JP2013172045A - フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体にフィルムを使用し巻回してその両端にメタリコン電極を設け電気的に並列に接続されている二個のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねて収容する上端面に開口部のある有底筒状のケースと、その筒状ケースの開口部を封口する封口体と、その封止体を貫通する外部端子と、その外部端子と前記メタリコン電極とを接続する箔状の引き出し電極とを有するフィルムコンデンサにあって、それぞれの引き出し電極と外部端子との接続が繁雑にならず、コンデンサ素子が大型化して引き出し電極に流れる電流が増加し、その接続付近で流れる電流が集中しても、発熱の程度を軽減することを目的としている。
【解決手段】外部端子側のメタリコン電極と接続する引き出し電極を、それと同極の別のコンデンサ素子の引き出し電極から一体に延設させて設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムコンデンサに関する。

フィルムコンデンサのコンデンサ素子は、誘電体にフィルムを使用し、このフィルムに蒸着により薄膜金属電極を設けたものを、またはこのフィルムを介して金属箔を巻回または積層したもので、両端面に亜鉛、銅またはアルミニウムなどの金属をメタリコンにより付着させ、素子外部電極（以下メタリコン電極と呼ぶ）を形成している。
このようなコンデンサにおいて、等価直列抵抗を低減して、低損失・低発熱なコンデンサにするための改善として、蒸着膜の導電値を向上させるために蒸着膜厚を厚くすると、コンデンサ素子のセルフヒーリング性が低下し、コンデンサ素子の耐圧性が低下してしまう。そのため、特許文献１には、蒸着膜厚は厚くせず、コンデンサ素子のメタリコン電極までの距離を短くする方法として、ひとつのコンデンサ素子を分割して、少なくとも二つのコンデンサ素子を並列に接続する方法が記載されている。
また、特許文献２には、複数のコンデンサ素子を有するフィルムコンデンサの動作時の発熱を軽減するために、箔状の金属板を引き出し電極として、メタリコン電極に接続し、それぞれ引き出すことにより、コンデンサ素子内部の熱を、前記の箔状の金属板に伝えることにより放熱しやすくすることが記載されている。

実開平７−２９８２９号公報 特開２００８−２７０３２９号公報

ところで、複数のコンデンサ素子からそれぞれ引き出される引き出し電極は、コンデンサの外部端子と接続されるが、個々の引き出し電極とコンデンサの外部端子との接続が繁雑になりやすい。また、コンデンサ素子が大型化し、引き出し電極に流れる電流が増加すると、その接続付近で流れる電流が集中し発熱するという問題が発生しやすい。

本発明は、まとめられる引き出し電極と外部端子との接続が繁雑にならず、コンデンサ素子が大型化して引き出し電極に流れる電流が増加し、その接続付近で流れる電流が集中しても、発熱の程度を抑制することを目的としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記のフィルムコンデンサを提供するものである。
（１）誘電体にフィルムを使用し巻回してその両端にメタリコン電極を設けた二個のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねて収容する上端面に開口部のある有底筒状のケースと、その筒状ケースの開口部を封口する封口体と、その封口体を貫通する外部端子と、その外部端子と前記メタリコン電極とを接続するまたは二個の前記コンデンサ素子を電気的に並列に接続させる箔状の引き出し電極とを有するフィルムコンデンサにあって、前記外部端子側の前記メタリコン電極と接続する前記引き出し電極は、それと同極の別の前記コンデンサ素子の前記引き出し電極から一体に延設されて設けられているフィルムコンデンサ
（２）前記外部端子側の前記メタリコン電極と接続する前記引き出し電極は、それと同極の別の前記コンデンサ素子の引き出し電極の両側に一体に延設されて設けられている（１）のフィルムコンデンサ。

本発明によれば、外部端子側のメタリコン電極と接続する引き出し電極を、それと同極の別のコンデンサ素子の引き出し電極から一体に延設させて設けているので、まとめられた引き出し電極とコンデンサの外部端子との接続が繁雑にならず、コンデンサ素子が大型化して引き出し電極に流れる電流が増加し、その接続付近で流れる電流が集中しても、発熱の程度を抑制することができる。

本発明の二個のコンデンサ素子とそれに接続する引き出し電極を示している。 本発明の二個のコンデンサ素子とそれに接続する別の引き出し電極を示している。 本発明のコンデンサの概略断面図の例を示している。

本発明に述べるメタリコン電極は、コンデンサ素子の電極の端部に接続する素子外部電極で、亜鉛、銅またはアルミニウムなどの金属をメタリコン（溶射）により付着させたものが使用できる。

本発明に述べるコンデンサ素子は、誘電体にフィルムを使用し、電極と共に巻回したもので、フィルムに蒸着により薄膜金属電極を設けたもの、またはこのフィルムを介して金属箔を巻回する方法が含まれる。その両端面には、金属をメタリコンにより付着させた素子外部電極（メタリコン電極）が形成されている。フィルムは、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等を使用でき、金属箔や薄膜金属の金属としては、アルミニウム、銅、亜鉛またはそれらの合金などが使用できる。断面形状は円形、それをつぶした場合は偏平形となる。

本発明のケースは、上端面に開口部のある有底筒状の一般的にフィルムコンデンサに使用できる容器で、プラスチックまたは金属により形成することができる。プラスチックであれば、たとえば、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリカーボネート系、またはポリフェニレンサルファイド系などの樹脂を用いることができる。金属であれば、たとえば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ステンレス、銅またはそれらの合金などを用いることができる。
ケース内には、コンデンサ素子を設け、その多くは絶縁樹脂等で充填する。絶縁樹脂は、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用している絶縁材料で、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂にフィラー等を混ぜたものである。フィラーとしては、珪素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、これらの複合物などが使用できる。必要があれば、難燃剤、酸化防止剤を添加してもよい。

本発明の封口体は、ケースの開口部を封口する絶縁体で、下記に述べる外部端子を設けている。
なお、ケース内部は樹脂充填される場合には、必ずしもケースの開口部に封口体を設ける必要がないが、外部端子を安定して設けることができることと、絶縁性、耐湿性、耐久性が向上する。

本発明の外部端子は、封口体の外表面から内表面間を貫通している電極端子で、コンデンサの外部と接続し、コンデンサの内部とは下記に述べる引き出し電極と接続する。外部端子の形状は、円柱または多角柱の成形体で、特に限定しているわけではないが、封口体の外表面より出ている部分には、コンデンサの外部と接続しやすいように、内側または外側にネジが切られている。材質としては、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅、真鍮等の金属または合金からなり、表面に錫、半田等をめっきする場合もある。

本発明に述べる引き出し電極は、メタリコン電極に接続し外部に引き出しをするための電極で、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅、真鍮等の金属または合金などの金属箔が使用できる。また、表面に錫、半田等をめっきする場合もある。錫めっきを施した銅が好適である。厚さ、形状は、製品の要求する許容電流やＥＳＬ（等価直列インダクタンス）または強度やストレス軽減等を考慮して設計される。
引き出し電極と外部端子とのそれぞれの接続は、スポット溶接、かしめ、半田付け等特に限定するわけではないが、大電流に対して安定した接続目的の場合、接続面積が広くとれる点で半田付けが好ましい。
また、外部端子側のメタリコン電極と接続する引き出し電極は、それと同極の別のコンデンサ素子の引き出し電極から一体に延設させて設ける。
ところで、コンデンサ素子ごとに別々に引き出し電極を設けると、外部端子と別々に接続することになり、半田付けで接続する場合には、溶融温度の異なる２種類の半田材を用意する必要が生じ、作業も繁雑となる。また、かしめにより外部端子と一括して接続しようとすると、接触面積が少なくなりやすく流れる電流を大きくとるのが困難になりやすい。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の二個のコンデンサ素子とそれに接続する引き出し電極を示している。
二個のコンデンサ素子１は、それぞれ金属化フィルムを使用し巻き回して円柱形とし、両端面にメタリコン電極２ａ、２ｂを設け、巻き軸方向に重ねる。この二個のコンデンサ素子１を並列に接続し外部と接続するために、コンデンサ素子１の上端面側に設けた一対の外部端子３ａ、３ｂと各メタリコン電極２ａ、２ｂとをつなぐ一対の引き出し電極４ａ、４ｂを設ける。この引き出し電極４ａ、４ｂは、それぞれ一枚の金属箔を切り出し折り曲げたものを使用する。
図１で奥側の引き出し電極４ａは、Ｕ字に加工した金属箔を使用して、Ｕ字の根本が一方の外部端子３ａと、Ｕ字の先がコンデンサ素子１間の向かい合ったメタリコン電極２ａとそれぞれ接続する。
また、図１で手前側の引き出し電極４ｂは、短冊状に加工した金属箔を使用して、短冊の下端が下側のコンデンサ素子１の底面側のメタリコン電極２ｂと、短冊の上端がもう一方の外部端子３ｂと、そして外部端子３ｂ側のメタリコン電極２ｂとは、引き出し電極４ｂから一体に延設した延設部５とで、それぞれ接続する。また、電流密度を減じないように、引き出し電極４ｂの延設部５と外部端子３ｂとの間部分の幅は、延設部５の幅分を加算して広げる。

また、外部端子３ｂ側であるメタリコン電極２ｂ表面上部分で、引き出し電極４ｂの両側に一体に延設すると、片側だけから延設するよりも、メタリコン電極２ｂとの接続面積は分散する分、半田接続時の加熱温度や時間を減らすことができので、その周辺部分のコンデンサ素子１本体部分とメタリコン電極２ｂとの間の熱劣化を抑制することができる。また、電流密度をおとさず延設部５の幅または厚さを狭くできるので、その部分が変形しやすくなり、引き出し電極４ｂとメタリコン電極２ｂとの接続ストレスに対して緩和されやすい。

図２は、本発明の二個のコンデンサ素子とそれに接続する別の引き出し電極を示している。
手前側の引き出し電極４ｂの形状が異なる以外は、図１と同じ構造となっている。
図１では、引き出し電極４ｂが、上部のコンデンサ素子１の上端面に沿って曲げられているのに対して、図２では、引き出し電極４ｂが、上部のコンデンサ素子１の上端面から離れて曲げられていて、延設部５で上側のコンデンサ素子１の上端面に近づくように曲げられている点が異なっている。この浮き上がりにより、上部のコンデンサ素子１の電流と下部のコンデンサ素子１の電流とがぶつかる部分での引き出し電極４ｂの発熱を上側のコンデンサ素子１に伝え難くすることができる。

図３は、本発明のコンデンサの概略断面図の例を示している。図１と同様に配線した二個のコンデンサ素子１を、上端面が開放された開口部を有するケース６内に収納し、封口体７によりケース６の開口部を封止している。封口体７には、外表面と内表面とを貫通する一対のネジ付きの外部端子３を設け、外部端子３が封口体７から抜けないように留め具８を設けていて、ケース６内は充填樹脂９で充填したフィルムコンデンサの例を示している。
充填樹脂９は、封口体７に設けた貫通孔１０からケース６内に注入され、なおかつ貫通孔１０より外表面にはみ出して、外部端子３に設けた留め具８が埋まるように設ける。はみ出した樹脂は、封口体７の外表面に設けた、ダム形状の周回体やせき止め溝などのせき止め機能によりせき止める。せき止め機能は、封口体７と一体化したものが好ましいが別部品でもよい。たとえば、粘着テープをダム形状に周回しておくとか、熱収縮チューブをケース６側面外周に設ける場合、外部端子３側にはみ出させたりして、はみ出した樹脂をせき止めてもよい。

まず、片面にアルミニウムを厚さ２００オングストロームで蒸着して、金属電極を形成した厚さ７μｍの帯状のポリエステルフィルムを２枚重ね合わせて巻回し、端面が円形の柱状体とし、その両端面に、亜鉛、その表面に錫のメタリコンによって形成されるメタリコン電極を設けた直径１０ｃｍのコンデンサ素子を二つ用意する。
また、引き出し電極は、厚さが０．４ｍｍの銅箔を、Ｕ字に加工したものと、外部端子と接続する側に引き出し電極から一体に延設した延設部を付加した短冊状に加工したものを用意し、外部端子を半田により接続しておく。
次に、この一組のコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねておいて、引き出し電極をコンデンサ素子に合わせるように折り曲げた。
次に、Ｕ字形の引き出し電極のほうは、Ｕ字の先がコンデンサ素子間の向かい合ったメタリコン電極とそれぞれ半田により接続した。また、短冊状に加工した引き出し電極のほうは、短冊の下端が下側のコンデンサ素子の底面側のメタリコン電極と、短冊の上端がもう一方の外部端子と、そして外部端子側のメタリコン電極とは、引き出し電極から一体に延設した延設部とで、それぞれ半田により接続した。
次に、この配線が完了したコンデンサ素子を、ポリフェニレンスルフィドのケースに内に収納し、封口体で封口した。
次に、封口体に設けた貫通穴より、エポキシ樹脂組成物の充填材を注入し、ケース内を充填した。

１…コンデンサ素子、２、２ａ、２ｂ…メタリコン電極、３…外部端子、４、４ａ、４ｂ…引き出し電極、５…延設部、６…ケース、７…封口体、８…留め具、９…充填樹脂、１０…貫通孔

Claims (2)

1. 誘電体にフィルムを使用し巻回してその両端にメタリコン電極を設けた二個のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を巻き軸方向に重ねて収容する上端面に開口部のある有底筒状のケースと、その筒状ケースの開口部を封口する封口体と、その封口体を貫通する外部端子と、その外部端子と前記メタリコン電極とを接続するまたは二個の前記コンデンサ素子を電気的に並列に接続させる箔状の引き出し電極とを有するフィルムコンデンサにあって、前記外部端子側の前記メタリコン電極と接続する前記引き出し電極は、それと同極の別の前記コンデンサ素子の前記引き出し電極から一体に延設されて設けられているフィルムコンデンサ。
2. 前記外部端子側の前記メタリコン電極と接続する前記引き出し電極は、それと同極の別の前記コンデンサ素子の引き出し電極の両側に一体に延設されて設けられている請求項１のフィルムコンデンサ。

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