示されるようなフィラーの分布状態とすることができる。
【００８５】
なお、用いるフィラーとしては実施例１と同様に３０μｍ以上の粒径のシリカや、あるいは比重が比較的大きいアルミナ等のフィラーが好ましい。
【００８６】
（実施例３）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ３１の構成について説明する。
【００８７】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ３１では、樹脂３２内のフィラーの分布の状態が実施例１や実施例２と異なるものであり、これ以外の構成は同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【００８８】
本実施例の樹脂３２のフィラーの分布について図６を用いて説明する。
【００８９】
ここで、図６は樹脂３２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、実施例１、実施例２と同様に図６ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【００９０】
図６に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂３２はフィラーの含有率がケース１２の開口面１２ａに向かって漸減する第３の領域と、フィラーの含有率が略一定である第４の領域に区分される。そして、第３の領域および第４の領域は図６に示されるように、ケース１２の内底面１２ｂ側に第３の領域が、開口面１２ａ側に第４の領域が位置している。
【００９１】
ここで、本実施例の樹脂３２は３０μｍ以上の粒径のシリカの他に粒径の小さなフィラーを含有している。より具体的には、本実施例においては粒径が５μｍ以下のシリカをさらに含有している。粒径の小さなフィラーは粒径の大きなフィラーと比べ沈降しにくい特性を有しており、これに分散処理条件、表面処理を加味することにより図６で示されるようなフィラーの分布を形成している。
【００９２】
すなわち、本実施例では実施例１、実施例２と同様に、樹脂３２を固化させる際に時間をかけて加熱を行うことにより内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を高めているものであるが、本実施例で用いている粒径の小さなフィラーは沈降しにくいため、加熱終了後も開口面１２ａ付近に残存し、略均一に樹脂３２内に分散した状態となる。一方、３０μｍ以上の粒径の大きいシリカは、実施例１と同様に樹脂３２内にその含有率が内底面１２ｂから開口面１２ａに向かって漸減するように分散する。
【００９３】
この結果、図６で示されるようなフィラーの分布状態となる。
【００９４】
したがって、本実施例の樹脂３２においては内底面１２ｂ付近には粒径の大きいフィラーが多く存在し、開口面１２ａ付近には粒径の小さいフィラーが多く存在した状態となる。
【００９５】
また、実施例１および実施例２と同様の理由から領域Ａにおけるフィラーの含有率は４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【００９６】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【００９７】
本実施例のケースモールド型コンデンサ３１は、実施例１のケースモールド型コンデンサ１と同様に優れた放熱性を有するとともに優れた耐熱衝撃性も有する。
【００９８】
本実施例のケースモールド型コンデンサ３１の耐熱衝撃性に関して検証した温度サイクル試験の結果を（表３）に示す。
【００９９】
【表３】
【０１００】
この検証は、内底面１２ｂ付近のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％とした際の、第４の領域におけるフィラーの各含有率（１０ｖｏｌ％、２０ｖｏｌ％、３０ｖｏｌ％、４０ｖｏｌ％）における樹脂３２が割れない温度幅を求めたものである。なお、使用したケース１２の大きさは１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍであり、サイクル回数は１０００サイクルである。例えば、第４の領域におけるフィラーの各含有率が１０ｖｏｌ％である場合、９０℃の温度幅にて１０００回温度を変化させてもクラック等は生じなかった。
【０１０１】
この結果から、本実施例のケースモールド型コンデンサ３１は耐熱衝撃性が優れていることが明らかであり、また第４の領域におけるフィラーの含有率を高めることでさらに優れた耐熱衝撃性が得られることがわかった。
【０１０２】
このように、本実施例では粒径の異なる２種類のフィラーを用いることによって樹脂３２内のフィラーの分布の状態を適宜調整することができ、放熱性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れたケースモールド型コンデンサ３１を提供することができる。
【０１０３】
なお、内底面１２ｂ付近に沈降させるフィラーとして、実施例１、実施例２と同様にアルミナ等の比重の大きいフィラーを用いてもよい。
【０１０４】
（実施例４）
以下、本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１の構成について説明する。
【０１０５】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１では、樹脂４２内のフィラーの分布の状態が実施例１、実施例２、実施例３と異なるものであり、これ以外の構成は同様であるためその詳細な説明は省略して同じ符号を付し、異なる部分のみについて図面を用いて説明する。
【０１０６】
本実施例の樹脂４２のフィラーの分布について図７を用いて説明する。
【０１０７】
ここで、図７は樹脂４２のフィラーの含有率の変化を示す図である。なお、実施例１、実施例２、実施例３と同様に図７ではケース１２の内底面１２ｂの位置を基点とし、開口面１２ａを終点とした場合の内底面１２ｂから開口面１２ａにかけてのフィラーの含有率の変化を示している。
【０１０８】
図７に示されるように、本実施例のケース１２に充填された樹脂４２は第５の領域、第６の領域、および第７の領域に区分され、これらの領域はケース１２の内底面１２ｂから第５の領域、第６の領域、第７の領域の順に位置している。
【０１０９】
上述した実施例２では、内定面１２ｂ付近にフィラーの含有率が略一定であり、かつフィラーの含有率が最も高い第１の領域を設けることで、ケースモールド型コンデンサ２１の放熱性をさらに高めたものであったが、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１においては実施例２の態様に加え、開口面１２ａ付近のフィラーの含有率も略一定のものとしている。
【０１１０】
すなわち、第５の領域はフィラーの含有率が略一定、かつ最も高く、第６の領域はケースの開口面１２ａに向かってフィラーの含有率が漸減している。これら第５の領域、第６の領域はそれぞれ実施例２の第１の領域、第２の領域に該当する。さらに本実施例では第６の領域の上方から開口面１２ａにかけて、さらに第７の領域を備えている。この第７の領域ではフィラーの含有率が略一定となっている。
【０１１１】
フィラーの含有率を図７に示されるような分布とするためには、樹脂４２に含有されるフィラーとして実施例３と同様に粒径の異なる２種類のフィラーを混合した樹脂３２を用いることで形成される。あるいは内底面１２ｂ付近に沈降させるフィラーとして比重の比較的大きいアルミナ等を用いてもよい。ここで、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１では、本実施例と同様の２種類のフィラーを用いて図６で示すようなフィラーの分布としたものであるが、本実施例と実施例３では樹脂を固化させる際の加熱方法が異なり、この加熱方法の違いにより本実施例では図７に示されるようなフィラーの分布としている。つまり、本実施例では実施例３と比較してさらに時間をかけて加熱を行っている。このように加熱に時間をかけることでさらに多くのフィラーが沈降し、内底面１２ｂ付近に蓄積されることで内底面１２ｂ付近のフィラーの分布状態が図７で示されるような状態となる。粒径の小さいフィラーは沈降しにくい性質を有するため、時間をかけて加熱を行っても、加熱終了後にはケース１２の開口部１２ａ付近には多くの球体状のフィラーが残存している。この結果、図７で示されるようなフィラーの分布状態となる。
【０１１２】
なお、実施例１〜実施例３と同様の理由から領域Ａにおけるフィラーの含有率は４０ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。
【０１１３】
本実施例の構成による効果について以下に述べる。
【０１１４】
本実施例におけるケースモールド型コンデンサ４１では、さらに放熱性を高めることができる。これは内底面１２ｂ付近に十分な量のフィラーを含有させ、フィラーの含有率を略一定とした第５の領域を形成したことによる。
【０１１５】
ここで、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１と実施例３のケースモールド型コンデンサ３１の放熱性について検証した結果を（表４）に示す。
【０１１６】
【表４】
【０１１７】
（表４）に示される検証では、領域Ａにおけるフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％を最大値（すなわち内底面１２ｂ付近におけるフィラー含有率が５０ｖｏｌ％であり、開口面１２ａに向けて漸次減少する構成）とした実施例３のケースモールド型コンデンサ３１と、領域Ａ内にフィラーを均一に分散させ、領域Ａ内のフィラーの含有率を５０ｖｏｌ％の一定値（すなわち領域Ａが第５の領域内に含まれる）としたケースモールド型コンデンサ４１との放熱性を比較した。なお、この検証では静電容量２５μＦのコンデンサ素子２に１０Ａｒｍｓ、１０ＫＨｚの電流を流した際の温度の上昇値を計測した。
【０１１８】
この検証の結果、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１では７．１℃の温度上昇が計測されたことに対し、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１では６．６℃の温度上昇が計測された。この結果からも、本実施例の構成によると、よりケースモールド型コンデンサ４１の放熱性を向上できることがわかる。
【０１１９】
そして、本実施例のケースモールド型コンデンサ４１ではさらに第７の領域を備えた構成であるため、実施例３のケースモールド型コンデンサ３１と同様に優れた耐熱衝撃性を有するものとなっている。
【０１２０】
このように、本実施例のケースモールド型コンデンサは優れた放熱性および耐熱衝撃性を有し、信頼性の高いものとなっている。
【０１２１】
なお、上記実施例１〜実施例４では、ケース１２の開口面１２ａを上側として説明したが、実施例１で述べたように実際に外部機器に取り付ける際は必ずしも開口面１２ａを上側とした態様に限られるものではない。すなわち、開口面１２ａを下側として取り付けてもよい。
【０１２２】
また、上記実施例１〜実施例４では、誘電体フィルムとしてポリプロピレンフィルムを用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリプロピレンフィルム以外にもポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等のフィルムであっても本発明の効果を奏することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によるケースモールド型コンデンサは、放熱性、耐湿性、耐熱衝撃性に優れ信頼性の高いものとなっている。したがって、本発明のケースモールド型コンデンサは各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に用いられる各種コンデンサとして好適に採用でき、特に高耐熱性、高耐湿性が求められる自動車用分野に有用である。
【符号の説明】
【０１２４】
１ ケースモールド型コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 第１の金属化フィルム
４ 第２の金属化フィルム
５ａ、５ｂ ポリプロピレンフィルム
６ａ、６ｂ 絶縁マージン
７ａ、７ｂ 金属蒸着電極
８ａ、８ｂ メタリコン電極
９ａ、９ｂ スリット
１０ａ、１０ｂ 分割電極
１１ａ、１１ｂ ヒューズ
１２ ケース
１２ａ 開口面
１２ｂ 内底面
１３ 樹脂
１４ バスバー
１４ａ 内蔵部
１４ｂ 表出部
１５ 支持体
１６ 取り付け脚
１６ａ 取り付け孔
２１ ケースモールド型コンデンサ
２２ 樹脂
３１ ケースモールド型コンデンサ
３２ 樹脂
４１ ケースモールド型コンデンサ
４２ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂はフィラーを含有し、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が、前記金属ケースの内底面から前記金属ケースの開口面に向かって漸減するケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂は、フィラーを含有するとともに前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第１の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第２の領域に区分され、第２の領域は第１の領域よりも開口面側に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第３の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第４の領域に区分され、第４の領域は第３の領域よりも開口面側に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項４】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第５の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第６の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第７の領域に区分され、これら第５の領域、第６の領域、および第７の領域は前記金属ケースの内底面から前記開口面に向かって第５の領域、第６の領域、第７の領域の順に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項５】
前記一対の金属化フィルムのうち少なくとも一方の前記金属蒸着電極が、アルミニウムとマグネシウムからなる合金を用いた請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項６】
前記フィラーは、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素の少なくともいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項７】
前記樹脂としてエポキシ樹脂を用いた請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項８】
前記金属ケースはアルミニウムからなる請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂はフィラーを含有し、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が、前記金属ケースの内底面から前記金属ケースの開口面に向かって漸減するケースモールド型コンデンサ。
【請求項２】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂は、フィラーを含有するとともに前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第１の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第２の領域に区分され、第２の領域は第１の領域よりも開口面側に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項３】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第３の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第４の領域に区分され、第４の領域は第３の領域よりも開口面側に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項４】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを巻回または積層して形成したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子を収容した上面開口型の金属ケースと、
前記金属ケースに充填された樹脂を備えたケースモールド型コンデンサであり、
前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第５の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が前記金属ケースの開口面に向かって漸減する第６の領域と、前記樹脂に対する前記フィラーの含有率が略一定である第７の領域に区分され、これら第５の領域、第６の領域、および第７の領域は前記金属ケースの内底面から前記開口面に向かって第５の領域、第６の領域、第７の領域の順に位置するケースモールド型コンデンサ。
【請求項５】
前記一対の金属化フィルムのうち少なくとも一方の前記金属蒸着電極が、アルミニウムとマグネシウムからなる合金を用いた請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項６】
前記フィラーは、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素の少なくともいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項７】
前記樹脂としてエポキシ樹脂を用いた請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【請求項８】
前記金属ケースはアルミニウムからなる請求項１〜４のいずれかに記載のケースモールド型コンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６９８４０（Ｐ２０１２−６９８４０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４８８６（Ｐ２０１０−２１４８８６）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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