JP3541163B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、コンデンサに係り、特に、コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して形成した外部電極にリード端子を接続して成るコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７及び図８に示すように、従来のコンデンサ100は、コンデンサ素子102の両端面にメタリコンを施して形成した外部電極104ａ，104ｂに、半田106を介して断面略Ｌ字形状のリード端子108を接続して成り、該コンデンサ100を、絶縁材より成る略直方体形状のケース110内に収納すると共に、上記リード端子108の一端をケース110外に導出し、さらに上記ケース110内に樹脂材料112を充填してケース110の底面開口部を封止している。
【０００３】
上記リード端子108は、断面略Ｌ字形状と成されており、上記外部電極104ａ，104ｂと接続される第１の板状部114と、該第１の板状部114の下端から９０度の角度で外方へ延設され、図示しないプリント基板等と接続される第２の板状部116とを有しており、リード端子108と外部電極104ａ，104ｂとの接続は、上記第１の板状部114先端に形成された凸部118と外部電極104ａ，104ｂとを半田106で固定することにより行われている。
【０００４】
また、上記コンデンサ素子102は、図９及び図１０に示す通り、ポリプロピレンやポリエチレン等より成る誘電体フィルム120の表面に、それぞれアルミニウムや亜鉛等より成る電極膜122を10nm〜80nmの厚さで蒸着させた一対の金属化フィルム124を積層した後に、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着し、これに加熱及び加圧処理を施して形成され、該コンデンサ素子102の両端面に金属材料を溶射するメタリコンを施すことにより、リード端子接続用の外部電極（メタリコン電極）104ａ，104ｂが形成される。
上記誘電体フィルム120の表面には、一方の側辺に沿って所定の幅でマージン部126（すなわち電極膜122に覆われない部分）が確保されている。また、他方の誘電体フィルム120の表面にも、上記とは反対側の側辺に沿って同様のマージン部126が確保されている。
上記コンデンサ100の内部においては、各電極膜122がそれぞれ誘電体フィルム120を間に介して重複するように配置されている。また、積層された各電極膜122の一方の端部122ａは、それぞれ交互に左右の外部電極104ａ，104ｂに接続している。さらに、各電極膜122の他方の端部122ｂと左右何れかの外部電極104ａ，104ｂとの間には、マージン空間128が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコンデンサにあっては、リード端子108と外部電極104ａ，104ｂとの接続は、上記の通り、第１の板状部114先端に形成された凸部118と外部電極104ａ，104ｂとを半田106で固定することにより行われている。このため、リード端子108と外部電極104ａ，104ｂとは上記凸部118の部分でのみ、半田106で電気的・機械的に強固に接続されているにすぎず、その結果、コンデンサ100内部を流れる電流は、リード端子108の凸部118が接続された部分の外部電極104ａ，104ｂ間で集中的に流れていた。
そのため、上記電流集中に起因するコンデンサ内部の自己発熱によって、誘電体フィルム120が熱変形し、静電容量の変動や絶縁耐力の低下といったコンデンサの諸特性に悪影響を生じさせる事態が生じていた。
【０００６】
本発明は、従来例の抱える上記問題を解決するために案出されたものであり、コンデンサ内部を流れる電流が特定部分に集中することなく分散して流れ、コンデンサ内部での自己発熱を抑えることのできるコンデンサを実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るコンデンサは、複数の誘電体フィルムと、複数の金属電極膜又は金属電極箔とを、積層又は積層巻回してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して外部電極を形成すると共に、該外部電極にリード端子を接続して成るコンデンサであって、上記リード端子は、上記外部電極全面を完全に覆う面積を備えると共に、外部電極の外形内に収まる大きさの半田導入用の貫通孔が形成された板状部を有しており、上記貫通孔は、一端に設けられた半田導入部と、他端に設けられた半田溜まり部と、上記半田導入部と半田溜まり部とを連結すると共に半田導入部より幅狭に形成された半田流路部とから成り、上記リード端子の板状部と外部電極全面とが半田を介して接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、リード端子の板状部と外部電極全面とが、半田を介して電気的・機械的に強固に接続されるので、コンデンサ内部を流れる電流が一部分に集中することなく左右の外部電極間を分散して流れ、この結果、コンデンサ内部での自己発熱を抑えることができる。このため、自己発熱による誘電体フィルムの変形に起因して生じる静電容量の変動や絶縁耐力の低下等といったコンデンサの特性劣化を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明においては、リード端子と外部電極との接続を容易にするため、上記リード端子の板状部に、上記外部電極の外形内に収まる大きさの半田導入用の貫通孔が形成されており、該貫通孔は、一端に設けられた半田導入部と、他端に設けられた半田溜まり部と、上記半田導入部と半田溜まり部とを連結すると共に半田導入部より幅狭に形成された半田流路部とから成る。
【００１０】
而して、コンデンサの外部電極にリード端子を接続する際に、板状部の貫通孔が外部電極の外形内に配置された状態で、貫通孔の半田導入部より半田を流し込んでいくと、半田は半田流路部を通って半田溜まり部へと流れ込んでいき、半田導入部、半田流路部及び半田溜まり部に半田が満ちた状態となる。この状態から更に半田の流し込みを続けていくと、半田導入部、半田流路部及び半田溜まり部から溢れた半田が、板状部と外部電極との間へと入り込んでいき、この結果、リード端子の板状部と外部電極全面とが半田を介して完全に接続される。
尚、半田流路部が、半田導入部より幅狭に形成されているので、半田導入部から導入した半田を半田溜まり部へと流れ易くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示すように、本発明に係るコンデンサ10は、後述する第１のコンデンサ素子12又は第２のコンデンサ素子14の両端面にメタリコンを施して形成した外部電極16ａ，16ｂに、半田18を介して断面略Ｌ字形状のリード端子20を接続して成り、該コンデンサ10を、樹脂やセラミック等の絶縁材より成る略直方体形状のケース22内に収納すると共に、上記リード端子20の一端をケース22外に導出し、さらに上記ケース22内にウレタン樹脂等の樹脂材料24を充填してケース22の底面開口部を封止している。
【００１２】
上記リード端子20は、断面略Ｌ字形状と成されており、外部電極16ａ，16ｂと接続される第１の板状部26と、該第１の板状部26の下端から９０度の角度で外方へ延設され、図示しないプリント基板等と接続される第２の板状部28とを有している。
【００１３】
上記第１の板状部26は、外部電極16ａ，16ｂ全面を完全に覆う面積を備えていると共に、上記ケース22の深さ以上の長さを備えている。そして、該第１の板状部26の先端は、上記ケース上面22ａに形成された凹部30と嵌合されている。
また、第１の板状部26には、外部電極16ａ，16ｂと半田接続を行うための貫通孔32が形成されている。該貫通孔32は、図２に示すように、外部電極16ａ，16ｂの外形内に収まる大きさと成されており、その上端に略矩形状の２つの半田導入部32ａが設けられていると共に、下端に略矩形状の２つの半田溜まり部32ｂが設けられており、上記半田導入部32ａと半田溜まり部32ｂとは略矩形状の半田流路部32ｃによって連結されている。
尚、上記半田導入部32ａ、半田溜まり部32ｂ、半田流路部32ｃの形状は、略矩形状に限定されるものではなく、任意の形状で良い。
【００１４】
上記第２の板状部28には円形貫通孔34が形成されており、該円形貫通孔34から半田18を流すことによりプリント基板等との取付を行えるようになっている。
【００１５】
図３及び図４は、本発明の第１のコンデンサ素子12の内部構造を示すものであり、該コンデンサ素子12は、ポリプロピレンやポリエチレン等より成る帯状の樹脂フィルム36の表面に、その一側辺に沿って、マージン部38（後述する電極膜の形成されない領域）が残されるように、アルミニウムや亜鉛等の金属材料を蒸着して成る第１の電極膜40を形成すると共に、該樹脂フィルム36の裏面に、上記表面のマージン部38と同じ側の一側辺に沿ってマージン部38が残されるように、アルミニウムや亜鉛等の金属材料を蒸着して成る第２の電極膜42を形成して構成した一対の両面金属化フィルム44と、ポリプロピレン等より成る一対の帯状の誘電体フィルム46とを、上記一対の両面金属化フィルム44同士のマージン部38が反対側に配されるように、交互に積層した後（図３）、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着し、これに加熱及び加圧処理を施して扁平化することにより形成される。
そして、上記コンデンサ素子12の両端面に丹銅や半田等の金属材料を溶射するメタリコンを施すことにより、上記外部電極16ａ，16ｂが形成される。
【００１６】
この結果、図４に示すように、誘電体フィルム46を間に介して両面金属化フィルム44が対向配置される。各両面金属化フィルム44の第１の電極膜40及び第２の電極膜42の外端部40ａ，42ａは、左右の外部電極16ａ，16ｂの内、同じ側の外部電極16ａ，16ｂと接続され、また、第１の電極膜40及び第２の電極膜42の内端部40ｂ，42ｂは、上記第１の電極膜40及び第２の電極膜42の外端部40ａ，42ａが接続された外部電極16ａ，16ｂとは反対側の外部電極16ａ，16ｂとマージン空間48を隔てて対向している。
また、両面金属化フィルム44の第１の電極膜40及び第２の電極膜42の外端部40ａ，42ａが接続される外部電極16ａ，16ｂは、上下の両面金属化フィルム44間で互い違いとなっている。
【００１７】
図４において、50は、両面金属化フィルム44と誘電体フィルム46とを積層・巻回した後に、コンデンサ素子12の両端面から含浸させたシリコン油等の絶縁油である。尚、図示の関係上、図４においては、マージン空間48のみに絶縁油50が表現されているが、実際には、該絶縁油50は、両面金属化フィルム44と誘電体フィルム46間にも存在している。
このように、絶縁油50を含浸させることにより、両面金属化フィルム44と誘電体フィルム46間に存在する空気が外部に排斥されるので、誘電体フィルム46よりも誘電率の低い空気の存在によって、当該空隙箇所が高電界となって生じる部分放電の発生を防止することができるのである。
また、コンデンサの製造過程で誘電体フィルム46に加わる衝撃やコンデンサに高圧が印加されて誘電体フィルム46に加わる衝撃等により、誘電体フィルム46の厚さが不均一となり、この結果、誘電体フィルム46に絶縁耐力の脆弱な部分を生じることがあるが、上記絶縁油50が存在することにより絶縁性を十分保持することができる。
【００１８】
上記第１のコンデンサ素子12を備えた本発明のコンデンサ10にあっては、各両面金属化フィルム44の表面の第１の電極膜40及び裏面の第２の電極膜42がコンデンサ電極として機能し、この第１の電極膜40及び第２の電極膜42の外端部40ａ，42ｂが、共に同じ側の外部電極16ａ，16ｂと接続されていることから、上記従来のコンデンサ100に比べ、電極膜と外部電極との接触面積を２倍確保することができる。このため、コンデンサの電流容量を従来のものより向上させることができ、耐電流特性に優れたコンデンサが実現される。
【００１９】
上記においては、一対の両面金属化フィルム44と、一対の誘電体フィルム46とを、交互に積層後、巻回してコンデンサ素子12を形成した例を示したが、多数枚の両面金属化フィルム44と、多数枚の誘電体フィルム46とを交互に積層してコンデンサ素子12を形成することもできる。
【００２０】
尚、上記両面金属化フィルム44を構成する樹脂フィルム36と、誘電体フィルム46とは、同一材料で構成するのが望ましい。すなわち、樹脂フィルム36と誘電体フィルム46の材料が異なっていると両者の熱収縮率も異なるため、高温下で使用された際に、誘電体フィルム46が樹脂フィルム36より大きく熱収縮することがある。この場合、誘電体フィルム46を介して対向配置されている両面金属化フィルム44の電極膜40，42が、誘電体フィルム46を介さずに直接対向することとなり、その結果、上下の両面金属化フィルム44の電極膜40，42間でコロナ放電が発生して素子の破壊に至る恐れが生じる。
一方、樹脂フィルム36と誘電体フィルム46の材料を同一にしておけば、両者の熱収縮率も同一となり、高温下で使用された際における誘電体フィルム46及び樹脂フィルム36の熱収縮の度合も同じとなる。このため、誘電体フィルム46を介して対向配置されている上下の両面金属化フィルム44の電極膜40，42が、誘電体フィルム46を介さずに直接対向することがなく、電極膜40，42間でのコロナ放電の発生を防止できるのである。
【００２１】
また、コンデンサの耐熱性を向上させるため、両面金属化フィルム44を構成する樹脂フィルム36及び誘電体フィルム46として、耐熱性に優れた材料を選定するのが好ましく、例えば、１１０度程までの電気的特性が一定に維持される高密度ポリプロピレンや、誘電正接は多少高いが、１８０度までの耐熱性を有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が適当である。
【００２２】
図５及び図６は、本発明に係る第２のコンデンサ素子14の内部構造を示すものであり、該コンデンサ素子14は、２つのコンデンサを直列接続させた、いわゆるシリーズ構造を備えたものである。
このコンデンサ素子14は、第１の樹脂フィルム52の表面及び裏面に、その両側辺に沿って第１のマージン部54及び第２のマージン部56が残されるように、それぞれ金属材料を蒸着して成る第１の電極膜58及び第２の電極膜60が形成された第１の両面金属化フィルム62、及び、第２の樹脂フィルム64の表面及び裏面に、その中央の長手方向に沿って延びる第３のマージン部66が残されるように、それぞれ金属材料を蒸着して成る第３の電極膜68及び第４の電極膜70、第５の電極膜72及び第６の電極膜74が形成された第２の両面金属化フィルム76と、一対の誘電体フィルム46とを、上記第１の両面金属化フィルム62の第１の電極膜58及び第２の電極膜60の両端部分が、誘電体フィルム46を間に挟んで、上記第２の両面金属化フィルム76の第３の電極膜68及び第４の電極膜70、第５の電極膜72及び第６の電極膜74と重複するようにして、交互に積層後（図５）、これを巻回し、加熱及び加圧処理を施して形成される（図６）。
上記第２の両面金属化フィルム76の第３の電極膜68と第５の電極膜72、第４の電極膜70と第６の電極膜74相互間は、上記第３のマージン部66によって電気的に絶縁されている。
【００２３】
この結果、図６に示すように、誘電体フィルム46を介して、第１の両面金属化フィルム62における第１の電極膜58及び第２の電極膜60と、第２の両面金属化フィルム76における第３の電極膜68及び第４の電極膜70との重複部分、第１の両面金属化フィルム62における第１の電極膜58及び第２の電極膜60と、第２の両面金属化フィルム76における第５の電極膜72及び第６の電極膜74との重複部分に、相互に直列接続された２つのコンデンサが形成されることとなる。
上記第２の両面金属化フィルム76における第３の電極膜68と第４の電極膜70の外端部68ａ，70ａは、共に左側の外部電極16ａと接続され、第５の電極膜72と第６の電極膜74の外端部72ａ，74ｂは、共に右側の外部電極16ｂと接続されている。
また、上記第１の両面金属化フィルム62における第１の電極膜58及び第２の電極膜60の両端は、第１のマージン空間78及び第２のマージン空間80によって左右の外部電極16ａ，16ｂと絶縁され、第２の両面金属化フィルム76における第３の電極膜68と第５の電極膜72の内端部68ｂ，72ｂ間、第４の電極膜70と第６の電極膜74の内端部70ｂ，74ｂ間は、第３のマージン空間82によって絶縁されている。
【００２４】
さらに、上記第１乃至第３ののマージン空間78，80，82及び両面金属化フィルム62，76と誘電体フィルム46間には、コンデンサ素子14の両端面から含浸させた絶縁油50が存在している。
【００２５】
上記第２のコンデンサ素子14を備えた本発明のコンデンサ10にあっては、第１の両面金属化フィルム62における表面の第１の電極膜58及び裏面の第２の電極膜60、第２の両面金属化フィルム76における表面の第３の電極膜68及び裏面の第４の電極膜70、表面の第５の電極膜72及び裏面の第６の電極膜74がコンデンサ電極として機能し、第３の電極膜68及び第４の電極膜70の外端部68ａ，70ｂが、共に同じ左側の外部電極16ａと接続され、また、第５の電極膜72及び第６の電極膜74の外端部72ａ，74ｂが共に同じ右側の外部電極16ｂと接続されていることから、電極膜と外部電極との接触面積を２倍確保することができる。このため、コンデンサの電流容量を向上させることができ、耐電流特性に優れたコンデンサを実現できるのである。
【００２６】
尚、上記第１のコンデンサ素子12の場合と同じ理由により、この第２のコンデンサ素子14においても、上記樹脂フィルム52，64と、誘電体フィルム46とを同一材料で構成し、熱収縮率を同一としておくのが望ましい。
【００２７】
また、この第２のコンデンサ素子14も、第１の両面金属化フィルム62及び第２の両面金属化フィルム76と、一対の誘電体フィルム46とを、交互に積層後、巻回してコンデンサ素子14を形成する代わりに、多数枚の第１の両面金属化フィルム62及び第２の両面金属化フィルム76と、多数枚の誘電体フィルム46とを交互に積層してコンデンサ素子14を形成することができる。
【００２８】
上記第１のコンデンサ素子12又は第２のコンデンサ素子14の外部電極16ａ，16ｂに、上記リード端子20を接続する際には、上記第１の板状部26の貫通孔32が外部電極16ａ，16ｂの外形内に配置された状態で、貫通孔32の半田導入部32ａより半田18を流し込んでいく。すると、半田18は半田流路部32ｃを通って半田溜まり部32ｂへと流れ込んでいき、半田導入部32ａ、半田流路部32ｃ及び半田溜まり部32ｂに半田18が満ちた状態となる。この状態から更に半田18の流し込みを続けていくと、半田導入部32ａ、半田流路部32ｃ及び半田溜まり部32ｂから溢れた半田18が、第１の板状部26と外部電極16ａ，16ｂとの間へと入り込んでいき、この結果、リード端子20の第１の板状部26と外部電極16ａ，16ｂ全面とが半田18を介して完全に接続されるのである。
尚、上記半田流路部32ｃを、半田導入部32ａより幅狭に形成することにより、半田導入部32ａから導入した半田18を半田溜まり部32ｂへと流れ易くすることができる。
【００２９】
上記の通り、本発明においては、リード端子20の第１の板状部26と外部電極16ａ，16ｂ全面とが、半田18を介して電気的・機械的に強固に接続しているので、コンデンサ内部を流れる電流が一部分に集中することなく左右の外部電極16ａ，16ｂ間を分散して流れ、この結果、コンデンサ内部での自己発熱を抑えることができる。このため、自己発熱による誘電体フィルムの変形に起因して生じる静電容量の変動や絶縁耐力の低下等といったコンデンサの特性劣化を防ぐことができる。
【００３０】
また、リード端子20の第１の板状部26と外部電極16ａ，16ｂ全面とが接続されていることから、リード端子20と外部電極16ａ，16ｂとの接続強度が大きくなっていると共に、コンデンサ内部で発生した熱を、上記リード端子20の第１の板状部26及び第２の板状部28を通じて外部へ放熱することができる。
さらに、リード端子20の第１の板状部26先端が、上記ケース上面22ａに形成された凹部30と嵌合されているため、コンデンサ10はケース22内で強固に固定され、その機械的強度が大きくなっている。
【００３１】
上記においては、コンデンサ電極を、樹脂フィルム表面に金属材料を蒸着して成る金属電極膜で構成したが、アルミニウムや亜鉛等の金属材料より成る金属電極箔でコンデンサ電極を構成しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るコンデンサにあっては、リード端子の第１の板状部と外部電極全面とが半田を介して電気的・機械的に強固に接続されているので、コンデンサ内部を流れる電流が一部分に集中することなく両端の外部電極間を分散して流れ、この結果、コンデンサ内部での自己発熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサを、ケース内に収納した状態を示す概略断面図である。
【図２】外部電極とリード端子との接続状態を示す側面図である。
【図３】第１のコンデンサ素子における、両面金属化フィルムと誘電体フィルムとの積層状態を示す分解断面図である。
【図４】第１のコンデンサ素子の内部構造を示す断面図である。
【図５】第２のコンデンサ素子における、第１の両面金属化フィルム及び第２の両面金属化フィルムと、誘電体フィルムとの積層状態を示す分解断面図である。
【図６】第２のコンデンサ素子の内部構造を示す断面図である。
【図７】従来のコンデンサを、ケース内に収納した状態を示す概略断面図である。
【図８】従来のコンデンサにおける外部電極とリード端子との接続状態を示す側面図である。
【図９】従来のコンデンサにおける、金属化フィルムの積層状態を示す分解断面図である。
【図１０】従来のコンデンサ素子の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10 コンデンサ
12 第１のコンデンサ素子
14 第２のコンデンサ素子
16ａ 外部電極
16ｂ 外部電極
18 半田
20 リード端子
26 第１の板状部
28 第２の板状部
32 貫通孔
44 両面金属化フィルム
46 誘電体フィルム
62 第１の両面金属化フィルム
76 第２の両面金属化フィルム

Claims (1)

1. 複数の誘電体フィルムと、複数の金属電極膜又は金属電極箔とを、積層又は積層巻回してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して外部電極を形成すると共に、該外部電極にリード端子を接続して成るコンデンサであって、上記リード端子は、上記外部電極全面を完全に覆う面積を備えると共に、外部電極の外形内に収まる大きさの半田導入用の貫通孔が形成された板状部を有しており、上記貫通孔は、一端に設けられた半田導入部と、他端に設けられた半田溜まり部と、上記半田導入部と半田溜まり部とを連結すると共に半田導入部より幅狭に形成された半田流路部とから成り、上記リード端子の板状部と外部電極全面とが半田を介して接続されていることを特徴とするコンデンサ。

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