JP2008034706A - Film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルムコンデンサに関するものである。特に、ポリイミドフィルムを使用したフィルムコンデンサに関するものである。 The present invention relates to a film capacitor. In particular, the present invention relates to a film capacitor using a polyimide film.
近年、フィルムコンデンサに要求される信頼性は高くなる一方であり、厳しい使用環境においても同様な信頼性が要求されている。また、製品の鉛フリー化とその材料の高融点化に伴うリフロー時の耐熱性も求められている。 In recent years, the reliability required for film capacitors has been increasing, and similar reliability is required even in severe use environments. In addition, heat resistance at the time of reflow associated with lead-free products and high melting point of the materials is also required.
従来、箔電極タイプのフィルムコンデンサは、図４（ａ）に示すように，アルミや銅などの金属箔２と、この金属箔２で重ならない部分（以下、マージン部３）を一方の側辺に確保したポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等のフィルム１とで、マージン部３が交互左右になるように重ねて積層巻回または積層し、図４（ｂ）に示すように，両端面に亜鉛、銅、アルミなどの金属を溶射しメタリコン電極４を設けコンデンサを製作していた。また、次に、このコンデンサの両端の電極に外部端子を接続し、または、樹脂モールド、または樹脂ケースに収納した後充填樹脂を充填などしてフィルムコンデンサを得ていた。
Conventionally, as shown in FIG. 4A, a foil electrode type film capacitor has a
また、１５０℃以上の使用環境時での耐熱性、および２６０℃以上でのリフロー時の耐熱性を向上させる技術としては、使用するフィルムの耐熱性が高いポリイミドフィルムが考えられてきた。たとえば、特許文献１に示されるように、二軸延伸の熱可塑性ポリイミドフィルムは、その成形が容易であって、フィルムコンデンサに使用できることが示されていた。
In addition, as a technique for improving the heat resistance in a use environment at 150 ° C. or higher and the heat resistance at the time of reflow at 260 ° C. or higher, a polyimide film having high heat resistance has been considered. For example, as shown in
箔電極タイプのフィルムコンデンサは、蒸着タイプのフィルムコンデンサと比べ、金属にある程度の厚さと硬さのある箔を使用するので、金属箔が重なっていない部分つまりマージン部の空隙が大きいのと、蒸着タイプのフィルムコンデンサのように、フィルムの加熱収縮を利用して、フィルム間の空隙を縮小できないので、溶融し吹き付けられるメタリコンがこれらの空隙部分に侵入しやすい。侵入したメタリコンがマージン部を越えて対極箔に到達するとショート状態になるし、マージン部に部分的に侵入しても耐圧が低下し、電圧負荷時に発熱しフィルムが劣化してしまう。
また、マージン部の幅を大きく設定すると、コンデンサが大形化してしまう。
Foil electrode type film capacitors use metal foils with a certain thickness and hardness compared to vapor deposition type film capacitors, so the metal foil does not overlap, that is, the gap in the margin is large. Unlike the type of film capacitor, the gap between the films cannot be reduced by utilizing the heat shrinkage of the film, so that the metallicon that is melted and sprayed easily enters these gap portions. When the invading metallicon reaches the counter electrode foil beyond the margin portion, a short circuit occurs, and even if it partially penetrates into the margin portion, the withstand voltage decreases, and heat is generated when a voltage is applied, resulting in deterioration of the film.
In addition, if the width of the margin portion is set large, the capacitor becomes large.
本発明は、金属箔とこの金属箔で重ならない部分を一方の側辺に確保した熱可塑性ポリイミドフィルムとを積層巻回または積層し、端面にメタリコン電極とを備えたフィルムコンデンサにおいて、メタリコン電極部分を除いて、前記金属箔が前記フィルムに沈降しているフィルムコンデンサを提供する。
また、金属箔とこの金属箔で重ならない部分を一方の側辺に確保した熱可塑性ポリイミドフィルムとを積層巻回または積層し、端面にメタリコン電極とを備えたフィルムコンデンサにおいて、メタリコン電極部分を除いて、前記金属箔がその表面を残して前記フィルムに埋没しているフィルムコンデンサを提供する。
また、金属箔とこの金属箔で重ならない部分を一方の側辺に確保した熱可塑性ポリイミドフィルムとを積層巻回または積層し、端面にメタリコン電極とを備えたフィルムコンデンサにおいて、金属箔とこの金属箔で重ならない部分を一方の側辺に確保した熱可塑性ポリイミドフィルムとを、この熱可塑性のポリイミドフィルムのガラス転移温度以上、融点以下の温度で、ローラ等により加圧しながら、メタリコン電極部分を除いて、前記金属箔が前記フィルムに沈降させるか、または前記金属箔がその表面を残して前記フィルムに埋没させるかして積層した金属箔付きフィルムとし、次に、積層巻回または積層し、次に、端面にメタリコン電極を設けたフィルムコンデンサの製造方法を提供する。
The present invention is a film capacitor comprising a metal foil and a thermoplastic polyimide film in which a portion that does not overlap with the metal foil is secured on one side and is wound or laminated, and a metal capacitor electrode portion on a metal capacitor electrode portion. A film capacitor in which the metal foil is settled on the film is provided.
In addition, in a film capacitor having a metal foil and a thermoplastic polyimide film having a metal foil and a thermoplastic polyimide film secured on one side secured on one side, and having a metallicon electrode on the end surface, the metallicon electrode portion is excluded. And providing a film capacitor in which the metal foil is buried in the film leaving its surface.
Further, in a film capacitor in which a metal foil and a thermoplastic polyimide film in which a portion not overlapping with the metal foil is secured on one side are laminated or laminated, and a metal capacitor electrode is provided on an end face, the metal foil and the metal Remove the metallicon electrode part while pressing with a roller, etc., at a temperature above the glass transition temperature and below the melting point of this thermoplastic polyimide film with a thermoplastic polyimide film that has a portion that does not overlap with foil on one side. Then, the metal foil is deposited on the film, or the metal foil is buried in the film leaving its surface, and then laminated to a film with a metal foil, and then laminated or wound, In addition, a method of manufacturing a film capacitor having a metallicon electrode on an end surface is provided.
本発明は、金属箔が重なっていない部分つまりマージン部の、金属箔の厚さ分の空隙がないか、または低いので、溶融し吹き付けられるメタリコンが前記空隙部分に侵入しにくい。そのため、侵入したメタリコンがマージン部を越えて対極箔に到達することも少なく、ショート状態になることも少ない。マージン部に部分的に侵入しても耐圧が低下し、電圧負荷時に発熱しフィルムが劣化してしまうことも少ない。特に、円形や扁平形の曲面部分を持つコンデンサのように、後で熱プレスなどのできない曲面部分のメタリコン侵入を抑制することができる。
また、マージン部の幅を大きく設定することもなくと、コンデンサが大形化してしまうこともない。
また、本発明は、フィルムに、耐熱性の高い熱可塑性ポリイミドフィルムを使用しているので、１５０℃以上の使用環境時での耐熱性、および２６０℃以上でのリフロー時の耐熱性を向上させることができる。
また、煩雑な製造工程を伴うことなしに、電極金属箔の端部とメタリコン外部電極との間における耐圧高めることができ、長寿命で信頼性の高いフィルムコンデンサを実現することができる。
In the present invention, since there are no or low voids corresponding to the thickness of the metal foil in the portion where the metal foils are not overlapped, that is, the margin portion, the metallicon that is melted and sprayed does not easily enter the void portion. For this reason, the invading metallicon rarely reaches the counter electrode foil beyond the margin, and is unlikely to be short-circuited. Even if it partially penetrates into the margin portion, the withstand voltage is reduced, and it is unlikely that the film will deteriorate due to heat generation during voltage loading. In particular, it is possible to suppress intrusion of a metallicon in a curved surface portion that cannot be hot pressed later, such as a capacitor having a circular or flat curved surface portion.
Further, the capacitor is not enlarged without setting the width of the margin portion large.
Moreover, since this invention uses the thermoplastic polyimide film with high heat resistance for a film, it improves the heat resistance at the time of 150 degreeC or more use environment, and the heat resistance at the time of reflow at 260 degreeC or more. be able to.
Moreover, without involving a complicated manufacturing process, the withstand voltage between the end portion of the electrode metal foil and the metallicon external electrode can be increased, and a long-life and highly reliable film capacitor can be realized.
本発明に述べる金属箔とは、アルミ、亜鉛または銅等の金属からなり、１ミクロンから５０ミクロン程度の膜厚で、圧延等により膜厚が調整される。
本発明に述べる熱可塑性ポリイミドフィルムとは、融点が３００℃から４００℃、ガラス転移温度が１７０℃から３００℃程度の熱可塑性ポリイミド樹脂を２ミクロンから５０ミクロン程度の膜厚に製膜したもので、フィルムの滑り性を向上させるために、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンまたはアルミナなどの無機充填剤を添加してもかまわない。また、非晶化した樹脂を使用すると、ガラス転移温度が下がり好ましい。製膜は、押し出し成形等により得られたフィルムを、圧延等の方法により所定の膜厚に成形する。
本発明に述べるメタリコン電極とは、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金からなり、溶射によって形成されたものである。
The metal foil described in the present invention is made of a metal such as aluminum, zinc or copper, and has a film thickness of about 1 to 50 microns, and the film thickness is adjusted by rolling or the like.
The thermoplastic polyimide film described in the present invention is obtained by forming a thermoplastic polyimide resin having a melting point of 300 ° C. to 400 ° C. and a glass transition temperature of about 170 ° C. to 300 ° C. to a thickness of about 2 to 50 microns. In order to improve the slipperiness of the film, an inorganic filler such as silica, calcium carbonate, magnesium oxide, titanium oxide or alumina may be added. Moreover, it is preferable to use an amorphous resin because the glass transition temperature is lowered. For film formation, a film obtained by extrusion molding or the like is formed into a predetermined film thickness by a method such as rolling.
The metallicon electrode described in the present invention is made of metal or alloy such as copper, zinc, aluminum, tin, solder, etc., and is formed by thermal spraying.
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るフィルムコンデンサの、フィルムの巻回または積層の重なり状態の一部断面を示している。図１（ａ）はメタリコン電極を設ける前、図１（ｂ）はメタリコン電極を設けた後を示している。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows a partial cross section of a film capacitor according to the present invention in an overlapped state of film winding or lamination. FIG. 1A shows a state before providing a metallicon electrode, and FIG. 1B shows a state after providing a metallicon electrode.
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）は、熱可塑性のポリイミド樹脂のフィルムで、融点が３００℃から４００℃、ガラス転移温度が１７０℃から３００℃程度の熱可塑性ポリイミド樹脂を２ミクロンから５０ミクロン程度の膜厚に製膜したもので、フィルムの滑り性を向上させるために、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンまたはアルミナなどの無機充填剤を添加してもかまわない。また、非晶化した樹脂を使用すると、ガラス転移温度が下がり好ましい。製膜は、押し出し成形等により得られたフィルムを、圧延等の方法により所定の膜厚に成形する。
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、アルミニウム、亜鉛または銅等の金属箔で、１ミクロンから５０ミクロン程度の膜厚で、フィルム厚より半分程度が好ましく、圧延等により膜厚が調整される。
金属箔をフィルムの表面に、フィルムにマージン部を設けて重ね合わせ、熱可塑性ポリイミド樹脂のフィルムの、ガラス転移温度以上融点以下の温度中で、メタリコン電極部分を除いて、熱プレスし、金属箔２をフィルム１に相対的に沈降、または、金属箔２がその表面を残してフィルム１に埋没させる。 金属箔２はフィルム１が熱可塑性ポリイミド樹脂により強固に接着される。
３は、マージン部で、 上記熱プレスにより、相対的に熱可塑性のポリイミドフィルムから流動した流動部分または盛り上がった部分を設けていて、マージン部３上を金属箔上面途中まで埋めている。
この後、金属箔付きフィルムをマージン部３が交互左右になるように重ねて積層巻回または積層する。
４は、メタリコン電極で、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金の溶射によって形成されたものである。
1 (1a, 1b, 1c, 1d) is a film of a thermoplastic polyimide resin. A thermoplastic polyimide resin having a melting point of 300 to 400 ° C. and a glass transition temperature of about 170 to 300 ° C. is 2 to 50 microns. In order to improve the slipperiness of the film, an inorganic filler such as silica, calcium carbonate, magnesium oxide, titanium oxide or alumina may be added. Moreover, it is preferable to use an amorphous resin because the glass transition temperature is lowered. For film formation, a film obtained by extrusion molding or the like is formed into a predetermined film thickness by a method such as rolling.
2 (2a, 2b, 2c, 2d) is a metal foil such as aluminum, zinc or copper, with a film thickness of about 1 to 50 microns, preferably about half of the film thickness, and the film thickness is adjusted by rolling or the like. The
Metal foil is laminated on the film surface with a margin on the film, and heat-pressed in a film of thermoplastic polyimide resin, excluding the metallicon electrode portion, at a temperature not lower than the glass transition temperature and not higher than the melting point, and the
Thereafter, the film with metal foil is laminated and wound or laminated so that the
図２は、本発明に係る別のフィルムコンデンサの、フィルムの巻回または積層の重なり状態の一部断面を示している。図２（ａ）はメタリコン電極を設ける前、図２（ｂ）はメタリコン電極を設けた後を示している。図１との違いは、マージン部で、 上記熱プレスにより、相対的に熱可塑性のポリイミドフィルムから流動した流動部分または盛り上がった部分が、金属箔上面まで埋めている点である。こうすることにより、図１（ｂ）と図２（ｂ）に示したように、隙間が狭い分、メタリコン電極４を設けたときの、マージン部３のメタリコンの進入をより防止できる。
FIG. 2 shows a partial cross-section of another film capacitor according to the present invention in an overlapping state of film winding or lamination. FIG. 2A shows a state before the metallicon electrode is provided, and FIG. 2B shows a state after the metallicon electrode is provided. The difference from FIG. 1 is that the fluid portion or the raised portion that has flowed from the relatively thermoplastic polyimide film is filled up to the upper surface of the metal foil by the above-described hot pressing in the margin portion. By doing so, as shown in FIG. 1B and FIG. 2B, it is possible to further prevent the metallicon from entering the
図１および図２では、フィルムの片面に金属箔を設けているが、フィルムの両面に設けてもかまわない。この場合、表面にポリイミド樹脂を積層コートするか、またはポリイミド樹脂フィルムを間に設けてもかまわない。 1 and 2, the metal foil is provided on one side of the film, but it may be provided on both sides of the film. In this case, a polyimide resin may be laminated on the surface or a polyimide resin film may be provided therebetween.
図３は、本発明に係る金属箔付きフィルムを一度に複数枚製造する方法の一例を示している。
図３（ａ）は、積層装置の概略全図を、図３（ｂ）は、積層装置の、積層箇所の幅方向の概略図を、図３（ｃ）は、積層後、切り分けられた金属箔付きフィルムの断面を示している。
FIG. 3 shows an example of a method for producing a plurality of films with metal foil according to the present invention at a time.
3A is a schematic overall view of the laminating apparatus, FIG. 3B is a schematic view of the laminating apparatus in the width direction of the laminating portion, and FIG. 3C is a metal cut after lamination. The cross section of the film with foil is shown.
金属箔およびフィルムはそれぞれ、金属箔リール５、フィルムリール６から供給され、それらを保持するキャリア金属帯体７の上に重ね、一対の合わせロール８により合わせられ、次に、加熱ローラ９とその反対側に対向ローラ１０とにより、加圧加熱される。その後、この積層体からキャリア金属帯体７を分離し、カッター１１により切り分けられ、金属箔付きフィルムとして巻き取りール１２に巻き取られる。
キャリア金属帯体７は、加圧加熱時に金属箔およびフィルムを保持するためのもので、５０ミクロンから５００ミクロン程度の膜厚を有する帯状からなる。材質としては、ステンレス等の金属板からなり、表面に珪素やボロンの酸化物、窒化物などのセラミックを被覆すると金属箔付きフィルムと分離しやすい。フィルムが薄い場合、特に必要となる。
加熱ローラ９は、ステンレス等の金属に加熱源を組み込んだローラで、表面に珪素やボロンの酸化物、窒化物などのセラミックを被覆すると金属箔付きフィルムと分離しやすい。
The metal foil and the film are respectively supplied from the
The
The
１ フィルム
２ 金属箔
３ マージン部
４ メタリコン電極
５ 金属箔リール
６ フィルムリール
７ キャリア金属板
８ 合わせロール
９ 加熱ローラ
１０ 対向ローラ
１１ カッター
１２ 巻き取りール
DESCRIPTION OF
Claims (3)
In a film capacitor having a metal foil and a thermoplastic polyimide film secured on one side of which is not overlapped with one side of the metal foil, and having a metallicon electrode on the end face, the metal foil and the metal foil With the thermoplastic polyimide film securing the non-overlapping part on one side, the glass transition temperature of this thermoplastic polyimide film, at a temperature below the melting point, while pressing with a roller etc., excluding the metallicon electrode part, The metal foil is deposited on the film, or the metal foil is embedded in the film while leaving its surface, and is laminated into a film with a metal foil, and then laminated or wound, A method of manufacturing a film capacitor having a metallicon electrode on an end face.
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| JP2006208038A JP2008034706A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Film capacitor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10784049B2 (en) | 2014-02-03 | 2020-09-22 | Lg Chem, Ltd. | Winding-type stacked body for condenser with high electrostatic capacitance and stacked winding-type condenser using the same |
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2006
- 2006-07-31 JP JP2006208038A patent/JP2008034706A/en active Pending
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| US10784049B2 (en) | 2014-02-03 | 2020-09-22 | Lg Chem, Ltd. | Winding-type stacked body for condenser with high electrostatic capacitance and stacked winding-type condenser using the same |
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