JP2015103777A

JP2015103777A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2015103777A
Application number: JP2013245805A
Authority: JP
Inventors: 一司佐藤; Ichiji Sato; 朗菊地; Akira Kikuchi
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-06-04

Abstract

【課題】金属化フィルムを使用し、巻き回して筒形とし、両端にメタリコン電極を設け、そのメタリコン電極にそれぞれ外部引き出し端子を接続したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する、上端面に開口部のある有底箱状のケースと、このケース内を充填する充填樹脂とを有する金属化フィルムコンデンサにおいて、部品点数の増加を抑えながら、耐湿性を向上させ、合わせてインダクタンスを低減する。【解決手段】コンデンサ素子１を、一方の電極がケース３の開口面側になるように配置し、他方をケース３の底面側に配置し、ケース３の底面側に配置した外部引き出し端子４ｂを、ケース３の開口面で、絶縁シート６を介してケースの開口側に配置した外部引き出し端子４ａと重ね合わせ、ケース開口部を覆うプレート状のサイズに形成されていることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。【選択図】図１

Description

本発明は、金属化フィルムコンデンサに関し、特に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た金属化フィルムコンデンサに関するものである。

近年、環境への配慮から、省エネルギー化、高効率化に適したインバータ回路が採用されているが、使用電圧が高いことから、コンデンサのなかでもフィルムコンデンサを採用する傾向がある。特に車載等の移動体などの用途では、耐湿性など使用される条件が、広い温度範囲で長期にわたり求められている。

従来、図３に示すように、金属化フィルムを使用したコンデンサ素子１を上端面に開口部があるケース３に収納し、充填樹脂７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し、電極を引き出すために巻回した端面に亜鉛などの金属を溶射しメタリコン電極２を施しコンデンサ素子１を製作する。次に、コンデンサ素子１の両端のメタリコン電極２に外部引き出し端子４を接続し、ケース３に収納した後、充填樹脂７で充填していた。

このような開口部があるケースに収納した金属化フィルムコンデンサの耐湿性を向上させるために、特許文献１では、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有する積層板を配置した方法が開示されている。

また、特許文献２では、複数のコンデンサ素子を一方のメタリコン電極がケースの開口面側になるように配置し、外部引き出し端子の一方をケースの開口面を覆うプレート状のサイズに形成させ、他方をケースの底面側に配置した方法が開示されている。

特開２００３−３３８４２４号公報特開２００４−１８６６４０号公報

確かに、特許文献２の方法では、特許文献１にくらべて、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有する積層板がないので、部品点数は減少させることができる。しかし、プレート状の外部引き出し端子とメタリコン電極とは、大電流に対して安定した接続目的の場合、はんだによる接続となる。そして、このはんだによる接続の場合、接続部分は加熱させる必要があり、プレート状の外部引き出し端子は、メタリコン電極との接続部分で加熱しやすいように、接続部分の周辺が切り抜かれた切片状になっている。このように特許文献２の方法では、ケースの開口面を覆うプレートが、穴あきプレートであるため、特許文献１のような穴ないプレートにくらべて、耐湿性が劣ってしまう。

本発明は、コンデンサ素子を、開口面のあるケースに収納する場合において、部品点数の増加を抑えながら、耐湿性を向上させることを目的にしている。また合わせて、インダクタンスの低減も目的にしている。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記のフィルムコンデンサを提供するものである。
（１）金属化フィルムを使用し、巻き回して筒形とし、両端にメタリコン電極を設け、そのメタリコン電極にそれぞれ外部引き出し端子を接続したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する、上端面に開口部のある有底箱状のケースと、このケース内を充填する絶縁性の充填樹脂とを有する金属化フィルムコンデンサにあって、前記コンデンサ素子を一方の前記メタリコン電極が前記ケースの開口面側になるように配置し、他方を前記ケースの底面側に配置し、前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子を、前記ケースの開口面で、絶縁シートを介して、前記ケースの開口側に配置した前記外部引き出し端子と重ね合わせ、前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子または前記絶縁シートを、前記ケースの開口部を覆うプレート状のサイズに形成されていることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。
（２）上記（１）において、前記絶縁シートを介して前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子と前記ケースの開口側に配置した前記外部引き出し端子とは重なったままで充填樹脂から外部に露出されていることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。

本発明によれば、コンデンサ素子を一方の電極がケースの開口面側になるように配置し、他方をケースの底面側に配置し、ケースの底面側に配置した外部引き出し端子を、ケースの開口面で、絶縁シートを介してケースの開口側に配置した外部引き出し端子と重ね合わせ、ケースの底面側に配置した外部引き出し端子または絶縁シートを、ケース開口部を覆うプレート状のサイズに形成させることにより、部品点数の増加を抑えながら耐湿性を向上させ、同時に、外部引き出し端子を重ね合わせることにより、インダクタンスを低減させる金属化フィルムコンデンサを提供することができる。

本発明に係る金属化フィルムコンデンサの断面の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製作方法の例を示している従来の金属化フィルムコンデンサの断面の概略図を示している。

本発明のメタリコン電極は、一般的にフィルムコンデンサに使用しているものが使用でき、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金からなり、溶射によってコンデンサ素子の端面に形成されたものである。場合によっては、電極の表面にめっきを施してもよい。

本発明のコンデンサ素子は、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等のフィルム表面に、アルミニウムや銅、亜鉛などの金属を蒸着した金属化フィルムを重ねて巻回し、両端面に亜鉛、銅、アルミニウムなどの金属を溶射しメタリコン電極を設けた一般的なものである。

その製作方法は、巻き軸治具を使用してまずフィルムを巻回して巻き芯とし、続けて金属化フィルムを重ねて巻回し、最後に巻き軸治具を抜き取る方法や、巻き軸治具に筒状のプラスチック等の巻き芯を挿入し、金属化フィルムを重ねて巻回し、その後、プラスチック等の巻き芯を残したまま巻き軸治具を抜き取る方法がある。

本発明のケースは、上端面に開口部のある有底箱状の一般的にフィルムコンデンサに使用できる容器で、プラスチックまたは金属からなる。プラスチックであれば、たとえば、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリカーボネート系、またはポリフェニレンスルフィド系などの樹脂からなる。金属であれば、たとえば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、ステンレス、銅などからなる。また、金属にプラスチックが積層されたものも使用できる。

本発明の充填樹脂は、一般的にフィルムコンデンサの充填用に使用している絶縁材料で、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂にフィラー等を混ぜたものである。フィラーとしては、珪素、チタン、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭化物、窒化物、これらの複合物などが使用できる。必要があれば、難燃剤、酸化防止剤を添加してもよい。

本発明の絶縁シートは、外部引き出し端子間を絶縁するシートで、ピンホールのないまたは透湿性の少ないプラスチックシートが使用でき、ケースを覆うプレート状のサイズに形成すると、ケース内への耐湿性を向上させることができる。

また、充填樹脂により充填されるケース内部分で、不織布のようなポーラスなシートを使用すると、ポーラス部分に充填樹脂が含浸されるので、外部引き出し端子間の密着が改善される。

本発明の外部引き出し端子は、メタリコン電極に接続し外部に引き出しをするための電極で、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス、燐青銅、真鍮等の金属または合金などの金属箔が使用できる。また、表面に錫、半田等をめっきする場合もある。錫めっきを施した銅が好適である。厚さ、形状は、製品の要求する許容電流やＥＳＬ（等価直列インダクタンス）または強度やストレス軽減等を考慮して設計される。

外部引き出し端子とメタリコン電極との接続は、スポット溶接、かしめ、はんだ付け等特に限定するわけではないが、大電流に対して安定した接続目的の場合、接続面積が広くとれる点ではんだ付けが好ましい。はんだ付けの場合、外部引き出し端子の接続部の周辺を切り抜いて切片部を設けると、切片部の先端部分で特に加熱しやすくなりはんだ付けしやすくなる。

また、外部引き出し端子には、絶縁シートを介して積層する部分を設けるが、重ね合わせの位置関係を正確に得るために、目印用の貫通穴、切り欠き部等を必要に応じて設けてもよい。

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断面の概略図を示している。

コンデンサ素子１は、端部のメタリコン電極２を上下にして横に複数ならべ、上端面に開口部のある有底箱状のケース３内に収納されている。コンデンサ素子１は、ひとつの場合でも同様となる。そして、ケース３の開口部側のメタリコン電極２とケース開口部側の外部引き出し端子４ａとが、はんだの接続部５によりそれぞれ接続されていて、ケース３の底面側のメタリコン電極２とケース底面側の外部引き出し端子４ｂとがはんだの接続部５によりそれぞれ接続されている。上下の外部引き出し端子４は、メタリコン電極２との接続部分で水平方向となっている。

ケース底面側の外部引き出し端子４ｂは、ケース３の側面に沿って上昇させ、ケース３の開口面側で、絶縁シート６を介してケース開口部側の外部引き出し端子４ａと重ね合わせ、水平方向にケース３の開口面を覆うプレート状のサイズに形成させている。絶縁シート６のほうを、水平方向にケース３の開口面を覆うプレート状のサイズに形成させてもよい。

また、ケース３内は、充填樹脂７により充填されていて、絶縁シート６を介して重ね合わされた外部引き出し端子４は、重ね合わされたままで充填樹脂７の界面から外部に露出している。また図１では、
外部引き出し端子４の外部に露出した部分は折り曲げて水平方向に引き出されている。

図２は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサの製作方法の例を示している。図２（ａ）は外部引き出し端子４の接続前を、図２（ｂ）はケース開口部側の外部引き出し端子４ａの接続後を、図２（ｃ）はケース底面側の外部引き出し端子４ｂの接続後を、図２（ｄ）は、充填樹脂７の注入前を示している。

まず、図２（ａ）に示すように、複数のコンデンサ素子１をメタリコン電極２が上下になるように配置させる。

次に、図２（ｂ）に示すように、各コンデンサ素子１のメタリコン電極部２が接続できるように、ケース開口部側の外部引き出し端子４ａには、接続部５の周辺が切り抜かれた切片部８を設ける。この切片部８により、メタリコン電極との接続部５で加熱しやすくなりはんだ付けしやすくなる。

次に、図２（ｃ）に示すように、ケース底面側の外部引き出し端子４ｂも同様に各コンデンサ素子１の下部のメタリコン電極部２と接続する。また、ケース底面側の外部引き出し端子４ｂは、外側のコンデンサ素子１の側面に沿って垂直に引き延ばす。次にケース３の開口面側で、絶縁シート６を介してケース開口部側の外部引き出し端子４ａと重ね合わせ、水平方向にケース３の開口面を覆うプレート状のサイズに形成させている。

次に、図２（ｄ）に示すように、配線が完了した複数のコンデンサ素子１をケース３内に収納する。このとき、外部引き出し端子４は絶縁シート６を介してケース３外に引き出されている。そして、その後、充填樹脂で充填する。

１…コンデンサ素子、２…メタリコン電極、３…ケース、４…外部引き出し端子、４ａ…ケース開口部側の外部引き出し端子、４ｂ…ケース底面側の外部引き出し端子、５…接続部、６…絶縁シート、７…充填樹脂、８…切片部

Claims

金属化フィルムを使用し、巻き回して筒形とし、両端にメタリコン電極を設け、そのメタリコン電極にそれぞれ外部引き出し端子を接続したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収容する、上端面に開口部のある有底箱状のケースと、このケース内を充填する絶縁性の充填樹脂とを有する金属化フィルムコンデンサにあって、前記コンデンサ素子を一方の前記メタリコン電極が前記ケースの開口面側になるように配置し、他方を前記ケースの底面側に配置し、前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子を、前記ケースの開口面で、絶縁シートを介して、前記ケースの開口側に配置した前記外部引き出し端子と重ね合わせ、前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子または前記絶縁シートを、前記ケースの開口部を覆うプレート状のサイズに形成されていることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。
請求項１において、前記絶縁シートを介して前記ケースの底面側に配置した前記外部引き出し端子と前記ケースの開口側に配置した前記外部引き出し端子とは重なったままで充填樹脂から外部に露出されていることを特徴とした金属化フィルムコンデンサ。