JP2005277101A - フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 金属化フィルムコンデンサの耐湿性の向上を図るとともにその製造コストの安い金属化フィルムコンデンサの構造を提供する。
【解決手段】 金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子（１）の巻回端面に電極引出部（５）を形成するとともに、この電極引出部（５）に外部端子（６）を接続する。さらにコンデンサ素子（１）の外周に、金属箔（２１）の両面に絶縁性フィルム（２２）を貼り合わせた積層フィルム（２）を巻回して、コンデンサ素子（１）の外周を積層フィルム（２）によって被覆した。金属箔（２１）は外部からの酸素および水蒸気を侵入を防ぐため、フィルムコンデンサの耐湿性が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、金属化フィルムを用いたフィルムコンデンサに関するものである。

従来の乾式金属化フィルムコンデンサは図４に示すように、二枚の金属化フィルムを重ねて巻回した後、巻回端面に亜鉛などの金属を溶射して、メタリコンからなる電極引出部５を形成してなるコンデンサ素子１１と、このコンデンサ素子１１の電極引出部１５に接続された外部端子１６と、雰囲気の影響を遮断するためにコンデンサ素子１１の側面外周部を被覆したポリエチレンテレフタレートフィルム１２と、このポリエチレンテレフタレートフィルム１２とコンデンサ素子１１の両電極引出部５１との空間に充填されたエポキシ樹脂などの絶縁樹脂１３により構成されている。

このような乾式金属化フィルムコンデンサでは上述したように、コンデンサ素子を構成する金属化フィルムとして金属を蒸着したポリプロピレンフィルムなどを巻回し、その側面外周部をポリエチレンテレフタレートフィルムで被覆しているが、金属化フィルムコンデンサの使用中に、ポリエチレンテレフタレートフィルムを水蒸気や酸素などが透過して、金属フィルムコンデンサの内部に侵入することがある。そしてその酸素や水蒸気の影響を受けて、金属化フィルムの蒸着された金属層が劣化する。これは、酸素や水蒸気がコンデンサ素子内に侵入すると、蒸着膜の金属が酸化され、その酸化物（一般にコロージョンと呼ばれ、アルミニウム蒸着膜で起きやすい水玉状透明部分の酸化物）が高絶縁物であればストレス集中が続くため、電圧印加時間に比例して酸化反応が進むため、コンデンサ容量が大きく減少してしまうという現象を引き起こす。このように、コンデンサ素子内部への酸素や水蒸気への侵入は、結果としてコンデンサの特性を劣化させるために、金属化フィルムコンデンサにおいては、耐湿性を向上させることが必要となる。

そこで、フィルムコンデンサにおいて耐湿性を向上させる技術としては、特開２００２−８９４０号として、コンデンサ素子にバリヤ性プラスチックフィルムを巻回する技術、特開２００２−１８４６４２号として、コンデンサ素子に酸化ケイ素、または酸化ケイ素とアルミナをコーティングした無機酸化物層を有するフィルムを巻回する技術、特開２００１−３３８８３３号として、コンデンサ素子に金属酸化物層を有するフィルムを巻回する技術が開示されている。
特開２００２−１８４６４２号公報 特開２００２−８９４０号公報 特開２００１−３３８８３３号公報

上述した公報に開示されたフィルムコンデンサでは、水蒸気や酸素の透過を防止することのできるフィルムを用いてコンデンサ素子の外周を巻回しているため、フィルムコンデンサの耐湿性の向上を図ることができるようになる。

しかし、このようなフィルムとしては、酸化ケイ素や酸化ケイ素とアルミナ、あるいは金属酸化物層をコーティングしたフィルムなど特殊なフィルムを用いることになる。このような特殊なフィルムを製造するためには、その製造工程が複雑なものとなったり、製造設備が大型のものとなるため、金属化フィルムコンデンサの製造コストが上昇してしまうという問題がある。そこで、より製造コストの安い方法によって、金属化フィルムコンデンサの耐湿性の改善が求められていた。

この発明は上記のような課題を解決するためのもので、金属化フィルムコンデンサの耐湿性の向上を図るとともにその製造コストの安い金属化フィルムコンデンサの構造を提供するものである。

そこで、この出願の請求項１に係る発明では、金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子の巻回端面に電極引出部（５）を形成するとともに、該電極引出部（５）に外部端子（６）を接続してなるフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子（１）の外周を、金属箔（２１）の両面に絶縁性フィルム（２２）を貼り合わせた積層フィルム（２）によって被覆したことを特徴とする。

金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムは、金属箔が酸素および水蒸気の遮断層となり、酸素および水蒸気の透過性は極めて低いため、この樹脂フィルムによってコンデンサ素子を被覆することにより、コンデンサ素子の内部に酸素や水蒸気が侵入することを防止することができ、金属化フィルムコンデンサの耐湿性の向上を図ることができる。

そして、金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムは、金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせるだけなので、その製造も簡易なもので、製造コストが安価なものとすることができる。そのため、この積層フィルムを用いたフィルムコンデンサの製造コストも安価なものとなる。

この発明では、金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子の巻回端面に電極引出部を形成するとともに、該電極引出部に外部端子を接続してなるフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子の外周を金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムによって被覆したことにより、金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムは、酸素および水蒸気の透過性が低いため、この積層フィルムによってコンデンサ素子を被覆することにより、コンデンサ素子の内部に酸素や水蒸気が侵入することを防止することができ、フィルムコンデンサの耐湿性の向上を図ることができるようになる。

また、金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムは、金属箔の両面にフィルムを貼り合わせるだけなので、その製造も簡易なもので、製造コストが安価なものとすることができる。そのため、この積層フィルムを用いたフィルムコンデンサの製造コストも安価なものとなる。

次にこの発明を実施するための最良の形態について図面とともに説明する。なお、フィルムコンデンサとしての外見形状は従来のフィルムコンデンサとほぼ類似の構造であるため、参照符号は従来例と同じ符号を使用する。

（実施例１）
図１は本発明の金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図で、図２は図１に示した金属化フィルムコンデンサの製造工程を表す図面である。

図２（ａ）に示すコンデンサ素子１は、金属化フィルムを重ねて巻回して円筒状に形成し、さらに、その巻回端面に亜鉛、はんだなどの金属を溶射してメタリコンからなる電極引出部５を形成してコンデンサ素子１を形成し、さらに、電極引出部５に外部端子６を溶接またははんだ付けで接続したものである。

金属化フィルムとしては、例えば、厚さ５μｍ、幅１００ｍｍのポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面に、アルミニウムを蒸着して形成したものを用いることができる。なお、金属化フィルムは誘電体フィルムの幅手方向の一方の端部には金属蒸着をしない部分（マージン部）を形成しておき、一対の金属化フィルムを重ね合わせた際に、マージン部がそれぞれ反対方向に位置するようにして巻回する。このように、マージン部がそれぞれ反対になるように、２枚の金属化フィルムを重ね合わせて巻回することにより、各電極引出部と誘電体フィルムの蒸着金属との電気的接続を可能となる。また、金属化フィルムの巻き終わり端付近は、バーンオフ処理によって蒸着金属が除去され、かつヒートシールされる。

金属化フィルムのベースとなる誘電体フィルムとしては、ポリプロピレンフィルムに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム等を用いても良い。

また、金属化フィルムの蒸着金属としてアルミニウムを使用したが、これに限定されるものではなく、亜鉛、又は亜鉛とアルミニウムとを積層して用いたものでも良い。また、金属蒸着層の厚さとして、アルミニウムを均一な厚みとして蒸着したものを用いることができるが、この蒸着膜厚も種々の変更が可能である。例えば、メタリコン電極３に接する付近の蒸着金属の膜厚を厚くしたヘビーエッジ蒸着を用いると、メタリコン電極３との接触抵抗が向上するので好適である。

さらに、金属化フィルムとしては、蒸着面を分割電極とした保安機構付金属化フィルムであっても良く、蒸着面を一様としたいわゆるベタ蒸着による蒸着面を有する金属化フィルムであっても良い。

そして、金属化フィルムの巻回体の両端面に、亜鉛等の金属を溶射して、メタリコンからなる電極引出部５を形成して、コンデンサ素子１を形成する。

さらに、コンデンサ素子１の電極引出部５に外部端子６を接続する。外部端子６は黄銅等からなる金属板をＬ字状に形成したものであり、電極引出部５の表面に溶接、半田付け、スポット溶接等によってそれぞれ接続される。

そして、図２（ｂ）に示すように、上述のように構成したコンデンサ素子１の側面外周部を、金属箔の両面にポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り付けて積層化し、さらに積層したフィルムの一方の面に粘着剤を塗布した積層フィルム２を複数回巻回して、コンデンサ素子１の外周を被覆する。

ここで用いる積層フィルム２としては、図３に示すように、厚さ２０μｍのアルミニウムからなる金属箔２１の両面に厚さ１０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム２２をそれぞれ貼り付けたものである。積層フィルム２に用いる金箔属としては、酸素および水蒸気の透過性が低い金属であれば、アルミニウムの他にも用いることができる。例えば、銅、亜鉛等の金属も用いることができるが、アルミニウムは軽量であるとともに、箔を形成する際の延性や柔軟性に富むものであるため、アルミニウムが好適である。

また、アルミニウム箔に貼り付ける絶縁性フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルムの他に、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム、ナイロンフィルム等の絶縁性のフィルムであれば同等の効果を得ることができる。この絶縁性のフィルムによって、コンデンサ素子の両端面に形成した電極同士が短絡することがなくなる。

さらに、積層フィルム２を構成する金属箔および絶縁性フィルムに厚さの前述の実施例に限るものでは無く、必要に応じて任意の厚さの金属箔および絶縁性フィルムを用いることができる。

この積層フィルム２の幅はコンデンサ素子１の長さ寸法、すなわちコンデンサ素子を形成した金属化フィルムの幅よりも、幅を広いものとする。従って、例えば、積層フィルムの幅を１２０ｍｍとし、この積層フィルムによってコンデンサ素子を被覆すると、コンデンサ素子の両端面に、このポリエチレンテレフタレートフィルムとコンデンサ素子の両電極引出部との間に凹部からなる空間部４が形成されるようになる。

すなわち、コンデンサ素子の高さ寸法は１００ｍｍであり、積層フィルムの幅は１２０ｍｍであるので、コンデンサ素子の端面と積層フィルムによって、約１０ｍｍの深さの凹部からなる空間部４が形成されることになる。

そこで、図２（ｃ）に示すように、この空間部４にエポキシ樹脂等の熱硬化性の封止樹脂３を充填し、加熱硬化することにより、コンデンサ素子１の両端面を封止し、図１に示すような金属化フィルムコンデンサを完成する。

本発明の金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の側面外周部に金属箔を積層したフィルムを巻回しているので、コンデンサ素子の表層部から侵入する水蒸気や空気が遮断され、コンデンサ素子を構成する金属化フィルムの劣化が抑えられ、静電容量の減少等の不具合の発生が抑えられるようになる。

（実施例２）
次に別の実施例について説明する。この発明のフィルムコンデンサの製造方法として、金属化フィルムを巻回して金属化フィルムの巻回体を形成し、さらにこの巻回体の側面を、積層フィルムによって被覆した後に、巻回体の巻回端面に亜鉛、はんだなどの金属を溶射して電極引出部を形成し、さらに電極引出部に外部端子を溶接またははんだ付けで接続することによってもフィルムコンデンサを製造することができる。

本発明のフィルムコンデンサを示す図面で、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のフィルムコンデンサの製造工程を示す斜視図で、（ａ）〜（ｃ）は製造工程段階を示す図である。 この発明で用いる積層フィルムを示す斜視図である。 従来のフィルムコンデンサを示す図面で、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 積層フィルム
２１ アルミニウム箔
２２ 樹脂フィルム
３ 封止樹脂
４ 空間部
５ 電極引出部
６ 外部端子
１１ コンデンサ素子
１２ 樹脂フィルム
１３ 封止樹脂
１５ 電極引出部
１６ 外部端子

Claims (1)

1. 金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子の巻回端面に電極引出部を形成するとともに、該電極引出部に外部端子を接続してなるフィルムコンデンサにおいて、
   コンデンサ素子の外周を、金属箔の両面に絶縁性フィルムを貼り合わせた積層フィルムにて被覆したことを特徴とするフィルムコンデンサ。