JP2013162027A - Metalization film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、巻回し型もしくは積層型の金属化フィルム柱体がケース内に収容され、かつケース内のモールド樹脂体内に埋設されてなる金属化フィルムコンデンサに関するものである。 The present invention relates to a metallized film capacitor in which a wound or laminated metallized film column is housed in a case and embedded in a mold resin body in the case.
従来の金属化フィルムを巻き回してなる巻回し型、もしくは金属化フィルムを積層してなる積層型の金属化フィルムコンデンサは、図２で示すように、巻き回しもしくは積層してなる金属化フィルム柱体ｆの両端の２つの電極取り出し面に金属溶射部ｍ，ｍ（もしくはメタリコン、メタリコン電極）が形成され、これら２つの金属溶射部ｍ，ｍに外部引き出し端子ｂ，ｂがはんだ接合ｈされたものがケースｃ内に収容され、ケースｃ内に形成されたモールド樹脂体ｊにて封止された構造のものが一般的である。より詳細には、金属化フィルム柱体ｆの周面にポリエチレンテレフタレート（PET）などからなる防水性フィルムｂｆを数十回程度巻装して防水被膜を形成し、この外側にモールド樹脂体ｊが形成されている。なお、この一般構造の金属化フィルムコンデンサがたとえば特許文献１で開示されている。
As shown in FIG. 2, a conventional metallized film capacitor formed by winding a metallized film or a laminated metallized film capacitor formed by laminating metallized films is a metallized film column formed by winding or laminating. Metal sprayed portions m, m (or metallicon, metallicon electrodes) are formed on the two electrode extraction surfaces at both ends of the body f, and the external lead terminals b, b are soldered to the two metal sprayed portions m, m. The thing of the structure where the thing was accommodated in the case c and sealed with the mold resin body j formed in the case c is common. More specifically, a waterproof film is formed by wrapping a waterproof film bf made of polyethylene terephthalate (PET) or the like around the peripheral surface of the metallized film column f several tens of times, and a mold resin body j is formed on the outside. Is formed. For example,
たとえば巻回し型の金属化フィルムコンデンサにおいては、防水性と防振性の観点から上記モールド樹脂体の素材にエポキシ樹脂が一般に適用されているが、このモールド樹脂材量の材質や量によっては水分がモールド樹脂体内に透湿し、金属化フィルム（より具体的には誘電体フィルム表面に蒸着されたアルミニウム膜等）の酸化や誘電体フィルムの絶縁破壊強さの低下を引き起こし、コンデンサ素子の静電容量低下や耐電圧低下を引き起こすといった課題がある。 For example, in a wound metallized film capacitor, epoxy resin is generally applied to the material of the mold resin body from the viewpoint of waterproofness and vibration proofing. Moisture permeates into the mold resin, causing oxidation of the metallized film (more specifically, an aluminum film deposited on the surface of the dielectric film) and a decrease in the dielectric breakdown strength of the dielectric film. There is a problem of causing a decrease in electric capacity and a decrease in withstand voltage.
ここで、モールド樹脂体ｊを介して金属化フィルム柱体ｆ内に透湿する透湿経路に関し、これまでは、図２で示すように金属化フィルム柱体ｆの表面を介してその内部に透湿する透湿経路Ｘ１のみが注目され、そのための対策として防水性フィルムｂｆを数十回程度巻装して防水被膜を形成するといった措置が講じられている。 Here, regarding the moisture permeable path which transmits moisture into the metallized film column f through the mold resin body j, until now, as shown in FIG. Only the moisture permeation path X1 that permeates moisture is noticed, and as a countermeasure therefor, measures are taken such that a waterproof film is formed by wrapping the waterproof film bf several tens of times.
しかしながら、金属化フィルム柱体ｆ内に透湿する透湿経路には、図示する透湿経路Ｘ１の他にも防止すべき透湿経路が存在すること、より具体的には、金属溶射部ｍの電極取り出し面と外部引き出し端子ｂの界面が存在していることに本発明者等は着眼した（この界面を介した透湿経路は図２中のＸ２）。 However, the moisture permeable path that allows moisture to penetrate into the metallized film column f has a moisture permeable path that should be prevented in addition to the moisture permeable path X1 shown in the figure, more specifically, the metal sprayed portion m. The present inventors noted that the interface between the electrode lead-out surface and the external lead-out terminal b exists (the moisture permeation path through this interface is X2 in FIG. 2).
すなわち、これまで注目されてこなかった金属溶射部ｍの電極取り出し面と外部引き出し端子ｂの界面に透湿防止措置を講じることにより、防水性や耐湿性が格段に優れた金属化フィルムコンデンサの発案に至っている。 In other words, a metallized film capacitor that has outstanding waterproofness and moisture resistance by taking measures to prevent moisture permeation at the interface between the electrode extraction surface of the metal sprayed portion m and the external lead terminal b, which has not been noticed so far. Has reached.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、防水性や耐湿性に優れた金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a metallized film capacitor excellent in waterproofness and moisture resistance.
前記目的を達成すべく、本発明による金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムを巻き回し、もしくは積層させてなる金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に金属溶射部が形成され、金属溶射部に外部引き出し端子が接合され、これらがケース内に収容されるとともにケース内のモールド樹脂体に埋設されており、前記外部引き出し端子のうち、少なくとも前記金属溶射部に接する箇所の外周には親水性被膜が形成されているものである。 In order to achieve the above object, a metallized film capacitor according to the present invention has a metal sprayed portion formed on two electrode extraction surfaces of a metallized film column that is formed by winding or laminating a metallized film. The external lead terminals are joined to each other, and these are housed in the case and embedded in the molded resin body in the case, and at least the outer periphery of the external lead terminals that are in contact with the metal sprayed portion is hydrophilic. A film is formed.
本発明の金属化フィルムコンデンサは、外部引き出し端子のうち、少なくとも金属溶射部に接する箇所の外周に親水性被膜を形成しておき、当該界面を介して金属化フィルム柱体の内部へ通じる透湿経路を遮断することにより、優れた防水性や耐湿性を有するものである。 The metallized film capacitor of the present invention has a hydrophilic coating formed on the outer periphery of at least a portion in contact with the metal sprayed portion of the external lead terminals, and moisture permeability that leads to the inside of the metallized film column through the interface. By blocking the route, it has excellent waterproofness and moisture resistance.
ここで、金属化フィルム柱体は、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）などからなる誘電体フィルムの表面にアルミニウムや亜鉛などからなる金属蒸着膜が形成されてなる金属化フィルムを２枚積層して一組とし、双方の金属化フィルムが異なる端部に絶縁マージンを有することでそれぞれが固有の金属溶射部（メタリコン電極）に接触するようになっている。 Here, the metallized film column is formed by laminating two metallized films in which a metal vapor deposition film made of aluminum or zinc is formed on the surface of a dielectric film made of polypropylene (PP) or polyphenylene sulfide (PPS). In this way, both metallized films have insulation margins at different ends so that each comes into contact with a unique metal sprayed part (metallicon electrode).
巻回し型もしくは積層型の金属化フィルム柱体の両端の電極取り出し面に、亜鉛などからなる金属溶射部が形成され、この金属溶射部に外部引き出し端子の一部がはんだ付けされる。この外部引き出し端子は、棒状や板状のバスバーなどからなり、その素材としては銅やアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどが適用される。 A metal sprayed portion made of zinc or the like is formed on the electrode extraction surfaces at both ends of the coiled or laminated metallized film column, and a part of the external lead terminal is soldered to the metal sprayed portion. This external lead terminal is made of a bar-like or plate-like bus bar or the like, and copper, aluminum, nickel, stainless steel or the like is applied as the material thereof.
そして、外部引き出し端子のうち、少なくとも金属溶射部に接する箇所の外周に形成される親水性被膜は、ポリビニルアルコール（PVA）やポリアミドなどがその形成素材となる。 Of the external lead terminals, the hydrophilic coating formed on the outer periphery of at least the portion in contact with the metal sprayed portion is made of polyvinyl alcohol (PVA) or polyamide.
アルミニウムや樹脂などからなるケース内に金属化フィルム柱体が配設された姿勢で、このケース内にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂がモールドされてモールド樹脂体が形成される。このモールド樹脂体により、金属化フィルムコンデンサの防水性と防振性の双方の性能が向上する。 In a posture in which the metallized film column is disposed in a case made of aluminum, resin, or the like, a resin such as epoxy resin, silicone resin, or urethane resin is molded in the case to form a molded resin body. This mold resin body improves both the waterproof and vibration-proof performance of the metallized film capacitor.
また、外部引き出し端子の金属溶射部に接する箇所の外周に親水性被膜が形成されていることに加えて、金属化フィルム柱体の該電極取り出し面以外の周面に防水性被膜もしくは親水性被膜が形成されているのが望ましい。金属化フィルム柱体の周面を防水性（撥水性）フィルムで被覆したり、あるいは親水性フィルムで被覆することにより、金属化フィルム柱体の周面からの透湿経路を遮断することができる。 Further, in addition to the formation of a hydrophilic coating on the outer periphery of the portion that contacts the metal sprayed portion of the external lead terminal, a waterproof coating or a hydrophilic coating on the peripheral surface other than the electrode extraction surface of the metallized film column Is preferably formed. By covering the peripheral surface of the metallized film column with a waterproof (water-repellent) film or with a hydrophilic film, the moisture transmission path from the peripheral surface of the metallized film column can be blocked. .
ここで、撥水性フィルム素材としてはポリエチレンテレフタレート（PET）を挙げることができる。一方、親水性フィルムには、分子構造に極性基（水酸基やアミド基など）を有した素材が適用されるのが好ましく、ポリビニルアルコール（PVA）やポリアミドなどを形成素材として挙げることができる。なお、実際の親水性フィルムの巻き数等の設計に際しては、所望する吸水量を確定した上で、使用する親水性フィルムの素材（比重や吸水率）や厚み、一巻き当たりの面積などによってその巻き数が設計される。 Here, examples of the water-repellent film material include polyethylene terephthalate (PET). On the other hand, a material having a polar group (such as a hydroxyl group or an amide group) in the molecular structure is preferably applied to the hydrophilic film, and examples of the forming material include polyvinyl alcohol (PVA) and polyamide. In designing the actual number of windings of the hydrophilic film, etc., after determining the desired water absorption, the hydrophilic film used (specific gravity and water absorption), thickness, area per roll, etc. The number of turns is designed.
上記する親水性フィルムは極性基を多く有していることから、モールド樹脂体との密着性も良好となり、双方の間での界面剥離の危険性はない。 Since the hydrophilic film described above has a large number of polar groups, the adhesion to the mold resin body is also good, and there is no risk of interfacial peeling between the two.
また、親水性フィルムは吸水によって膨張するが、たとえば吸水率30％のPVAを適用した場合でもせいぜいマイクロオーダーの寸法増加に留まり、さらに、高弾性率のモールド樹脂体によって親水性フィルムはその外側から拘束されていることから、寸法安定性も良好であり、応力集中などの課題が生じることもない。 In addition, although the hydrophilic film expands due to water absorption, for example, even when a PVA with a water absorption rate of 30% is applied, the increase in dimensions is at most micro-order. Since it is restrained, dimensional stability is also good, and problems such as stress concentration do not occur.
以上の説明から理解できるように、本発明の金属化フィルムコンデンサによれば、外部引き出し端子のうち、少なくとも金属溶射部に接する箇所の外周に親水性被膜が形成されていることにより、外部引き出し端子と金属溶射部の界面を介して金属化フィルム柱体内部へ通じる透湿経路に対して外部引き出し端子外周の親水性被膜で透湿を遮断する（もしくは透湿をトラップする）ことにより、防水性や耐湿性に優れた金属化フィルムコンデンサを提供することができる。 As can be understood from the above description, according to the metallized film capacitor of the present invention, an external lead terminal is formed by forming a hydrophilic coating on the outer periphery of at least a portion in contact with the metal sprayed portion among the external lead terminals. Waterproofing is achieved by blocking moisture permeability (or trapping moisture permeation) with a hydrophilic coating on the outer periphery of the external lead terminal against the moisture permeation path leading to the inside of the metallized film column through the interface of the metal sprayed part And a metallized film capacitor excellent in moisture resistance can be provided.
以下、図面を参照して本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を説明する。なお、図示する金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム柱体のうち、電極取り出し面以外の周囲に親水性被膜が巻装され、かつ、外部引き出し端子のうち、少なくとも金属溶射部と接触する箇所の外周にも親水性被膜が形成されているものであるが、これ以外にも、外部引き出し端子のうち、少なくとも金属溶射部と接触する箇所の外周にのみ親水性被膜が形成されている形態であってもよい。 Embodiments of a metallized film capacitor of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the metallized film capacitor shown in the figure has a hydrophilic coating wound around the periphery of the metallized film column other than the electrode lead-out surface, and at least a part of the external lead terminal that contacts the metal sprayed portion. A hydrophilic coating is also formed on the outer periphery, but in addition to this, the hydrophilic coating is formed only on the outer periphery of at least a portion of the external lead terminal that contacts the metal sprayed portion. May be.
（金属化フィルムコンデンサ）
図１ａは本発明の金属化フィルムコンデンサの縦断面図であり、図１ｂは図１ａのｂ−ｂ矢視図である。図示する金属化フィルムコンデンサ１０は、金属化フィルムが巻装されてなる金属化フィルム柱体１と、その両端の２つの電極取り出し面に形成された金属溶射部２，２（メタリコン電極）と、この金属溶射部２，２のそれぞれにはんだ層４，４を介して繋がれた外部引き出し端子３（バスバー）と、これらを収容するケース５と、ケース５内に形成されて金属化フィルム柱体１が埋設されるモールド樹脂体６とから大略構成されている。
(Metalized film capacitor)
1a is a longitudinal sectional view of the metallized film capacitor of the present invention, and FIG. 1b is a view taken along the line bb of FIG. 1a. The
金属化フィルム柱体１の具体的な構成は、金属蒸着膜が誘電体フィルムの一側面に形成されて金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを２枚積層して一組とし（２枚一対の金属化フィルム）、この２枚一対の金属化フィルムが巻き回されて構成されている。
A specific configuration of the
ここで、一組の金属化フィルムの一方の誘電体フィルムの一側面に形成された金属蒸着膜は、その長手方向に沿う一方端が一方の金属溶射部２に密着しており、その長手方向に沿う他方端には、他方の金属溶射部２から絶縁されるべく、たとえば2mm程度の隙間領域（絶縁マージン）が設けられている。また、金属蒸着膜のうちで上記金属溶射部２に密着している端部は、電極接触を保証するために他の部位よりも厚めのいわゆるヘビーエッジとなっており、たとえば、金属蒸着膜の一般部が30nm程度である場合に、ヘビーエッジは倍の60nm程度に調整される。 Here, as for the metal vapor deposition film formed in one side of one dielectric film of a set of metallized films, the one end along the longitudinal direction is closely_contact | adhered to one metal spraying part 2, The longitudinal direction A gap region (insulation margin) of about 2 mm, for example, is provided at the other end along the line so as to be insulated from the other metal sprayed portion 2. In addition, the end of the metal vapor deposition film that is in close contact with the metal sprayed portion 2 has a so-called heavy edge that is thicker than other parts to ensure electrode contact. When the general part is about 30 nm, the heavy edge is adjusted to about double 60 nm.
ここで、誘電体フィルムは、ポリプロピレン（PP）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などから形成でき、金属蒸着膜は、アルミニウムや亜鉛、銅などを誘電体フィルム表面に蒸着することで形成される。さらに、金属溶射部２は、金属化フィルム柱体１の電極取り出し面にアルミニウムや亜鉛などを溶射することで形成される。
Here, the dielectric film can be formed from polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc. It is formed by depositing zinc, copper or the like on the surface of the dielectric film. Further, the metal sprayed portion 2 is formed by spraying aluminum, zinc, or the like on the electrode extraction surface of the
金属化フィルム柱体１のうち、電極取り出し面以外の周囲にはポリビニルアルコール（PVA）からなる親水性被膜７（PVAフィルム）が所望回数巻装される。
In the
さらに、外部引き出し端子３のうち、少なくとも金属溶射部２と接触する箇所の外周にもポリビニルアルコール（PVA）からなる親水性被膜８が形成されており、図１で示すように外部引き出し端子３と金属溶射部２の界面を介した透湿経路Ｘ２を完全に遮断（もしくは透湿トラップ）するようになっている。この親水性被膜８の膜厚は10〜100μm程度に設定できる。なお、透湿経路Ｘ２の高い遮断性を保証するべく、図示するように、親水性被膜８は金属溶射部２の上端よりも高い位置まで形成されているのが望ましく、その上端はモールド樹脂体６の内部に位置してモールド樹脂体６に完全に埋設されているのがよい。
Further, a
ここで、親水性被膜７，８の吸水率が低いと当該フィルム体格の大型化に繋がることから、設計段階でこの吸水率を少なくとも5％以上に設定し、望ましくは10％以上に設定するのがよく、PVAフィルムを使用する場合には吸水率20〜200％程度を満足することができる。
Here, if the water absorption rate of the
また、親水性被膜７，８は吸水によって膨張するが、たとえば吸水率30％のPVAフィルムを使用した場合でもマイクロメートルオーダーの寸法変化に留まり、さらに、高弾性率のモールド樹脂体６で外周から拘束されていることから、寸法安定性は良好であり、応力集中といった課題は生じない。
Further, the
たとえば金属化フィルム柱体１の周囲に形成される親水性被膜７の設計に当たり、この設計段階での親水性被膜７の必要吸水量（コンデンサの透水量）は、金属化フィルム柱体１の周面の面積と被膜の厚みの積（親水性被膜を構成する親水性フィルム一巻き当たりの体積となる）に対し、比重を乗じて親水性フィルム一巻き当たりの重量を求め、さらに親水性フィルムの吸水率を乗じて親水性フィルム一巻き当たりの吸水可能重量が求められる。さらには、これに親水性フィルムの巻き数を乗じることにより、所望吸水量に応じた数量（面積、巻き数など）の親水性被膜７の設計をおこなうことができる。外部引き出し端子３の外周に形成される親水性被膜８に関しては、対象が外部引き出し端子３に変更しただけで基本的には親水性被膜７の設計と同じ考え方でその設計がおこなわれる。
For example, when designing the
図１で示す金属化フィルムコンデンサ１０によれば、金属化フィルム柱体１の周囲を親水性被膜７で被覆することに加えて、外部引き出し端子３のうち、少なくとも金属溶射部２に接する箇所の外周にも親水性被膜８が形成されていることにより、金属化フィルム柱体１の周面を介してその内部へ通じる透湿経路に対しては金属化フィルム柱体１の周面の親水性被膜７で透湿を遮断し、外部引き出し端子３と金属溶射部２の界面を介して金属化フィルム柱体１の内部へ通じる透湿経路に対しては外部引き出し端子３外周の親水性被膜８で透湿を遮断する（もしくは透湿をトラップする）ことにより、防水性や耐湿性が格段に優れたものとなる。
According to the metallized
[金属化フィルム柱体内部への透湿の有無を検証した実験とその結果]
本発明者等は、図１で示す金属化フィルム柱体に関し、外部引き出し端子の周囲に親水性被膜を形成し、この際に、親水性被膜の吸水率や膜厚等を変化させて種々の試験体を製作し、各試験体の金属化フィルム柱体内部への透湿の有無を検証する実験をおこなった。この実験において、透湿度の測定はJIS Z0208のカップ法に準拠しており、被膜の吸水率の測定はJIS K7209に準拠している。各種試験体の仕様と実験結果を以下の表１に示す。
[Experiment verifying the presence or absence of moisture permeation into metallized film column and its results]
The present inventors have formed a hydrophilic film around the external lead terminal with respect to the metallized film column shown in FIG. 1, and at this time, the water absorption rate, film thickness, etc. of the hydrophilic film are changed to achieve various types. Test specimens were manufactured, and experiments were conducted to verify the presence or absence of moisture permeation into the metallized film column of each test specimen. In this experiment, the moisture permeability measurement conforms to the cup method of JIS Z0208, and the water absorption rate of the coating conforms to JIS K7209. The specifications and experimental results of various test specimens are shown in Table 1 below.
また、被膜重量は比重1.25で算出している。
The coating weight is calculated with a specific gravity of 1.25.
表１より、吸水率20%、200%を有するPVA素材の親水性被膜を有することで、外部引き出し端子と金属溶射部の界面を介した金属化フィルム柱体内部への透湿が完全に遮断されることが実証されている。 Table 1 shows that by having a hydrophilic coating of PVA material with a water absorption rate of 20% and 200%, moisture permeation into the metallized film column through the interface between the external lead terminal and the metal sprayed part is completely blocked. It has been demonstrated that
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
１…金属化フィルム柱体、２…金属溶射部（メタリコン電極）、３…外部引き出し端子（バスバー）、４…はんだ層、５…ケース、６…モールド樹脂体、７…親水性被膜（PVAフィルム）、８…親水性被膜（PVAフィルム）、１０…金属化フィルムコンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記外部引き出し端子のうち、少なくとも前記金属溶射部に接する箇所の外周には親水性被膜が形成されている金属化フィルムコンデンサ。 A metal sprayed part is formed on the two electrode extraction surfaces of the metallized film column formed by winding or laminating the metallized film, an external lead terminal is joined to the metal sprayed part, and these are accommodated in the case And embedded in the mold resin body in the case,
A metallized film capacitor in which a hydrophilic coating is formed on an outer periphery of at least a portion of the external lead terminal that contacts the metal sprayed portion.
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