JP2007281333A

JP2007281333A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2007281333A
Application number: JP2006108450A
Authority: JP
Inventors: Yoshiya Nagata; 喜也永田; Toshiharu Saito; 俊晴斎藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用される金属化フィルムコンデンサに関し、大型扁平化による熱衝撃性の悪化という課題を解決し、体積効率の向上し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。
【解決手段】蒸着金属電極部２を形成した金属化フィルムを一対の蒸着金属電極部２が誘電体フィルム１を介して対向するように巻芯部５上に巻回して扁平化することにより断面が小判形に形成された断面の長径６をａ、同短径７をｂとした場合のａ／ｂ＝３以上でａ＝６０ｍｍ以上の大型扁平形状金属化フィルムコンデンサの電極引出し端面部３に凹凸４を設けることにより、電極引出し端面部３とメタリコン電極との接着強度に優れ、耐電流性、耐熱衝撃性が良好になるという優れた効果が得られるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用インバータ回路等に最適な金属化フィルムコンデンサに関するものである。

近年、金属化フィルムコンデンサは、従来の家電分野だけではなく、車両分野をはじめとしてあらゆる分野に展開されている。車両用においては、耐電圧が高く温度特性、周波数特性に優れていることから使用されるようになってきた。

特に電極として、金属蒸着フィルムはセルフヒーリング性を有することから好ましく利用されている。また特に自動車用においては小型化軽量化が求められ、従ってフィルムの薄膜化、コンデンサの省スペース化が必須となっている。

これまで金属化フィルムコンデンサの省スペース化に関しては、幾つかの発明が開示され、公知になっている。

その方法とは金属化フィルムコンデンサの大型扁平形状化によるスペース効率を改善するというものであった。

また、従来の金属化フィルムコンデンサにおけるメタリコンの劣化を防ぐために、電極引出部となる部分の電極厚みを厚くして電極導出部となるメタリコンとの接続強度を上げることは特開昭６２−１８３５０６号公報等により公知の技術である（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６２−１８３５０６号公報

しかしながら、上記従来の大型扁平形状金属化フィルムコンデンサでは、自動車用環境下特有の、高温から低温への急激な温度変化の際に、コンデンサ素子の熱膨張収縮によりメタリコンと金属蒸着電極との電気的接触が悪化し電気損失分が増大するという課題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、耐電流性、耐熱衝撃性が良好な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ものである。

上記課題を解決するために本発明は、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一対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芯上に巻回して扁平化することにより断面が小判形に形成された断面の長径をａ、同短径をｂとした場合のａ／ｂ＝３以上でａ＝６０ｍｍ以上、かつ、巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１４ｍｍ以下とし、上記金属化フィルムの電極引出し端面部に凹凸を設けるようにしたという構成のものである。

以上のように、本発明の金属化フィルムコンデンサは、大型扁平形状金属化フィルムコンデンサの電極引出し端面部に凹凸を設けることにより、端面部での凹凸が電極引出し端面部とメタリコン電極との機械的接続強度を向上させるので、電極引出し端面部とメタリコン電極との接着強度に優れ、耐電流性、耐熱衝撃性が良好になるという優れた効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。

図１は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構成を示した斜視図、図２は電極引出し部分となる図１における点線囲み部の図１中のＡ方向から見た断面図である。

図１および図２において１はポリプロピレンからなる誘電体フィルム、２は蒸着金属電極部、３は電極引出し端面部であり電極引出し端面部には、凹凸４が形成されているものである。５は巻芯部であり、この巻芯部５に金属化フィルムが巻回されて構成されているものである。

６は巻回された金属化フィルムコンデンサを小判形に形成した際の断面の長径ａ、７は同短径ｂを表しておりａ／ｂ＝３以上、且つａ＝６０ｍｍ以上となるように形成されているものである。

このように、蒸着金属電極２が蒸着された誘電体フィルム１を巻芯部５に巻回し、小判形に形成した際の断面の長径ａ６、同短径ｂ７をａ／ｂ＝３以上、且つａ＝６０ｍｍ以上となるよう構成し、図示しないメタリコンからなる電極を電極引出し端面部３に形成することにより本実施の形態の金属化フィルムコンデンサが構成されているものである。

なお、凹凸４の形成方法としては例えば凹凸の金型を回転させながら誘電体フィルムをプレスする方法などで形成されるものである。

以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
厚み３．０μｍ、幅８０ｍｍのポリプロピレンからなる誘電体フィルムを用いて構成した金属化フィルムを用い、巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法が７．８ｍｍとなるように巻芯上に巻回して静電容量が１５０μＦのコンデンサ素子を作製した。また、電極引出し端面部の凹凸は、凹部底辺から凸部頂点までの幅が３０μｍとなるように作製した。

続いて、これを扁平加工してコンデンサ素子断面の長径ａが７８．４ｍｍ、同短径ｂが１５．６ｍｍになるようにして、ａ／ｂが５．０、コンデンサの体積効率が９５．７％となるようにした。このコンデンサ素子の、中心におけるリプル発熱ΔＴ（Ｋ）を測定した結果と、ＤＣ５００Ｖ印加時の絶縁抵抗と、周囲温度を−４０℃〜１０５℃に変化させた熱衝撃試験で、１ｋＨｚｔａｎδの変化量を測定した結果と、ＤＣ６００Ｖ印加状態から、強制短絡を１００回繰り返した充放電試験による、１ｋＨｚｔａｎδの変化量を測定した結果を、以下に説明する各実施例と共に（表１）に示す。

（実施例２）
電極引出し端面部の凹凸を１０μｍとした以外は、実施例１と同様に作製した。

（実施例３）
電極引出し端面部の凹凸を５０μｍとした以外は、実施例１と同様に作製した。

（比較例４）
電極引出し端面部の凹凸を５μｍとした以外は、実施例１と同様に作製した。

（比較例５）
電極引出し端面部の凹凸を６０μｍとした以外は、実施例１と同様に作製した。

（比較例６）
電極引出し端面部の凹凸をなくした以外は、実施例１と同様に作製した。

（実施例７）
巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を９．４ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを６５．９ｍｍ、同短径ｂを１８．８ｍｍとすることにより、ａ／ｂが３．５、コンデンサ素子の体積効率が９３．３％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（実施例８）
巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１０．２ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを６１．２ｍｍ、同短径ｂを２０．４ｍｍとすることにより、ａ／ｂが３．０、コンデンサ素子の体積効率が９１．８％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例９）
巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１１．３ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを５５．６ｍｍ、同短径ｂを２２．６ｍｍとすることにより、ａ／ｂが２．５、コンデンサ素子の体積効率が９０．７％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例１０）
巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１４．０ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを４６．８ｍｍ、同短径ｂを２８．０ｍｍとすることにより、ａ／ｂが１．７、コンデンサの体積効率が８３．４％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例１１）
巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１５．１ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを４４．３ｍｍ、同短径ｂを３０．２ｍｍとすることにより、ａ／ｂが１．５、コンデンサの体積効率が８０．０％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例１２）
誘電体フィルムの厚みを３．５μｍ、巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１０．０ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを８２．７ｍｍ、同短径ｂを２０．０ｍｍとすることにより、ａ／ｂが４．２、コンデンサの体積効率が５２．３％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（比較例１３）
誘電体フィルムの厚みを４．０μｍ、巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法を１３．４ｍｍ、コンデンサ素子断面の長径ａを８０．２ｍｍ、同短径ｂを２６．８ｍｍとすることにより、ａ／ｂが３．０、コンデンサの体積効率が３１．０％となるようにした以外は、実施例１と同様にして作製した。

（表１）から明らかなように、電極引出し端面部の凹凸が５μｍと小さい場合の比較例４、もしくは設けない場合の比較例６では凹凸が小さいため、メタリコンと電極引出し端面部のコンタクトが弱く、ｔａｎδの変化が大きくなってしまう。

また、電極引出し端面部の凹凸が６０μｍと大きい場合の比較例５では、凹凸が大きいため、メタリコンのフィルム層内への進入が発生し、絶縁抵抗が悪い結果となった。

また、扁平加工したコンデンサ素子の長径ａと同短径ｂの比率である扁平率ａ／ｂが大きくなるにつれてコンデンサ素子中心のリプル発熱も小さくなっていることが分かる。また、巻芯からコンデンサ素子の外周面までの寸法が小さいほどコンデンサ素子中心のリプル発熱が小さいことも分かる。これは、発熱はコンデンサ素子の中心部が一番高いため、巻回した誘電体フィルムの層厚みを薄くすれば発熱を抑えることができることを意味しているものである。

また、比較例１２、比較例１３は誘電体フィルムの厚みが厚くなったことにより体積効率が低下しており、特に比較例１３においては体積効率の低下が著しいことが分かる。

体積効率が９１％以下になってしまうと、搭載時などにスペースを割いてしまい不具合要因となりかねないものである。

以上の結果から、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサの電極引出し端面部の凹凸は、１０μｍ〜５０μｍの範囲とした場合に、メタリコンとフィルムの接着強度を上げることができ、また、誘電体フィルムの厚みを３．５μｍ以下、扁平率ａ／ｂを３．０以上とした場合に、コンデンサ素子中心のリプル発熱を小さく抑えることができるものである。

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は端面部での凹凸が電極引出し端面部とメタリコン電極との機械的接続強度を向上させるので、電極引出し端面部とメタリコン電極との接着強度に優れ、耐電流性、耐熱衝撃性が良好になるという効果を奏するので、体積効率を向上させたコンデンサの高耐熱衝撃性の必要なハイブリッド自動車用等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの構成を示す斜視図同電極引出し部分となる図１中の点線囲み部のＡ方向から見た断面図

符号の説明

１誘電体フィルム
２蒸着金属電極部
３電極引出し端面部
４凹凸
５巻芯部
６長径ａ
７短径ｂ

Claims

ポリプロピレンからなる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一対の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芯上に巻回して扁平化することにより断面が小判形に形成された断面の長径をａ、同短径をｂとした場合のａ／ｂ＝３以上でａ＝６０ｍｍ以上のコンデンサ素子とし、かつ、前記巻芯から前記コンデンサ素子の外周面までの寸法を１４ｍｍ以下とした金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属化フィルムの電極引出し端面部に凹凸を設けることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。
電極引出し端面部の凹凸の凹部底辺から凸部頂点までの幅が１０μｍ〜５０μｍ以内とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
巻芯のコンデンサ素子を構成する誘電体フィルムの厚みを３．５μｍ以下とした請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。