JP2017195345A

JP2017195345A - コンデンサ素子

Info

Publication number: JP2017195345A
Application number: JP2016086442A
Authority: JP
Inventors: 真一朴木; Shinichi Honoki; 大樹北村; Daiki Kitamura; 千一小笹; Senichi Ozasa; 裕啓江原; Yasuhiro Ebara
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26

Abstract

【課題】扁平率が大きくても、熱機械ストレスによる影響を抑えることのできるコンデンサ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】扁平形状であって、メタリコン電極３が、コンデンサ素子の扁平方向に分割されており、相隣る分割電極３ａ、３ａ同士が、誘電体間の導体を介して電気的に接続されている。また、コンデンサ素子の厚み方向の長さｔに対する、分割電極３ａの扁平方向の長さＬ２が７未満であることが好ましい。また、各分割電極３ａ・・の扁平方向の長さＬ２がほぼ等しいことが好ましい。【選択図】図１

Description

この発明は、扁平型のコンデンサ素子に関する。

扁平型のコンデンサ素子は、例えば特許文献１に開示されているように従来から知られており、近年では、機器の小型化及び薄型化のためにより扁平度の高い素子が望まれている。金属化フィルムコンデンサ素子は、一般に、誘電体フィルム上に金属を蒸着してなる金属化フィルムを巻回し、その金属化フィルムの軸方向両端部に金属を溶射してメタリコン電極を形成することで構成されている。

特開２０１１−１８１７３４号公報

ところで、誘電体フィルムとメタリコン電極は熱膨張係数が異なる。そのため、温度変化に伴い、誘電体とメタリコン電極との接続部には熱機械ストレスが生じる。特に扁平率の大きな素子の場合、誘電体とメタリコン電極の両方が素子の扁平方向に長くなっているため、その影響が顕著であり、誘電体フィルム間に設けられた蒸着電極とメタリコン電極との電気的接続が弱くなることがある。この場合、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が極端に上昇して温度上昇の原因となったり、パルス電流等による接続部破壊（断線による静電容量の減少）の原因となったりする場合がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、扁平率が大きくても、熱機械ストレスによる影響を抑えることのできるコンデンサ素子の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のコンデンサ素子は、扁平形状であって、メタリコン電極３が、コンデンサ素子の扁平方向に分割されており、相隣る分割電極３ａ、３ａ同士が、誘電体間の導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする。

また、コンデンサ素子の厚み方向の長さｔに対する、分割電極３ａの扁平方向の長さＬ２が７未満であることが好ましい。

また、各分割電極３ａ・・の扁平方向の長さＬ２がほぼ等しいことが好ましい。

本発明のコンデンサ素子は、メタリコン電極が、コンデンサ素子の扁平方向に分割されているため、扁平方向における誘電体とメタリコン電極との接続長さが短くなり、熱膨張係数の相違に伴う熱機械ストレスを小さくすることができる。

コンデンサ素子の厚み方向の長さに対する、分割電極の扁平方向の長さが７未満であれば、その効果をより得ることができる。

各分割電極の扁平方向の長さがほぼ等しければ、各分割電極間で熱機械ストレスの程度
がほぼ等しくなる。

この発明の一実施形態に係るコンデンサ素子を示す斜視図である。メタリコン金属の溶射状況を示す斜視図である。コンデンサ素子を示す側面図である。（ａ）がコンデンサ素子の実施例を示す側面図、（ｂ）が比較例の側面図である。

次に、この発明のコンデンサ素子の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明のコンデンサ素子１は、図１から図３に示すように、巻回された金属化フィルム２と、この金属化フィルム２の軸方向両端部に形成されたメタリコン電極３とで構成されている、いわゆる金属化フィルムコンデンサ素子である。

金属化フィルム２は、誘電体となる絶縁性のフィルム上に亜鉛やアルミニウム等の金属を蒸着することでなり、誘電体フィルム（誘電体）間に蒸着金属（導体）が位置するようにして巻回されている。また、その軸方向の断面形状は扁平型、具体的には略トラック状（２本の平行線とその両端を半円でつないだ形状）とされている。また、コンデンサ素子の厚み方向（図１に示すＹ方向）の長さｔに対する、コンデンサ素子の扁平方向（図１に示すＸ方向）の長さＬ１の比が５〜１６、好ましくは７〜１４とされている。扁平率（１−（厚み方向の長さｔ／扁平方向の長さＬ１））は０．８００〜０．９３８、好ましくは０．８５７〜０．９２９とされている。

メタリコン電極３は、図１に示すように扁平方向に３個に分割されている。メタリコン電極３を分割してなる各分割電極３ａ、３ａ間には隙間４が設けられており、金属化フィルム２の軸方向端面が露出している。なお、金属化フィルム２の蒸着金属は、相隣る分割電極３ａ、３ａに跨っている。従って、メタリコン電極３が分割されていても、相隣る分割電極３ａ、３ａ同士は蒸着金属を介して電気的に接続された状態であって同極であり、軸方向の一方端部側が陽極で、他方端部側が陰極の、全体として１個のコンデンサ素子を形成している。各分割電極３ａは、いずれも扁平方向に略同じ長さとすることが好ましい。すなわち、各分割電極３ａの面積がほぼ等しくされることが好ましい。また、コンデンサ素子の厚み方向の長さｔに対する、分割電極３ａの扁平方向の長さＬ２の比（縦横比）を７未満とするのが好ましく、２〜４程度であればさらに好ましい。なお、下限は１とするのが好ましい。各分割電極３ａは、それぞれ１箇所または２箇所でリード線５と接続されることが好ましい（図３参照）。なお、各リード線５は互いに長さが等しく、ひとまとまりとされ外部端子６を構成する。

上記構成のコンデンサ素子１は、以下のようにして製造される。

まず、金属化フィルム２を巻取り芯に巻回する。次に、巻回された金属化フィルム２を巻取り芯から取り外し、両側から加圧することで扁平型に成形する。この状態で、図２に示す形状となる。そして、金属化フィルム２の軸方向両端部にそれぞれメタリコン電極３を形成する。メタリコン電極３を形成するにあたっては、隙間４を形成するため、角柱状のマスキング材７を金属化フィルム２の軸方向端面に当接させた状態で、溶射ガン８から溶融したメタリコン金属を溶射する。溶射後、マスキング材７を取り外せば、扁平方向に３分割されたメタリコン電極３が形成される。なお、マスキング材７は、形成される分割電極３ａの縦横比が７未満となるように配置する。そして、図２において背面側に位置している軸方向端部にも同様の方法でメタリコン電極３を形成し、コンデンサ素子１の製造を完了する。

上記構成のコンデンサ素子１は、扁平率が例えば０．８００〜０．９３８といった扁平方向に長い形状とされているが、メタリコン電極３が分割されているため、扁平方向における金属化フィルム２とメタリコン電極３との接続長さが短くなり、熱膨張係数の相違に伴う熱機械ストレスを小さくすることができる。また、メタリコン金属が吹き付けられていない隙間４の部分が、熱変形による歪を逃がす緩衝領域として機能するため、金属化フィルム２とメタリコン電極３との接続強度が保たれ、電気的接続を長期に亘り、安定して維持することができる。

以下、実施例について説明する。
［実施例］
誘電体として、厚さ２．８μｍのフィルム状のポリプロピレンを、蒸着金属（導体）としてアルミニウムを、メタリコン金属として亜鉛を用い、図４ａに示す形態の金属化フィルムコンデンサ素子１を製造した。素子寸法は、扁平方向の長さＬ１を１３０．７ｍｍ、厚み方向の長さｔを９．７ｍｍとした。扁平率は、１−（９．７／１３０．７）≒０．９２６である。メタリコン電極３は３個に分割し、各分割電極３ａの扁平方向の長さＬ２を４１．６ｍｍ、隙間４の幅Ｓを３ｍｍとした。各分割電極３ａの縦横比は、４１．６／９．７≒４．３（およそ４）である。

［比較例］
メタリコン電極３を分割しない他は、上記実施例と同様である（図４ｂ参照）。

＜試験方法＞
周囲温度を−４０℃と＋１０５℃とに繰り返し変化させる冷熱衝撃試験を行い、冷熱のサイクルを所定回数行った後のＥＳＲ値を測定し、初期値との比較を行った。なお、各分割電極３ａに１箇所ずつ半田付けしたリード線５をまとめて１端子とした（図３の外部端子６参照）。

表１に示すように、比較例では２００サイクル後で、ＥＳＲ値が１．４倍、１０００サイクル後では２．４倍となっており、熱膨張係数の相違に伴う熱機械ストレスの影響を大きく受けていることがわかる。これに対して、実施例では１０００サイクル後であっても１．３倍に留まっており、熱機械ストレスの影響が抑えられていることがわかる。

なお、本出願人は、メタリコン電極３を２分割したもの（分割電極３ａの縦横比およそ７）、４分割したもの（分割電極３ａの縦横比およそ３）でも上記と同様の冷熱衝撃試験を行い、１０００サイクル後のＥＳＲ値が２分割のもので１．５倍、４分割のもので１．１倍といった結果を得ている。この結果によれば、分割電極３ａの縦横比が７未満である
場合には、熱機械ストレスの緩和効果を十分に得られ、縦横比が１に近づけば、その効果をより得やすくなることがわかる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態では、メタリコン電極３が扁平方向に３個に分割されていたが、これに限らず、２個や４個以上に分割しても良い。また、上記実施形態では、金属化フィルム２の軸方向の一方端面と他方端面とで同じ分割数とされていたが、異ならせても良い。また、上記実施例では、巻回型のフィルムコンデンサ素子を用いていたが、積層型のフィルムコンデンサ素子であっても良い。また、誘電体間に導体として金属箔を挟み込んだ箔電極型のコンデンサ素子であっても良い。扁平率も上記値に限られること無く、適宜変更可能である。外部電極としてはリード線に限らず、板状であってもよい。

１・・コンデンサ素子、２・・金属化フィルム、３・・メタリコン電極、３ａ・・分割電極、４・・隙間、５・・リード線、６・・外部端子、７・・マスキング材、８・・溶射ガン、Ｌ１・・コンデンサ素子の扁平方向の長さ、Ｌ２・・分割電極の扁平方向の長さ、ｔ・・コンデンサ素子の厚み方向の長さ、Ｓ・・隙間の幅

Claims

扁平形状であって、メタリコン電極（３）が、コンデンサ素子の扁平方向に分割されており、相隣る分割電極（３ａ、３ａ）同士が、誘電体間の導体を介して電気的に接続されていることを特徴とするコンデンサ素子。
コンデンサ素子の厚み方向の長さ（ｔ）に対する、分割電極（３ａ）の扁平方向の長さ（Ｌ２）が７未満である請求項１記載のコンデンサ素子。
各分割電極（３ａ・・）の扁平方向の長さ（Ｌ２）がほぼ等しい請求項１又は２記載のコンデンサ素子。