WO2023047943A1 - コンデンサ - Google Patents

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WO2023047943A1
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external electrodes
electrode
external
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智生 稲倉
克之 平上
Original Assignee
株式会社村田製作所
株式会社指月電機製作所
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/228—Terminals
    • H01G4/232—Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G4/002—Details
    • H01G4/228—Terminals
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/32—Wound capacitors

Definitions

  • the present invention relates to capacitors.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2004-100003 proposes forming unevenness on the joint surface of the lead terminal with the metallikon electrode. According to Patent Literature 1, this ensures that the lead terminal is connected and fixed to the metallikon electrode.
  • An object of the present invention is to provide a capacitor having high connection reliability between external electrodes and lead terminals.
  • the present invention comprises a capacitor element, an external electrode arranged on an end surface of the capacitor element, and a lead terminal joined to the external electrode, and the external electrode has a porosity of 8% or more and 20% or less.
  • the capacitor has a porosity of 8% or more and 20% or less.
  • the porosity of the external electrodes is preferably 10% or more and 20% or less. Thereby, the joint between the external electrode and the lead terminal becomes stronger.
  • the external electrode is, for example, a metallikon electrode.
  • the porosity of the metallikon electrode is easy to control.
  • the external electrode may contain an alloy of zinc and aluminum.
  • the capacitor element has an internal electrode, and the internal electrode is made of, for example, a metallized film.
  • the metallized film includes, for example, a resin film and a metal layer formed on at least one main surface of the resin film. That is, the capacitor of the present invention may be a film capacitor.
  • a capacitor having high connection reliability between external electrodes and lead terminals is provided.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a capacitor according to an embodiment of the invention
  • FIG. It is a perspective view of a capacitor for explaining a method of measuring bonding strength.
  • 10 is an electron microscope image (magnification: 300) of a part of the cross section of the external electrode of the capacitor manufactured in Example 2.
  • FIG. 3 is an electron microscopic image (magnification: 300) of a part of the cross section of the external electrode of the capacitor manufactured in Comparative Example 1.
  • the external electrodes provided on the end faces of capacitor elements have a dense structure for the purpose of reducing resistance and reducing moisture permeability.
  • a dense external electrode has a high hardness. Therefore, the adhesion between the external electrodes and the lead terminals is low, and the bonding strength tends to be low. Therefore, the idea of reducing the hardness of the external electrodes to improve the adhesion between the lead terminals and the external electrodes was conceived. According to this method, since it is not necessary to process the lead terminal to have unevenness, the mechanical strength of the lead terminal is not lowered.
  • the hardness of the external electrode is affected by the porosity, and the higher the porosity, the lower the hardness. This tendency is observed regardless of the material of the external electrodes.
  • the porosity of the external electrodes is controlled to reduce their hardness.
  • the porosity of conventional external electrodes is around 5% (approximately 4.5% to 6%).
  • the porosity of the external electrodes used in the present disclosure is 8% or more. This sufficiently reduces the hardness of the external electrodes. Therefore, when the lead terminal is joined to the external electrode, part of the lead terminal is likely to be embedded inside the external electrode, increasing the contact area between the two. As a result, the adhesion is improved, the bonding strength is increased, and the reliability of electrical connection is also improved. Furthermore, variations in adhesion between products are suppressed, and the yield is improved.
  • the porosity of the external electrodes should be 20% or less. If the porosity exceeds 20%, the conductive paths are reduced and the electrical resistance is greatly increased. Therefore, the performance as an electrode is degraded. In addition, since the contact area with the lead terminals is reduced, the adhesion is rather reduced.
  • a capacitor according to the present disclosure has good electrical properties (eg, ESR properties).
  • the porosity of the external electrodes is calculated as follows. First, the capacitor is cut to expose the cross section of the external electrodes. The cross section is observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 300 times, and binarized so that the voids are black and the other portions are white. Next, a measurement range having a cross-sectional area of 0.05 mm 2 or more is determined from the observation field of view. The measurement range is determined so as not to include areas other than the cross section of the external electrode, such as the background. Calculate the ratio of the black portion in this measurement range. This operation is performed for at least four other cross sections of the external electrode. An average value of 5 or more obtained values is regarded as the porosity of the external electrode.
  • SEM scanning electron microscope
  • the cutting direction of the capacitor is not particularly limited, and may be the thickness direction of the external electrodes or the direction parallel to the end face of the capacitor element.
  • the measurement range may be 0.3 mm 2 or less.
  • the measurement range is desirably 0.07 mm 2 or more and 0.2 mm 2 or less.
  • a capacitor according to the present disclosure includes a capacitor element, external electrodes arranged on end faces of the capacitor element, and lead terminals joined to the external electrodes.
  • the porosity of the external electrodes is 8% or more and 20% or less.
  • the capacitor according to the present disclosure can be applied to various uses.
  • the capacitor according to the present disclosure is particularly suitable for use in environments with large temperature changes. Furthermore, since high connection reliability can be expected over the long term, it is suitably used for electronic devices mounted on automobiles and industrial equipment, particularly electric compressors, pumps, and power devices. Examples of power devices include chargers, DC-DC converters, and drive inverters.
  • the size and shape of the capacitor are not particularly limited, and can be set appropriately according to the capacity, application, etc.
  • the type of capacitor is also not particularly limited.
  • Capacitors according to the present disclosure are typically film capacitors. Hereinafter, the capacitor according to the present disclosure will be described in detail by taking a film capacitor as an example. A capacitor according to the present disclosure is not limited to this.
  • a capacitor element generally includes two types of internal electrodes having different polarities (hereinafter referred to as a first internal electrode and a second internal electrode).
  • the capacitor element may be of the laminated type or of the wound type.
  • the first internal electrodes and the second internal electrodes are cut to a predetermined size and laminated alternately.
  • the first internal electrode and the second internal electrode are long bodies, which are laminated, then wound, and pressed if necessary.
  • the cross-section of the capacitor element can be elliptical (the track shape of an athletics stadium).
  • the configurations of the first internal electrode and the second internal electrode may be the same or different.
  • Each internal electrode is composed of, for example, a metallized film.
  • a metallized film includes a resin film and a metal layer formed on at least one main surface of the resin film.
  • the material of the resin film is not particularly limited, and may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
  • Thermosetting resins include, for example, phenol resins, epoxy resins, melamine resins, urea resins, unsaturated polyester resins, silicone resins, urethane resins, and thermosetting polyimides.
  • Thermoplastic resins include, for example, polypropylene, polyethersulfone, polyetherimide, and polyallyl arylate. These are used singly or in combination of two or more.
  • the resin film may further contain an additive such as a leveling agent.
  • the thickness of the resin film may be 5 ⁇ m or less, 3.5 ⁇ m or less, or 3.4 ⁇ m or less.
  • the thickness of the resin film may be 0.5 ⁇ m or more. In one aspect, the thickness of the resin film is 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the resin film can be measured using an optical thickness gauge.
  • the metal layer is formed on part of at least one main surface of the resin film, for example, by vapor deposition.
  • Metal species contained in the metal layer include, for example, aluminum, zinc, titanium, magnesium, copper, and nickel.
  • the thickness of the metal layer is not particularly limited. From the viewpoint of damage suppression, the thickness of the metal layer is preferably 5 nm or more. The thickness of the metal layer is preferably 40 nm or less. The thickness of the metal layer can be specified by observing a cross section obtained by cutting the metallized film in the thickness direction using an electron microscope such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the external electrodes are arranged on the end faces of the capacitor element.
  • the external electrodes are generally arranged on opposite end faces of the capacitor element, respectively.
  • the external electrodes are arranged on both respective end faces in the direction of the winding axis of the capacitor element.
  • the external electrode may cover the end surface of the capacitor element.
  • the external electrodes are electrically connected to the internal electrodes and play a role in drawing out the internal electrodes to the outside.
  • One of the external electrodes (first external electrode) is electrically connected to the first internal electrode.
  • Another external electrode (second external electrode) is electrically connected to the second internal electrode.
  • the porosity of the external electrodes is 8% or more and 20% or less.
  • the porosity of at least one of the external electrodes to which the lead terminals are joined satisfies the above range. It is preferable that all the porosities of the external electrodes to which the lead terminals are joined satisfy the above range.
  • the porosity of the external electrodes is preferably 10% or more, more preferably 11% or more.
  • the porosity of the external electrodes is preferably 19% or less, more preferably 18% or less. In one aspect, the external electrode has a porosity of 10% or more and 20% or less.
  • the external electrodes are typically made of metal.
  • Metal species include, for example, zinc, aluminum, tin, and zinc-aluminum alloys.
  • the aluminum content is, for example, 20% or less, 18% or less, or 15% or less.
  • the aluminum content is, for example, 0.1% or more, 0.5% or more, or 1% or more.
  • the thickness of the external electrodes is not particularly limited.
  • the thickness of the external electrode is, for example, 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the thickness of the external electrode is the length of the external electrode in the direction normal to the end face of the capacitor element.
  • the thickness of the external electrode is the average value of arbitrary multiple locations (preferably three or more locations).
  • the external electrodes are formed, for example, by spraying metal onto the end faces of the capacitor element. Such external electrodes are commonly referred to as metallikon electrodes.
  • a metallikon electrode is preferable in that the porosity can be easily controlled.
  • the porosity of the metallikon electrode can be controlled by adjusting the air spray pressure, the amount of metal sprayed per unit time, the shape of the spray nozzle, the distance from the tip of the spray nozzle to the object, and the like. For example, by adjusting the blowing air pressure to more than 0.15 MPa and less than 0.7 MPa, the porosity of the metallikon electrode can be controlled to 8% or more and 20% or less.
  • the porosity of the metallikon electrode can be controlled to 8% or more and 20% or less by adjusting the thermal spraying of the metal to more than 20 g/min and less than 140 g/min.
  • the lead terminals are joined to and electrically connected to the external electrodes.
  • One or more lead terminals are usually joined to one external electrode.
  • the lead terminals are joined to the external electrodes by welding, for example. According to the present disclosure, since the adhesion between the lead terminal and the external electrode is improved, the bonding strength is increased.
  • the joint position between the lead terminal and the external electrode is not particularly limited. As will be described later, when the capacitor element and the external electrodes are resin-sealed, the lead terminals are joined to the external electrodes so that a portion of the lead terminals are exposed outside from the sealing resin.
  • the material of the lead terminal is not particularly limited as long as it exhibits conductivity.
  • the lead terminal may be, for example, a steel wire or a copper wire, and these wires may be tin-plated, zinc-plated, copper-plated, nickel-plated, or the like.
  • the cross-sectional shape of the lead terminal is also not particularly limited, and may be circular, elliptical, or rectangular.
  • the capacitor element and the external electrodes may be sealed with a sealing material.
  • a sealing material is a cured product of a thermosetting resin.
  • thermosetting resins include epoxy resins and urethane resins.
  • the capacitor element and the external electrodes are sealed with a hardened thermosetting resin.
  • the sealing material may further contain an inorganic filler.
  • the capacitor element may be housed in a case.
  • the gap between the capacitor element and the case is filled with a sealing material.
  • This capacitor is manufactured, for example, as follows. First, a capacitor element having an external electrode is arranged, and lead terminals are led out of the case. Thereafter, a thermosetting resin is filled between the case and the capacitor element and cured.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a capacitor according to the present disclosure.
  • the capacitor 10 includes a capacitor element 1, two external electrodes (first external electrode 2A, second external electrode 2B), and two lead terminals (first lead terminal 3A, second lead terminal 3B).
  • the end face shape of capacitor element 1 is elliptical.
  • First external electrode 2A is arranged on one end surface of capacitor element 1
  • second external electrode 2B is arranged on the other end surface of capacitor element 1 .
  • the first lead terminal 3A is joined to the first external electrode 2A
  • the second lead terminal 3B is joined to the second external electrode 2B.
  • Example 1 A metallized film was prepared by vapor-depositing aluminum on a urethane resin film (thickness: 3 ⁇ m) so as to have a thickness of 20 nm.
  • a capacitor element was produced by laminating two sheets of this metallized film and winding them.
  • a zinc-aluminum alloy (6% aluminum content) was thermally sprayed on both end surfaces of the obtained capacitor element in the direction of the winding axis to form two external electrodes (thickness: 1 mm). After that, lead terminals (tinned copper wire, diameter 1.2 mm) were resistance-welded to each of the two external electrodes. As a result, 10 film capacitors were obtained.
  • the resulting film capacitor was cut along the winding axis to expose the cross section of the external electrodes.
  • This cross section was observed with a SEM (S-3400N, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) at a magnification of 300 times.
  • a measurement range having a cross-sectional area of 0.08 mm 2 was determined from the observation field, and the ratio of the black portion was calculated.
  • This operation was performed for the other four cross sections of the external electrodes and the other nine film capacitors, and averaged (number of cross sections measured: 50).
  • the porosity of the external electrodes was 10.1%.
  • Example 2-4 Comparative Example 1-4
  • the porosity of the external electrodes was adjusted to the value shown in Table 1 by changing the air spray pressure and the amount of metal sprayed per time when forming the external electrodes. , 10 film capacitors were produced.
  • the lead terminals and the external electrodes are firmly joined.
  • the film capacitor of Example 1-4 also has a low resistance value.
  • the film capacitor of Comparative Example 1-3 has a small porosity and is inferior in bonding strength.
  • the film capacitor of Comparative Example 4 has a large porosity and a bonding strength comparable to that of Example 4. However, since the porosity is too large, the resistance value of the external electrodes themselves increases, resulting in a large resistance value as a capacitor.
  • FIG. 3 shows a SEM image (magnification: 300) of a part of the cross section of the external electrode of the capacitor manufactured in Example 2.
  • FIG. 4 shows a SEM image (magnification: 300) of a part of the cross section of the external electrode of the capacitor manufactured in Comparative Example 1. As shown in FIG. In the illustrated example, the area surrounded by a rectangle is the measurement range.
  • the capacitor of the present invention can be expected to have high connection reliability over the long term, it can be applied to various electronic devices.
  • Capacitor 1 Capacitor Element 2A First External Electrode 2B Second External Electrode 3A First Lead Terminal 3B Second Lead Terminal

Abstract

外部電極とリード端子との高い接続信頼性を有するコンデンサを提供する。コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の端面に配置された外部電極と、前記外部電極に接合されたリード端子と、を備え、前記外部電極の空隙率は、８％以上２０％以下である、コンデンサである。

Description

コンデンサ
　本発明は、コンデンサに関する。
　コンデンサにおいて、コンデンサ素子の電極を外部に引き出す外部電極と、外部電極に接合しているリード端子との電気的接続の確実性は、重要である。特許文献１は、リード端子のメタリコン電極との接合面に、凹凸を形成することを提案している。特許文献１によれば、これにより、リード端子がメタリコン電極に確実に接続および固定される。
特開２００８－１６６４５７号公報
　しかしながら、特許文献１の方法によりメタリコン電極との接続および固定を確実にするには、リード端子に形成される凹凸を大きくする必要がある。リード端子に深い凹部を形成すると、リード端子の機械的強度が低下して、破断し易い。つまり、目的に反して、接続の信頼性は低下する。メタリコン電極の材質によっては、リード端子に凹凸を形成しても、接続等の向上効果が見られない場合もある。
　本発明は、外部電極とリード端子との高い接続信頼性を有するコンデンサを提供することを目的とする。
　本発明は、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の端面に配置された外部電極と、前記外部電極に接合されたリード端子と、を備え、前記外部電極の空隙率は、８％以上２０％以下である、コンデンサに関する。これにより、外部電極とリード端子との接合が強固になって、接続信頼性が向上する。
　前記外部電極の前記空隙率は、１０％以上２０％以下であることが好ましい。これにより、外部電極とリード端子との接合はより強固になる。
　前記外部電極は、例えば、メタリコン電極である。メタリコン電極の空隙率は、制御し易い。
　前記外部電極は、亜鉛とアルミニウムとの合金を含んでいてよい。
　前記コンデンサ素子は、内部電極を備え、前記内部電極は、例えば、金属化フィルムにより構成される。前記金属化フィルムは、例えば、樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの少なくとも一方の主面に形成された金属層と、を備える。つまり、本発明のコンデンサは、フィルムコンデンサであってよい。
　本発明によれば、外部電極とリード端子との高い接続信頼性を有するコンデンサが提供される。
本発明の一実施形態に係るコンデンサを模式的に示す斜視図である。 接合強度の測定方法を説明する、コンデンサの斜視図である。 実施例２で作製されたコンデンサの、外部電極の断面の一部の電子顕微鏡画像（倍率３００倍）である。 比較例１で作製されたコンデンサの、外部電極の断面の一部の電子顕微鏡画像（倍率３００倍）である。
　従来、コンデンサ素子の端面に設けられた外部電極は、抵抗値の低減や水分透過率を低下させる目的で、緻密な構造を有している。緻密な外部電極は、高い硬度を有する。そのため、外部電極とリード端子との密着性は低く、接合強度も小さくなり易い。そこで、外部電極の硬度を低下させて、リード端子と外部電極との密着性を向上させることを着想した。この方法によれば、リード端子に凹凸加工を施すことを要しないため、その機械的強度は低下しない。
　外部電極の硬度は空隙率に影響され、空隙率が大きいほど、硬度は低くなる。外部電極の材質によらず、この傾向はみられる。本開示では、外部電極の空隙率を制御して、その硬度を低下させる。従来の外部電極の空隙率は、５％前後（４．５％～６％程度）である。本開示で用いられる外部電極の空隙率は８％以上である。これにより、外部電極の硬度は十分に低下する。そのため、リード端子を外部電極に接合する際、リード端子の一部が外部電極の内部に埋め込まれ易くなって、両者の接触面積が増える。これにより、密着性が向上して、接合強度が高まるとともに、電気的接続の確実性も向上する。さらに、製品ごとの密着性のバラツキが抑制されて、歩留まりが向上する。
　一方、外部電極の電気抵抗を考慮して、外部電極の空隙率は２０％以下にする。空隙率が２０％を超えると、導電パスが減少して電気抵抗が大きく上昇する。そのため、電極としての性能が低下してしまう。加えて、リード端子との接触面積が減少するため、かえって密着性が低下する。
　外部電極の空隙率を８％以上２０％以下にすることで、電極としての性能を損なうことなく、接合強度が高く、接続信頼性に優れたコンデンサを得ることができる。本開示に係るコンデンサは、良好な電気特性（例えば、ＥＳＲ特性）を有する。
　外部電極の空隙率は、以下のようにして算出される。
　まず、コンデンサを切断し、外部電極の断面を露出させる。断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で３００倍の倍率で観察し、空隙部が黒、それ以外が白になるように二値化処理する。次いで、観察視野の中から、０．０５ｍｍ２以上の断面積を有する測定範囲を決定する。測定範囲は、背景等、外部電極の断面以外が含まれないように決定される。この測定範囲における、黒色の部分の割合を算出する。この作業を、外部電極の他の少なくとも４カ所の断面に対して実施する。得られた５以上の値の平均値を、当該外部電極の空隙率とみなす。コンデンサの切断方向は特に限定されず、外部電極の厚み方向であってもよいし、コンデンサ素子の端面に平行な方向であってもよい。測定範囲は、０．３ｍｍ２以下であってよい。測定範囲は、０．０７ｍｍ２以上０．２ｍｍ２以下が望ましい。
［コンデンサ］
　本開示に係るコンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子の端面に配置された外部電極と、外部電極に接合されたリード端子と、を備える。外部電極の空隙率は、８％以上２０％以下である。
　本開示に係るコンデンサは、種々の用途に適用可能である。本開示に係るコンデンサは、なかでも、温度変化の大きい環境で使用されるのに適している。さらに、長期的に高い接続信頼性が期待できるため、自動車や産業機器に搭載される電子機器、特に、電動コンプレッサー、ポンプ、パワーデバイスに好適に用いられる。パワーデバイスとしては、例えば、チャージャー、ＤＣ－ＤＣコンバータ、駆動用インバータが挙げられる。
　コンデンサの大きさや形状は特に限定されず、容量、用途等に応じて適宜設定すればよい。コンデンサの種類も特に限定されない。本開示に係るコンデンサは、典型的には、フィルムコンデンサである。以下、フィルムコンデンサを例に挙げて、本開示に係るコンデンサを詳細に説明する。本開示に係るコンデンサは、これに限定されない。
（コンデンサ素子）
　コンデンサ素子は、通常、極性の異なる２種の内部電極（以下、第１内部電極および第２内部電極と称する。）を備える。コンデンサ素子は、積層型であってよく、巻回型であってよい。積層型のコンデンサ素子において、第１内部電極と第２内部電極とは、所定の大きさに裁断されており、交互に複数積層されている。巻回型のコンデンサ素子において、第１内部電極と第２内部電極とは長尺体であって、積層された後、巻回され、必要に応じてプレスされている。この場合、コンデンサ素子の断面は楕円形（陸上競技場のトラック形）になり得る。第１内部電極および第２内部電極の構成は、同じであってよく、異なっていてよい。
　各内部電極は、例えば、金属化フィルムにより構成される。金属化フィルムは、樹脂フィルムと、樹脂フィルムの少なくとも一方の主面に形成された金属層と、を備える。
　樹脂フィルムの材質は、特に限定されず、熱硬化性樹脂であってよく、熱可塑性樹脂であってよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミドが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、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、ポリアリルアリレートが挙げられる。これらは、１種を単独で、あるいは、２種以上を組み合わせて用いられる。樹脂フィルムは、さらに、レベリング剤等の添加剤を含んでいてよい。
　樹脂フィルムの厚みは、５μｍ以下であってよく、３．５μｍ以下であってよく、３．４μｍ以下であってよい。樹脂フィルムの厚みは、０．５μｍ以上であってよい。一態様において、樹脂フィルムの厚みは、０．５μｍ以上５μｍ以下である。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。
　金属層は、樹脂フィルムの少なくとも一方の主面の一部に、例えば蒸着法により形成される。金属層に含まれる金属種としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、チタン、マグネシウム、銅、ニッケルが挙げられる。
　金属層の厚みは特に限定されない。損傷抑制の観点から、金属層の厚みは、５ｎｍ以上が好ましい。金属層の厚みは、４０ｎｍ以下が好ましい。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。
（外部電極）
　外部電極は、コンデンサ素子の端面に配置される。外部電極は、通常、コンデンサ素子の対向する両端面に、それぞれ配置されている。例えば巻回型のコンデンサ素子の場合、外部電極は、コンデンサ素子の巻回軸方向にある両方のそれぞれの端面に配置される。外部電極は、コンデンサ素子の端面を覆っていてもよい。
　外部電極は、内部電極と電気的に接続しており、内部電極を外部に引き出す役割を果たす。外部電極の１つ（第１外部電極）は、第１内部電極と電気的に接続されている。他の外部電極（第２外部電極）は、第２内部電極と電気的に接続されている。
　外部電極の空隙率は、８％以上２０％以下である。リード端子が接合される外部電極のうち、少なくとも１つの空隙率が上記範囲を満たす。リード端子が接合される外部電極のすべての空隙率が、上記範囲を満たすことが好ましい。外部電極の空隙率は、１０％以上が好ましく、１１％以上がより好ましい。外部電極の空隙率は、１９％以下が好ましく、１８％以下がより好ましい。一態様において、外部電極の空隙率は、１０％以上２０％以下である。
　外部電極は、典型的には、金属により形成される。金属種としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、スズ、亜鉛－アルミニウム合金が挙げられる。亜鉛－アルミニウム合金において、アルミニウムの含有率は、例えば、２０％以下であり、１８％以下であり、１５％以下である。亜鉛－アルミニウム合金において、アルミニウムの含有率は、例えば、０．１％以上であり、０．５％以上であり、１％以上である。
　外部電極の厚みは特に限定されない。外部電極の厚みは、例えば、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。外部電極の厚みは、コンデンサ素子の端面の法線方向における、外部電極の長さである。外部電極の厚みは、任意の複数カ所（望ましくは３カ所以上）の平均値である。
　外部電極は、例えば、コンデンサ素子の端面上に、金属を溶射することによって形成される。このような外部電極は、通常、メタリコン電極と言われる。メタリコン電極は、空隙率が制御し易い点で好ましい。メタリコン電極の空隙率は、エアーの吹付け圧力、金属の時間当たりの溶射量、吹付ノズルの形状、吹付ノズルの先端から対象物までの距離等を調整することにより、制御することができる。例えば、吹付エアー圧力を０．１５ＭＰａ超０．７ＭＰａ未満に調整することにより、メタリコン電極の空隙率を８％以上２０％以下に制御できる。金属の時間当たりの溶射を２０ｇ／分超１４０ｇ／分未満に調整することにより、メタリコン電極の空隙率を８％以上２０％以下に制御できる。
（リード端子）
　リード端子は、外部電極に接合され、電気的に接続している。リード端子は、通常、１つの外部電極に１以上接合される。リード端子は、例えば、溶接により外部電極と接合される。本開示によれば、リード端子と外部電極との密着性が向上するため、接合強度が高まる。
　リード端子と外部電極との接合位置は特に限定されない。後述するように、コンデンサ素子および外部電極が樹脂封止される場合、リード端子は、その一部が封止樹脂から外部に露出するように、外部電極に接合される。
　リード端子の材質は、導電性を示す限り特に限定されない。リード端子は、例えば、鋼線、銅線であってよく、これらの線材に、錫メッキ、亜鉛メッキ、銅メッキ、ニッケルメッキ等が施されたものであってよい。リード端子の断面形状も特に限定されず、円形、楕円形、矩形であってよい。
（封止材）
　コンデンサ素子および外部電極は、封止材により封止されていてもよい。これにより、耐水性および耐振動性等が向上され易い。封止材としては、代表的には、熱硬化性樹脂の硬化物が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂が挙げられる。この場合、コンデンサ素子および外部電極は、硬化した熱硬化性樹脂により封止されている。封止材は、さらに無機フィラーを含んでいてよい。
（コンデンサケース）
　コンデンサ素子は、ケースに収容されていてもよい。この場合、コンデンサ素子とケースとの隙間には、封止材が充填されている。このコンデンサは、例えば、以下のようにして作製される。まず、外部電極を備えるコンデンサ素子を配置し、リード端子をケースの外部へと引き出す。その後、ケースとコンデンサ素子との間に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させる。
　図１は、本開示に係るコンデンサを模式的に示す斜視図である。コンデンサ１０は、コンデンサ素子１と、２つの外部電極（第１外部電極２Ａ、第２外部電極２Ｂ）と、２つのリード端子（第１リード端子３Ａ、第２リード端子３Ｂ）と、を備える。コンデンサ素子１の端面形状は、楕円形である。第１外部電極２Ａは、コンデンサ素子１の一方の端面に配置されており、第２外部電極２Ｂは、コンデンサ素子１の他方の端面に配置されている。第１リード端子３Ａは、第１外部電極２Ａに接合されており、第２リード端子３Ｂは、第２外部電極２Ｂに接合されている。
　以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「％」は、ことわりのない限り、質量基準による。
［実施例１］
　ウレタン樹脂製の樹脂フィルム（厚さ３μｍ）に、アルミニウムを厚さ２０ｎｍになるように蒸着し、金属化フィルムを作製した。この金属化フィルムを２枚積層して、巻回することにより、コンデンサ素子を作製した。得られたコンデンサ素子の巻回軸方向の両端面に、亜鉛－アルミニウム合金（アルミニウム含有率６％）を溶射して、外部電極（厚さ１ｍｍ）を２つ形成した。その後、２つの外部電極にそれぞれ、リード端子（錫メッキ銅線、直径１．２ｍｍ）を抵抗溶接した。これにより、フィルムコンデンサを１０個得た。
　得られたフィルムコンデンサを巻回軸に沿って切断し、外部電極の断面を露出させた。この断面を、ＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製、Ｓ－３４００Ｎ）により倍率３００倍で観察した。観察視野の中から、０．０８ｍｍ２の断面積を有する測定範囲を決定し、黒色の部分の割合を算出した。この作業を、外部電極の他の４つの断面、および、他の９個のフィルムコンデンサについて実施し、平均化した（測定断面数：５０）。外部電極の空隙率は、１０．１％であった。
［実施例２－４、比較例１－４］
　外部電極を形成する際の、エアーの吹付け圧力や金属の時間当たりの溶射量を変えて、外部電極の空隙率を表１に示される値に調整したこと以外、実施例１と同様にして、フィルムコンデンサを１０個作製した。
［評価］
　作製されたフィルムコンデンサに対して、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
（１）接合強度
　図２に示すように、１０個のフィルムコンデンサそれぞれについて、一方のリード端子（図２では、第１リード端子３Ａ）を巻回軸方向に外向きに引っ張り、リード端子が外部電極から剥離したときの引張強度を、デジタルフォースゲージ（イマダ社製、ＺＴＡ－５０Ｎ）を用いて測定した。これらの引張強度の平均値を、リード端子と外部電極との接合強度とした。接合強度が７Ｎ以上、望ましくは８Ｎ以上であると、十分な接合強度を有していると評価できる。
（２）抵抗値
　１０個のフィルムコンデンサそれぞれの抵抗値を、抵抗計（ＲＭ３５４５、日置電機社製）により測定し、平均化して、そのフィルムコンデンサの抵抗値とした。算出された実施例２のフィルムコンデンサの抵抗値を基準にして、他のフィルムコンデンサの相対抵抗値を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１－４のフィルムコンデンサにおいて、リード端子と外部電極とは、強固に接合している。実施例１－４のフィルムコンデンサは、抵抗値も低い。
　一方、比較例１－３のフィルムコンデンサは空隙率が小さく、接合強度に劣る。比較例４のフィルムコンデンサは空隙率が大きく、実施例４と同程度の接合強度を有する。しかしながら、空隙率が大きすぎるため、外部電極自体の抵抗値が増大し、その結果、コンデンサとしての抵抗値が大きい。
　図３に、実施例２で作製されたコンデンサの、外部電極の断面の一部のＳＥＭ画像（倍率３００倍）を示す。図４に、比較例１で作製されたコンデンサの、外部電極の断面の一部のＳＥＭ画像（倍率３００倍）を示す。図示例において、矩形に囲まれた部分が測定範囲である。
　本発明のコンデンサは、長期的に高い接続信頼性が期待できるため、種々の電子機器に適用可能である。
　本願は、２０２１年９月２７日付けで日本国にて出願された特願２０２１－１５６８６６に基づく優先権を主張し、その記載内容の全てが、参照することにより本明細書に援用される。
　　１０　コンデンサ
　　　１　コンデンサ素子
　　２Ａ　第１外部電極
　　２Ｂ　第２外部電極
　　３Ａ　第１リード端子
　　３Ｂ　第２リード端子

Claims (5)

  1. 　コンデンサ素子と、
    　前記コンデンサ素子の端面に配置された外部電極と、
    　前記外部電極に接合されたリード端子と、を備え、
    　前記外部電極の空隙率は、８％以上２０％以下である、コンデンサ。
  2. 　前記外部電極の前記空隙率は、１０％以上２０％以下である、請求項１に記載のコンデンサ。
  3. 　前記外部電極は、メタリコン電極である、請求項１または２に記載のコンデンサ。
  4. 　前記外部電極は、亜鉛とアルミニウムとの合金を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のコンデンサ。
  5. 　前記コンデンサ素子は、内部電極を備え、
    　前記内部電極は、金属化フィルムにより構成されており、
    　前記金属化フィルムは、樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの少なくとも一方の主面に形成された金属層と、を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のコンデンサ。
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