JP4733566B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、金属化フィルムを使用したコンデンサ素子を開口部があるケースに収納し、充填樹脂を充填した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に要求される信頼性は高くなる一方であり、厳しい使用環境においても同様な信頼性が要求されている。

従来、金属化フィルムを巻回したコンデンサ素子を開口部があるケースに収納し、充填樹脂を充填した金属化フィルムコンデンサは、二枚の金属化フィルムを重ねて巻回、または積層し、電極を引き出すために巻回、または積層した端面に亜鉛などの金属を溶射しメタリコンを施した後、必要に応じて熱処理と呼ばれる温度処理を実施しコンデンサ素子を製作する。次に、前記コンデンサ素子の両端の電極に外部端子を接続し、樹脂ケースに収納した後、充填樹脂を充填している。

従来、このような金属化フィルムコンデンサでは、長期に渡り高温・高湿にさらされると、ケースが樹脂外装である場合の樹脂や充填樹脂が、水分を透過させてしまう為、水分がコンデンサ素子にまで到達し、コンデンサ素子が吸湿する。特に、ケース開口端部は、充填樹脂のみのため吸湿が進行しやすい。コンデンサ素子が水分を吸湿すると、金属化フィルムに蒸着した金属が、化学反応を起こし酸化する。この化学反応により、蒸着金属が消失する現象が発生し、静電容量が減少する。また、絶縁フィルムにおいても、水分吸湿により、フィルムの性能が低下し、耐圧不良を引き起こす問題があり、金属化フィルムコンデンサの機能を果たさなくなってしまう。

このようなケース付き金属化フィルムコンデンサの耐湿を向上させる技術としては、特許文献１に示されるように、コンデンサ素子とケース内側面との間に、金属箔と樹脂を積層した積層板を配置した技術が開示されている。
特開２００３−３３８４２４号公報

しかし、コンデンサ素子とケース内側面との間に、金属箔と樹脂を積層した積層板を配置した場合、積層板が硬く曲がらないリジッドな板であるため、コンデンサ素子とケース内側面との間を埋める充填樹脂の硬化時やヒートサイクル等により、充填樹脂と積層板の間に亀裂が生じやすく、耐湿性を減じる結果となってしまう。また、積層板は、加工がし難いという問題もある。
また、積層板は、巻回、または積層したコンデンサ素子に巻きつけるようなことができないので、コンデンサ素子の外周を取り囲むような場合、積層板間のつなぎ目から吸湿しやすい。

本発明は、一端が開放されたケースと、このケース内に収納される金属化フィルムを使用したコンデンサ素子と、前記ケース内に充填されコンデンサ素子を埋没させる樹脂とを備え、１μｍから５０μｍの厚さの金属箔に１μｍから３００μｍの厚さのフィルムをラミネートした一枚の金属箔ラミネートシートが、前記樹脂中に埋没していてなおかつ、その一枚の金属箔ラミネートシートが、前記ケースの開口面と一方の側面ともう一方の側面とから前記コンデンサ素子の周囲を覆う金属化フィルムコンデンサを提供する。

本発明の金属箔ラミネートシートは、金属箔を使用しているので、基本的にシート自体に水分透過性がない。また、シートであって柔らかく曲がりやすいので、樹脂の硬化時やヒートショック時でも、コンデンサ素子とケース内側面との間を埋める充填樹脂と金属箔ラミネートシートの間に亀裂が生じることもなく、耐湿性を減じることもない。
また、金属箔ラミネートシートは、裁断加工しやすいだけではなく、金属箔ラミネートシートの金属箔は、ラミネートシートにより保護されるので、加工中に金属箔にひび割れ等が発生し難い。また、加工が容易にできるため、製造コストを抑制しながら、耐湿性能を向上させることができる。
また、本発明の金属箔ラミネートシートは、変形しやすいので、巻回または積層形状のコンデンサ素子を覆ったりまたは被覆したりしやすい。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサの縦断面概略図（ａ）と横断面概略図（ｂ）を示している。図１は、一端が開放されたケース内に収納される金属化フィルムを使用したコンデンサ素子が、樹脂により充填され埋没していて、このコンデンサ素子と樹脂上面との間に金属箔ラミネートシートが配置されている例を示している。図１では、
１は、上方に開放しているケースで、金属またはプラスチックからできている。
２は、コンデンサ素子で、２枚の金属化フィルム、すなわち片面にアルミニウム等を蒸着して金属電極を形成した薄い帯状の絶縁フィルム（通常、ポリエステルフィルム）を２枚重ね合わせて所定の回数巻回したものやまたは積層したものであり、その両端面に、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金の溶射によって形成されるメタリコン電極を設けたものである。円柱状、または長円形の柱状体に扁平化する。
３は、リード端子で、一端はメタリコン電極に接続し、他端は外部と接続する。

４は、金属箔ラミネートシートで、本発明にて述べる金属箔ラミネートシート４は、１ミクロンから１００ミクロン未満のアルミニウムや銅などの金属箔の両面または片面にラミネート加工した積層フィルムで、ラミネート加工には、金属箔の表面に接着剤を塗布してフィルムを圧着して張り合わせる方法や、フィルムを溶融状態で押し出し金属箔に圧着して張り合わせる方法など通常の方法が取られる。金属箔は、ピンホールのない厚さでまげやすく経済的な１ミクロンから５０ミクロン程度のものが好ましい。
張り合わせるフィルムの材質としては、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどと、ヒートシール性のポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタアクリル酸共重合体などを使用する。フィルムの厚さは、１ミクロンから３００ミクロン程度であるが、特に制約があるわけではない。
金属箔ラミネートシート４に、ヒートシール性の樹脂または接着剤を設けた場合には、コンデンサ素子２、リード端子３またはケース１と融着または接着することにより、金属箔ラミネートシート４を金属化フィルムコンデンサに留めておくことができる。また、金属箔ラミネートシート４の横端部をケース１横側面にヒートシールさせるなどすると、防湿性を向上させることもできる。

５は、充填樹脂で、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂に充填剤を添加したものである。
図１では、リード端子３の間に金属箔ラミネートシート４を設けているが、リード端子３間でショートしないように、リード端子３部分およびその周辺部分のみをくりぬいた残りは、ケース１開口部全面にわたって金属箔ラミネートシート４を設けるのが、防湿性の向上の点でより好ましい。

図２は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図（ａ）と横断面概略図（ｂ）を示している。
コンデンサ素子２の上面と側面を、金属箔ラミネートシート４で覆う構造とした。こうすることにより、ケース１開口部からの防湿性を向上させることができる。

図３は、本発明の別の参考例に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図（ａ）と横断面概略図（ｂ）を示している。
コンデンサ素子２の外周を、金属箔ラミネートシート４で被覆する構造とした。金属化フィルムを巻回してコンデンサ素子としたときに続けて、金属箔ラミネートシート４を表面に巻きつけてもかまわなし、メタリコン電極を設けた後に被覆してもかまわない。金属箔ラミネートシート４の巻きつけ端部は巻き止めシールをする。こうすることにより、ケース１の防湿性が完全でないプラスチックでも、防湿性を向上させることができる。

図４は、本発明の別の参考例に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図（ａ）と横断面概略図（ｂ）を示している。金属箔ラミネートシート４は片面のみつまり、充填樹脂５ の表面に金属箔ラミネートシート４をかぶせる例を示している。このことにより、ケース１の開放部の大部分をふさぐことができる。かぶせるのは、充填樹脂５ が硬化前でも後でもかまわないが、充填樹脂５ が硬化後の場合は、金属箔ラミネートシート４に、ヒートシール性の樹脂または接着剤を設け、充填樹脂５上面にシールする。充填樹脂４と金属箔ラミネートシート４との間に気泡が残らないようするのが好ましい。シールは部分的でもかまわないが、少なくとも金属箔ラミネートシート４の周辺にはできるだけシールするのが、耐湿性の点から好ましい。また、金属箔ラミネートシート４の端部をケース１にも広げてケース１にもシールすると、防湿性を向上させることができる。

図５は、本発明の別の参考例に係る、コンデンサ素子と被覆した金属箔ラミネートシートの一例の横断面図を示している。金属箔ラミネートシート４同士の張り合わせ部分６ は、コンデンサ素子２よりはみ出した部分を両方からはさんで、融着または接着することにより行う。こうすると、金属箔ラミネートシート４を、単にコンデンサ素子２ 表面に巻いて端部を融着または接着するよりも、金属箔ラミネートシート４ を、容易にコンデンサ素子２に密着しながら被覆することができる。
図５（ａ）は、金属箔ラミネートシート４の張り合わせ部分６が一箇所の場合を示している。
図５（ｂ）は、金属箔ラミネートシート４の張り合わせ部分６が二箇所の場合を示している。この場合、コンデンサ素子２を複数個同時に、上下２枚の金属箔ラミネートシート４で被覆することができる。その後、張り合わせ部分６の中央付近で切り離される。

本発明の参考例に係る金属化フィルムコンデンサの縦断面概略図と横断面概略図を示している。 本発明に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図と横断面概略図を示している。 本発明の別の参考例に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図と横断面概略図を示している。 本発明の別の参考例に係る金属化フィルムコンデンサの別の縦断面概略図と横断面概略図を示している。 本発明の別の参考例に係るコンデンサ素子と被覆した金属箔ラミネートシートの横断面図を示している。

符号の説明

１ ケース
２ コンデンサ素子
３ リード端子
４ 金属箔ラミネートシート
５ 充填樹脂
６ 張り合わせ部

Claims (1)

1. 一端が開放されたケースと、このケース内に収納される金属化フィルムを使用したコンデンサ素子と、前記ケース内に充填されコンデンサ素子を埋没させる樹脂とを備え、１μｍから５０μｍの厚さの金属箔に１μｍから３００μｍの厚さのフィルムをラミネートした一枚の金属箔ラミネートシートが、前記樹脂中に埋没していてなおかつ、その一枚の金属箔ラミネートシートが、前記ケースの開口面と一方の側面ともう一方の側面とから前記コンデンサ素子の周囲を覆う金属化フィルムコンデンサ。

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