WO2017110050A1 - 電子デバイス - Google Patents

Abstract

ケースと、前記ケースに収容されたデバイス素子と、前記デバイス素子を埋設するように前記ケースに充填された充填樹脂と、を備えた電子デバイスであって、前記デバイス素子には前記ケースに固定する固定部が設けられ、前記ケースには、前記固定部の下面と対向する上面を備えた前記固定部を支持する支持部が設けられ、前記固定部と前記支持部とは、前記固定部の下面の長辺方向における中央部を挟んだ二つの接触部で接触し、前記接触部以外の、前記固定部の下面と、前記支持部の上面と、の間には、前記固定部と、前記支持部と、が接触しない非接触領域が設けられ、前記固定部の下面は前記ケースの底面に対して傾斜し、前記非接触領域は前記充填樹脂に埋没していることを特徴とする電子デバイス。

Description

電子デバイス

　本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車の電装等に使用される電子デバイスに関するものである。

　近年、フィルムコンデンサをはじめとする電子デバイスは、小型化、高性能化、低コスト化のための開発が盛んに行われている。その中でも、自動車の電装等に使用される電子デバイスは、広い温度範囲と、高湿度という、過酷な環境で使用される。このため、温度変化や高い湿度による電子デバイスの性能や機能の劣化を抑えるために、デバイス素子を金属やプラスチックなどのケースに収納し、デバイス素子が埋まるように樹脂を充填した構成の電子デバイスが開発され、改良が重ねられている。

　従来のフィルムコンデンサについて図を参照しながら説明する。

　図９（ａ）、（ｂ）は、コンデンサ素子をケースに収納した従来のフィルムコンデンサの構成を示した斜視図である。図１０は、図９（ｂ）に示す円Ｂで囲まれた部分を、矢印Ｃ方向に切断した断面を示す模式図である。

　図９（ａ）、（ｂ）に示すように、フィルムコンデンサ１２１は、金属化フィルムを巻回または積層した複数の巻回体１２３または積層体に、外部の被装着体との接続用の極性の異なる端子１２４と端子１２５とを備えたコンデンサ素子１２２が、ケース１４０に収納され、端子１２４、１２５の外部の被装着体と接続される部分を除いて、充填樹脂１２７で埋められた構成となっている。

　コンデンサ素子１２１は、図１０に示すように、コンデンサ素子１２２に設けられた固定部１２８（図９（ｂ）では左端のみ表示）が、ケース１４０の側壁の上端部に設けられた支持部１４１に載置されることによって、ケース１４０内の所望の位置に固定されている。

　上記のように、コンデンサ素子をケースに収納して樹脂を充填した構成とすることで、過酷な使用環境においても、フィルムコンデンサの性能や機能の劣化を抑えることができる。

　なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００６－２１６７５６号公報

　しかしながら上記のような従来のフィルムコンデンサでは、図１０に示すように、ケース１４０の側壁の上端部に設けられた支持部１４１と、コンデンサ素子１２２に設けられた固定部１２８とが、支持部１４１の上面と、固定部１２８の下面が、それぞれの面全体で接触するようになっているため、支持部１４１の上面、或いは固定部１２８の下面の一部にバリ等の僅かな突起が存在したり、支持部１４１の上面、或いは固定部１２８の下面に反りが生じたりした場合、微小な突起であっても突起が存在する箇所、或いは反る方向によっては、支持部１４１に固定部１２８を安定して載置することができなくなる。その結果、ケース１４０内へのコンデンサ素子１２２の固定強度が低下し、またケース１４０内におけるコンデンサ素子１２２や外部の被装着体に接続される端子１２４、１２５が所定の位置からずれてしまい、性能の早期の劣化や、外部の被装着体へ取り付けられなくなるなどの課題があった。

　本発明はこのような従来の課題を解決し、寸法精度と強度に優れた電子デバイスを提供することを目的とするものである。

本発明の電子デバイスは、ケースと、このケースに収容されたデバイス素子と、このデバイス素子が埋設するようにケースに充填された充填樹脂と、を備えた電子デバイスであって、デバイス素子にはケースに固定する固定部が設けられ、ケースには固定部を支持する支持部が設けられ、この支持部には、固定部の下面と対向する上面を有し、固定部と支持部とは、固定部の下面の長辺方向における中央部を挟んだ二つの接触部で接触し、接触部以外の固定部の下面と、支持部の上面と、の間には、固定部と支持部とが接触しない非接触領域が設けられ、固定部の下面はケースの底面に対して傾斜し、非接領域は充填樹脂に埋没している構成とする。

　このような構成とすることで、寸法精度と強度に優れた電子デバイスを得ることができる。

（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるフィルムコンデンサの外観を示す斜視図、（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるコンデンサ素子とケースの構成を示す斜視図。 図１（ｂ）に示す円Ｂに囲まれたケースの一部を矢印Ａ方向から見た図。 図１（ｂ）に示す円Ｂに囲まれたケースの一部を矢印Ｃ方向に切断した断面と、素子の固定部を示す図。 図３に示すコンデンサ素子の固定部がケースの支持部に嵌合した状態の断面を矢印Ｄ方向から見た図。 本発明の実施の形態２におけるケースの一部を切断した断面と、コンデンサ素子の固定部を示す図。 図５に示すコンデンサ素子の固定部がケースの支持部に嵌合した状態の断面を矢印Ｄ方向から見た図。 本発明の実施の形態３におけるコンデンサ素子の固定部がケースの支持部に嵌合した状態の断面を示す図。 本発明の実施の形態４におけるコンデンサ素子の固定部がケースの支持部に嵌合した状態の断面を示す図。 （ａ）は、従来のフィルムコンデンサの外観を示す斜視図、（ｂ）は、従来のコンデンサ素子とケースの構成を示す斜視図。 従来のフィルムコンデンサにおけるコンデンサ素子の固定部がケースの支持部に嵌合した状態の断面を示す図。

　以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明するが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。　

　（実施の形態１）
　図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における電子デバイスであるフィルムコンデンサ１の外観を示す斜視図、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態１におけるコンデンサ素子２とケース２０の構成を示す斜視図である。図２は、図１（ｂ）に示す円Ｂに囲まれたケース２０の一部を矢印Ａ方向から見た図である。図３は、図１（ｂ）に示す円Ｂに囲まれたケース２０の一部を矢印Ｃ方向に切断した断面と、コンデンサ素子２の固定部８を示す図（金属化フィルムを巻回した巻回体３は省略している）である。図４は、図３に示すコンデンサ素子２の固定部が、ケース２０の支持部２１に嵌合した状態の断面を矢印Ｄ方向から見た図である。

　図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電子デバイスであるフィルムコンデンサ１は、金属化フィルムを巻回または積層した複数の巻回体３または積層体に、外部の被装着体と電気的に接続するための、銅などの金属よりなる極性の異なる端子４と端子５と、端子４と端子５との間に介挿された絶縁性の樹脂等よりなる絶縁部材６と、を備えたコンデンサ素子２を、金属或いは樹脂よりなるケース２０に収納している。さらに、フィルムコンデンサ１のケース２０内は、端子４、５の外部の被装着体と接続される部分を除いて、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などの充填樹脂７で埋められた構成となっている。

　コンデンサ素子２は、このコンデンサ素子２に備えられた絶縁部材６の両端部に設けられた固定部８（図１（ｂ）では左端のみ図示）が、ケース２０の側壁の上端部に設けられた支持部２１に嵌合することによって、ケース２０内の所定の位置に配置され、コンデンサ素子２に備えられた端子４、５も所定の位置に配置されている。

　図２、図３に示すように、ケース２０に設けられた支持部２１は、固定部８の下面１０と対向する上面２２を有している。

　図３、図４に示すように、固定部８は矢印Ｅ方向にある支持部２１に嵌合し、固定部８の下面１０の一方端側の下面１０ａと、支持部２１の一方端側の上面２２ａとは、接触部１６で接触し、固定部８の下面１０の他方端側の下面１０ｂと、支持部２１の他方端側の上面２２ｂとは、接触部１７で接触している。接触部１６と接触部１７の二つの接触部は、固定部８の下面の長辺方向（図４における左右方向）における中央部を挟むように位置しており、この二つの接触部１６、１７に挟まれた領域は、固定部８の下面１０ｃと、支持部２１の上面２２ｃとが接触していない非接触領域１８となっている。

　非接触領域１８を形成する固定部８の下面１０ｃは、ケース２０の底面２９に対して傾斜している。

　固定部８の下面１０ｃに対向する支持部２１の上面２２は、固定部８の下面１０ｃに平行に設けられている。

　充填樹脂７は非接触領域１８が埋没するようにケース２０内に充填されている。

　上記のように、コンデンサ素子２に備えられた絶縁部材６の固定部８の下面１０と、ケース２０に設けられた支持部２１の上面２２とが、二つの接触部１６、１７で接触した構成となっている。このような構成とすることで、固定部８の下面１０或いは支持部２１の上面２２の一部に突起が存在したり、支持部２１の上面２２或いは固定部８の下面１０に反りが生じたりした場合であっても、これらに影響されることなく支持部２１に固定部８を安定して載置することができる。その結果、ケース２０内にコンデンサ素子２を強固に固定することができ、コンデンサ素子２や、外部の被装着体に接続される端子４、５を精度良く所定の位置に配置することができる。

　また、固定部８の一方端側の下面１０ａと、支持部２１の一方端側の上面２２ａとの接触部１６および、固定部８の他方端側の下面１０ｂと、支持部２１の他方端側の上面２２ｂとの接触部１７の二つの接触部が、固定部８の下面１０の長辺方向において、片方に偏らずに、必ず中央部を挟むようにそれぞれが位置した構成となっている。このような構成とすることで、支持部２１上に固定部８が安定して載置され、ケース２０内へのコンデンサ素子２の固定強度をより強固にすることができる。

　また、固定部８の下面１０と、支持部２１の上面２２とが接触していない非接触領域１８を形成する固定部８の下面１０ｃは、固定部８の下面１０ａ側が、下面１０ｂ側よりも上方になるように、ケース２０の外側の底面２９に対して傾斜した構成となっている。このような構成とすることで、固定部８の下面１０ｃがケース２０の底面２９に対して傾斜していない場合に比べて、ケース２０への充填樹脂７の充填時に、充填樹脂７の液面の上昇と共に非接触領域１８に存在する空気が固定部８の下面１０ｃの傾斜に沿って上方へ抜け易くなり、固定部８の下面１０ｃ部分に空気溜まりができ難くなる。その結果、非接触領域１８への充填樹脂７の充填を満遍なく行うことが可能となり、ケース２０内へのコンデンサ素子２の固定強度をより強固にすることができる。

　なお、固定部８が設けられた絶縁部材６と、端子４、５とを固定する方法としては、図３に示すように、固定部８に凸形状の係合部１４を設け、端子４、５に孔または凹形状の被係合部１５を設け、被係合部１５に係合部１４を係合させて固定してもよい。

　このような構成とすることで、絶縁部材６と端子４、５とが強固に固定されるので、端子４、５の固定強度と、配置位置の精度をさらに向上することができる。

　また、支持部２１の上端部に切り欠き２６、２７を設けて、固定部８の下端の、ケース２０の側壁における幅方向の寸法を、支持部２１の上端のケース２０の側壁における幅方向の寸法よりも小さくしてもよい、このような構成とすることで、固定部８の支持部２１への嵌合が円滑に行えるようになり、嵌合不良による固定強度の低下を防ぐことができる。

　（実施の形態２）
　図５は、本発明の実施の形態２におけるケースの一部を切断した断面と、コンデンサ素子３２の固定部３８を示す図である。図６は、図５に示すコンデンサ素子３２の固定部３８がケース５０の支持部に嵌合した状態の断面を矢印Ｄ方向から見た図である。

　実施の形態２は、固定部３８を端子３５の端部に端子３５と一体構造で設けること、固定部３８の下端付近に切り欠き４９を設けること、ケース５０の支持部５１ａの上端部に切り欠きを設けないこと以外は実施の形態１と同じ構成であるので、実施の形態１と同じ部分については一部説明を省略する。

　図５、図６に示すように、固定部３８は、コンデンサ素子３２に備えられた端子３５を延長した端部に設けられている。

　コンデンサ素子３２は、このコンデンサ素子３２に備えられた端子３５の両端部に設けられた固定部３８（図５では左端のみ図示）が、ケース５０の側壁の上端部に設けられた支持部５１ａに嵌合することによって、ケース５０内の所定の位置に配置されるとともに、コンデンサ素子３２に備えられた端子３４、３５の外部の被装着体と接続される部分が所定の位置に配置される。

　ケース５０に設けられた支持部５１ａは、固定部３８の下面４０と対向する上面５２を有している。

　固定部３８は、矢印Ｅ方向にある支持部５１ａに嵌合し、固定部３８の下面４０の一方端側の下面４０ａと、支持部５１ａの一方端側の上面５２ａとは、接触部４６で接触し、固定部３８の下面４０の他方端側の下面４０ｂと、支持部５１ａの他方端側の上面５２ｂとは、接触部４７で接触している。接触部４６と接触部４７の二つの接触部は、固定部３８の下面４０の長辺方向（図６における左右方向）における中央部を挟むように位置しており、この二つの接触部４６、４７に挟まれた領域は、固定部３８の下面４０ｃと、支持部５１ａの上面５２ｃと、が接触していない非接触領域４８となっている。

　非接触領域４８を形成する固定部３８の下面４０ｃは、ケース５０の外側の底面５９に対して、固定部３８の下面４０ａ側が、下面４０ｂ側よりも上方になるように傾斜している。

　充填樹脂３７は非接触領域４８が埋没するようにケース５０内に充填されている。

　上記のような構成とすることで、端子３５の一部が、直接ケース５０に固定されるので、実施に形態１の効果に加えて、端子３４、３５の配置位置の精度をさらに向上することができる。

　また、固定部３８の下端部に切り欠き４９を設けて、固定部３８の下端のケース２０の側壁における幅方向の寸法を、支持部５１ａの上端のケース２０の側壁における幅方向の寸法よりも小さくしてもよい。このような構成とすることで、固定部３８の支持部５１ａへの嵌合が円滑に行えるようになるので、嵌合不良による固定強度の低下を防ぐことができる。

　なお、本実施形態において、端子３５の両端部に二つの固定部３８をそれぞれ設けるようにしたが、二つの固定部３８の内、一つを端子３５の端部に、他の一つを端子３５とは極性の異なる端子３４の端部に設けてもよい。

　（実施の形態３）
　実施の形態３について、構成が実施の形態１と同じ部分については一部説明を省略する。

　図７は、本発明の実施の形態３におけるコンデンサ素子の固定部６８がケースの支持部に嵌合した状態の断面を示す図である。

　図７に示すように、本実施形態が実施の形態１と異なるのは、ケース８０の側壁の上端部に設けられた支持部８１ａの、非接触領域７８を形成する上面８２ｃが、ケース８０の外側の底面８９に略平行で固定部６８の下面７０ｃに対向する上面８２ｄと、この上面８２ｄから略垂直にケース８０の上方向に立ち上がる上面８２ｅの二つの面から構成されており、この支持部８１ａの上面８２ｃに対向する固定部６８の下面７０ｃに対して、ケース８０の側壁の幅方向（図７における左右方向）において平行ではない構成となっている点である。

　このような構成とすることで、実施の形態１の構成のように、非接触領域を形成する、支持部２１の上面と、固定部８の下面とが平行になっている構成に比較して、非接触領域７８に充填される充填樹脂６７と、ケース８０との接触面積が大きくなり、充填樹脂６７と、ケース８０との接着強度が大きくなる。その結果、実施の形態１の構成による効果に加えて、コンデンサ素子の固定強度をより強固にできる。

　なお、本実施形態では、支持部８１ａの上面８２ｃを、ケース８０の外側の底面８９に平行な上面８２ｄと、この上面８２ｄから略垂直にケース８０の上方に立ち上がる上面８２ｅによって構成している。このような構成とすることで、非接触領域に充填された充填樹脂６７が、角度が略９０度異なる２つの面と接触するので、コンデンサ素子の固定強度をより強固にできる。

　（実施の形態４）
　実施の形態４について、構成が実施の形態１と同じ部分については一部説明を省略する。

　図８は、本発明の実施の形態４におけるコンデンサ素子の固定部９８がケース１１０の支持部に嵌合した状態の断面を示す図である。

　図８に示すように、本実施形態が、実施の形態１と異なるのは、コンデンサ素子に設けられた固定部９８の、非接触領域１０８を形成する下面１００ｃがＶ字形状となっている点である。

　このような構成とすることで、実施の形態１のように、固定部８の下面１０が一方向に傾斜した構成に比較して、下面１００ｃの傾斜の角度が大きくなり、ケース１１０への充填樹脂９７の充填時に、充填樹脂９７の液面の上昇と共に非接触領域１０８に存在する空気が固定部９８の下面１００ｃの傾斜に沿って上方へ抜け易くなり、固定部９８の下面１００ｃ部分に空気溜まりがよりでき難くなる。その結果、ケース１１０内へのコンデンサ素子の固定強度をより強固にすることができる。

　以上のように、本発明によれば、デバイス素子がケース内に強固に固定され、さらに外部の被装着体に接続される端子の配置位置の寸法精度に優れた電子デバイスを得ることができる。

　本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車の電装等に使用される、ケースにデバイス素子が収納された電子デバイスに有用である。

１　　フィルムコンデンサ
２、３２　　コンデンサ素子
３　　巻回体
４、５、３４、３５　　端子
６、３６　　絶縁部材
７、３７、６７、９７　　充填樹脂
８、３８、６８、９８　　固定部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、７０ｃ、１００ｃ　　下面
１４　　係合部
１５　　被係合部
１６、１７、４６、４７、７６、７７、１０６、１０７　　接触部
１８、４８、７８、１０８　　非接触領域
２０、５０、８０、１１０　　ケース
２１、５１ａ、８１ａ、１１１ａ　　支持部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、１１２ｃ　　上面
２６、２７、４９、　　切り欠き部
２９、５９、８９、１１９　　底面

Claims (6)

1. ケースと、前記ケースに収容されたデバイス素子と、前記デバイス素子を埋設するように前記ケースに充填された充填樹脂と、を備えた電子デバイスであって、
   前記デバイス素子には前記ケースに固定する固定部が設けられ、前記ケースには、前記固定部の下面と対向する上面を備えた前記固定部を支持する支持部が設けられ、
   前記固定部と前記支持部とは、前記固定部の下面の長辺方向における中央部を挟んだ二つの接触部で接触し、前記接触部以外の、前記固定部の下面と、前記支持部の上面と、の間には、前記固定部と、前記支持部と、が接触しない非接触領域が設けられ、前記固定部の下面は前記ケースの底面に対して傾斜し、前記非接触領域は前記充填樹脂に埋没していることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記デバイス素子は、端子を含み、前記固定部が前記端子に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記デバイス素子は、極性の異なる二つの端子と、前記極性の異なる二つの端子の間に介挿された絶縁部材とを含み、前記固定部は前記絶縁部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
4. 前記固定部は、前記絶縁部材の長辺方向の両端部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
5. 前記絶縁部材は係合部を有し、この係合部が前記二つの端子の被係合部と係合することで前記絶縁部材と前記二つの端子どうしが固定されていることを特徴とする請求項３に記載の電子デバイス。
6. 前記固定部の下端の、前記ケースの側壁における幅方向の寸法が、前記支持部の上端の、前記ケースの側壁における幅方向の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。

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