JP5407031B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents
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Description
メタリコン層には、端子板を半田付けし、該端子板を半田付けしたコンデンサ素子を外装ケース内に配置し、エポキシ樹脂等の樹脂材を充填、硬化させる。このような製造工程によって、金属化フィルムコンデンサが製造される。
図2に示すように、誘電体であるプラスチックフィルム(PP(ポリプロピレン)フィルム等)26にアルミニウムの金属を蒸着させることにより金属薄膜27を形成してなる金属化プラスチックフィルム25を作製し、この金属化プラスチックフィルム25を複数枚用い、これらの金属化プラスチックフィルム25を幅方向に互いにずらして巻回する(図2(A))。
そして、最外装にシールフィルム23を巻き付けることにより、コンデンサ素子20が得られる(図2(B))。金属化プラスチックフィルム25の巻回端面25Aには、後の工程において金属粒子(メタリコン粒子)からなるメタリコン層21が形成される。
このコンデンサ素子20の両端面(金属化プラスチックフィルムの巻回端面(図2)には、メタリコン層21が形成され、このメタリコン層21に端子板15(図1)が半田付けされる。
第2のメタリコン層21Bは、第1のメタリコン層21Aを形成する第1のメタリコン粒子22Aの粒子径よりも大きな中心粒子径を有する複数の第2のメタリコン粒子22Bによって形成されている。
第3のメタリコン層21Cは、第2のメタリコン層21Bを形成する第2のメタリコン粒子22Bの粒子径よりも大きな中心粒子径を有する複数の第3のメタリコン粒子22Cによって形成されている。
本実施の形態の場合、第1のメタリコン層21Aを形成する第1のメタリコン粒子22Aの粒子径(以下、粒子径とは、下記方法で測定した粒子径の意)は、1〜100μm(中心粒子径は、50μm)であり、第2のメタリコン層21Bを形成する第2のメタリコン粒子22Bの粒子径は、10〜150μm(中心粒子径は、100μm)であり、第3のメタリコン層21Cを形成する第3のメタリコン粒子22Cの粒子径は、50〜250μm(中心粒子径は、150μm)である。ここで、上記の中心粒子径は50%粒子径、またはメディアン径と呼ばれるものである。
なお、上記の粒子の粒子径および粒子径分布の測定は下記の装置、条件により行った。
・測定装置:キーエンス製 マイクロスコープ(VH−8000)
・測定条件:倍率 175倍
各メタリコン溶射条件にて厚紙上へ方形に溶射し、均一厚みに溶射されていない範囲のメタリコン粒子をランダムに100個測定した。
メタリコン粒子22A、22B、22Cの粒子径は、メタリコン層21A〜21Cを形成する際のメタリコン粒子の溶射条件により制御することができる。例えば、溶射距離、エアー圧力、線材量等を変化させることにより制御することができる。
これと共に、第3のメタリコン層21Cにおいては、端子銅板15の半田付けの熱を断熱するための断熱層の機能および機械的負荷を吸収するための機能を持たせるために最も大きな粒子径のメタリコン粒子22Cによって第3のメタリコン層21Cを形成する。
これらの間に、第1のメタリコン層21Aを形成するメタリコン粒子22Aの粒子径と、第3のメタリコン層21Cを形成するメタリコン粒子22Cの粒子径との中間の粒子径を有するメタリコン粒子22Bによって第2のメタリコン層21Bを形成する。
上記構成により、各メタリコン層21A〜21Cの隣接するメタリコン粒子22A〜22Cの粒子径を互いに近い値とすることができ、各層間における密着強度を保つことができる。
このように、各メタリコン層ごとに、隣接するメタリコン層の粒子径の範囲が重複する分布とすることにより、互いに隣接する2つのメタリコン層において、比較的近い粒子径のメタリコン粒子が併存することとなり、各層間の密着強度を保つことができる。
よって、熱衝撃等の負荷が加えられた場合には、図7(B)に示すように、メタリコン層21と、金属化プラスチックフィルム25との間でメタリコン層21の剥離が発生するおそれがある。この剥離が発生すると、メタリコン層21と、金属化プラスチックフィルム25との間が電気的に断線状態となり、コンデンサ素子20の特性が劣化することになる。
これにより、熱衝撃等の負荷が加えられても、第1のメタリコン層21Aと金属化プラスチックフィルム25との間でメタリコン層21の剥離が発生することを防止することができる。
この結果、金属化プラスチックフィルム25が熱により収縮することにより、メタリコン層21と金属化プラスチックフィルム25との間に応力が発生し、空隙AR11が生じる(図8(A))。
コンデンサ素子20がこのような状態になると、図8(B)に示すように、当該コンデンサ素子20に熱衝撃等の負荷が加わった際に、メタリコン層21と金属化プラスチックフィルム25との間の空隙AR11においてメタリコン層21の剥離が発生するおそれがある。この剥離が発生すると、メタリコン層21と、金属化プラスチックフィルム25との間が電気的に断線状態となることにより、コンデンサ素子20の特性が劣化することになる。
同時に、それよりも中心粒子径の大きな第2のメタリコン粒子22Bおよび第3のメタリコン粒子22Cによって第2のメタリコン層21Bおよび第3のメタリコン層21Cを形成することにより、メタリコン層21全体としては、すべてを粒子径の小さな第1のメタリコン粒子22Aによって形成した場合に比べて、粒子間の空隙を大きくすることができ、これにより、当該空隙に含まれる空気の量を多くして断熱効果を高めることができる。
この結果、図9(B)に示すように、熱衝撃等の負荷が加わると、これらメタリコン粒子間(2つのメタリコン層21Aおよび21Cの間)において、メタリコン層21A、21Cの剥離が発生するおそれがある。この剥離が発生すると、メタリコン層21Aと21Cとの間が電気的に断線状態となることにより、コンデンサ素子20の特性が劣化することになる。
これにより、互いに接触するメタリコン粒子間での粒子径のレベル差によるメタリコン粒子間の剥離の発生を防止しつつ、メタリコン層21全体としては、メタリコン粒子間の空隙を大きくして、断熱効果を高めることができる。
この場合、断熱機能や機械的負荷の吸収機能は第3のメタリコン層21Cが有していることにより、第4のメタリコン層としては、その中心粒子径は第3のメタリコン層21Cの粒子径よりも小さくてよい。
メタリコン材料としては、アルミニウム、錫、亜鉛、銅、アンチモン、半田系合金などを含む金属系材料を適宜選択して用いることができる。
11 外装ケース
15 端子板
17 樹脂材
18 半田
20 コンデンサ素子
21 メタリコン層
21A 第1のメタリコン層
21B 第2のメタリコン層
21C 第3のメタリコン層
22A〜22C メタリコン粒子
23 シールフィルム
25 金属化プラスチックフィルム
25A 巻回端面
26 プラスチックフィルム
27 金属薄膜
Claims (3)
- 誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着膜からなる蒸着電極が設けられた金属化フィルムを巻回してなるコンデンサ素子と、前記金属化フィルムの巻回端面に設けられたメタリコン部とを有する金属化フィルムコンデンサであって、
前記メタリコン部は、前記金属化フィルムの前記巻回端面上に順次形成された第1、第2および第3のメタリコン層を有し、前記第2のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の中心粒子径は、前記巻回端面に接する前記第1のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の中心粒子径よりも大きいと共に、前記第3のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の中心粒子径よりも小さいことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。 - 前記第3のメタリコン層の外側に第4のメタリコン層が形成され、
前記第4のメタリコン層の金属の融点が第3のメタリコン層の金属の融点より低く、
前記第4のメタリコン層を形成する前記メタリコン粒子の中心粒子径は、前記第3のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の中心粒子径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。 - 前記第1のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の粒子径分布領域と、前記第2のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の粒子径分布領域とが重なり、前記第2のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の粒子径分布領域と、前記第3のメタリコン層を形成するメタリコン粒子の粒子径分布領域とが重なることを特徴とする請求項1または2に記載の金属化フィルムコンデンサ。
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