JP6604570B2 - フィルムコンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルムコンデンサの製造方法に関する。

従来、金属化フィルムを巻き回してなる金属化フィルム柱体（コンデンサ本体）の２つの電極取り出し面（端面）に金属溶射部（端面電極）を形成するとともに、電極取り出し面以外の金属化フィルム柱体の領域（外周面）を外装フィルムで被覆するようにした金属化フィルムコンデンサが知られている（特許文献１参照）。

かかる金属化フィルムコンデンサは、たとえば、以下のようにして製造され得る。まず、金属化フィルムを巻き回してコンデンサ本体を形成する。その後、コンデンサ本体の外周面に外装フィルムを複数回巻き回して熱溶着を行い、表層部付近の外装フィルムどうしを接合する。外装フィルムで被覆された複数個のコンデンサ本体を、互いの外周面の間に仕切板を挟み込むようにして、プレス用の治具内に並べてセットし、並び方向にプレスする。各コンデンサ本体は、断面長円の円柱状に変形し、その外周面における仕切板に密着する面が平坦面となる。プレス後の各コンデンサ本体は、治具内にセットされたまま、その両端面にメタリコン金属が溶射され、端面電極が形成される。

特開２０１２−２２７２２２号公報

外装フィルムで被覆されたコンデンサ本体にメタリコン金属が溶射される際、外装フィルムの表面に、溶射されたメタリコン金属が付着しやすい。特に、仕切板で覆われた平坦面にはメタリコン金属が付着しにくいが、仕切板で覆われていない、平坦面の両側のほぼ円弧状の湾曲面にメタリコン金属が付着しやすい。

外装フィルムの表面にメタリコン金属が付着すると、２つの端面電極間の絶縁性を損なう虞がある。そこで、従来は、ガラスビーズ等の研磨粒子を吹き付けて外装フィルムの表面からメタリコン金属を除去するブラスト工程が行われていた。しかしながら、ブラスト工程が行われた場合には、メタリコン金属は除去されるが、同時に外装フィルムの表面がガラスビーズ等で削られることにより、表面が傷ついたり、表面に細かな削りカスが付着したりしやすかった。

かかる課題に鑑み、本発明は、外装フィルムの表面の傷つきなどを抑えつつ、外装フィルムの表面からメタリコン金属を除去できるフィルムコンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係るフィルムコンデンサの製造方法は、金属化フィルムを巻回してコンデンサ本体を形成する本体形成工程と、前記コンデンサ本体の外周面に外装フィルムを複数回巻いて前記外周面を複数層の前記外装フィルムで被覆するとともに、前記コンデンサ本体の両端面に溶射されるメタリコン金属が掛かり得る前記外周面の部位を覆う少なくとも一層の非接着部を残して、前記外装フィルムの各層を接着する被覆工程と、前記外装フィルムで被覆された前記コンデンサ本体の前記両端面にメタリコン金属を溶射して前記両端面に端面電極を形成する溶射工程と、前記端面電極が形成された前記コンデンサ本体から前記外装フィルムの前記非接着部を剥離する剥離工程と、を含む。

本発明によれば、外装フィルムの表面の傷つきなどを抑えつつ、外装フィルムの表面からメタリコン金属を除去できる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る製造方法で製造されるフィルムコンデンサの斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断された、フィルムコンデンサの縦断面図である。 図２は、本実施の形態に係る、フィルムコンデンサの製造工程を示すフローチャートである。 図３は、本実施の形態に係る、コンデンサ本体形成工程について説明するための模式図である。 図４は、本実施の形態に係る、外装フィルム被覆工程について説明するための模式図である。 図５は、本実施の形態に係る、仮プレス工程について説明するための模式図である。 図６（ａ）は、本実施の形態に係る、本プレス工程について説明するための模式図であり、図６（ｂ）は、本実施の形態に係る、金属溶射工程について説明するための模式図である。 図７は、本実施の形態に係る、非溶着部剥離工程について説明するための模式図である。 図８（ａ）ないし（ｅ）は、それぞれ、本実施の形態に係る、コンデンサ本体形成工程、外装フィルム被覆工程、仮プレス工程、本プレス工程および金属溶射工程が完了した段階でのフィルムコンデンサの形態を示す図である。 図９（ａ）および（ｂ）は、本実施の形態の効果について説明するための図であり、図９（ｃ）および（ｄ）は、変更例について説明するための図である。 図１０は、変更例について説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

＜フィルムコンデンサの構成＞
まず、本実施の形態の製造方法で製造されるフィルムコンデンサ１について説明する。

図１（ａ）は、フィルムコンデンサ１の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断された、フィルムコンデンサ１の縦断面図である。

フィルムコンデンサ１は、断面が長円である扁平な円柱形状を有し、コンデンサ本体１０と、外装フィルム２０と、端面電極３０を備える。

コンデンサ本体１０は、誘電体フィルム上に内部電極となる金属を蒸着させた２枚の金属化フィルムを重ね、重ねた金属化フィルムを巻回することにより形成される。誘電体フィルムの材質として、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン・ナフタレート（ＰＥＮ）などを挙げることができる。蒸着される金属として、たとえば、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、これらの金属どうしの合金などを挙げることができる。

外装フィルム２０は、コンデンサ本体１０の外周面に複数回（複数ターン）巻かれる。これにより、コンデンサ本体１０の外周面は、複数層の外装フィルム２０で被覆される。外装フィルム２０に保護されることにより、コンデンサ本体１０の傷つき、破損などが防止される。外装フィルム２０は、少なくとも表層部付近の外装フィルム２０どうしが溶着されることによりコンデンサ本体１０に固定される。外装フィルム２０の溶着された部位、即ち、溶着部２１の先端部には、後述する製造工程で切断されて除去された、溶着されていない部位、即ち、非溶着部２２の切れ端部分が残存する。外装フィルム２０の材質として、たとえば、誘電体フィルムの材質と同じ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥＮなどを挙げることができる。

端面電極３０は、コンデンサ本体１０の両端面にメタリコン金属を溶射することにより、当該両端面に形成される。溶射されるメタリコン金属として、たとえば、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムなどを挙げることができる。端面電極３０には、フィルムコンデンサ１から電気を引き出すため、バスバーなどの引き出し端子が接続される。

＜フィルムコンデンサの製造方法＞
次に、フィルムコンデンサ１の製造方法について説明する。

図２は、フィルムコンデンサ１の製造工程を示すフローチャートである。また、図３は、コンデンサ本体形成工程について説明するための模式図である。さらに、図４は、外装フィルム被覆工程について説明するための模式図である。さらに、図５は、仮プレス工程について説明するための模式図である。さらに、図６（ａ）は、本プレス工程について説明するための模式図であり、図６（ｂ）は、金属溶射工程について説明するための模式図である。さらに、図７は、非溶着部剥離工程について説明するための模式図である。さらに、図８（ａ）ないし（ｅ）は、それぞれ、コンデンサ本体形成工程、外装フィルム被覆工程、仮プレス工程、本プレス工程および金属溶射工程が完了した段階でのフィルムコンデンサ１の形態を示す図である。

図２に示すように、本実施の形態に係るフィルムコンデンサ１の製造工程は、コンデンサ本体形成工程と、外装フィルム被覆工程と、仮プレス工程と、本プレス工程と、金属溶射工程と、非溶着部剥離工程を含む。なお、コンデンサ本体形成工程、外装フィルム被覆工程、本プレス工程、金属溶射工程および非溶着部剥離工程は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の本体形成工程、被覆工程、プレス工程、溶射工程および剥離工程に対応する。

＜コンデンサ本体形成工程＞
まず、巻回機１００を用いて、図３に示すようなコンデンサ本体形成工程が行われる。図３に示すように、コンデンサ本体形成工程では、第１巻出機１１１から第１誘電体フィルム１１が送り出され、送り出された第１誘電体フィルム１１上に、第１電極蒸着機１２１によって内部電極となる金属が蒸着される。これにより、第１金属化フィルム１２が形成される。同様に、第２巻出機１１２から第２誘電体フィルム１３が送り出され、送り出された第２誘電体フィルム１３上に、第２電極蒸着機１２２によって内部電極となる金属が蒸着される。これにより、第２金属化フィルム１４が形成される。第１金属化フィルム１２と第２金属化フィルム１４が重ねられ、回転する巻取軸１３０によって巻き取られる（「工程図１参照」）。これにより、巻取軸１３０にコンデンサ本体１０が形成される（「工程図２参照」）。図８（ａ）に示すように、コンデンサ本体１０は、ほぼ円柱形状を有し、中央に巻取軸１３０を抜いた後の軸孔１５が形成される。

＜外装フィルム被覆工程＞
コンデンサ本体１０が巻取軸１３０に取り付けられたまま、次に、同じ巻回機１００を用いて、図４に示すような外装フィルム被覆工程が行われる。外装フィルム被覆工程では、コンデンサ本体１０の外周面に外装フィルム２０が複数回巻かれ、外周面が複数層の外装フィルム２０で被覆されるとともに、外周面のほぼ全体の部位を覆う一層の非溶着部２２を残して、外装フィルム２０の各層が熱溶着される。

具体的に説明すると、まず、巻取軸１３０が回転し、第３巻出機１４０から送り出された外装フィルム２０が、コンデンサ本体１０の外周面に巻き付けられる（「工程図１」参照）。コンデンサ本体１０の外周面に外装フィルム２０が１回巻かれると、加熱されたシールヘッド１５０が、コンデンサ本体１０側に移動して、巻かれた外装フィルム２０に押し当てられる（「工程図２」参照）。シールヘッド１５０の熱によって外装フィルム２０が溶着される。その後は、外装フィルム２０が、シールヘッド１５０で熱溶着されながらコンデンサ本体１０の外周面に巻かれていく。

外装フィルム２０が予め決められた回数（たとえば、７回）だけコンデンサ本体１０の外周面に巻かれると、巻取軸１３０の回転および第３巻出機１４０による外装フィルム２０の送りが停止し、シールヘッド１５０が外装フィルム２０から離される（「工程図３」参照）。次に、コンデンサ本体１０の外周面にほぼ１回巻くことができる長さＬの部分を残して、外装フィルム２０が切断機１６０で切断される（「工程図４」参照）。その後、外装フィルム２０の長さＬの部分は、熱溶着されることなく、非溶着部２２として、溶着が行われた溶着部２１に続いてコンデンサ本体１０の外周面に巻かれる。非溶着部２２が、その終端ＥＤの近傍まで巻かれると、シールヘッド１５０が外装フィルム２０、即ち非溶着部２２に押し当てられ、非溶着部２２がスポット的に溶着されたスポット溶着部ＳＰが非溶着部２２に形成される（「工程図５」参照）。このスポット溶着部ＳＰにより、非溶着部２２の巻回が解かれにくくなる。シールヘッド１５０が外装フィルム２０から離され、非溶着部２２が最後まで巻かれると、非溶着部２２の終端ＥＤは、溶着部２１と非溶着部２２との境界部ＢＬの近傍に到達する（「工程図６」参照）。なお、境界部ＢＬは、非溶着部２２の開始端と言い換えることができる。

こうして、外装フィルム被覆工程が完了する。図８（ｂ）に示すように、コンデンサ本体１０は、その外周面が、複数層（たとえば、７層）の溶着部２１と、溶着部２１に続く一層の非溶着部２２からなる外装フィルム２０で被覆される。以下、外装フィルム２０で被覆されたコンデンサ本体１０を、便宜上、「被覆済みコンデンサ１ａ」と称する。

なお、外装フィルム被覆工程において、外装フィルム２０をコンデンサ本体１０の外周面に１回巻いた後、シールヘッド１５０による熱溶着を開始するのではなく、外装フィルム２０をコンデンサ本体１０の外周面に巻き始めた直後からシールヘッド１５０による熱溶着を開始するようにしてもよい。また、コンデンサ本体１０の外周面に非溶着部２２を複数回巻くようにし、溶着部２１に続いて複数層の非溶着部２２が形成されるようにしてもよい。

＜仮プレス工程＞
次に、プレス機２００を用いて、図５に示すような仮プレス工程が行われる。仮プレス工程では、被覆済みコンデンサ１ａが、巻回機１００の巻取軸１３０から取り外されてプレス機２００にセットされる。このとき、被覆済みコンデンサ１ａは、溶着部２１と非溶着部２２との境界部ＢＬが最も上になるように、即ちプレスの中心点となるように設置台２１０に置かれる（「工程図１」参照）。プレス部材２２０が降下し、外装フィルム２０で被覆されたコンデンサ本体１０が、プレス部材２２０によって押し潰される（「工程図２」参照）。図８（ｃ）に示すように、被覆済みコンデンサ１ａは、扁平な形状に変形する。以下、外装フィルム２０で被覆され仮プレスを終えたコンデンサ本体１０を、便宜上、「仮プレス済みコンデンサ１ｂ」と称する。

＜本プレス工程＞
仮プレス工程に続いて、図６（ａ）に示すような本プレス工程が行われる。本プレス工程では、プレス用の治具３００を用いて、複数個の仮プレス済みコンデンサ１ｂがまとめてプレスされる。仮プレス済みコンデンサ１ｂは、互いの外周面の間に仕切板３１０が挟まれるように、プレス用の治具３００内に並べてセットされる（「工程図１」参照）。仮プレス済みコンデンサ１ｂは、扁平な方向がその並び方向となる。

プレス用の治具３００内において、ネジ式の押圧具３２０によって各仮プレス済みコンデンサ１ｂがその並び方向に押圧され、各仮プレス済みコンデンサ１ｂが押し潰される（「工程図２」参照）。図８（ｄ）に示すように、仮プレス済みコンデンサ１ｂは、より一層扁平な形状に変形する。以下、外装フィルム２０で被覆され本プレスを終えたコンデンサ本体１０を、便宜上、「本プレス済みコンデンサ１ｃ」と称する。本プレス済みコンデンサ１ｃには、仕切板３１０で押し潰されて形成された一対の平坦面１０ａの一方であって、その平坦面１０ａのほぼ中央に、溶着部２１と非溶着部２２との境界部ＢＬが設けられる。

＜金属溶射工程＞
本プレス工程が完了すると、複数個の本プレス済みコンデンサ１ｃがプレス用の治具３００にセットされた状態のまま、金属溶射工程が行われる。図６（ｂ）に示すように、金属溶射工程では、プレス用の治具３００にセットされた各本プレス済みコンデンサ１ｃの両端面に、図示しない溶射装置からメタリコン金属Ｍが溶射され、端面電極３０が形成される。このとき、各本プレス済みコンデンサ１ｃの外周面では、仕切板３１０に密着している平坦面１０ａは、溶射されたメタリコン金属Ｍに晒されないが、平坦面１０ａの両側の湾曲面１０ｂの一部は、溶射されたメタリコン金属Ｍに晒されることとなる。このため、図８（ｅ）に示すように、端面電極３０が形成されたコンデンサ本体１０（以下、便宜上、「電極形成済みコンデンサ１ｄ」と称する）の湾曲面１０ｂでは、外装フィルム２０の非溶着部２２にメタリコン金属Ｍが付着する。

＜非溶着部剥離工程＞
金属溶射工程に続いて、図７に示すような非溶着部剥離工程が行われる。非溶着部剥離工程では、電極形成済みコンデンサ１ｄから、メタリコン金属Ｍが付着した外装フィルム２０の非溶着部２２が剥がされる（「工程図１」参照）。このとき、非溶着部２２は、溶着部２１とスポット溶着部ＳＰでスポット的に接着されているだけであるため、容易に剥がすことができる。剥がされた非溶着部２２は、境界部ＢＬ、即ち、開始端の近傍位置で切断され、電極形成済みコンデンサ１ｄから除去される（「工程図２」参照）。このようにして、非溶着部２２が僅かな部分を残して、電極形成済みコンデンサ１ｄから剥離されると、非溶着部剥離工程が完了する。なお、非溶着部剥離工程は、作業者が行ってもよいし、専用の装置が行ってもよい。

こうして、全ての製造工程が終了し、図１（ａ）、（ｂ）に示すようなフィルムコンデンサ１が完成する。

＜実施の形態の効果＞
以上、実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

外装フィルム２０で被覆されたコンデンサ本体１０から外装フィルム２０の非溶着部２２を剥離するだけで、端面電極３０を形成する際に外装フィルム２０に付着したメタリコン金属Ｍを除去できる。よって、外装フィルム２０の表面が傷つきなどを抑えつつ、容易にメタリコン金属Ｍの除去が行える。

また、図９（ａ）に示すように、金属溶射工程では仕切板３１０に覆われるためメタリコン金属Ｍが掛からない平坦面１０ａに、溶着部２１と非溶着部２２との境界部ＢＬ、即ち非溶着部２２の開始端が設けられるので、非溶着部２２の終端ＥＤが境界部（開始端）ＢＬまで届かずに隙間が生じていても、溶着部２１にメタリコン金属Ｍが付着しにくい。このため、非溶着部２２の終端ＥＤを境界部（開始端）ＢＬにオーバラップさせる必要がなく、最終的には破棄されてしまうことになる非溶着部２２の量を少なくできる。

なお、図９（ｂ）のように、メタリコン金属Ｍが掛かり得る湾曲面１０ｂに、境界部（開始端）ＢＬが設けられる場合は、溶着部２１にメタリコン金属Ｍが付着しないよう、非溶着部２２の終端ＥＤを境界部（開始端）ＢＬにオーバラップさせる必要が生じ、その分、非溶着部２２の量が多くなってしまう。また、本実施の形態では、境界部（開始端）ＢＬを平坦面１０ａのほぼ中央に設けるとともに、終端ＥＤを境界部（開始端）ＢＬの近傍に位置させている。しかしながら、図９（ｃ）のように、終端ＥＤを平坦面１０ａの端に位置させるようにすると、本実施の形態よりも非溶着部２２の量を減らすことができる。さらには、図９（ｄ）のように、境界部（開始端）ＢＬを、平坦面１０ａの一方の端に位置させ、終端ＥＤを平坦面１０ａの他方の端に位置させるようにすると、図９（ｃ）の構成よりもさらに非溶着部２２の量を減らすことができる。

さらに、非溶着部剥離工程では、境界部（開始端）ＢＬから離れた位置で外装フィルム２０の非溶着部２２を切断するようにしているので、切断時に溶着部２１に不要な力が加わりにくく、外装フィルム２０の溶着部２１が誤って剥がれにくい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施の形態の他に、種々の変更が可能である。

たとえば、図１０に示すように、外装フィルム被覆工程において、専用カッターを用いて、外装フィルム２０の境界部（開始端）ＢＬよりも少し離れた非溶着部２２の位置に、強度弱点部であるミシン目２３が形成されてもよい。この場合、非溶着部剥離工程では、ミシン目２３に沿って非溶着部２２が切断される。このような構成とすれば、非溶着部２２を容易に切断することができる。

なお、ミシン目２３が外装フィルム２０の境界部（開始端）ＢＬに形成されてもよい。また、強度弱点部として、ミシン目２３に替えてカット線や破断線が非溶着部２２に形成されてもよい。

さらに、上記実施の形態では、外装フィルム被覆工程において、外装フィルム２０が熱溶着された。しかしながら、外装フィルム２０が他の接着方法により接着されてもよい。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、車両の電装等に使用されるフィルムコンデンサの製造方法に有用である。

１ フィルムコンデンサ
１０ コンデンサ本体
１０ａ 平坦面
１２ 第１金属化フィルム（金属化フィルム）
１４ 第２金属化フィルム（金属化フィルム）
２０ 外装フィルム
２２ 非溶着部（非接着部）
２３ ミシン目（強度弱点部）
３０ 端面電極
３００ プレス用の治具
３１０ 仕切板
ＢＬ 境界部（開始端）
Ｍ メタリコン金属

Claims (3)

1. 金属化フィルムを巻回してコンデンサ本体を形成する本体形成工程と、
   前記コンデンサ本体の外周面に、外装フィルムを各層の間で接着しながら複数回巻いて複数層の接着部を形成した後に、前記接着部に続いて前記外装フィルムを接着することなく巻いて、前記コンデンサ本体の両端面に溶射されるメタリコン金属が掛かり得る前記外周面の部位を覆う少なくとも一層の非接着部を形成し、さらにその後に前記非接着部の終端の近傍を接着することにより、前記外周面を前記外装フィルムで被覆する被覆工程と、
   前記外装フィルムで被覆された前記コンデンサ本体の前記両端面にメタリコン金属を溶射して前記両端面に端面電極を形成する溶射工程と、
   前記端面電極が形成された前記コンデンサ本体から前記外装フィルムの前記非接着部を剥離する剥離工程と、を含む、
   ことを特徴とするフィルムコンデンサの製造方法。
2. 請求項１に記載のフィルムコンデンサの製造方法において、
   前記外装フィルムで被覆された複数の前記コンデンサ本体を、互いの外周面の間に仕切板が挟まれるように、プレス用の治具に並べてセットし、当該複数の前記コンデンサ本体を並び方向に押し潰して扁平な形状に形成するプレス工程を、さらに含み、
   前記プレス工程の後に行われる前記溶射工程では、前記外装フィルムで被覆され扁平な形状に形成された前記コンデンサ本体が前記プレス用の治具にセットされた状態でメタリコン金属が溶射され、
   前記外装フィルムで被覆され扁平な形状に形成された前記コンデンサ本体には、その外周面における前記仕切板に押し潰されて形成される平坦面に、前記外装フィルムの前記非接着部の開始端が設けられる、
   ことを特徴とするフィルムコンデンサの製造方法。
3. 請求項１または２に記載のフィルムコンデンサの製造方法において、
   前記外装フィルムの前記非接着部の開始端または前記非接着部の前記開始端以降の位置に強度弱点部が形成され、
   前記剥離工程では、前記非接着部が前記強度弱点部で切断される、
   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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