JP6464984B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

防爆構造を有する電解コンデンサが封止された電子装置に関する。

電解コンデンサは、定格を超える過電圧や過電流、急激な充放電の際に、発熱やガス発生が起こることがある。ガス発生が起こると内圧の上昇によって破裂などの虞があるため、防爆構造を有する電解コンデンサが多く提案されている。

例えば円筒状の筐体を有する電解コンデンサは、電極が設けられた側と反対の面が一部肉薄にされている。電解コンデンサは、筐体の内圧が上昇すると薄肉部が破れて筐体の一部が外部に向かってめくれあがり、内部のガスを逃がすような防爆弁になっている。

防爆弁を有する電解コンデンサを回路基板等に実装する際には、電解コンデンサをカバー等で覆うことで防塵性と防水性を確保する。特許文献１には、ケース内に電解コンデンサが収容される防水収納構造が開示されている。この防水収納構造では、電解コンデンサを取り囲む圧力上昇抑制空間が形成されるように、ケースの開口を閉じるための蓋体が設けられている。圧力抑制空間が形成されることにより、万一ガスが放出された場合でも、ケース内の圧力の上昇を抑制できる。

特開２００９−３２８７０号公報

しかしながら、防爆弁が開くためのスペースを確保する必要性から、蓋体は電解コンデンサの筐体との間にクリアランスを設ける必要がある。また、蓋体はケースの開口の閉塞も兼ねるため、開口が広い場合には蓋体のたわみ剛性不足により共振周波数が低下し、耐振動性を損なわせる虞がある。耐振動性を確保するためには蓋体を肉厚にすれば良いが、上記クリアランスと合わせてケース全体の体格が大きくなる原因となる。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、防爆性と耐振動性を両立しつつ省スペースを実現する電解コンデンサの封止構造を有する電子装置を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、柱状をなし、天面に防爆弁を有する電解コンデンサ（１０）と、天面が露出するように電解コンデンサの一部を封止する封止樹脂（３０）と、封止樹脂の露出した一面（３０ａ）に固定され、封止樹脂から露出した電解コンデンサを覆うように形成されたカバー（４０，６０，８０）と、カバーと封止樹脂との接続を担う接続部（５０，７０，９０）と、を備え、接続部は、カバーと電解コンデンサの天面との対向距離を可変とするように伸縮することを特徴としている。

これによれば、天面とカバーとの間に十分なクリアランスがない場合でも、防爆弁が開いた際にカバーを付勢して天面とカバーとの間の対抗距離を押し広げることができる。よって、生じたガスを電解コンデンサの外部へ逃がすことができる。

また、カバーは電解コンデンサの周囲のみを覆えばよいので、カバーの体格は電解コンデンサ程度にすることができ共振周波数を比較的高くすることができる。このため、カバーは過剰に肉厚にすることなく、耐振動性を確保することができる。

第１実施形態に係る電子装置を含むＩＳＧの概略構成を示す断面図である。 電子装置の一部を拡大した図であり、図１における領域ＩＩの詳細を示す断面図である。 防爆弁が開放した状態を示す断面図である。 第２実施形態に係る電子装置の断面図である。 第３実施形態に係る電子装置の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係る電子装置の概略構成について説明する。

本実施形態における電子装置は、例えばスタータとオルタネータを統合したＩＳＧ（Integrated Starter Generator）に採用されている。この電子装置はモータの駆動を制御するＥＣＵを含む制御部である。

図１に示すように、ＩＳＧは制御部１００とモータ部２００とプーリ３００とを一体的に備えた機電一体構造を成している。モータ部２００は主にステータとロータとにより構成されている。ロータに固定されたシャフトがロータの回転に追従して回転してプーリ３００を回転させるようになっている。プーリ３００にはベルトが接触するようになっていて、プーリ３００の回転がベルトを介して内燃機関に伝達されるようになっている。

制御部１００は、電解コンデンサ１０と、基板２０と、封止樹脂３０と、電子部品１１０と、ケース１２０と、外蓋１３０と、を備えている。電解コンデンサ１０と電子部品１１０は基板２０上に実装されている。電子部品１１０は抵抗器やコンデンサのほかＣＰＵなどを含むＩＣチップであり、電解コンデンサ１０、電子部品１１０および基板２０がＥＣＵを構成している。電解コンデンサ１０および電子部品１１０が実装された基板２０はケース１２０に収容され、外蓋１３０が閉じられることによって外力や衝撃から保護されている。さらに、基板２０は電解コンデンサ１０および電子部品１１０とともに封止樹脂３０によって封止されている。これにより、電解コンデンサ１０や電子部品１１０はケース内に進入した塵や水滴から保護される。

ところで、図２は図１に示す破線部を拡大した断面図である。図２に示すように、電解コンデンサ１０は一部が封止樹脂３０により封止されているが、残る部分は封止樹脂３０から露出した状態になっている。本実施形態における電解コンデンサ１０は柱状である。電解コンデンサ１０の底面１０ａに図示しない電極が設けられ基板２０に対して電気的に接続されている。一方、天面１０ｂには防爆弁が設けられ、万一電解コンデンサ１０の内部の圧力が過剰に上昇した場合には防爆弁が開いて内部の気体を逃がすようになっている。電解コンデンサ１０は天面１０ｂ側が露出するように封止樹脂３０によって封止されている。このように、防爆弁は万一の場合に封止樹脂３０に妨害されることなく開放可能になっている。

そして、図２に示すように、電子装置たる制御部１００は、カバー４０と接続部５０とを備えている。

カバー４０は円錐台状を成し、封止樹脂３０から露出した電解コンデンサ１０を覆うように形成されている。円錐台の上底部４０ａは電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接している。カバー４０はどのような材料を選択しても良いが、亜鉛メッキされた銅板を採用することができる。好ましくは耐腐食性の金属材料が好ましい。また、円錐台の下底部に位置する縁部４０ｂは接続部５０を介して封止樹脂３０の露出した一面３０ａに固定されている。接続部５０は例えばシリコーン系の接着材であり伸縮性を有している。すなわち、接続部５０たる接着材は弾性変形可能になっており、その変形に伴ってカバー４０が電解コンデンサ１０の軸方向に上下する。カバー４０の上底部４０ａは接続部５０たる接着材が自然長の状態において電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接している。そして、接続部５０が自然長よりも伸びた状態ではカバー４０と天面１０ｂは離間する。

なお、本実施形態における接続部５０は、カバー４０の縁部４０ｂの全周に亘って形成されており、カバー４０と封止樹脂３０とにより囲まれた空間は外部空間と隔絶された密閉空間となっている。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る電子装置の作用効果について説明する。

カバー４０は接続部５０を介して封止樹脂３０に固定され、電解コンデンサ１０を覆っている。そして、接続部５０は電解コンデンサ１０の軸方向に伸縮性を有しているので、カバー４０は軸方向に変位することができる。

本実施形態のカバー４０は上底部４０ａが電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接している。電解コンデンサ１０の天面１０ｂに形成された防爆弁が開放すると、防爆弁が上底部４０ａを付勢する。このとき、カバー４０は軸方向に変位することができるので、防爆弁の変位を妨げない。つまり、電解コンデンサ１０とカバー４０の間の押し広げられた空間に電解コンデンサ１０から放出されたガスを逃がすことができ、意図しない電解コンデンサ１０の破損を防止することができる。

また、上記効果を奏したうえで、本実施形態のカバー４０は上底部４０ａが電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接しているので、カバー４０の上底部４０ａと電解コンデンサ１０の天面１０ｂとの間のクリアランスを実質なくすことができる。これによれば、電解コンデンサ１０の軸方向における体格を小さくすることができる。

さらに、カバー４０は電解コンデンサ１０を覆うように形成されるので、その上底部４０ａは電解コンデンサ１０の径よりも大きくする必要があるが、従来のようにケース１２０の開口全体を閉塞するような大きさを確保する必要はない。すなわち、電解コンデンサ１０を保護するためのカバー４０は、従来のような蓋体に較べて小さくできる。このため、上底部４０ａにおける共振周波数を大きくすることができ、耐振動性を向上することができる。

また、本実施形態におけるカバー４０は、カバー４０、接続部５０および封止樹脂３０に囲まれた空間が、外部の空間と隔絶されるようになっている。このため、外部から塵や水分、とくに塩分を含む腐食性の液体の進入を防止でき、電解コンデンサ１０の腐食信頼性を向上させることができる。

以上記載したように、この電子装置を採用することにより、防爆性と耐振動性を両立しつつ省スペースを実現することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、略円錐台のカバー４０が電解コンデンサ１０を覆う態様について例示した。これに対して、本実施形態のカバー６０は平板部材である。このカバー６０は、図４に示すように、その縁部６０ａが接続部７０に接続されている。本実施形態における接続部７０は、側面が蛇腹形状になった管材であり、いわゆるベローズ形伸縮管である。接続部７０の一端はカバー６０により閉じられており、他端は封止樹脂３０の一面３０ａに埋め込まれて固定されている。本実施形態においても、カバー６０は耐腐食性の金属を採用することができる。カバー６０と接続部７０は一体的に成型することができる。

カバー６０は、接続部７０の蛇腹形状が自然長のときに電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接している。電解コンデンサ１０の天面１０ｂに形成された防爆弁が開放すると、防爆弁がカバー６０を付勢する。このとき、カバー６０は、接続部７０の蛇腹が延びる方向に変形することで軸方向に変位することができるので、防爆弁の変位を妨げない。つまり、電解コンデンサ１０とカバー６０の間の押し広げられた空間に電解コンデンサ１０から放出されたガスを逃がすことができ、意図しない電解コンデンサ１０の破損を防止することができる。また、その他第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、カバー６０および接続部７０を除く構成要素は第１実施形態と同様であるから、その詳しい説明を省略する。

（第３実施形態）
第１実施形態における接続部５０は接着材であり、第２実施形態における接続部７０は蛇腹形状の管部材であったが、本実施形態における接続部９０は低弾性率の管部材である。

本実施形態におけるカバー８０は、第２実施形態と同様に略平板状の部材であり、図５に示すように、その縁部に接続部９０を固定する固定部８０ａが形成されている。接続部９０は、カバー８０および封止樹脂３０に較べて弾性率の低い管材である。接続部９０の一端はカバー８０における固定部８０ａに接続されて一体的に固定されている。接続部９０の他端は封止樹脂３０の一面３０ａに埋め込まれて固定されている。本実施形態におけるカバー６０は耐腐食性の金属を採用することができる。また、接続部９０はシリコーン系のゴム材を採用することができる。

カバー８０は、接続部９０が自然長のときに電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接している。電解コンデンサ１０の天面１０ｂに形成された防爆弁が開放すると、防爆弁がカバー８０を付勢する。このとき、カバー８０は、接続部９０が延びる方向に変形することで軸方向に変位することができるので、防爆弁の変位を妨げない。つまり、電解コンデンサ１０とカバー８０の間の押し広げられた空間に電解コンデンサ１０から放出されたガスを逃がすことができ、意図しない電解コンデンサ１０の破損を防止することができる。また、その他第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、カバー８０および接続部９０を除く構成要素は第１実施形態と同様であるから、その詳しい説明を省略する。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態においては、カバー４０，６０，８０が電解コンデンサ１０の天面１０ｂに当接する例について説明した。しかしながら、必ずしもこれらが当接している必要はなく、所定のクリアランスを設けても良い。

また、上記した各実施形態においてはカバー４０，６０，８０の構成材料を亜鉛メッキされた銅板とする例について説明した。しかしながら、必ずしも亜鉛メッキされた銅板に限定されるものではない。また、接続部５０，７０，９０の構成材料も限定されるものではない。ただし、カバー４０，６０，８０および接続部５０，７０，９０の構成材料は耐腐食性を有していることが好ましい。

また、上記した各実施形態では、カバー４０，６０，８０および接続部５０，７０，９０と封止樹脂３０とで囲まれた空間が外部空間から隔絶される例について説明した。これによれば、外部から腐食の原因となる水分や塵が電解コンデンサ１０に到達することを抑制することができる。しかしながら、例えば接続部５０，７０，９０を電解コンデンサ１０の周囲の一部にのみ形成されて、電解コンデンサ１０の周囲の空間と外部空間とが連通するようになっていても良い。

なお、上記した各実施形態では、電子装置たる制御部１００がＩＳＧに用いられる例について説明したが、これは一例であって、防爆弁を備えた電解コンデンサ１０を封止して保護するような態様であれば、本発明を適用することができる。

また、上記した各実施形態では、電解コンデンサが基板２０上に実装される形態について説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、樹脂ケースにインサートしたバスバー配線に電気的に接続されていても良い。

１０…電解コンデンサ，２０…基板，３０…封止樹脂，４０…カバー，５０…接続部

Claims (7)

1. 柱状をなし、天面に防爆弁を有する電解コンデンサ（１０）と、
   前記天面が露出するように前記電解コンデンサの一部を封止する封止樹脂（３０）と、
   前記封止樹脂の露出した一面（３０ａ）に固定され、前記封止樹脂から露出した前記電解コンデンサを覆うように形成されたカバー（４０，６０，８０）と、
   前記カバーと前記封止樹脂との接続を担う接続部（５０，７０，９０）と、を備え、
   前記接続部は、前記カバーと前記電解コンデンサの天面との対向距離を可変とするように伸縮する電子装置。
2. 前記カバーと前記接続部と前記封止樹脂とに囲まれた空間は、外部空間と隔絶された密閉空間である請求項１に記載の電子装置。
3. 前記カバーは、前記接続部が自然長であるとき、前記電解コンデンサの天面（１０ｂ）に当接する請求項１または請求項２に記載の電子装置。
4. 前記接続部は、少なくとも前記電解コンデンサの軸方向に伸縮性を有する接着材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子装置。
5. 前記接続部は、一部が前記封止樹脂に埋め込まれて固定される請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子装置。
6. 前記接続部は、前記封止樹脂から露出した部位が蛇腹形状であり、前記蛇腹形状が伸縮する請求項５に記載の電子装置。
7. 前記接続部は、前記封止樹脂から露出した部位が、前記カバーおよび前記封止樹脂に較べて低弾性率とされた請求項５に記載の電子装置。

Images