JP2008258471A - 金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車用等に使用される金属化フィルムコンデンサの耐湿性向上を図ることを目的とする。
【解決手段】一対の金属化フィルムを巻回した素子2と、この素子2の外周に巻回された保護フィルム6と、この保護フィルム6を含む素子2の両端面に形成されたメタリコン電極3からなり、上記保護フィルム6として、少なくとも片面にコロナ処理6aを施したポリプロピレンフィルムを用いた構成により、コロナ処理6aを施した面と素子2との密着度が向上して保護フィルム6と素子2間の隙間を減少させることができるようになるため、耐湿性を向上させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】一対の金属化フィルムを巻回した素子2と、この素子2の外周に巻回された保護フィルム6と、この保護フィルム6を含む素子2の両端面に形成されたメタリコン電極3からなり、上記保護フィルム6として、少なくとも片面にコロナ処理6aを施したポリプロピレンフィルムを用いた構成により、コロナ処理6aを施した面と素子2との密着度が向上して保護フィルム6と素子2間の隙間を減少させることができるようになるため、耐湿性を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用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、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車(以下、HEVという)が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
このようなHEV用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、さらに市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っており、この種の金属化フィルムコンデンサは、自動車に搭載されることから高い耐湿性能が要求され、耐湿性向上のための開発と提案が種々行われているものであった。
図5(a)、(b)はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した縦断面図と側面図であり、図5において、11は一対の金属化フィルムを巻回することにより形成されたコンデンサ素子、12はこのコンデンサ素子11の外周に複数ターンが巻回されたフィルムであり、このフィルム12はバリア性のある無機酸化物の層を有するものである。15はこのコンデンサ素子11の巻回端面に形成された電極引出部、16はこの電極引出部15に接続された外部端子、13はフィルム12の外周に巻回された粘着テープ、14はこの粘着テープ13と電極引出部15との間に充填された熱硬化性絶縁樹脂である。
このように構成された従来の金属化フィルムコンデンサは、上記無機酸化物層を有するフィルム12をコンデンサ素子11の外周に巻回することで、無機酸化物によるバリア効果によりコンデンサ素子11の表層部からの水分や空気の侵入を遮断することができ、コンデンサ素子11を構成する金属化フィルムの劣化による容量減少を抑えて、品質の安定化を図ることができるというものであった(特許文献1)。
また、図6は上記図5に示したコンデンサ素子11の構成を示した断面図であり、図6において、17は誘電体フィルム、18はこの誘電体フィルム17の片面に蒸着により形成された金属蒸着電極、18aはこの金属蒸着電極18の一端側に形成された低抵抗部、17aは上記金属蒸着電極18が形成されないマージン部であり、これにより金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極18が誘電体フィルム17を介して対向するようにして巻回することによりコンデンサ素子11が形成されている。19は上記コンデンサ素子11の外周に巻回されたフィルム、15はこのフィルム19を含むコンデンサ素子11の両端面に形成された電極引出部である。
また、このような金属化フィルムコンデンサをHEV用として用いる場合には、使用電圧の高耐電圧化、大電流化、大容量化等が強く要求されるため、バスバーによって並列接続した複数の金属化フィルムコンデンサをケース内に収納し、このケース内にモールド樹脂を注型したケースモールド型コンデンサが開発され、実用化されている。
図7はこの種の従来のケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図であり、図7において、20は金属化フィルムコンデンサ(以下、コンデンサと呼ぶ)を示し、このコンデンサ20はポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによってP極とN極の一対の取り出し電極を夫々設けて構成されたものである。
21と22は一対のバスバー、21aと22aはこの一対のバスバー21、22の一端に夫々設けられた外部接続用の端子であり、この一対のバスバー21、22は上記コンデンサ20を複数個密着して並べた状態で各コンデンサ20の両面に形成された一対の電極と夫々接合され、外部接続用の端子21a、22aはこのコンデンサ20の上方へ引き出され、後述するケース23から表出するようにしており、これにより、複数個のコンデンサ20が一対のバスバー21、22により並列接続状態で連結されているものである。
23は樹脂製のケース、24はこのケース23内に充填されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂24は上記一対のバスバー21、22により並列接続されて連結された複数個のコンデンサ20をケース23内に樹脂モールドしたものである。
このように構成された従来のケースモールド型コンデンサは、コンデンサ20をモールド樹脂24にてケース23内にモールドしたことにより、機械的強度、耐熱性、耐水性に優れた高信頼性のケースモールド型コンデンサを提供することができるというものであった(特許文献2)。
特開2002−184642号公報
特開2004−146724号公報
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、無機酸化物層を有するフィルム12をコンデンサ素子11の外周に巻回することで、無機酸化物によるバリア効果によりコンデンサ素子11の表層部からの水分や空気の侵入を遮断することができ、コンデンサ素子11を構成する金属化フィルムの劣化による容量減少を抑えて、品質の安定化を図ることができるというものであるが、このような金属化フィルムコンデンサをモールド樹脂にてケース内にモールドして使用する場合には、上記無機酸化物層を有するフィルム12とモールド樹脂との界面から外部の水分や空気が侵入し易く、これにより、耐湿性を向上させた金属化フィルムコンデンサであっても素子の内部に水分や空気が侵入することは避けられず、金属化フィルムコンデンサの性能や品質の劣化を招く恐れがあ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、耐湿性に優れた金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型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、一対の金属化フィルムを巻回した素子と、この素子の外周に巻回された保護フィルムと、この保護フィルムを含む素子の両端面に形成されたメタリコン電極からなり、上記保護フィルムとして、少なくとも片面にコロナ処理を施したポリプロピレンフィルムを用いた構成にしたものである。
また、このように構成された金属化フィルムコンデンサをモールド樹脂にてケース内にモールドすることによりケースモールド型コンデンサを構成したものである。
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンフィルムにコロナ処理を施した保護フィルムを用いることにより、上記コロナ処理を施した面と素子との密着度が向上して保護フィルムと素子間の隙間を減少させることができるようになるため、耐湿性を向上させることができるという効果が得られるものである。
また、このように構成された金属化フィルムコンデンサを用いたケースモールド型コンデンサは、ポリプロピレンフィルムにコロナ処理を施した保護フィルムの、上記コロナ処理を施した面とモールド樹脂との密着度が向上して保護フィルムとモールド樹脂間の隙間を大きく減少させることができるようになるため、耐湿性を向上させることができるという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、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に全請求項に記載の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断面図、図2は同金属化フィルムコンデンサの素子を示した展開斜視図であり、図1、図2において、1は金属化フィルムコンデンサ、2は素子、3はメタリコン電極であり、上記素子2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(詳細は後述する)を一対とし、上記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て構成されたものである。
4はポリプロピレン製の誘電体フィルム、5はこの誘電体フィルム4の片面に蒸着により形成された金属蒸着電極、5aはこの金属蒸着電極5の一端側に形成された低抵抗部、4aは上記金属蒸着電極5が形成されないマージン部であり、これにより金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを一対とし、上記金属蒸着電極5が誘電体フィルム4を介して対向するようにして巻回することにより素子2が形成されているものである。
6は上記素子2の外周に巻回された保護フィルムであり、この保護フィルム6はポリプロピレンフィルムの両面にコロナ処理6aを施すことにより形成されたものであり、この保護フィルム6を含む素子2の両端面に金属溶射によってメタリコン電極3を形成することによって本実施の形態による金属化フィルムコンデンサ1が構成されているものである。
なお、上記保護フィルム6の両面に施されたコロナ処理6aの面の表面濡れ指数は34dyn/cmである。
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンフィルムにコロナ処理6aを施した保護フィルム6を用いることにより、上記コロナ処理6aを施した面と素子2の金属蒸着電極5との密着度が向上するため、保護フィルム6と素子2間の隙間を減少させることができるようになり、これにより、耐湿性を向上させることができるという格別の効果を奏するものである。
なお、上記保護フィルム6に施したコロナ処理6aは、ポリプロピレンフィルムの表面を活性化し、濡れ性を向上させることによって金属蒸着電極5との密着性を向上させるものであり、濡れ性が悪いポリプロピレンフィルムには大きな効果を発揮することができるものであるが、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)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等のように、元々濡れ性が良好なフィルムには大きな効果は得られないものである。
また、このように構成された金属化フィルムコンデンサをモールド樹脂にてケース内にモールドしたケースモールド型コンデンサは、ポリプロピレンフィルムからなる保護フィルム6に施したコロナ処理6aの面とモールド樹脂との密着度が向上するため、保護フィルム6とモールド樹脂間の隙間を減少させることができるようになり、これにより、耐湿性を向上させることができるという格別の効果を奏するものである。
このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサの耐湿試験を行った結果を比較例としての従来品と比較して図3に示す。なお、試験条件としては、DC600V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ものである。
図3から明らかなように、従来品が1000時間以降、急激な容量減少が発生しているのに対して、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは1000時間以降でも緩やかな容量減少にとどまっており、長期に亘って安定したコンデンサ特性が得られることが分かるものである。
これは、通電初期においてはモールド樹脂開口面からの水分浸入が支配的であり、これに対しては無機酸化物層によって素子への水分浸入を防いでいるが、長期通電後には素子とモールド樹脂との界面、保護フィルムと素子との界面からの水分浸入が支配的になるため、保護フィルムとモールド樹脂、ならびに保護フィルムと素子との密着度を向上させた本実施の形態によるケースモールド型コンデンサの方が、長期に亘って安定した性能を発揮することができるものと考えられる。
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
本実施の形態は、上記実施の形態1で図1、図2を用いて説明した金属化フィルムコンデンサに使用される保護フィルムの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
図4は本発明の実施の形態2による金属化フィルムコンデンサ7の構成を示した断面図であり、図4において、8はポリプロピレンからなる保護フィルム、8aはこの保護フィルム8の片面に形成されたコロナ処理であり、このコロナ処理8aを施した面が外周側に配置されるように構成されたものである。なお、上記保護フィルム8の両面に施されたコロナ処理8aの面の表面濡れ指数は34dyn/cmである。
このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、上記実施の形態1と同様に、この金属化フィルムコンデンサをモールド樹脂にてケース内にモールドした際に、上記保護フィルム8に施したコロナ処理8aの面とモールド樹脂との密着度が向上するため、保護フィルム8とモールド樹脂間の隙間を減少させることができるようになり、これにより、耐湿性を向上させることができるという格別の効果を奏するものである。
従って、本実施の形態のように、ポリプロピレンからなる保護フィルム8の片面のみにコロナ処理8aを施したものを用いた金属化フィルムコンデンサ7をモールド樹脂にてケース内にモールドする場合には、保護フィルム8の片面に施したコロナ処理8aの面が外周側に配置されるようにするのが好ましく、これにより、金属化フィルムコンデンサ7とモールド樹脂との界面から外部の水分や空気が侵入することを防止し、耐湿性を向上させることができるようになるものである。
このように構成された本実施の形態によるケースモールド型コンデンサの耐湿試験を行った結果を比較例としての従来品と比較して図3に示す。
図3から明らかなように、従来品が1000時間以降、急激な容量減少が発生しているのに対して、本実施の形態によるケースモールド型コンデンサは1000時間以降でも緩やかな容量減少にとどまっており、長期に亘って安定したコンデンサ特性が得られることが分かるものである。
また、上記ポリプロピレンからなる保護フィルム8の片面のみにコロナ処理8aを施したものを用いた金属化フィルムコンデンサ7単体の場合には、保護フィルム8の片面に施したコロナ処理8aの面が内周側に配置されるようにするのが好ましく、これにより、保護フィルム8と素子との界面から外部の水分や空気が侵入することを防止し、耐湿性を向上させることができるようになるものである。
本発明による金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型コンデンサは、優れた耐湿性を発揮することができるという効果を有し、特にハイブリッド自動車等の自動車用分野のコンデンサ等として有用である。
1、7 金属化フィルムコンデンサ
2 素子
3 メタリコン電極
4 誘電体フィルム
4a マージン部
5 金属蒸着電極
5a 低抵抗部
6、8 保護フィルム
6a、8a コロナ処理
2 素子
3 メタリコン電極
4 誘電体フィルム
4a マージン部
5 金属蒸着電極
5a 低抵抗部
6、8 保護フィルム
6a、8a コロナ処理
Claims (4)
- 誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを上記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素子と、この素子の外周に巻回された保護フィルムと、この保護フィルムを含む素子の両端面に金属溶射によって形成されたメタリコン電極からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、上記保護フィルムとして、少なくとも片面にコロナ処理を施したポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサ。
- 保護フィルムのコロナ処理を施した面の表面濡れ指数が34dyn/cm以上である請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。
- 保護フィルムの少なくとも片面に施されたコロナ処理の面が外周側に配置されるようにした請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。
- 両端面に夫々電極を設けた複数の素子を外部接続用の端子を一端に設けたバスバーで接続し、これらをケース内に収容して少なくとも上記バスバーに設けた端子を除いて樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサにおいて、上記素子として、請求項1〜3のいずれか一つに記載の金属化フィルムコンデンサを用いたケースモールド型コンデンサ。
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JP2007100231A JP2008258471A (ja) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | 金属化フィルムコンデンサ及びこれを用いたケースモールド型コンデンサ |
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CN105655128A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-08 | 郑州航空工业管理学院 | 超薄耐高温金属化聚丙烯膜电容器 |
CN111863446A (zh) * | 2020-08-16 | 2020-10-30 | 南通新江海动力电子有限公司 | 一种减缓潮湿环境下电容容量损失的金属化薄膜 |
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2007
- 2007-04-06 JP JP2007100231A patent/JP2008258471A/ja active Pending
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CN111863446A (zh) * | 2020-08-16 | 2020-10-30 | 南通新江海动力电子有限公司 | 一种减缓潮湿环境下电容容量损失的金属化薄膜 |
CN111863446B (zh) * | 2020-08-16 | 2021-11-26 | 南通新江海动力电子有限公司 | 一种减缓潮湿环境下电容容量损失的金属化薄膜 |
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