JP2009026928A - フィルムコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させる。
【解決手段】電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体１６と、該巻回体１６の両端にそれぞれ設けられた第１端子部１８及び第２端子部２０とを有するコンデンサ素子１２と、該コンデンサ素子１２の第１端子部１８及び第２端子部２０にそれぞれ接合された第１端子板１４Ａ及び第２端子板１４Ｂとを有する第１フィルムコンデンサ１０Ａにおいて、第１端子板１４Ａは、第１端子部１８に溶接にて接合される４つの第１接合部２２と、４つの第１接合部２２に共通に設けられ、第１接合部２２を支持する第１支持部２４とを有し、第１支持部２４の厚みは１．０〜１．２ｍｍであり、第１接合部２２の厚みが０．２〜０．４ｍｍである。第２端子板１４Ｂの第２接合部２６及び第２支持部２８も同様である。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子の両端に設けられたメタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサとその製造方法に関する。

フィルムコンデンサは、電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、該巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の各メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有する。

端子板のメタリコン端子部への接合は、端子板のうち、メタリコン端子部に接合される接合部とメタリコン端子部とを例えば半田付けや溶接（スポット溶接を含む）で行うようにしている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００３−５９７５２号公報 特開２００６−１９３３３号公報

ところで、半田付けは、高温で半田を溶解してコンデンサ素子のメタリコン端子部に端子板の接合部を接続するようにしているため、コンデンサ素子内の誘電体フィルムに熱ストレスが加わり、端子接続の品質低下（接続の信頼性の低下）が発生する。また、半田を使用することから、材料費がアップし、コストの低廉化に限界がある。さらに、半田に含まれるヒュームが人体に悪影響を与えるおそれがある等の問題がある。

そこで、特許文献１や特許文献２に示すように、端子板のメタリコン端子部への接合を溶接にて行うことが考えられる。

しかし、従来は、端子板として、厚みが一定とされた端子板を使用するようにしている。通常、端子板は、メタリコン端子部に溶接にて接合される複数の接合部と、複数の接合部に共通に設けられ、複数の接合部を支持する支持部とを有する。これら接合部と支持部の厚みが同じとされている。特に、機械的強度を持たせるために、厚みとして、例えば１．０ｍｍ以上が採用されている。

この場合、接合部の厚みが厚くなることから、端子板の接合部をメタリコン端子部に例えばスポット溶接にて接合すると、一定箇所への電流の集中が生じにくくなり、溶接の信頼性が低下する（接合強度が弱くなる）おそれがある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができるフィルムコンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

第１の本発明に係るフィルムコンデンサは、電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の各メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサにおいて、前記端子板は、前記メタリコン端子部に溶接にて接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、前記支持部の厚みは１．０〜１．２ｍｍであり、前記接合部の厚みが０．２〜０．４ｍｍであることを特徴とする。

接合部の厚みが支持部の厚みよりも小さく、０．２〜０．４ｍｍであることから、溶接の信頼性が向上し、接合強度として、最小でも８ｋｇｆ以上、平均値として９ｋｇｆ以上を確保することができる。すなわち、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

そして、第１の本発明において、前記複数の接合部と前記支持部とが一体に設けられていてもよい。

また、第１の本発明において、前記複数の接合部と前記支持部とが別体に設けられ、且つ、前記支持部の主面に前記複数の接合部の各一部が接合されていてもよい。

次に、第２の本発明に係るフィルムコンデンサの製造方法は、電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の各前記メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサの製造方法において、前記端子板として、前記メタリコン端子部に接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、前記接合部と前記支持部の厚みが同じとされた端子板を用意する工程と、前記複数の接合部を圧延して前記接合部の厚みを薄くした後、前記メタリコン端子部に溶接する工程とを有することを特徴とする。

これにより、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

次に、第３の本発明に係るフィルムコンデンサの製造方法は、電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の各前記メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサの製造方法において、前記端子板として、前記メタリコン端子部に接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、前記支持部の主面に前記複数の接合部の各一部が接合され、且つ、前記接合部の厚みが前記支持部の厚みよりも薄いとされた端子板を用意する工程と、前記複数の接合部を前記メタリコン端子部に溶接する工程とを有することを特徴とする。

これにより、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

上述の第２及び第３の本発明において、前記溶接として、スポット溶接を用いるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係るフィルムコンデンサ及びその製造方法によれば、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明に係るフィルムコンデンサ及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１０を参照しながら説明する。

先ず、第１の実施の形態に係るフィルムコンデンサ（以下、第１フィルムコンデンサ１０Ａと記す）は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、２つのコンデンサ素子１２と２つの金属製の端子板（第１端子板１４Ａ及び第２端子板１４Ｂ）とを有する。

各コンデンサ素子１２は、電極パターンが形成されたフィルム（図示せず）を巻回して構成された巻回体１６と、該巻回体１６の両端にそれぞれ設けられた２つのメタリコン端子部（以下、第１端子部１８及び第２端子部２０と記す）とを有する。位置関係を明確にするために、コンデンサ素子１２のうち、第１端子部１８を上部、第２端子部２０を下部とし、第２端子部２０から第１端子部１８に向かう方向を、コンデンサ素子１２の高さ方向とする。

第１端子板１４Ａは、図１Ａに示すように、各コンデンサ素子１２の第１端子部１８に溶接にて接合される４つの第１接合部２２と、これら４つの第１接合部２２に共通に設けられ、４つの第１接合部２２を支持する第１支持部２４とを有する。第１支持部２４は、４つの第１接合部２２が設けられた第１部位２４ａと、該第１部位２４ａの端部から水平に延在する第２部位２４ｂと、該第２部位２４ｂの端部から上方に立ち上がる第３部位２４ｃとが板金加工によって一体に成形されて構成されている。

第２端子板１４Ｂは、図１Ｂに示すように、各コンデンサ素子１２の第２端子部２０に溶接にて接合される４つの第２接合部２６と、これら４つの第２接合部２６に共通に設けられ、４つの第２接合部２６を支持する第２支持部２８とを有する。第２支持部２８は、４つの第２接合部２６が設けられた第４部位２８ａと、該第４部位２８ａの端部から上方に立ち上がる第５部位２８ｂと、第５部位２８ｂの端部から水平に延在する第６部位２８ｃと、該第６部位２８ｃの端部から上方に立ち上がる第７部位２８ｄとが板金加工によって一体に成形されて構成されている。

図１Ａに示すように、第１端子板１４Ａの第２部位２４ｂと第２端子板１４Ｂの第６部位２８ｃとがほぼ同じ高さに位置し、第１端子板１４Ａの第３部位２４ｃと第２端子板１４Ｂの第７部位２８ｄにはそれぞれ固定用ボルト（図示せず）が挿通する貫通孔３０が設けられている。

そして、この第１フィルムコンデンサ１０Ａは、図２Ａにも示すように、第１端子板１４Ａの４つの第１接合部２２と第１支持部２４とが一体に設けられ、且つ、第１支持部２４の厚みｔ１が１．０〜１．２ｍｍであり、第１接合部２２の厚みｔ２が０．２〜０．４ｍｍである。同様に、図２Ｂにも示すように、第２端子板１４Ｂの４つの第２接合部２６と第２支持部２８とが一体に設けられ、且つ、第２支持部２８の厚みｔ３が１．０〜１．２ｍｍであり、第２接合部２６の厚みｔ４が０．２〜０．４ｍｍである。

ここで、第１フィルムコンデンサ１０Ａの製造方法を図３Ａ〜図４Ｂの工程図及び図５の工程ブロック図も参照しながら説明する。

先ず、図５のステップＳ１において、図３Ａに示すように、４つの第１接合部２２の厚みと第１支持部２４の厚みが同じとされた第３端子板３２Ａを用意する。同様に、図３Ｂに示すように、４つの第２接合部２６の厚みと第２支持部２８の厚みが同じとされた第４端子板３２Ｂを用意する。

その後、図５のステップＳ２において、図４Ａに示すように、第３端子板３２Ａの４つの第１接合部２２を圧延して、第１接合部２２の厚みを０．２〜０．４ｍｍにする。これによって、第１端子板１４Ａが完成する。同様に、図４Ｂに示すように、第４端子板３２Ｂの４つの第２接合部２６を圧延して、第２接合部２６の厚みを０．２〜０．４ｍｍにする。これによって、第２端子板１４Ｂが完成する。

その後、図５のステップＳ３において、図１Ａに示すように、コンデンサ素子１２の第１端子部１８に第１端子板１４Ａの第１接合部２２を例えばスポット溶接して直接的に接合する。同様に、図１Ｂに示すように、コンデンサ素子１２の第２端子部２０に第２端子板１４Ｂの第２接合部２６を例えばスポット溶接して直接的に接合する。これによって、第１フィルムコンデンサ１０Ａが完成する。

ここで、２つの実験例（第１実験例及び第２実験例）について説明する。

第１実験例は、接合プロセスの違いによる接合強度の変化を見たものであり、実施例１と比較例１〜３を用意した。これら実施例１と比較例１〜３は、コンデンサ素子１２に第１端子板１４Ａのみを接合したものである（第２端子板１４Ｂの接合を省略）。

実施例１は、コンデンサ素子１２の第１端子部１８と第１端子板１４Ａの第１接合部２２との接合をスポット溶接とし、さらに、第１支持部２４の厚みｔ１を１．２ｍｍとし、第１接合部２２の厚みｔ２を０．４ｍｍとした（図２Ａ参照）。

比較例１は、第１端子部１８と第１接合部２２との接合を半田付けとし、さらに、第１支持部２４の厚みｔ１及び第１接合部２２の厚みｔ２を共に１．２ｍｍとした。

比較例２は、第１端子部１８と第１接合部２２との接合をスポット溶接とし、さらに、第１支持部２４の厚みｔ１及び第１接合部２２の厚みｔ２を共に１．２ｍｍとした。

比較例３は、第１端子部１８と第１接合部２２との接合を半田付けとし、さらに、第１支持部２４の厚みｔ１を１．２ｍｍとし、第１接合部２２の厚みｔ２を０．４ｍｍとした。

接合強度は、引張試験を行って求めた。引張試験は、コンデンサ素子１２を治具にて固定し、第１端子板１４Ａにおける第１支持部２４の第３部位２４ｃを上方に引っ張り、第１接合部２２が第１端子部１８から離れた時点の引張強度を接合強度とした。

実験結果を図６に示す。図６の結果から、半田付けによる比較例１及び３は、半田付けの熱ストレスにより、接合強度の平均値が溶接の場合（比較例２及び実施例１）よりも低いことがわかる。また、第１接合部２２の厚みｔ２を１．２ｍｍとした比較例１及び２は、実施例１よりも接合強度のばらつきが大きいことがわかる。特に、比較例２は、実施例１と同様に、スポット溶接による接合であるが、第１接合部２２の厚みｔ２が１．２ｍｍと厚いことから、一定箇所への電流の集中が生じにくくなり、溶接強度のばらつきが大きくなる。

実施例１は、第１接合部２２の厚みｔ２が０．４ｍｍと薄いことから、一定箇所への電流の集中が発生し易く、接合強度のばらつきが小さくなっている。しかも、第１接合部２２を圧延して面積を広くしていることから、それに応じて第１接合部２２における第１端子部１８との接合面積も大きくなり、その結果、接合強度の平均値も高くなっている（平均値＝約１０ｋｇｆ）。

次に、第２実験例は、第１接合部２２の厚みｔ２の違いによる接合強度の変化を見たものであり、実施例２、３と比較例４、５を用意した。これら実施例２、３と比較例４、５も、コンデンサ素子１２に第１端子板１４Ａのみを接合したものである（第２端子板１４Ｂの接合を省略）。

実施例２は、コンデンサ素子１２の第１端子部１８と第１端子板１４Ａの第１接合部２２との接合をスポット溶接とし、さらに、第１支持部２４の厚みｔ１を１．２ｍｍとし、第１接合部２２の厚みｔ２を０．４ｍｍとした。

実施例３は、第１接合部２２の厚みｔ２を０．２ｍｍにしたこと以外は、第２実施例と同じにした。

比較例４は、第１接合部２２の厚みｔ２を０．６ｍｍにしたこと以外は、第２実施例と同じにした。

比較例５は、第１接合部２２の厚みｔ２を０．８ｍｍにしたこと以外は、第２実施例と同じにした。

実験結果を図７に示す。図７の結果から、第１接合部２２の厚みｔ２が薄くなるほど、一定箇所への電流の集中が発生し易く、接合強度のばらつきが小さくなっている。しかも、第１接合部２２を圧延して面積を広くしていることから、第１接合部２２の厚みｔ２が薄くなるほど、第１接合部２２の面積も大きくなり、それに応じて第１接合部２２における第１端子部１８との接合面積も大きくなり、その結果、接合強度の平均値も高くなっている。図７によれば、実施例２及び３は、接合強度として、最小でも８ｋｇｆ以上、平均値として９ｋｇｆ以上が得られている。

これは、第１支持部２４の厚みｔ１を１．０ｍｍにした場合でも同様の結果が得られた。

なお、第１接合部２２の厚みｔ２を０．２ｍｍ未満に圧延することも考えられるが、圧延が困難であり、一部に欠けやホール（孔）が形成される等の不具合がみられた。

従って、第１支持部２４の厚みｔ１は１．０〜１．２ｍｍが好ましく、第１接合部２２の厚みｔ２は０．２〜０．４ｍｍであることが好ましい。これは、第２支持部２８及び第２接合部２６においても同様である。

このように、第１フィルムコンデンサ１０Ａ及びその製造方法においては、第１接合部２２（及び第２接合部２６）の厚みｔ２（及び厚みｔ４）が第１支持部２４（及び第２支持部２８）の厚みｔ１（及び厚みｔ３）よりも小さく、０．２〜０．４ｍｍであることから、溶接の信頼性が向上し、接合強度として、最小でも８ｋｇｆ以上、平均値として９ｋｇｆ以上を確保することができる。すなわち、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

次に、第２の実施の形態に係るフィルムコンデンサ（以下、第２フィルムコンデンサ１０Ｂと記す）について図８Ａ〜図１０を参照しながら説明する。

この第２フィルムコンデンサは、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、上述した第１フィルムコンデンサ１０Ａとほぼ同様の構成を有するが以下の点で異なる。

すなわち、図８Ａ及び図９Ａに示すように、第１端子板１４Ａの４つの第１接合部２２と第１支持部２４とが別体に設けられ、且つ、第１支持部２４の主面（第１端子部１８と対向する面）に４つの第１接合部２２の各一部が接合されている。同様に、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、第２端子板１４Ｂの４つの第２接合部２６と第２支持部２８とが別体に設けられ、且つ、第２支持部２８の主面（第２端子部２０と対向する面）に４つの第２接合部２６の各一部が接合されている。

この場合も、第１支持部２４の厚みｔ１は１．０〜１．２ｍｍが好ましく、第１接合部２２の厚みｔ２は０．２〜０．４ｍｍであることが好ましい。同様に、第２支持部２８の厚みｔ３は１．０〜１．２ｍｍが好ましく、第２接合部２６の厚みｔ４は０．２〜０．４ｍｍであることが好ましい。

第１支持部２４と第１接合部２２との接合並びに第２支持部２８と第２接合部２６との接合は、半田付けや溶接（スポット溶接を含む）を用いることができ、接合強度のばらつきの観点からスポット溶接を用いることが好ましい。

第２フィルムコンデンサ１０Ｂを製造する場合は、図１０のステップＳ１０１において、図９Ａに示すように、第１端子板１４Ａの第１支持部２４の主面に４つの第１接合部２２の各一部を接合して第１端子板１４Ａを完成させる。同様に、図９Ｂに示すように、第２端子板１４Ｂの第２支持部２８の主面に４つの第２接合部２６の各一部を接合して第２端子板１４Ｂを完成させる。

その後、図１０のステップＳ１０２において、図８Ａに示すように、コンデンサ素子１２の第１端子部１８に第１端子板１４Ａの第１接合部２２を例えばスポット溶接して直接的に接合する。同様に、コンデンサ素子１２の第２端子部２０に第２端子板１４Ｂの第２接合部２６を例えばスポット溶接して直接的に接合する。これによって、第２フィルムコンデンサ１０Ｂが完成する。

この第２フィルムコンデンサ１０Ｂ及びその製造方法においても、第１接合部２２（及び第２接合部２６）の厚みｔ２（及び厚みｔ４）が第１支持部２４（及び第２支持部２８）の厚みｔ１（及び厚みｔ３）よりも小さく、０．２〜０．４ｍｍであることから、溶接の信頼性が向上し、接合強度として、最小でも８ｋｇｆ以上、平均値として９ｋｇｆ以上を確保することができる。すなわち、半田を用いることなく、端子板の接合部とメタリコン端子部との接合状態の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明に係るフィルムコンデンサ及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

図１Ａは第１フィルムコンデンサを上面の方向から見て示す斜視図であり、図１Ｂは第１フィルムコンデンサを底面の方向から見て示す斜視図である。 図２Ａは第１フィルムコンデンサの第１端子板を示す断面図であり、図２Ｂは第１フィルムコンデンサの第２端子板を示す断面図である。 図３Ａは厚みが全て同じとされた第３端子板を示す斜視図であり、図３Ｂは厚みが全て同じとされた第４端子板を示す斜視図である。 図４Ａは第３端子板の第１接合部を圧延して第１端子板を完成させた状態を示す斜視図であり、図４Ｂは第４端子板の第２接合部を圧延して第２端子板を完成させた状態を示す斜視図である。 第１フィルムコンデンサの製造方法を示す工程ブロック図である。 第１実験例（接合プロセスの違いによる接合強度の変化を見た実験例）の結果を示すグラフである。 第２実験例（第１接合部の厚みの違いによる接合強度の変化を見た実験例）の結果を示すグラフである。 図８Ａは第２フィルムコンデンサを上面の方向から見て示す斜視図であり、図８Ｂは第２フィルムコンデンサを底面の方向から見て示す斜視図である。 図９Ａは第２フィルムコンデンサの第１端子板を示す断面図であり、図２Ｂは第２フィルムコンデンサの第２端子板を示す断面図である。 第２フィルムコンデンサの製造方法を示す工程ブロック図である。

符号の説明

１０Ａ…第１フィルムコンデンサ １０Ｂ…第２フィルムコンデンサ
１２…コンデンサ素子 １４Ａ…第１端子板
１４Ｂ…第２端子板 １６…巻回体
１８…第１端子部 ２０…第２端子部
２２…第１接合部 ２４…第１支持部
２６…第２接合部 ２８…第２支持部

Claims (6)

1. 電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子の各メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサにおいて、
   前記端子板は、前記メタリコン端子部に溶接にて接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、
   前記支持部の厚みは１．０〜１．２ｍｍであり、
   前記接合部の厚みが０．２〜０．４ｍｍであることを特徴とするフィルムコンデンサ。
2. 請求項１記載のフィルムコンデンサにおいて、
   前記複数の接合部と前記支持部とが一体に設けられていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
3. 請求項１記載のフィルムコンデンサにおいて、
   前記複数の接合部と前記支持部とが別体に設けられ、且つ、前記支持部の主面に前記複数の接合部の各一部が接合されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
4. 電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子の各前記メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサの製造方法において、
   前記端子板として、前記メタリコン端子部に接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、前記接合部と前記支持部の厚みが同じとされた端子板を用意する工程と、
   前記複数の接合部を圧延して前記接合部の厚みを薄くした後、前記メタリコン端子部に溶接する工程とを有することを特徴とするフィルムコンデンサの製造方法。
5. 電極パターンが形成されたフィルムを巻回して構成された巻回体と、前記巻回体の両端にそれぞれ設けられたメタリコン端子部とを有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子の各前記メタリコン端子部にそれぞれ接合された２つの端子板とを有するフィルムコンデンサの製造方法において、
   前記端子板として、前記メタリコン端子部に接合される複数の接合部と、前記複数の接合部に共通に設けられ、前記複数の接合部を支持する支持部とを有し、前記支持部の主面に前記複数の接合部の各一部が接合され、且つ、前記接合部の厚みが前記支持部の厚みよりも薄いとされた端子板を用意する工程と、
   前記複数の接合部を前記メタリコン端子部に溶接する工程とを有することを特徴とするフィルムコンデンサの製造方法。
6. 請求項４又は５記載のフィルムコンデンサの製造方法において、
   前記溶接は、スポット溶接であることを特徴とするフィルムコンデンサの製造方法。

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