JP2007173351A

JP2007173351A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2007173351A
Application number: JP2005366069A
Authority: JP
Inventors: Takuya Kyoda; 卓也京田; Toshiharu Saito; 俊晴斎藤; Takeshi Imamura; 武志今村; Shigeo Okuno; 茂男奥野; Kohei Shioda; 浩平塩田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP4830479B2

Abstract

【課題】本発明は、ケースモールド型の金属化フィルムコンデンサの耐湿性向上を簡素に実現することを目的とする。
【解決手段】誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを前記金属蒸着電極が前記誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、両端面にメタリコン電極２を形成し、前記メタリコン電極２から上方に表出するように取り付けられた外部端子３を備えたコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１を内部に収納する、上面が開口した樹脂ケース４と、前記コンデンサ素子１と前記樹脂ケース４の隙間に充填される充填樹脂５と、からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、前記コンデンサ素子１と前記樹脂ケース４との間で前記樹脂ケース４の内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルム６を配置する金属化フィルムコンデンサとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ素子をケース内に備え、ケース内に充填樹脂を注入して樹脂モールド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。

図８は従来のケースモールド型の金属化フィルムコンデンサを示す断面図である。

図８において、２１は誘電体フィルムの片面に金属を蒸着させた２枚の金属化フィルムを巻回したコンデンサ素子である。

コンデンサ素子２１の巻回端面にはメタリコン電極２２が形成されている。このメタリコン電極２２に接続された銅製で一対の外部端子２３は外方へ突出しており、メタリコン電極２２と外部端子２３を通じて外部へ電気的に接続をする働きを有している。

上方に開口部を有する樹脂ケース２４は外部端子２３を持つコンデンサ素子２１を樹脂ケース２４内に収容し、樹脂ケース２４内におけるコンデンサ素子２１との隙間にエポキシ樹脂などの充填樹脂２５を外部接続端子２３のみが外方に表出するように注型してコンデンサ素子２１を封止する。

また、耐湿性を向上させるためにはガスバリア性のあるフィルムなどをコンデンサ素子２１の外周に後巻フィルム（図示せず）として巻回した後にメタリコン電極２２を形成するなどとしていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
特開２０００−３２３３５２号公報特開２００２−１８４６４２号公報

上記従来の構成においては、耐湿性を向上させるためにコンデンサ素子２１に対し充填樹脂２５を注型することにより被覆したり、コンデンサ素子２１をガスバリア性のある後巻フィルム（図示せず）で巻回したりするなどしていた。しかしながら、後巻フィルムの巻回には誘電体フィルムであるフィルムと別のフィルムを用いるために専用の機械が必要であり、また、コンデンサ素子２１に強固に巻回しなければならず大がかりな工数も必要であった。

さらに、コンデンサ素子２１に後巻フィルムを巻回すると、コンデンサ素子２１に熱が加わった場合に金属化フィルムと後巻フィルムの熱収縮率の差などによって、コンデンサ素子２１と後巻フィルムとの間に空隙などができ、耐湿性に悪影響を及ぼすこともあった。

そこで本発明は少ない工数で容易に耐湿性を向上させることを目的とするものである。

そこでこの目的を達成するために、本発明は、コンデンサ素子を収納して樹脂モールドした樹脂ケースとコンデンサ素子との間で樹脂ケース内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルムを配置することを特徴とした。

本発明の金属化フィルムコンデンサはコンデンサ素子と樹脂ケースとの間で樹脂ケースの内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルムを置くだけなので、専用の機械等も必要なく、容易に耐湿性を向上させることができるものである。

また、ガスバリア性プラスチックフィルムは樹脂ケース内壁近傍に配置するので水分の侵入を樹脂ケースにより近い位置で阻むことができるので、耐湿性向上の効果も従来に比べ大きくなるものである。

以下、本発明の一実施の形態について、図を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態における金属化フィルムコンデンサの断面図であり、図２は同金属化フィルムコンデンサの樹脂ケースの側面を切り欠いた、切り欠き斜視図である。

図１および図２において、コンデンサ素子１はポリプロピレンなどの誘電体フィルムの片面または両面にアルミニウムや亜鉛などの金属を蒸着させて金属蒸着電極とした２枚の金属化フィルムをこの金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回したものである。誘電体フィルムの両面に金属を蒸着した場合は金属化フィルムと誘電体フィルムを巻回することとなる。巻回した金属化フィルムを体積効率の向上のために扁平型に押圧し、巻回両端面に電極を引き出すため、亜鉛などを溶射することによってメタリコン電極２を形成する。さらに、外部端子３を後述する樹脂ケース４から上方に表出するようにメタリコン電極２に電気的に接続する。このように金属化フィルムを巻回し、両端にメタリコン電極２と外部端子３を設けることによってコンデンサ素子１を構成させるのである。

上方に開口部を有するポリフェニレンサルファイドなどからなる樹脂ケース４は扁平型のコンデンサ素子１の長辺がほぼ垂直になるように収容することができるものである。

ガスバリア性プラスチックフィルム６はコンデンサ素子１と樹脂ケース４との間に配置され、樹脂ケース４に入れられたコンデンサ素子１の巻回側面の長辺側に対向するように樹脂ケース４の内壁近傍に位置させる。このガスバリア性プラスチックフィルム６は少なくとも水蒸気をバリアする機能を有しているものとする。

エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる充填樹脂５はコンデンサ素子１と樹脂ケース４の隙間に注入される。このとき、ガスバリア性プラスチックフィルム６の幅は樹脂ケース４の内壁の幅より小さくすることにより、充填樹脂５はコンデンサ素子１とガスバリア性プラスチックフィルム６との間やガスバリア性プラスチックフィルム６と樹脂ケース４との間にも流れ込むことになる。図２においては充填樹脂５の図示は省略している。

このようにコンデンサ素子１と樹脂ケース４との間で樹脂ケース４の内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルム６を配置することが本発明における技術的特徴の一つであり、これによって、従来であれば金属化フィルムにおける金属蒸着電極が水分などによって侵されてしまい、その結果コンデンサとしての容量が低下してしまうものであったところ、樹脂ケース４に近い部分で水分の侵入を阻むことができるので、容量が低下することなく、耐湿性を高めることができるとともに、ガスバリア性プラスチックフィルム６を樹脂ケース４内に配置するという極めて簡素な作業であるため、後巻フィルムのように専用の機械等を用いることなく、大がかりな工数を増やすことなく耐湿性の向上を図ることができるという効果を奏するものである。

さらに、本実施の形態によれば、コンデンサ素子１とガスバリア性プラスチックフィルム６との間には必ず充填樹脂５が介在する構成としているため、背景技術の項で説明したガスバリア性プラスチックフィルムをコンデンサ素子に後巻フィルムとして巻回した構成のもので問題となるコンデンサ素子と後巻フィルムとの間に空隙が生じることも無いために、優れた耐湿性を発揮することができるものである。また、図１においてガスバリア性プラスチックフィルム６はＵ字状としたが、このガスバリア性プラスチックフィルム６の底面側はつながっていなくてもよく、コンデンサ素子１の巻回側面の長辺側に対向するようにそれぞれ２枚のガスバリア性プラスチックフィルム６を差し込んでもよいものとする。

なお、このガスバリア性プラスチックフィルム６をＵ字状とすることによって部品数も最小限とすることができるとともに作業はより簡素なものにすることができる。

また、ガスバリア性プラスチックフィルム６の剛性を高めることによってガスバリア性プラスチックフィルム６は樹脂ケース４内で底面側から開口面に向かって徐々に広がっていく形になり、ガスバリア性プラスチックフィルム６は樹脂ケース４の内壁に押しつけられる形となる。これによって充填樹脂５は樹脂ケース４とガスバリア性プラスチックフィルム６との間ではなくより広い隙間を持ったコンデンサ素子１とガスバリア性プラスチックフィルム６との間に注入されることになり、ガスバリア性プラスチックフィルム６は充填樹脂５によっても樹脂ケース４の内壁に押さえつけられることとなる。これによってガスバリア性プラスチックフィルム６はより樹脂ケース４に近い部分で水分の侵入を阻むことができるようになるものである。

なお、ガスバリア性プラスチックフィルム６の剛性を高める方法としては、ガスバリア性プラスチックフィルム６の厚みを厚くしてもよく、さらにはガスバリア性プラスチックフィルム６を粘着剤などで複数枚貼り合わせてもよい。これによってさらに耐湿性が向上するとともに剛性も高まるのでケースに収納する際の作業性も向上するという効果を奏する。

さらにガスバリア性プラスチックフィルム６を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とすることで、ガスバリア性プラスチックフィルム６の耐薬品性、耐酸性、耐油性をより良好なものにすることができるとともに酸素透過性や水蒸気透過性も抑えることができるものである。

なお、本実施の形態においてはガスバリア性プラスチックフィルム６を略方形のシートとし、コンデンサ素子１の巻回側面の長辺側に対向するものとしたが、図３に示すようにさらにコンデンサ素子１のメタリコン電極２に対向するように配置してもよく、これによってさらに耐湿性が向上するものである。ここで、図３においては外部端子３と充填樹脂５の図示は省略している。

また、コンデンサ素子１の巻回側面の長辺側とメタリコン電極２の両方に対向させるために２枚の略方形のガスバリア性プラスチックフィルム６を用いてもよく、十字状に切り抜かれたガスバリア性プラスチックフィルム６を用いてもよいものとする。

さらに、ガスバリア性プラスチックフィルム６を樹脂ケース４と別体で設けることによって、樹脂ケース４の内壁をコーティングなどした場合と比較した際には樹脂ケース４と充填樹脂５との接合力も従来同等に保持することが可能となり、充填樹脂５が剥離してしまうなどの問題も考慮する必要が無くなるものである。

なお、図１および図２においてコンデンサ素子１は外部端子３を樹脂ケース４とで嵌合する、もしくは図示していない固定体などを用い樹脂ケース４にコンデンサ素子１を固定して樹脂ケース４と巻回された金属化フィルムとの間に隙間を設けるものとする。

なお、本実施の形態によればコンデンサ素子１は単数としたが、コンデンサ素子１が複数の場合は図４に示すように樹脂ケース４とコンデンサ素子１との間で樹脂ケース４の内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルム６を配置すればよい。

また、本実施の形態によればコンデンサ素子１の巻回軸は水平方向としたが、コンデンサ素子１の巻回軸を垂直方向にする場合には、図５に示すように少なくともコンデンサ素子１の巻回側面に対向するように樹脂ケース４の内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルム６を配置すればよい。

さらに、本実施の形態によれば樹脂ケース４の開口面側にはガスバリア性プラスチックフィルム６を配置していないが、充填樹脂５の充填の途中などでシート状のガスバリア性プラスチックフィルム６をコンデンサ素子１に対して充填樹脂５を介して覆うように樹脂ケース４の開口面に配置してやることによって、より耐湿性も向上するものである。

（実施例１）
実施例１として図１に示すような構成の金属化フィルムコンデンサを用いた。このときガスバリア性プラスチックフィルム６としては１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに酸化ケイ素を蒸着したものを１枚用いた。

（実施例２）
実施例２として実施例１と同様にガスバリア性プラスチックフィルム６として１２μｍのＰＥＴフィルムに酸化ケイ素を蒸着したものをポリウレタン系の粘着剤により４枚貼り合わせたものを用いた。

（実施例３）
実施例３として実施例１に加え、ガスバリア性プラスチックフィルム６として１２μｍのＰＥＴフィルムに酸化ケイ素を蒸着したシートを樹脂ケース４の開口面側に充填樹脂５中で充填樹脂５を介してコンデンサ素子１を覆うように配置したものを用いた。

（比較例）
比較例として、上記各実施例に示したガスバリア性プラスチックフィルム６を用いない構成とした。

このように構成された実施例１から３、比較例の金属化フィルムコンデンサについて耐湿試験を行った結果を図６、図７に示す。

試験条件としてはＤＣ４００Ｖを負荷し、雰囲気温度８５℃、湿度８５％における容量減少率を測定した。

図６に示すのは実施例１および２と比較例、図７に示すのは実施例１および３と比較例である。図６においてガスバリア性プラスチックフィルム６を貼り合わせる枚数を増やすことによって容量減少率が抑えられている。また図７において樹脂ケース４の開口面側にガスバリア性プラスチックフィルム６を配置することで同じく容量減少率が抑えられている。

以上のように、本発明にかかる金属化フィルムコンデンサによれば、専用の機械等も必要なく、容易に耐湿性を向上させることができるようになり、高温、高湿といった環境下における高信頼性などが要求される自動車のシステムなどに有用である。

本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの断面図本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの切り欠き斜視図本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの他の例を示す切り欠き斜視図本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの他の例を示す切り欠き斜視図本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの他の例を示す切り欠き斜視図実施例１，２と比較例との耐湿試験における容量減少率のグラフ実施例１，３と比較例との耐湿試験における容量減少率のグラフ従来の金属化フィルムコンデンサの断面図

符号の説明

１コンデンサ素子
２メタリコン電極
３外部端子
４樹脂ケース
５充填樹脂
６ガスバリア性プラスチックフィルム

Claims

誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを前記金属蒸着電極が前記誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、両端面にメタリコン電極を形成し、前記メタリコン電極から上方に表出するように取り付けられた外部端子を備えたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を内部に収納する、上面開口の樹脂ケースと、前記コンデンサ素子と前記樹脂ケースの隙間に充填される充填樹脂と、からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、前記コンデンサ素子と前記樹脂ケースとの間で、かつ前記樹脂ケースの内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルムを配置したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
前記ガスバリア性プラスチックフィルムは酸化ケイ素、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であることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
前記ガスバリア性プラスチックフィルムを複数枚粘着させ、積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
ガスバリア性プラスチックフィルムが前記充填樹脂を介して前記コンデンサ素子を覆うように前記樹脂ケースの開口面に配置したことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
前記コンデンサ素子は扁平型であり、少なくとも前記コンデンサ素子の巻回側面の長辺部に対向するように前記樹脂ケースの内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルムを配置したことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
扁平型の前記コンデンサ素子の長辺がほぼ垂直になるように前記樹脂ケースに収納するとともに前記ガスバリア性プラスチックフィルムを略Ｕ字状に配置したことを特徴とする請求項５に記載の金属化フィルムコンデンサ。
前記ガスバリア性プラスチックフィルムは前記樹脂ケース内で底面から開口面に向かって徐々に広がっている形状であることを特徴とする請求項６に記載の金属化フィルムコンデンサ。