JP2007287829A - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】メタリコン金属の除去作業工程を削減し少ない工数でさらに耐湿性を向上することを目的とすること。
【解決手段】誘電体フィルム２上に金属蒸着電極３を形成した金属化フィルムを金属蒸着電極３が前記誘電体フィルム２を介して対向するように巻回し、両端面にメタリコン電極５を形成し、メタリコン電極５から上方に表出するように取り付けられた外部端子を備えたコンデンサ素子１と、コンデンサ素子１の外周部に離型剤を塗布したガスバリア性プラスチックフィルム４を巻回したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサである。
【選択図】図３

Description

本発明は、誘電体フィルムに金属を蒸着した金属化フィルムを巻回した金属化フィルムコンデンサに関するものである。

図９は従来の金属化フィルムコンデンサを表す側断面図である。

図９において、コンデンサ素子１０６は誘電体フィルムの片面に金属を蒸着させた２枚の金属化フィルムを対向させ巻回し、巻き終わり最外周部には高分子フィルムを用いた後巻フィルム１０８を巻回したものである。

コンデンサ素子１０６の巻回端面には電極引出し部としてメタリコン電極１０７が形成されている。

耐湿性を向上させるためには、ガスバリア性のあるフィルムなどをコンデンサ素子１０６の外周にバリア性のプラスチックフィルムである後巻フィルム１０８として巻回した後に、メタリコン電極１０７を金属溶射で形成するなどとしていた。このときには、メタリコン電極１０７を形成する際にコンデンサ素子１０６の外周部側面にメタリコン電極１０７の金属カスが付着するため、その付着した金属カスを除去する作業、工程が必要であった。

メタリコン電極１０７に外部端子１０９を接続した後、プラスチックフィルム１１０などで巻回し、コンデンサ素子１０６の両端面を絶縁樹脂１１１などで覆うことによって金属化フィルムコンデンサを構成するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
特開２００２−８９４０号公報 特開２００２−１８４６４２号公報

上記従来の構成における金属化フィルムコンデンサでは、後巻フィルム１０８はメタリコン電極１０７を溶射すると後巻フィルム１０８上にメタリコン金属が付着しメタリコン電極１０７間でメタリコン金属カスによる異極間の短絡やリーク電流が大きいことによる不良が発生するためこのメタリコン金属を除去するための作業工程が必要であった。本発明はこのような従来の課題を解決しメタリコン金属が付着しないようにすることを目的とする。さらに、コンデンサ素子１０６に後巻フィルム１０８を巻回すると、コンデンサ素子１０６に熱が加わった場合に金属化フィルムと後巻フィルム１０８の熱収縮率の差などによって、コンデンサ素子１０６と後巻フィルム１０８との間に空隙などができ、耐湿性に悪影響を及ぼすこともあった。

そこで本発明はメタリコン金属の除去作業工程を削減し少ない工数でさらに耐湿性を向上することを目的とするものである。

そこでこの目的を達成するために、本発明は、コンデンサ素子の外周部に離型剤を塗布したガスバリア性プラスチックフィルムの巻回、またはバリア性プラスチックフィルムに離型剤を塗布した誘電体フィルムと同材料で挟み込むもしくは貼り合せることを特徴としたものである。

本発明の金属化フィルムコンデンサは、最外周部に離型剤を塗布したバリア性プラスチックフィルムを使用しているため、メタリコン金属溶射時に付着するコンデンサ素子側面外周部の余分なメタリコン金属を除去する作業が削減でき、なおかつ、耐湿性を向上させることができるものである。また、コンデンサ素子の耐湿性が向上するため、防湿目的で用いる充填樹脂であるエポキシ樹脂やケース材を薄く、軽量化することができるものである。

また、バリア性プラスチックフィルムは、誘電体フィルムと同材料で挟み込む、張り合わせを行うことで熱収縮の違いによるフィルムのたるみ、コンデンサ素子の巻きの緩みも無く耐湿性向上の効果も従来に比べ大きくなるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

（実施の形態）
図１〜図３は本発明の実施の形態における金属化フィルムコンデンサ素子の構成図である。

図１において、コンデンサ素子１はポリプロピレンなどの誘電体フィルム２の片面にアルミニウムや亜鉛などの金属を蒸着させて金属蒸着電極３とした２枚の金属化フィルムを、この金属蒸着電極３が誘電体フィルム２を介して対向するように巻回したものである。なお、誘電体フィルム２の両面に金属蒸着電極３を蒸着した場合は金属化フィルムと誘電体フィルム２を巻回したものでもよい。

図２にあるようにコンデンサ素子１の外周部には離型剤を塗布したガスバリア性プラスチックフィルム４を巻回する。このときガスバリア性プラスチックフィルム４に塗布した離型剤としてアルキルペンダント系、シリコン系、フッ素系のいずれかを含む。従来であれば離型剤を塗布していなかったのでガスバリア性プラスチックフィルム４は表面に亜鉛などのメタリコン金属が付着しやすいものであったが、アルキルペンダント系、シリコン系、フッ素系の化合物は亜鉛などのメタリコン金属の付着を防ぐことができるのでこれを離型剤に用いることによりその上にメタリコン金属が付着しないようにする効果を奏するものである。なお、この離型剤は脂肪酸の化合物であってもよく、フィルム表面を平滑な状態にすることでメタリコン金属が付着しにくくし、さらに脂肪酸の化合物を用いることでメタリコン金属の付着を防止する効果も奏する。

次に、図３にあるようにガスバリア性プラスチックフィルム４を巻回したコンデンサ素子１の両端面から、メタリコン金属（図示せず）を溶射することによってメタリコン電極５を形成する。なお、離型剤を塗布した面がコンデンサ素子１の最外側となるよう巻回する。

このとき、メタリコン電極５であるメタリコン金属の一部がコンデンサ素子１の両端面からわずかに外周側面部にも回り込むように付着する。

このようにガスバリア性プラスチックフィルム４の表面に離型剤を塗布し、コンデンサ素子１の外周部に巻回することが本技術における技術的特徴であり、これによりコンデンサ素子１の両端に設けるメタリコン電極５間のリークによるショート防止効果を奏するとともに、従来であれば引き出し電極メタリコン金属溶射時に付着するコンデンサ素子１の外周側面部の余分なメタリコン金属の除去作業を削減できかつ、耐湿性を高めることができるという効果を奏するものである。

図４は本発明の実施の形態に用いられるバリア性プラスチックフィルムを示す斜視断面図である。ガスバリア性プラスチックフィルム４は防湿性を目的としたものであり、樹脂フィルム上に酸化ケイ素または酸化ケイ素とアルミナをコーティングした無機酸化物層を設けることによって耐湿性を向上させるというものである。図４にあるようにガスバリア性プラスチックフィルム４に離型剤を塗布したフィルムとして樹脂フィルム６の片面にバリア層７と、もう片面に離型剤８を塗布、コーティングした構成となっている。樹脂フィルム６としてはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイトなどの無機性酸化物層の蒸着が可能でバリア性をコーティングなどにより付加できるものであれば良い。ポリプロピレンフィルムを用いたコンデンサ素子１外周部に誘電体フィルムとは異なった樹脂フィルムを使用すると熱が加わった際に熱収縮の違い、フィルム表面状態の違いにより素子の巻きの緩みや後巻フィルム９の緩みが発生しやすくなる。例えば、ポリエチレンテレフタレートと酸化ケイ素は優れたガスバリア性を有するが、誘電体がポリプロピレンフィルムの場合は後巻フィルム９が緩みやすく、それにより耐湿性に悪影響を及ぼす可能性がある。そのため、ガスバリア性プラスチックフィルム４に離型剤８を塗布した誘電体フィルムと同材料で貼り合わせ、挟み込みを行うことで、より密着性が高くなり耐湿性を向上させることが可能となる。また図５に示すように、バリア性フィルムを誘電体フィルムと同材料である誘電体同材フィルム１０でバリア層７を挟み込む形としてもよい。なお図２では、ガスバリア性プラスチックフィルム４はコンデンサ素子１外周部全面を覆うものとしているが、これはコンデンサ素子１端面から少なくとも２．０ｍｍ以上の間隔を設けるとよい。そうすることによって図３のようにメタリコン電極５がこの２．０ｍｍ以上の間隔の部分にメタリコン金属がわずかに回り込んで付着するため、さらにガスバリア性プラスチックフィルム４に乗り上げる形でコンデンサ素子１外周部へのメタリコン金属の付着を防止することができる。また間隔をあけることによって、その部分に付着したメタリコン金属がメタリコン電極５とより強く密着することにより、メタリコン電極５とフィルムの接着強度を高めることが可能となる。

なお、ガスバリア性プラスチックフィルム４のバリア性を高める方法としては、ガスバリア性プラスチックフィルム４の厚みを厚くしてもよく、さらにはガスバリア性プラスチックフィルム４を粘着剤などで複数枚貼り合わせてもよい。これによってさらに耐湿性が向上するという効果を奏する。

さらにガスバリア性プラスチックフィルム４を酸化ケイ素または酸化ケイ素とアルミナをコーティングした無機酸化物層を有するフィルムとすることで、ガスバリア性プラスチックフィルム４の耐薬品性、耐酸性、耐油性をより良好なものにすることができるとともに酸素透過性や水蒸気透過性も抑えることができるものである。このガスバリア性プラスチックフィルム４を外周部に巻回したコンデンサ素子１の両端にメタリコン電極５から外部端子などで電気的に引き出し、ケース（図示せず）に収納し樹脂を充填することでケースモールド型コンデンサを完成させた。このようにすることによって、コンデンサ素子１への外部からの水分やガスの浸入をより妨げることが可能となる。

（実施例１）
実施例１として上記の実施の形態に示すような構成の金属化フィルムコンデンサを用いた。このときガスバリア性プラスチックフィルム４としては１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに酸化ケイ素を片面に蒸着したものを用い、もう片面にはシリコン系離型剤を塗布したものを用いた。

（実施例２）
実施例２として実施例１と同様にガスバリア性プラスチックフィルム４として１２μｍのＰＥＴフィルムに酸化ケイ素を蒸着したものをポリウレタン系の粘着剤により４枚貼り合わせたものを用い、酸化ケイ素蒸着面とは異なるもう片面にシリコン系離型剤を塗布したポリプロピレンフィルムで貼り合わせたものを用いた。

（実施例３）
実施例３として実施例１と同様にガスバリア性プラスチックフィルム４として１２μｍのＰＥＴフィルムに酸化ケイ素を蒸着したものに、シリコン系離型剤を塗布したポリプロピレンフィルムで貼り合わせたものを用いた。

（比較例１）
比較例１として、上記各実施例に示したガスバリア性プラスチックフィルム４を用いない構成とした。

（比較例２）
比較例２として、上記実施例に示したメタリコン金属付着防止離型剤を従来使用していた後巻フィルムに塗布する構成とした。

このように構成された実施例１から３、比較例１、２の金属化フィルムコンデンサについて耐湿試験を行った結果を図６、図７、図８に示す。

試験条件としてはＤＣ４００Ｖを負荷し、雰囲気温度８５℃、湿度８５％における容量減少率を測定した。

図６に示すのは実施例１および２と比較例１、図７に示すのは実施例１および３と比較例１である。図６においてガスバリア性プラスチックフィルム４を貼り合わせる枚数を増やすことによって容量減少率が抑えられている。これは、ガスバリア性プラスチックフィルム４によってコンデンサの耐湿性が向上したことによるものである。また図７においてガスバリア性プラスチックフィルム４として誘電体フィルム２と同材料を用いることで同じく容量減少率が抑えられている。これは、ガスバリア性プラスチックフィルム４が誘電体フィルム２と同じであるため、コンデンサ素子１に熱が加わっても熱収縮に差が無く、コンデンサ素子１とガスバリア性プラスチックフィルム４との間に空隙などが発生するのを抑えることができたため、耐湿性が向上し容量減少率が抑えられたものである。

図８に示すのは実施例１と比較例２でメタリコン金属付着防止離型剤塗布をガスバリア性プラスチックフィルム４に行うことで容量減少率が抑えられている。バリア性プラスチックフィルム以外のフィルムにメタリコン金属付着防止離型剤を塗布した場合、離型剤が金属化フィルムに酸化・劣化の悪影響を及ぼすため容量減少が大きくなる。

また、離型剤を塗布したことによってメタリコン金属除去作業工程を省いたとしても、メタリコン電極５間でのコンデンサ素子外周側面でのリークはなかった。

また、本実施の形態によればコンデンサ素子１のみの説明としたが、このコンデンサ素子１に引き出し端子などを取り付け、樹脂製のケースから表出するようにコンデンサ素子１をケースに収納し、コンデンサ素子１とこのケースの間を樹脂で充填したものであってもよい。

このようにすることで従来であれば、樹脂製のケースや充填する樹脂を厚くすることで耐湿性を上げなければならなかったものが、ケースや充填樹脂の厚みを１０〜６０％削減でき軽量化することができるようになるものである。

以上のように、本発明にかかる金属化フィルムコンデンサによれば、コンデンサ素子外周側面部に付着した余分なメタリコン金属を除去する作業工程を大幅に削減できなおかつバリア性プラスチックフィルムにより耐湿性を向上させることができ、高温、高湿といった環境下における高信頼性などが要求される自動車のシステムなどに有用である。

本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの構成図 本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサの斜視図 本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサのメタリコン電極構成図 本発明の実施の形態１による離型剤を塗布したバリアフィルムの斜視断面図 本発明の実施の形態１によるバリアフィルムの貼り合せの構成断面図 実施例１、２と比較例１との耐湿試験における容量減少率のグラフ 実施例１、３と比較例１との耐湿試験における容量減少率のグラフ 実施例１と比較例２との耐湿試験における容量減少率のグラフ 従来の金属化フィルムコンデンサの断面図

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 誘電体フィルム
３ 金属蒸着電極
４ ガスバリア性プラスチックフィルム
５ メタリコン電極
６ 樹脂フィルム
７ バリア層
８ 離型剤
９ 後巻きフィルム
１０ 誘電体同材フィルム
１１ コンデンサ素子
１２ メタリコン電極
１３ 後巻きフィルム
１４ 外部端子
１５ 樹脂フィルム
１６ 絶縁樹脂

Claims (7)

1. 誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを前記金属蒸着電極が前記誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、両端面にメタリコン電極を形成し、前記メタリコン電極から上方に表出するように取り付けられた外部端子を備えたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の外周部に離型剤を塗布したガスバリア性プラスチックフィルムを巻回したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. 表面に離型剤を塗布した前記ガスバリア性プラスチックフィルムを複数枚粘着させて積層し、この積層ガスバリア性プラスチックフィルムを前記コンデンサ素子の外周部に巻回したことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
3. 前記離型剤はアルキルペンダント系、シリコン系、フッ素系の化合物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
4. 前記離型剤は脂肪酸の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
5. 前記ガスバリア性プラスチックフィルムは前記コンデンサ素子の取り出し電極からそれぞれ２．０ｍｍ以上の隙間を設けて巻回したことを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
6. 前記ガスバリア性プラスチックフィルムは酸化ケイ素、またはアルミナ系化合物のいずれかをコーティング、塗布した層を有するフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
7. 前記コンデンサ素子をケースに収納し前記コンデンサ素子と前記ケースの間を樹脂にて充填した請求項１から６のいずれか一つに記載の金属化フィルムコンデンサ。

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