JP6393026B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、金属化フィルムコンデンサに関する。特に、金属化フィルムを使用したコンデンサ素子を開口部があるケースに収納し、ケース内を樹脂組成物で充填した金属化フィルムコンデンサに関するものである。

近年、環境への配慮から、省エネルギー化、高効率化に適したインバータ回路が採用されているが、使用電圧が高く誘電損失・寿命特性に優れることから、コンデンサのなかでも金属化フィルムコンデンサを採用する傾向がある。従来、金属化フィルムコンデンサは、二枚の金属化フィルムを重ねて巻回、または多層積層し、電極を引き出す側の端面に亜鉛などの金属を溶射しメタリコンを施した後、必要に応じて熱処理と呼ばれる温度処理を実施し、コンデンサ素子を製作する。次に、コンデンサ素子の両端のメタリコン電極に、丸棒状の外部引き出し端子を接続し、樹脂組成物で本体を被覆していた。

ところで、車載等の移動体の用途では、大電流対応で耐振動性に加えて、広い温度範囲の適用性や耐湿性、表面実装性などの使用される条件が長期にわたり求められている。そのため、特許文献１のように、丸棒状の外部引き出し端子の幅を広げて板状として、断面積を増加させて大電流に対応させ、またメタリコンや実装基板との接続面積を増加させて耐振動性を向上させた方法が採用されている。また、コンデンサ素子を樹脂ケースに収納し、ケース内を樹脂組成物で充填して耐熱性・耐候性を向上させる方法が採用されている。

特開２００２−３２９６３７号公報

ところで、丸棒状の外部引き出し端子の幅を広げて板状にしたために、充填する樹脂組成物と外部引き出し端子との接触する範囲が増大するが、充填する樹脂組成物と外部引き出し端子との線膨張率が同じではないため、ヒートサイクル中に、充填する樹脂組成物と外部引き出し端子との間で剥離が生じやすく、剥離すると吸湿して、コンデンサ素子が劣化しやすくなる。

本発明は、充填する樹脂組成物と外部引き出し端子との間での剥離を防止して、大電流対応で耐振動性に加えて、広い温度範囲の適用性や耐湿性などの使用される条件が長期にわたり得られる金属化フィルムコンデンサを提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記の金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
（１）開口部を有する樹脂ケースと、この樹脂ケース内に収納される、巻回された金属化フィルムの両端にメタリコン電極を設けたコンデンサ素子と、前記メタリコン電極に接続された外部引き出し端子板と、前記樹脂ケース内に充填されコンデンサ素子を埋没させる樹脂組成物とを備え、前記外部引き出し端子板には、前記コンデンサ素子側で前記樹脂組成物と接する部分に片面に格子状である十字状の溝が設けられ、前記メタリコン電極に接続された前記外部引き出し端子板は、前記樹脂ケースの開口端部に向かって斜めに直進していることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
（２）前記溝は、前記外部引き出し端子板の長手方向とは直角方向及び平行方向に設けられたことを特徴とする（１）の金属化フィルムコンデンサ。

本発明によれば、充填する樹脂組成物と外部引き出し端子板との間での剥離を防止して、大電流対応で耐振動性に加えて、広い温度範囲の適用性や耐湿性などの使用される条件が長期にわたり得られる金属化フィルムコンデンサを提供することができる。

本発明の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。 本発明の金属化フィルムコンデンサの外部引き出し端子板の概略図を示している。 本発明の金属化フィルムコンデンサの外部引き出し端子板の別例の概略図を示している。 本発明の別例の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。 本発明の別例の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。

本発明の樹脂ケースは、コンデンサ素子を収納する樹脂製の容器で、開口部を有する。
材質としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＰＯ（ポリフェニルオキサイド）等の樹脂成形品、またはポリ塩化ビニル、ポリカーボネートなどの真空樹脂成形品が使用でき、肉厚は、０．３ｍｍから５ｍｍ、好ましくは１ｍｍから３ｍｍ程度で、厚みがないと耐候性または強度が悪化する。厚みありすぎると小型軽量性が悪化する。

本発明のコンデンサ素子は、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表面に、金属を蒸着した金属化フィルムを重ねて巻回し、または多層積層し、両端面に亜鉛、銅、アルミニウムなどの金属を溶射したメタリコン電極を設けた一般的なものである。断面形状は巻回した場合は円形、それをつぶした場合は偏平形となる。蒸着する金属としては、アルミニウム、銅、亜鉛またはそれらの合金などが限定なく使用できる。またそれらに添加するものとして、ケイ素、チタンなどが使用できる。一般的には、真空蒸着などにより製膜できる。蒸着膜の厚さは、通常の金属化フィルムコンデンサ用の厚さと同様で、１Ω／□から５０Ω／□程度の抵抗値の厚さで特に限定なく使用できる。

本発明の外部引き出し端子板は、外部とメタリコン電極との間を電気的に接続するもので、厚さが、０．３ｍｍから３ｍｍ程度の銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅等の変形可能な金属の箔、薄板が使用できる。はんだ接続、溶接、圧接可能な金属が使用できるが、特に電気的良導体として銅または銅合金が好ましく、表面に錫やはんだ等のめっきを設けてもよい。また、表面全体が数μｍから数１０μｍ程度の深さの細かい梨地状であってもよいが、加工油などが残りやすいので十分脱脂する必要がある。

本発明の溝は、外部引き出し端子板の表面に設けられる凹みで、コンデンサ素子側で樹脂組成物と接する部分に設けられる。溝の設けかたは、外部引き出し端子板の幅方向で一ヶ所以上数ヶ所設ける。幅方向とは直角方向にも追加して、十字状に設けても良い。溝の深さは、外部引き出し端子板の板厚の１５％から４０％で、好ましくは２０％から３０％とする。これより浅いと剥離防止の効果が得られず、これより深いと電流を流せなくなる。外部引き出し端子板の板厚にもよるが、１００μｍから３００μｍ程度の深さとする。両方の面に溝を設けてもかまわないが、溝の深さは樹脂組成物との剥離防止と相関があるものの、電流量や曲げ強度とは逆相関のため、コンデンサ素子側面にだけに集中して設けたほうが好ましい。

本発明の樹脂組成物は、樹脂ケース内の絶縁充填材で、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用しているものが使用でき、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、ケイ素、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。

本発明のメタリコン電極は、二枚の金属化フィルムを重ねて巻回、または多層積層し、電極を引き出す側の端面に設けた電極で、溶射によって形成されるものである。一般的にフィルムコンデンサに使用しているものが使用でき、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、はんだ等の金属または合金からなる。場合によっては、メタリコン電極の表面にめっきを施してもよい。

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、本発明の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。
コンデンサ素子１は、金属化フィルムを重ねて巻回し、両端面に亜鉛、銅、アルミニウムなどの金属を溶射しメタリコン電極２を設けている。両端のメタリコン電極２には、それぞれ外部引き出し端子板３がはんだ等により接続されている。コンデンサ素子１は、開口部を有する樹脂ケース４内に収納され、樹脂ケース４内は樹脂組成物５で充填されている。外部引き出し端子板３は、樹脂ケース４の開口部から外部に突出していて、樹脂ケース４の開口端部４ａで樹脂ケース４の外側面に沿って折り曲げられている。また、外部引き出し端子板３には、コンデンサ素子１側の面で樹脂組成物５と接する部分に溝３ａを複数設けている。

特に図１では、メタリコン電極２に接続した外部引き出し端子板３は、樹脂ケース４の開口端部４ａに向かって斜めにまっすぐ伸びている。この構造により、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面とは反対側の面と樹脂ケース４との間に、樹脂組成物５をある程度充填することができ、その間の接着が安定しやすい。そのため、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面とは反対側の面と樹脂組成物５との界面に沿って外部から湿気が侵入するのを抑制することができる。

図２は、本発明の金属化フィルムコンデンサの外部引き出し端子板の概略図を示している。外部引き出し端子板３の片面の幅方向に、直線状の溝３ａを複数平行に設けている。この構造により、溝３ａ部分において、長手方向の表面に沿った距離が増加するので、外部から湿気が侵入するのを抑制しやすくなりその点で好ましい。また、直線状の溝３ａにウエブ（波状）をかけてもよい。そのほうが樹脂組成物５との間の接触面積が増加するので、その部分の接続強度が増加または安定しその点で好ましい。
また、引き出し端子板３の一端には、コンデンサ素子のメタリコン電極と接続しやすくするための接続片３ｂを設けている。形状は特に限定はなく、はんだ接続しやすい構造が好ましい。

図３は、本発明の金属化フィルムコンデンサの外部引き出し端子板の別例の概略図を示している。外部引き出し端子板３の片面に格子状である十字状の溝３ａを複数設けている。この構造により、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面と樹脂組成物５との間の接触面積が増加するので、その部分の接続強度が増加または安定しその点で好ましい。

図４は、本発明の別例の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。図１との違いは、外部引き出し端子板３において、樹脂組成物５と接触する部分を、くの字に変形させ、樹脂ケース４の開口端部４ａ側が外部引き出し端子板３と全体としては近接した形となっている。この構造により、溝３ａの数も多く設けることができるようになり、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面と樹脂組成物５との間の接触面積が増加するので、その部分の接続強度が増加または安定しその点で好ましい。

図５は、本発明の別例の金属化フィルムコンデンサの概略断面図を示している。図１との違いは、外部引き出し端子板３を、コンデンサ素子１のメタリコン電極２の表面から面方向に真っすぐ方向に引き出された形となっている。この構造により、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面とは反対側の面と樹脂ケース４との間に、樹脂組成物５を十分充填することができ、その間の接着が安定しやすい。そのため、外部引き出し端子板３の溝３ａのある面とは反対側の面と樹脂組成物５との界面に沿って外部から湿気が侵入するのを抑制することができる。

１…コンデンサ素子、２…メタリコン電極、３…外部引き出し端子板、３ａ…溝、３ｂ…接続片、４…樹脂ケース、４ａ…開口端部、５…樹脂組成物

Claims (2)

1. 開口部を有する樹脂ケースと、この樹脂ケース内に収納される、巻回された金属化フィルムの両端にメタリコン電極を設けたコンデンサ素子と、前記メタリコン電極に接続された外部引き出し端子板と、前記樹脂ケース内に充填されコンデンサ素子を埋没させる樹脂組成物とを備え、前記外部引き出し端子板には、前記コンデンサ素子側で前記樹脂組成物と接する部分に片面に格子状である十字状の溝が設けられ、前記メタリコン電極に接続された前記外部引き出し端子板は、前記樹脂ケースの開口端部に向かって斜めに直進していることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. 前記溝は、前記外部引き出し端子板の長手方向とは直角方向及び平行方向に設けられたことを特徴とする請求項１の金属化フィルムコンデンサ。

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