WO2021024558A1 - フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用の外装ケース - Google Patents

フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用の外装ケース Download PDF

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WO2021024558A1 PCT/JP2020/017752 JP2020017752W WO2021024558A1 WO 2021024558 A1 WO2021024558 A1 WO 2021024558A1 JP 2020017752 W JP2020017752 W JP 2020017752W WO 2021024558 A1 WO2021024558 A1 WO 2021024558A1
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film
capacitor
outer case
capacitor element
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賢 城岸
菊池　公明
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株式会社村田製作所
株式会社指月電機製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a film capacitor and an outer case for the film capacitor.
  • the metallized film capacitor includes a capacitor element in which a metallized film having a metal vapor deposition film provided on the surface of a resin film is wound or laminated.
  • a metallized film capacitor is used in a high temperature and high humidity environment, the hydroxylation reaction of the metal vapor deposition film proceeds due to the infiltration of water. As a result, the conductivity of the metal vapor deposition film is lost, and there is a problem that the capacitance is reduced.
  • a method of using a resin case made of polybutylene terephthalate (PBT) or polyphenylene sulfide (PPS) having high insulating properties is also known instead of the metal case.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • Patent Document 1 describes metallization including a capacitor element, a resin case for accommodating the capacitor element inside, and a filling resin filled in a gap between the capacitor element and the resin case.
  • a metallized film capacitor in which a gas barrier plastic film is arranged between the capacitor element and the resin case and in the vicinity of the inner wall of the resin case is disclosed.
  • Patent Document 2 in a metallized film capacitor including a case, a capacitor element housed in the case, and a resin filled in the case and burying the capacitor element, the capacitor element and the resin upper surface are described.
  • a metallized film capacitor with a metal foil laminated sheet placed between them is disclosed.
  • Patent Document 3 describes that a liquid crystal polymer (LCP) may be used instead of PBT or PPS as a material for a case for accommodating a capacitor element.
  • LCP liquid crystal polymer
  • the outer case using the LCP material can be manufactured by injection molding.
  • a molded product using an LCP material is composed of a core layer in which the fibrous resin has a low orientation and is randomly oriented, and a skin layer having a high resin orientation that is formed so as to sandwich the core layer. Further, it is known that a surface skin layer having a higher resin orientation is formed on the surface of the skin layer.
  • the surface skin layer has the characteristic of being easily peeled off by external impact or friction. Therefore, in the outer case made of the LCP material, the resin may peel off from the outer surface, which may cause a poor appearance of the film capacitor. In particular, when the outer surface of the outer case is printed with a laser or ink, the resin may peel off from the outer surface, which may reduce the visibility of the print.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a film capacitor in which peeling of resin from the outer surface of the outer case is suppressed and the appearance of the outer case is excellent. It is also an object of the present invention to provide an outer case for the film capacitor.
  • the film capacitor of the present invention has a capacitor element provided with a metallized film having a metal layer on the surface of a resin film, an outer case for accommodating the capacitor element inside, and between the capacitor element and the outer case.
  • the outer case for a film capacitor of the present invention is an outer case for a film capacitor for accommodating a capacitor element including a metallized film provided with a metal layer on the surface of a resin film, and is a liquid crystal polymer. It is composed of a resin composition containing an inorganic filler, and the amount of exposure of the inorganic filler on the outer surface is 5% or more and 90% or less.
  • the present invention it is possible to provide a film capacitor having an excellent appearance of the outer case by suppressing peeling of the resin from the outer surface of the outer case.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a film capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the film capacitor shown in FIG. 3A and 3B are cross-sectional views schematically showing the film capacitor shown in FIG. 4A and 4B are perspective views schematically showing an example of an exterior case constituting the film capacitor shown in FIG. 1.
  • FIG. 5A is a perspective view schematically showing an example of a capacitor element constituting the film capacitor of the present invention
  • FIG. 5B is a sectional view taken along line bb of the capacitor element shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a wound body of a metallized film constituting the capacitor element shown in FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing another example of a wound body of the metallized film constituting the capacitor element shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the film capacitor of the present invention will be described.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
  • a combination of two or more of the individual desirable configurations of the invention described below is also the invention.
  • the outer case for the film capacitor described below is also one of the present inventions.
  • the film capacitor of the present invention is between a capacitor element having a metallized film having a metal layer on the surface of a resin film, an outer case for accommodating the capacitor element inside, and the capacitor element and the outer case. It includes a filled resin.
  • the outer case is composed of a resin composition containing a liquid crystal polymer and an inorganic filler, and the exposure amount of the inorganic filler on the outer surface of the outer case is 5% or more. , 90% or less.
  • the exposure amount of the inorganic filler on the outer surface of the outer case is set to 5% or more and 90% or less.
  • the exposure amount of the inorganic filler on the outer surface of the outer case is 50% or more.
  • the exposure amount of the inorganic filler on the outer surface of the outer case is a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., JSM-300LV) and an energy dispersive X-ray analyzer (manufactured by OXFORD, AZtec Advance X-MAX20 ⁇ ). It is obtained by the following method using 2).
  • Element mapping is performed in a low vacuum mode and an acceleration voltage of 15 kV in a 50 times observation field of view.
  • the analysis time per pixel is 100 microseconds.
  • the exposure amount of the inorganic filler is obtained by calculating the ratio of the number of pixels in which the inorganic elements such as Si, Ca, and Mg contained in the inorganic filler are detected in all the pixels.
  • the element is detected when the count number (cps) of the characteristic X-rays per second is 1 or more.
  • the measurement points are the rounded R part, the gate position by injection molding, and the flat part excluding the opening on the outer surface of the outer case.
  • the "outer surface of the outer case" when determining the exposure amount of the inorganic filler refers to a region that can be measured by the above method. That is, it means a three-dimensional region having a certain depth, not a two-dimensional surface. Further, even if the inorganic filler is not actually exposed on the outer surface of the outer case, the inorganic element detected by the above method is included in the exposure amount of the inorganic filler on the outer surface of the outer case. Become.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a film capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the film capacitor shown in FIG. FIG. 2 shows a state before the capacitor element is housed in the outer case.
  • 3A and 3B are cross-sectional views schematically showing the film capacitor shown in FIG.
  • the film capacitor 1 shown in FIG. 1 is filled between the capacitor element 10 (see FIGS. 2, 3A and 3B), the outer case 20 for accommodating the capacitor element 10 inside, and the capacitor element 10 and the outer case 20.
  • the filled resin 30 is provided.
  • a rectangular parallelepiped space is formed inside the outer case 20. It is desirable that the capacitor element 10 is arranged in the center of the inside of the outer case 20 while being separated from the inner surface of the outer case 20.
  • a filling resin 30 such as epoxy resin (see FIGS. 1, 3A and 3B) is filled between the outer surface of the capacitor element 10 and the inner surface of the outer case 20.
  • the outer case 20 has a bottomed tubular shape having an opening at one end, and the filling resin 30 is filled from the opening of the outer case 20 to the capacitor element 10 inside the outer case 20.
  • the capacitor element 10 includes a metallized film winding body 40, and a first external electrode 41 and a second external electrode 42 formed on both sides of the winding body 40. ing.
  • the first lead terminal 51 is electrically connected to the first external electrode 41
  • the second lead terminal 52 is electrically connected to the second external electrode 42.
  • the first lead terminal 51 and the second lead terminal 52 project from the inside to the outside of the outer case 20.
  • the outer case constituting the film capacitor of the present invention is, for example, a bottomed tubular shape having an opening at one end.
  • FIGS. 4A and 4B are perspective views schematically showing an example of an exterior case constituting the film capacitor shown in FIG. 1.
  • the exterior case 20 shown in FIGS. 4A and 4B has a substantially rectangular opening 21 at one end, and has a bottom 22 that faces the opening 21 and seals the other end, and projects from the bottom 22 toward the opening 21. It is a bottomed square tubular portion provided with a rectangular tubular side wall portion having four side walls 23, 24, 25 and 26.
  • the outer case 20 may have a cylindrical shape such as a bottomed cylinder provided with a cylindrical side wall portion instead of the square tubular side wall portion.
  • the side wall portion of the exterior case 20 has substantially the same area as the first side wall 23 and the first side wall 23, and is arranged so as to face the inner surface of the first side wall 23.
  • a third side wall 24 which is connected to one side side of the first side wall 23 and one side side of the second side wall 24 and has an area smaller than the area of the first side wall 23.
  • the side wall 25, the other side side of the first side wall 23, and the other side side of the second side wall 24 are connected to each other, have substantially the same area as the third side wall 25, and with the inner surface of the third side wall 25. It is provided with a fourth side wall 26 arranged so as to face each other.
  • the outer case 20 is provided with recesses 27 on the four sides of the opening 21 side.
  • the recess 27 extends from the opening 21 side toward the bottom 22 side and extends along the four sides of the opening 21 side.
  • the side wall portion of the exterior case 20 is provided with a tapered portion 28 extending along the side connecting the side walls.
  • the tapered portion 28 is provided at the corner of the first side wall 23 and the second side wall 24 on the bottom 22 side.
  • a tapered portion is also provided on the side connecting the bottom 22 side and the bottom 22 of the third side wall 25, and the side connecting the bottom 22 side and the bottom 22 of the fourth side wall 26. Is also provided with a tapered portion. It is not necessary that the side wall portion of the outer case is provided with a tapered portion.
  • the film capacitor of the present invention it is desirable to suppress the temperature rise of the internal capacitor element due to radiant heat from the mounting board and the bus bar terminal. Therefore, it is desirable that the outer case is opaque (for example, black) even at a high temperature of 100 ° C.
  • the term "opaque” as used herein means that the transmittance of visible light at a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less is 5% or less.
  • the outer case is composed of a resin composition containing a liquid crystal polymer (LCP) and an inorganic filler.
  • LCP liquid crystal polymer
  • an LCP having a p-hydroxybenzoic acid and a 6-hydroxy-2-naphthoic acid group as a skeleton can be used.
  • an LCP in which a polycondensate is formed by using various components such as phenol, phthalic acid and ethylene terephthalate can be used.
  • classification methods such as type I, type II, and type III, but the material means the same material as LCP formed from the above components.
  • the inorganic filler contained in the resin composition a material having higher strength than LCP can be used.
  • the inorganic filler is preferably a material having a melting point higher than that of LCP, and more preferably a material having a melting point of 680 ° C. or higher.
  • the form of the inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include those having a longitudinal direction such as fibrous or plate-like. Two or more kinds of these inorganic fillers may be used in combination.
  • the resin composition contains both a fibrous inorganic material and a plate-shaped inorganic material as an inorganic filler. In this case, the amount of exposure of the inorganic filler on the outer surface of the outer case can be increased.
  • fibrous means that the relationship between the longitudinal length of the filler and the cross-sectional diameter in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is the longitudinal length ⁇ cross-sectional diameter ⁇ 5 (that is, the aspect ratio is 5 :). It means a state of 1 or more).
  • the cross-sectional diameter is the longest distance between two points on the outer circumference of the cross-section. If the cross-sectional diameter differs in the longitudinal direction, the measurement is performed at the point where the cross-sectional diameter is maximum.
  • plate-like means a state in which the relationship between the cross-sectional diameter of the surface having the maximum projected area and the maximum height in the direction perpendicular to this cross-section is cross-sectional diameter ⁇ height ⁇ 3.
  • the resin composition may contain an inorganic filler that satisfies both the above-mentioned "fibrous” and "plate-like” conditions.
  • the inorganic filler contains only one kind of inorganic material.
  • the resin composition contains both a fibrous inorganic material and a plate-shaped inorganic material as an inorganic filler.
  • the inorganic filler has a portion oriented toward the opening from the bottom side of the case and a portion oriented toward the adjacent side wall in each side wall of the side portion of the outer case, at least in part thereof. However, it is desirable that they are dispersed inside the outer case.
  • the inorganic filler has a size of at least 5 ⁇ m in diameter and 50 ⁇ m or more in length. In particular, it is desirable that the inorganic filler is dispersed throughout the outer case without agglomeration.
  • the inorganic filler for example, materials such as glass fiber, mica, talc, various oxides or hydroxides can be used.
  • the content of the inorganic filler in the resin composition is preferably 5% by weight or more, and preferably 15% by weight or more, from the viewpoint of reducing the amount of deformation of the outer case. More desirable. Further, from the viewpoint of ensuring the moldability of the outer case, it is desirable that the content of the inorganic filler in the resin composition is 60% by weight or less.
  • the content of the inorganic filler in the resin composition is measured by measuring the residual component as an inorganic component by ash content measurement or thermogravimetric analysis using a test piece having a thickness of 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 0.5 mm. It can be calculated from the initial weight and the residual component weight. Specifically, based on the JIS K 7250 A method (direct ashing method), the organic material is burned and the combustion residue is measured by heating it at a high temperature until it becomes constant.
  • the content of LCP in the resin composition is preferably 40% by weight or more and 95% by weight or less, and more preferably 40% by weight or more and 85% by weight or less.
  • the outer case can be manufactured by injection molding, for example.
  • the outer case may be an injection-molded product having a gate mark.
  • the gate mark may be provided on the outer surface of the outer case or may be provided on the inner surface of the outer case. Further, the number of gate marks may be one or a plurality.
  • the gate mark is a mark on the molded body of a portion of the mold for injection molding of the outer case where an injection port (gate) serving as a resin injection path into the cavity is provided. ..
  • the outer surface of the outer case may be printed with at least one of laser and ink.
  • the resin does not easily peel off from the outer surface of the outer case, so that the visibility of printing is excellent.
  • the filling resin is filled between the capacitor element and the outer case.
  • a resin suitable for the required function can be appropriately selected.
  • epoxy resin silicone resin, urethane resin and the like can be used.
  • curing agent for the epoxy resin an amine curing agent or an imidazole curing agent may be used.
  • the filling resin only the resin may be used, but a reinforcing agent may be added for the purpose of improving the strength.
  • the reinforcing agent silica, alumina or the like can be used.
  • the capacitor element By filling a filling resin between the capacitor element and the outer case, the capacitor element can be shielded from the outside air. Therefore, it is desirable to appropriately select a resin having low moisture permeability and thicken the resin at the opening of the outer case. It is desirable that the thickness of the resin at the opening of the outer case has a sufficient thickness within an allowable range of the volume (physique) of the entire capacitor, specifically, it is preferably 2 mm or more, and 4 mm or more. It is more desirable to have. In particular, by arranging the capacitor element so as to be located on the bottom surface side of the opening of the exterior case inside the exterior case, the thickness of the resin on the opening side of the exterior case can be adjusted with respect to the capacitor element.
  • the relationship between the height of the filling resin and the height of the outer case is such that the resin at the opening of the outer case is made as thick as possible and may be up to the position on the inner side of the outer case, or it may be about a full surface. It may be slightly overflowed by tension.
  • the capacitor element is, for example, a columnar column having an elongated cross section, and external electrodes formed by, for example, metal spraying (metallikon) are provided at both ends in the central axis direction.
  • FIG. 5A is a perspective view schematically showing an example of a capacitor element constituting the film capacitor of the present invention
  • FIG. 5B is a sectional view taken along line bb of the capacitor element shown in FIG. 5A.
  • the capacitor element 10 shown in FIGS. 5A and 5B is a wound body 40 of a metallized film wound in a state in which a first metallized film 11 and a second metallized film 12 are laminated, and a wound. It includes a first external electrode 41 and a second external electrode 42 connected to both ends of the body 40.
  • the first metallized film 11 includes a first resin film 13 and a first metal layer (opposite electrode) 15 provided on the surface of the first resin film 13.
  • the second metallized film 12 includes a second resin film 14 and a second metal layer (opposite electrode) 16 provided on the surface of the second resin film 14.
  • the first metal layer 15 and the second metal layer 16 face each other with the first resin film 13 or the second resin film 14 interposed therebetween. Further, the first metal layer 15 is electrically connected to the first external electrode 41, and the second metal layer 16 is electrically connected to the second external electrode 42.
  • the first resin film 13 and the second resin film 14 may have different configurations, but it is desirable that they have the same configuration.
  • the first metal layer 15 is formed so as to reach one side edge on one surface of the first resin film 13 but not to the other side edge.
  • the second metal layer 16 is formed so as not to reach one side edge on one surface of the second resin film 14, but to reach the other side edge.
  • the first metal layer 15 and the second metal layer 16 are composed of, for example, an aluminum layer.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a wound body of a metallized film constituting the capacitor element shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the first resin film 13 and the second resin film 14 are in the width direction (left-right direction in FIG. 5B) so that the end portions on the side reaching the side edge of 14 are exposed from the laminated film. It is staggered and laminated.
  • the first resin film 13 and the second resin film 14 are wound in a laminated state to form a wound body 40, and the first metal layer 15 and the second metal layer are formed. 16 is held in a state of being exposed at the end portion, and is regarded as a stacked state.
  • the first metal is formed so that the second resin film 14 is on the outside of the first resin film 13 and for each of the first resin film 13 and the second resin film 14.
  • Each of the layer 15 and the second metal layer 16 is wound so as to face inward.
  • the first external electrode 41 and the second external electrode 42 are formed by spraying, for example, zinc or the like onto each end face of the wound body 40 of the metallized film obtained as described above.
  • the first external electrode 41 comes into contact with the exposed end of the first metal layer 15 and is thereby electrically connected to the first metal layer 15.
  • the second external electrode 42 comes into contact with the exposed end of the second metal layer 16 and thereby is electrically connected to the second metal layer 16.
  • the resin film constituting the capacitor element has a heat resistance of 125 ° C. or higher.
  • the film capacitor can be used in a high temperature environment of 125 ° C. or higher.
  • the resin film constituting the capacitor element contains a resin having at least one of urethane bond and urea bond as a main component.
  • a resin having at least one of urethane bond and urea bond examples include a urethane resin having a urethane bond, a urea resin having a urea bond, and the like.
  • it may be a resin having both a urethane bond and a yuria bond. Specific examples thereof include a curable resin and a vapor-deposited polymer film described later.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectrophotometer
  • the "main component of the resin film” means a component having the largest weight percentage, and preferably means a component having a weight percentage exceeding 50% by weight. Therefore, the resin film may contain, for example, an additive such as a silicone resin and an uncured portion of a starting material such as a first organic material and a second organic material, which will be described later, as a component other than the main component.
  • the resin film constituting the capacitor element may contain a curable resin as a main component.
  • the curable resin may be a thermosetting resin or a photocurable resin.
  • the curable resin may or may not have at least one of a urethane bond and a urea bond.
  • thermosetting resin means a resin that can be cured by heat, and does not limit the curing method. Therefore, as long as the resin can be cured by heat, the thermosetting resin also includes a resin cured by a method other than heat (for example, light, electron beam, etc.). Further, depending on the material, the reaction may be started depending on the reactivity of the material itself, and a thermosetting resin is also used if the curing proceeds without necessarily applying heat or light from the outside. The same applies to the photocurable resin, and the curing method is not limited.
  • the resin film constituting the capacitor element may contain a vapor-deposited polymerized film as a main component.
  • the thin-film polymerized film may or may not have at least one of a urethane bond and a urea bond.
  • the thin-film deposition polymer film refers to a film formed by a thin-film deposition polymerization method, and is basically included in a curable resin.
  • the resin film constituting the capacitor element is composed of a cured product of the first organic material and the second organic material.
  • a cured product obtained by reacting a hydroxyl group (OH group) of the first organic material with an isocyanate group (NCO group) of the second organic material can be mentioned.
  • the uncured portion of the starting material may remain in the film.
  • the resin film may contain at least one of an isocyanate group and a hydroxyl group.
  • the resin film may contain either an isocyanate group or a hydroxyl group, or may contain both an isocyanate group and a hydroxyl group.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectrophotometer
  • the first organic material is a polyol having a plurality of hydroxyl groups in the molecule.
  • the polyol include polyether polyols, polyester polyols, polyvinyl acetals and the like.
  • the first organic material two or more kinds of organic materials may be used in combination.
  • a phenoxy resin belonging to a polyether polyol is desirable.
  • the second organic material is preferably an isocyanate compound, an epoxy resin or a melamine resin having a plurality of functional groups in the molecule.
  • the second organic material two or more kinds of organic materials may be used in combination.
  • isocyanate compound examples include aromatic polyisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (TDI), and aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI).
  • aromatic polyisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (TDI)
  • aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI).
  • a modified product of these polyisocyanates for example, a modified product having carbodiimide, urethane, or the like may be used.
  • aromatic polyisocyanates are desirable, and MDI is more desirable.
  • the epoxy resin is not particularly limited as long as it has an epoxy ring, and examples thereof include a bisphenol A type epoxy resin, a biphenyl skeleton epoxy resin, a cyclopentadiene skeleton epoxy resin, and a naphthalene skeleton epoxy resin.
  • the melamine resin is not particularly limited as long as it is an organic nitrogen compound having a triazine ring at the center of the structure and three amino groups around it, and examples thereof include alkylated melamine resins. In addition, it may be a denatured form of melamine.
  • the resin film constituting the capacitor element is preferably obtained by forming a resin solution containing the first organic material and the second organic material into a film, and then heat-treating and curing the resin solution. ..
  • the resin film constituting the capacitor element may contain a thermoplastic resin as a main component.
  • thermoplastic resin include highly crystalline polypropylene, polyether sulfone, polyetherimide, polyarylate and the like.
  • the resin film constituting the capacitor element may also contain an additive for adding other functions.
  • smoothness can be imparted by adding a leveling agent.
  • the additive is a material that has a functional group that reacts with a hydroxyl group and / or an isocyanate group and forms a part of the crosslinked structure of the cured product. Examples of such a material include a resin having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, a silanol group and a carboxyl group.
  • the thickness of the resin film constituting the capacitor element is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m or less, and more preferably less than 3.5 ⁇ m.
  • the thickness of the resin film is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the thickness of the resin film can be measured using an optical film thickness meter.
  • the type of metal contained in the metal layer constituting the capacitor element is not particularly limited, but the metal layer includes aluminum (Al), titanium (Ti), zinc (Zn), magnesium (Mg), and the like. It is desirable to include any one selected from the group consisting of tin (Sn) and nickel (Ni).
  • the thickness of the metal layer constituting the capacitor element is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing damage to the metal layer, the thickness of the metal layer is preferably 5 nm or more and 40 nm or less.
  • the thickness of the metal layer can be specified by observing a cross section of the metallized film cut in the thickness direction using an electron microscope such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing another example of a wound body of the metallized film constituting the capacitor element shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the cross-sectional shape is flat like an ellipse or an oval like the wound body 40a of the metallized film shown in FIG. It is desirable that the shape is pressed into a shape and the shape is more compact than when the cross-sectional shape is a perfect circle. In this case, by reducing the dead space inside the outer case, the outer case can be miniaturized, so that the entire film capacitor can be miniaturized.
  • the capacitor element when the capacitor element is composed of a wound body of a metallized film, the capacitor element may have a cylindrical winding shaft.
  • the winding shaft is arranged on the central axis of the metallized film in the wound state, and serves as a winding shaft when the metallized film is wound.
  • the lead terminal projects outward from the filling resin filled inside the outer case.
  • the filling resin is located outside the external electrode of the capacitor element and the lead terminal, and both are closely fixed. As a result, even if a load is applied to the protruding portion of the lead terminal, the connection between the lead terminal and the external electrode is reinforced by the filling resin, and the separation between the two can be suppressed.
  • connection position between the external electrode and the lead terminal may be the central portion of the external electrode or the electrode end portion close to the opening as described in FIG. 1 of Japanese Patent No. 4733566.
  • FIG. 1 shows an example in which a single capacitor element is housed in a single exterior case.
  • a single capacitor element is housed in a single exterior case.
  • Capacitor element may be housed.
  • glass fiber having a diameter of 10 ⁇ m and a length of 300 ⁇ m was used, and as a plate-shaped inorganic filler, talc having a cross-sectional diameter of 15 ⁇ m and a height of 1 ⁇ m was used.
  • the inorganic element could not be detected in the sample in which the exposure amount of the inorganic filler was 0%.
  • the exposure amount of the inorganic filler changes depending on the mold temperature at the time of molding. Specifically, when the mold temperature is low, the exposure amount of the inorganic filler tends to increase. It was observed. Therefore, it is possible to control the exposure amount of the inorganic filler also by the mold temperature at the time of molding.

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Abstract

フィルムコンデンサ１は、樹脂フィルム１３の表面に金属層１５が設けられた金属化フィルム１１を備えるコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０を内部に収納する外装ケース２０と、コンデンサ素子１０と外装ケース２０との間に充填された充填樹脂３０とを備え、外装ケース２０が、液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、外装ケース２０の外表面における上記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下である。

Description

フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用の外装ケース
　本発明は、フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用の外装ケースに関する。
　金属化フィルムコンデンサは、樹脂フィルムの表面に金属蒸着膜が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子を備えている。このような金属化フィルムコンデンサを高温高湿環境下で使用すると、水分の浸入に起因して、金属蒸着膜の水酸化反応が進行する。これにより、金属蒸着膜の導電性が失われてしまい、静電容量が低下するという問題がある。
　そこで、水蒸気バリア性に優れる金属ケースの内部にコンデンサ素子を収納する方法が知られている。ただし、金属ケースは導電性が高いため、コンデンサ素子に接続されたリード端子と金属ケースとの間に絶縁対策を施す必要がある。
　金属ケースに代えて、絶縁性の高いポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等からなる樹脂ケースを使用する方法も知られている。これらの樹脂ケースを使用することで、絶縁対策は不要となるが、水蒸気バリア性は金属ケースと比較して格段に低下する。特に、近年、自動車などの高信頼性市場で求められる８５℃８５％ＲＨ雰囲気下における耐湿信頼性を確保するには、樹脂ケースなどを厚くする必要があり、部品小型化のトレンドに合わない。
　上記の問題に対して、特許文献１には、コンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を内部に収納する樹脂ケースと、上記コンデンサ素子と上記樹脂ケースの隙間に充填される充填樹脂と、からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、上記コンデンサ素子と上記樹脂ケースとの間で、かつ上記樹脂ケースの内壁近傍にガスバリア性プラスチックフィルムを配置した金属化フィルムコンデンサが開示されている。特許文献２には、ケースと、上記ケース内に収納されるコンデンサ素子と、上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る金属化フィルムコンデンサにおいて、上記コンデンサ素子と上記樹脂上面との間に金属箔ラミネートシートを配置した金属化フィルムコンデンサが開示されている。
　また、コンデンサ素子を収納するケースの材料として、特許文献３には、ＰＢＴ又はＰＰＳに代えて、液晶性ポリマー（ＬＣＰ）を使用してもよいことが記載されている。
特開２００７－１７３３５１号公報 特開２００７－３１１６２５号公報 特開２００５－２２２９１０号公報
　特許文献１又は特許文献２のように、プラスチックフィルム又は金属箔ラミネートシートを用いてコンデンサ素子を保護する場合、ケース内に樹脂を充填する際の作業性悪化やコスト増加などの問題が懸念される。
　一方、特許文献３のように、コンデンサ素子を収納する外装ケースの材料としてＬＣＰを用いた場合には、ＰＢＴ又はＰＰＳからなる樹脂ケースに比べてガスバリア性に優れ、かつ、金属ケースと異なり絶縁対策も不要となる。
　ＬＣＰ材料を用いた外装ケースは、射出成形により作製することができる。一般に、ＬＣＰ材料を用いた成形体は、繊維状の樹脂の配向性が低くランダムに配向したコア層と、上記コア層を挟むように形成される、樹脂の配向性が高いスキン層とから構成され、さらに、スキン層の表面には、樹脂の配向性がより高い表面スキン層が形成されることが知られている。
　表面スキン層は、外部からの衝撃又は摩擦によって剥がれやすい特徴がある。したがって、ＬＣＰ材料を用いて作製された外装ケースにおいては、外表面から樹脂が剥離することにより、フィルムコンデンサの外観不良を引き起こすおそれがある。特に、外装ケースの外表面にレーザー又はインク等による印字が施されている場合、外表面から樹脂が剥離することにより、印字の視認性が低下するおそれがある。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、外装ケースの外表面からの樹脂の剥離が抑制され、外装ケースの外観に優れたフィルムコンデンサを提供することを目的とする。本発明はまた、上記フィルムコンデンサ用の外装ケースを提供することを目的とする。
　本発明のフィルムコンデンサは、樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムを備えるコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を内部に収納する外装ケースと、上記コンデンサ素子と上記外装ケースとの間に充填された充填樹脂とを備えるフィルムコンデンサであって、上記外装ケースが、液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、上記外装ケースの外表面における上記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下である。
　本発明のフィルムコンデンサ用の外装ケースは、樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムを備えるコンデンサ素子を内部に収納するための、フィルムコンデンサ用の外装ケースであって、液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、外表面における上記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下である。
　本発明によれば、外装ケースの外表面からの樹脂の剥離が抑制され、外装ケースの外観に優れたフィルムコンデンサを提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るフィルムコンデンサを模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示すフィルムコンデンサの分解斜視図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すフィルムコンデンサを模式的に示す断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、図１に示すフィルムコンデンサを構成する外装ケースの一例を模式的に示す斜視図である。 図５Ａは、本発明のフィルムコンデンサを構成するコンデンサ素子の一例を模式的に示す斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すコンデンサ素子のｂ－ｂ線断面図である。 図６は、図５Ａ及び図５Ｂに示すコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の一例を模式的に示す斜視図である。 図７は、図５Ａ及び図５Ｂに示すコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
　以下、本発明のフィルムコンデンサについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
　以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　なお、以下において説明するフィルムコンデンサ用の外装ケースもまた、本発明の１つである。
　本発明のフィルムコンデンサは、樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムを備えるコンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を内部に収納する外装ケースと、上記コンデンサ素子と上記外装ケースとの間に充填された充填樹脂とを備える。
　本発明のフィルムコンデンサにおいては、上記外装ケースが、液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、上記外装ケースの外表面における上記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下であることを特徴としている。
　外装ケースの外表面における無機充填材の露出量を上記の範囲とすることにより、外装ケースの外表面からの樹脂の剥離を抑制することができる。その理由としては、外装ケースの外表面に無機充填材が存在することで表面スキン層の配向性が低下し、スキン層と表面スキン層との界面が形成されにくくなるためではないかと考えられる。一方で、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量が多くなりすぎると、外装ケースの外表面がざらつくため、外観が損なわれてしまう。以上より、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量を５％以上、９０％以下としている。
　外装ケースの外表面からの樹脂の剥離を抑制する観点から、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量は、５０％以上であることが望ましい。
　本明細書において、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量は、走査型電子顕微鏡（日本電子製、ＪＳＭ－３００ＬＶ）及びエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＯＸＦＯＲＤ製、ＡＺｔｅｃ　Ａｄｖａｎｃｅ　Ｘ－ＭＡＸ２０×２）を用いて以下の方法により求められる。
　５０倍の観察視野において、低真空モード、加速電圧１５ｋＶの設定で元素マッピングを行う。１ピクセル当たりの分析時間は１００マイクロ秒とする。得られたマッピングデータから全画素中において、無機充填材に含まれるＳｉ、Ｃａ、Ｍｇ等の無機元素が検出された画素数の比率を計算することにより、無機充填材の露出量を求める。ここで、１秒あたりの特性Ｘ線のカウント数（ｃｐｓ）が１以上である場合に元素が検出されたと見なす。本評価では、外装ケースの外表面のうち、丸みの付いたＲ部、射出成形によるゲート位置、及び開口部を除く平坦な箇所を測定箇所とする。
　このように、無機充填材の露出量を求める場合の「外装ケースの外表面」とは、上記の方法により測定可能な領域を指す。すなわち、２次元の面ではなく、一定の深さを有する３次元の領域を意味する。また、実際には外装ケースの外表面に無機充填材が露出していなくても、上記の方法により検出される無機元素は、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量に含まれることになる。
　図１は、本発明の一実施形態に係るフィルムコンデンサを模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すフィルムコンデンサの分解斜視図である。図２は、コンデンサ素子が外装ケースに収納される前の状態を示している。図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すフィルムコンデンサを模式的に示す断面図である。
　図１に示すフィルムコンデンサ１は、コンデンサ素子１０（図２、図３Ａ及び図３Ｂ参照）と、コンデンサ素子１０を内部に収納する外装ケース２０と、コンデンサ素子１０と外装ケース２０との間に充填された充填樹脂３０と、を備えている。
　図２に示すように、外装ケース２０の内部には、直方体状の空間が形成されている。コンデンサ素子１０は、外装ケース２０の内面から離間しつつ、外装ケース２０の内部の中央に配置されることが望ましい。コンデンサ素子１０を保持するために、コンデンサ素子１０の外面と外装ケース２０の内面との間には、エポキシ樹脂などの充填樹脂３０（図１、図３Ａ及び図３Ｂ参照）が充填される。外装ケース２０は、一端に開口部を有する有底筒状であり、充填樹脂３０は、外装ケース２０の内部において、外装ケース２０の開口部からコンデンサ素子１０までも充填されている。エポキシ樹脂は、加熱硬化させることで、外装ケース２０とコンデンサ素子１０を一体に接着固定することができる。
　図２及び図３Ａにおいて、コンデンサ素子１０は、金属化フィルムの巻回体４０と、巻回体４０の両側方に形成された第１の外部電極４１及び第２の外部電極４２と、を備えている。第１の外部電極４１には第１のリード端子５１が電気的に接続され、第２の外部電極４２には第２のリード端子５２が電気的に接続されている。図１及び図３Ａに示すように、第１のリード端子５１及び第２のリード端子５２は、外装ケース２０の内部から外部に向かって突出する。
（外装ケース）
　本発明のフィルムコンデンサを構成する外装ケースは、例えば、一端に開口部のある有底筒状である。
　図４Ａ及び図４Ｂは、図１に示すフィルムコンデンサを構成する外装ケースの一例を模式的に示す斜視図である。
　図４Ａ及び図４Ｂに示す外装ケース２０は、一端に略長方形の開口部２１を有し、開口部２１に対向しつつ他端を封する底部２２と、底部２２から開口部２１側に突出する４枚の側壁２３、２４、２５及び２６を備えた四角筒状の側壁部と、を備えた有底四角筒状である。なお、外装ケース２０は、四角筒状の側壁部に代えて、円筒状の側壁部を備えた有底円筒状などの筒状であってもよい。
　図４Ａ及び図４Ｂにおいて、外装ケース２０の側壁部は、第１の側壁２３と、第１の側壁２３と略同面積を有すると共に第１の側壁２３の内面と対向するように離間して配置された第２の側壁２４と、第１の側壁２３の一方の側辺と第２の側壁２４の一方の側辺とを連接すると共に第１の側壁２３の面積より小面積を有する第３の側壁２５と、第１の側壁２３の他方の側辺と第２の側壁２４の他方の側辺とを連接し、第３の側壁２５と略同面積を有するとともに第３の側壁２５の内面と対向するように離間して配置された第４の側壁２６とを備える。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、外装ケース２０の側部には、開口部２１側の四辺において、凹部２７が設けられていることが望ましい。凹部２７は、開口部２１側から底部２２側に向かい、開口部２１側の四辺に沿って伸びている。外装ケースの開口面に凹部を設けることにより、フィルムコンデンサを基板実装した際に、フィルムコンデンサ及び基板が密閉して内圧が上昇することを防止することができる。なお、外装ケースに凹部が設けられていなくてもよい。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、外装ケース２０の側壁部には、各側壁を連接する辺に沿って伸びるテーパー部２８が設けられていることが望ましい。図４Ａ及び図４Ｂでは、第１の側壁２３及び第２の側壁２４の底部２２側の角部にテーパー部２８が設けられている。また、第３の側壁２５の底部２２側の側辺と底部２２とを連接する辺にもテーパー部が設けられ、第４の側壁２６の底部２２側の側辺と底部２２とを連接する辺にもテーパー部が設けられている。なお、外装ケースの側壁部にテーパー部が設けられていなくてもよい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいては、実装基板やバスバー端子からの輻射熱による内部のコンデンサ素子の温度上昇を抑制することが望ましい。そのため、外装ケースは、１００℃の高温であっても不透明（例えば黒色）であることが望ましい。なお、ここでいう不透明とは、可視光４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長での透過率が５％以下であることをいう。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、外装ケースは、液晶ポリマー（ＬＣＰ）と無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されている。
　樹脂組成物に含まれるＬＣＰとして、例えば、ｐ－ヒドロキシ安息香酸と６－ヒドロキシ－２－ナフトエ酸基を骨格にもつＬＣＰを使用することができる。また、ｐ－ヒドロキシ安息香酸と６－ヒドロキシ－２－ナフトエ酸基以外にも、フェノール、フタル酸、エチレンテレフタレートなどの各種成分を用いて、重縮合体を形成したＬＣＰを使用することができる。
　また、ＬＣＰを分類する場合、Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型といった分類方法もあるが、材料としては、上記構成要素から形成したＬＣＰと同じ材料を意味する。
　樹脂組成物に含まれる無機充填材としては、ＬＣＰよりも強度が高い材料を使用することができる。無機充填材は、ＬＣＰよりも融点が高い材料であることが望ましく、融点が６８０℃以上である材料であることがより望ましい。
　無機充填材の形態は特に限定されず、例えば、繊維状又は板状などの長手方向を有するものが挙げられる。これらの無機充填材は、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、樹脂組成物は、無機充填材として、繊維状の無機材料及び板状の無機材料の両方を含むことが望ましい。この場合、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量を多くすることができる。
　本明細書において、「繊維状」とは、充填材の長手方向長さと、長手方向に垂直な断面における断面径との関係が、長手方向長さ÷断面径≧５（すなわちアスペクト比が５：１以上）である状態を意味する。ここで、断面径は、断面の外周上において最長となる２点間距離とする。断面径が長手方向で異なる場合、断面径が最大となる箇所で測定を行う。
　また、「板状」とは、投影面積が最大となる面の断面径と、この断面に対して垂直方向における最大高さの関係が、断面径÷高さ≧３である状態を意味する。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、樹脂組成物は、上述した「繊維状」及び「板状」の両方の条件を満たす無機充填材を含んでもよい。この場合、無機充填材としては１種類の無機材料しか含まれていない。しかし、この場合も「樹脂組成物は、無機充填材として、繊維状の無機材料及び板状の無機材料の両方を含む」と言うこととする。
　無機充填材は、少なくともその一部が外装ケースの側部の各側壁において、ケース底側から開口部に向かって配向している部分と、隣り合う側壁に向かって配向している部分とを有し、外装ケースの内部において分散していることが望ましい。
　無機充填材は、少なくとも直径５μｍ以上、長さ５０μｍ以上のサイズを有するものであることが望ましい。特に、無機充填材は、凝集することなく、外装ケース全体に分散していることが望ましい。
　無機充填材として、例えば、ガラス繊維、マイカ、タルク、各種酸化物又は水酸化物などの材料を使用することができる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいては、外装ケースの変形量を小さくする観点から、樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、５重量％以上であることが望ましく、１５重量％以上であることがより望ましい。また、外装ケースの成形性を確保する観点から、樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、６０重量％以下であることが望ましい。
　樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍ厚の試験片を使用して、灰分測定あるいは熱重量分析によって、残存成分を無機成分とみなして重量を測定し、初期重量と残存成分重量から算出することができる。
　具体的には、ＪＩＳ　Ｋ　７２５０　Ａ法（直接灰化法）に基づき、有機材料を燃焼し、その燃焼残さを高温で恒量になるまで加熱する方法にて測定する。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、樹脂組成物中のＬＣＰの含有量は、４０重量％以上、９５重量％以下であることが望ましく、４０重量％以上、８５重量％以下であることがより望ましい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、外装ケースは、例えば、射出成形により製造することができる。このように、外装ケースは、ゲート痕を有する射出成形品であってもよい。ゲート痕は、外装ケースの外表面に設けられていてもよいし、外装ケースの内表面に設けられていてもよい。また、ゲート痕は、１個であってもよいし、複数個であってもよい。なお、ゲート痕とは、外装ケースを射出成形する際の金型において、キャビティへの樹脂の注入経路となった注入口（ゲート）が設けられていた部分の、成形体における痕跡のことである。
　本発明のフィルムコンデンサにおいては、外装ケースの外表面に、レーザー及びインクの少なくとも一方による印字がされていてもよい。上記のとおり、本発明のフィルムコンデンサにおいては、外装ケースの外表面から樹脂が剥がれにくいため、印字の視認性に優れる。
（充填樹脂）
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、充填樹脂は、コンデンサ素子と外装ケースとの間に充填される。
　充填樹脂としては、必要な機能に応じた樹脂を適宜選択することができる。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などを使用することができる。エポキシ樹脂の硬化剤には、アミン硬化剤、イミダゾール硬化剤を使用してもよい。また、充填樹脂には、樹脂のみを使用してもよいが、強度の向上を目的として、補強剤を添加してもよい。補強剤には、シリカ、アルミナなどを用いることができる。
　コンデンサ素子と外装ケースとの間に充填樹脂を充填することにより、コンデンサ素子を外気から遮断することができる。そのため、透湿性が低い樹脂を適宜選択し、外装ケースの開口部における樹脂を厚くすることが望ましい。
　外装ケースの開口部における樹脂の厚みは、コンデンサ全体の体積（体格）が許容される範囲で充分な厚みを持たせることが望ましく、具体的には、２ｍｍ以上であることが望ましく、４ｍｍ以上であることがより望ましい。特に、外装ケースの内部において、コンデンサ素子が外装ケースの開口部よりも底面側に位置するように配置することで、コンデンサ素子に対して外装ケースの開口部側の樹脂の厚みを、底面側の樹脂の厚みよりも厚くすることがより望ましい。
　また、充填樹脂の高さと外装ケースの高さとの関係は、外装ケースの開口部における樹脂をできる限り厚くするとともに、外装ケースの内部側の位置まででもよいし、すりきり一杯程度でもよいし、表面張力でやや溢れていてもよい。
（コンデンサ素子）
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子は、例えば断面長円状の柱状であり、その中心軸方向の両端に、例えば金属溶射（メタリコン）で形成した外部電極が設けられる。
　図５Ａは、本発明のフィルムコンデンサを構成するコンデンサ素子の一例を模式的に示す斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すコンデンサ素子のｂ－ｂ線断面図である。
　図５Ａ及び図５Ｂに示すコンデンサ素子１０は、第１の金属化フィルム１１と第２の金属化フィルム１２とが積層された状態で巻回された金属化フィルムの巻回体４０と、巻回体４０の両端部に接続された第１の外部電極４１及び第２の外部電極４２と、を備えている。図５Ｂに示すように、第１の金属化フィルム１１は、第１の樹脂フィルム１３と、第１の樹脂フィルム１３の表面に設けられた第１の金属層（対向電極）１５とを備え、第２の金属化フィルム１２は、第２の樹脂フィルム１４と、第２の樹脂フィルム１４の表面に設けられた第２の金属層（対向電極）１６とを備えている。
　図５Ｂに示すように、第１の金属層１５及び第２の金属層１６は、第１の樹脂フィルム１３又は第２の樹脂フィルム１４を挟んで互いに対向している。さらに、第１の金属層１５は、第１の外部電極４１と電気的に接続されており、第２の金属層１６は、第２の外部電極４２と電気的に接続されている。
　第１の樹脂フィルム１３及び第２の樹脂フィルム１４は、それぞれ異なる構成を有していてもよいが、同一の構成を有していることが望ましい。
　第１の金属層１５は、第１の樹脂フィルム１３の一方の面において一方側縁にまで届くが、他方側縁にまで届かないように形成される。他方、第２の金属層１６は、第２の樹脂フィルム１４の一方の面において一方側縁にまで届かないが、他方側縁にまで届くように形成される。第１の金属層１５及び第２の金属層１６は、例えばアルミニウム層などから構成される。
　図６は、図５Ａ及び図５Ｂに示すコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の一例を模式的に示す斜視図である。
　図５Ｂ及び図６に示すように、第１の金属層１５における第１の樹脂フィルム１３の側縁にまで届いている側の端部、及び、第２の金属層１６における第２の樹脂フィルム１４の側縁にまで届いている側の端部がともに積層されたフィルムから露出するように、第１の樹脂フィルム１３と第２の樹脂フィルム１４とが互いに幅方向（図５Ｂでは左右方向）にずらされて積層される。図６に示すように、第１の樹脂フィルム１３及び第２の樹脂フィルム１４が積層された状態で巻回されることによって巻回体４０となり、第１の金属層１５及び第２の金属層１６が端部で露出した状態を保持して、積み重なった状態とされる。
　図５Ｂ及び図６では、第２の樹脂フィルム１４が第１の樹脂フィルム１３の外側になるように、かつ、第１の樹脂フィルム１３及び第２の樹脂フィルム１４の各々について、第１の金属層１５及び第２の金属層１６の各々が内方に向くように巻回されている。
　第１の外部電極４１及び第２の外部電極４２は、上述のようにして得られた金属化フィルムの巻回体４０の各端面上に、例えば亜鉛などを溶射することによって形成される。第１の外部電極４１は、第１の金属層１５の露出端部と接触し、それによって第１の金属層１５と電気的に接続される。他方、第２の外部電極４２は、第２の金属層１６の露出端部と接触し、それによって第２の金属層１６と電気的に接続される。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、１２５℃以上の耐熱性を有することが望ましい。この場合、１２５℃以上の高温環境下においてフィルムコンデンサを使用することができる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含むことが望ましい。このような樹脂としては、例えば、ウレタン結合を有するウレタン樹脂、ユリア結合を有するユリア樹脂等が挙げられる。また、ウレタン結合及びユリア結合の両方を有する樹脂であってもよい。具体的には、後述する硬化性樹脂、蒸着重合膜等が挙げられる。
　なお、ウレタン結合及び／又はユリア結合の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）を用いて確認することができる。
　本明細書において、「樹脂フィルムの主成分」とは、重量百分率が最も大きい成分を意味し、望ましくは、重量百分率が５０重量％を超える成分を意味する。したがって、樹脂フィルムは、主成分以外の成分として、例えば、シリコーン樹脂等の添加剤や、後述する第１有機材料及び第２有機材料等の出発材料の未硬化部分を含んでもよい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含んでいてもよい。硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。硬化性樹脂は、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　本明細書において、熱硬化性樹脂とは、熱で硬化し得る樹脂を意味しており、硬化方法を限定するものではない。したがって、熱で硬化し得る樹脂である限り、熱以外の方法（例えば、光、電子ビームなど）で硬化した樹脂も熱硬化性樹脂に含まれる。また、材料によっては材料自体が持つ反応性によって反応が開始する場合があり、必ずしも外部から熱又は光等を与えずに硬化が進むものについても熱硬化性樹脂とする。光硬化性樹脂についても同様であり、硬化方法を限定するものではない。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、蒸着重合膜を主成分として含んでいてもよい。蒸着重合膜は、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　なお、蒸着重合膜は、蒸着重合法により成膜されたものを指し、基本的には硬化性樹脂に含まれる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、第１有機材料と第２有機材料との硬化物からなることが望ましい。例えば、第１有機材料が有する水酸基（ＯＨ基）と第２有機材料が有するイソシアネート基（ＮＣＯ基）とが反応して得られる硬化物等が挙げられる。
　上記の反応によって硬化物を得る場合、出発材料の未硬化部分がフィルム中に残留してもよい。例えば、樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含んでもよい。この場合、樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基のいずれか一方を含んでもよいし、イソシアネート基及び水酸基の両方を含んでもよい。
　なお、イソシアネート基及び／又は水酸基の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）を用いて確認することができる。
　第１有機材料は、分子内に複数の水酸基を有するポリオールであることが望ましい。ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリビニルアセトアセタール等が挙げられる。第１有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。第１有機材料の中では、ポリエーテルポリオールに属するフェノキシ樹脂が望ましい。
　第２有機材料は、分子内に複数の官能基を有する、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂又はメラミン樹脂であることが望ましい。第２有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。
　イソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらのポリイソシアネートの変性体、例えば、カルボジイミド又はウレタン等を有する変性体であってもよい。中でも、芳香族ポリイソシアネートが望ましく、ＭＤＩがより望ましい。
　エポキシ樹脂としては、エポキシ環を有する樹脂であれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格エポキシ樹脂、シクロペンタジエン骨格エポキシ樹脂、ナフタレン骨格エポキシ樹脂等が挙げられる。
　メラミン樹脂としては、構造の中心にトリアジン環、その周辺にアミノ基３個を有する有機窒素化合物であれば特に限定されず、例えば、アルキル化メラミン樹脂等が挙げられる。その他、メラミンの変性体であってもよい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、望ましくは、第１有機材料及び第２有機材料を含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって得られる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂を主成分として含んでいてもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、高結晶性ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート等が挙げられる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムは、他の機能を付加するための添加剤を含むこともできる。例えば、レベリング剤を添加することで平滑性を付与することができる。添加剤は、水酸基及び／又はイソシアネート基と反応する官能基を有し、硬化物の架橋構造の一部を形成する材料であることがより望ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ基、シラノール基及びカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を有する樹脂等が挙げられる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、５μｍ以下であることが望ましく、３．５μｍ未満であることがより望ましい。また、樹脂フィルムの厚みは、０．５μｍ以上であることが望ましい。
　なお、樹脂フィルムの厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する金属層に含まれる金属の種類は特に限定されないが、金属層は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スズ（Ｓｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選ばれるいずれか１種を含むことが望ましい。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子を構成する金属層の厚みは特に限定されないが、金属層の破損を抑制する観点から、金属層の厚みは、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下であることが望ましい。
　なお、金属層の厚みは、金属化フィルムを厚み方向に切断した断面を、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）等の電子顕微鏡を用いて観察することにより特定することができる。
　図７は、図５Ａ及び図５Ｂに示すコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子が金属化フィルムの巻回体から構成される場合、図７に示す金属化フィルムの巻回体４０ａのように、断面形状が楕円又は長円のような扁平形状にプレスされ、断面形状が真円であるときよりコンパクトな形状とされることが望ましい。
　この場合、外装ケース内部のデッドスペースを減らすことにより、外装ケースを小型化することができるため、フィルムコンデンサ全体を小型化することができる。
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、コンデンサ素子が金属化フィルムの巻回体から構成される場合、コンデンサ素子は、円柱状の巻回軸を備えていてもよい。巻回軸は、巻回状態の金属化フィルムの中心軸線上に配置されるものであり、金属化フィルムを巻回する際の巻軸となるものである。
（リード端子）
　本発明のフィルムコンデンサにおいて、リード端子は、外装ケースの内部に充填された充填樹脂から外部に向かって突出する。
　リード端子がコンデンサ素子の外部電極と電気的に接続されている部分は、外部電極の小領域に設けられることから、リード端子に負荷がかかると、外部電極からリード端子が分離してしまうおそれがある。そこで、外装ケースの内部においては、コンデンサ素子の外部電極とリード端子の外部に充填樹脂が位置し、両者を密着固定する。これにより、リード端子の突出部に負荷がかかっても、充填樹脂によってリード端子と外部電極との接続が補強され、両者の分離を抑制することができる。
　外部電極とリード端子との接続位置は、外部電極の中央部でもよいし、特許第４７３３５６６号の図１に記載されているように開口部に近い電極端部であってもよい。
（その他の実施形態）
　図１では、単一の外装ケースに単一のコンデンサ素子が収納されている例を示したが、例えば、特開２０１２－６９８４０号公報に記載されているように、単一の外装ケースに複数のコンデンサ素子が収納されていてもよい。
　また、これまでは、第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムとが積層された状態で巻回された巻回型フィルムコンデンサを用いて説明したが、第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムとが積層された積層型フィルムコンデンサであってもよい。積層型フィルムコンデンサなどのフィルムコンデンサであっても、上述した本発明の作用及び効果が得られる。
　以下、本発明のフィルムコンデンサをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
［外装ケースの作製］
　表１に示す無機充填材を含むＬＣＰ材料Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いて、フィルムコンデンサ用の外装ケースを射出成形により作製した。成形時の金型温度は、各ＬＣＰ材料のメーカー推奨金型温度の上限、中央又は下限の温度とした。
　表１に示す繊維状の無機充填材として、直径１０μｍ、長さ３００μｍのガラス繊維を用い、板状の無機充填材として、断面径１５μｍ、高さ１μｍのタルクを用いた。
［外装ケースの評価］
（無機充填材の露出量）
　試料Ｎｏ．１～１２について、上述した方法により、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量を測定した。各試料につき、３箇所の露出量を測定した。
（ケース表面の剥離性）
　外装ケースの外表面にアクリル系粘着テープ（粘着力：５．５Ｎ／１９ｍｍ）を粘着させ、これを剥がした際に外装ケースの外表面の樹脂が繊維状に剥離するかを確認した。樹脂の剥離が発生したものを×（不可）、樹脂の剥離が発生しなかったものを〇（良）と評価した。さらに、熱硬化性ポリエステル粘着テープ（粘着力：１２Ｎ／１９ｍｍ）を粘着させ、これを剥がした際に樹脂の剥離が発生しなかったものを◎（優）と評価した。
（ケース外観）
　外装ケースの外表面にレーザー印字を施し、目視によりレーザー印字が鮮明に観察できる場合を○（良）、鮮明に観察できない場合を×（不可）と判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１中、無機充填材の露出量が０％の試料は、無機元素を検出できなかった。
　表１に示すように、繊維状の無機充填材を含む試料では、外装ケースの外表面における無機充填材の露出量が５％以上、９０％以下の範囲であると、外装ケースの外表面において樹脂の剥離が発生せず、外観も優れていた。
　特に、繊維状の無機充填材及び板状の無機充填材の両方を含む条件では、外装ケースの外表面における樹脂の剥離に対して、より高い効果が確認できた。
　また、同じＬＣＰ材料を用いても、成形時の金型温度によって無機充填材の露出量が変化しており、具体的には、金型温度が低いと無機充填材の露出量が増加する傾向が見られた。したがって、成形時の金型温度によっても無機充填材の露出量を制御することが可能である。
　１　フィルムコンデンサ
　１０　コンデンサ素子
　１１　第１の金属化フィルム
　１２　第２の金属化フィルム
　１３　第１の樹脂フィルム
　１４　第２の樹脂フィルム
　１５　第１の金属層
　１６　第２の金属層
　２０　外装ケース
　２１　開口部
　２２　底部
　２３　第１の側壁
　２４　第２の側壁
　２５　第３の側壁
　２６　第４の側壁
　２７　凹部
　２８　テーパー部
　３０　充填樹脂
　４０，４０ａ　金属化フィルムの巻回体
　４１　第１の外部電極
　４２　第２の外部電極
　５１　第１のリード端子
　５２　第２のリード端子

Claims (8)

  1. 　樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムを備えるコンデンサ素子と、
    　前記コンデンサ素子を内部に収納する外装ケースと、
    　前記コンデンサ素子と前記外装ケースとの間に充填された充填樹脂とを備えるフィルムコンデンサであって、
    　前記外装ケースが、液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、
    　前記外装ケースの外表面における前記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下である、フィルムコンデンサ。
  2. 　前記樹脂組成物は、前記無機充填材として、繊維状の無機材料及び板状の無機材料の両方を含む、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
  3. 　前記外装ケースの前記外表面に、レーザー及びインクの少なくとも一方による印字がされている、請求項１又は２に記載のフィルムコンデンサ。
  4. 　前記外装ケースは、ゲート痕を有する射出成形品である、請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルムコンデンサ。
  5. 　樹脂フィルムの表面に金属層が設けられた金属化フィルムを備えるコンデンサ素子を内部に収納するための、フィルムコンデンサ用の外装ケースであって、
    　液晶ポリマーと無機充填材とを含む樹脂組成物から構成されており、
    　外表面における前記無機充填材の露出量が、５％以上、９０％以下である、フィルムコンデンサ用の外装ケース。
  6. 　前記樹脂組成物は、前記無機充填材として、繊維状の無機材料及び板状の無機材料の両方を含む、請求項５に記載の外装ケース。
  7. 　前記外表面に、レーザー及びインクの少なくとも一方による印字がされている、請求項５又は６に記載の外装ケース。
  8. 　ゲート痕を有する射出成形品である、請求項５～７のいずれか１項に記載の外装ケース。
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