(57)【要約】【課題】高い容量密度を有するフィルムコンデンサを提供すること。【解決手段】第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々は、積層方向と交差する方向の一端に曲げ部Ｂを有している。第１金属化フィルム１０の曲げ部Ｂと、第２金属化フィルム２０の曲げ部Ｂとは、積層方向と交差する方向において、互い違いに配置されている。曲げ部Ｂは、隣接する他方の金属化フィルムを側方から第１面Ｆ１が覆うように曲がっている。曲げ部Ｂに含まれる金属層２の少なくとも一部は、メタリコン電極３０と接合されている。曲げ部Ｂに含まれない金属層２は、全域に亘って有効電極部Ｅを形成している。【選択図】図３
2020096073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回型または積層型のフィルムコンデンサであって、
第１金属化フィルムおよび第２金属化フィルムを含み、
前記第２金属化フィルムは前記第１金属化フィルムと異なる極性を有し、
前記第１金属化フィルムおよび前記第２金属化フィルムの各々は、誘電体フィルムおよび金属層を含み、
前記誘電体フィルムは第１面および第２面を有し、
前記第２面は前記第１面の反対面であり、
前記金属層は前記第２面のみに形成されており、
前記第１金属化フィルムおよび前記第２金属化フィルムは交互に積層されており、
前記第１金属化フィルムおよび前記第２金属化フィルムの各々は、積層方向と交差する方向の一端に曲げ部を有しており、
前記第１金属化フィルムの前記曲げ部と、前記第２金属化フィルムの前記曲げ部とは、前記積層方向と交差する前記方向において、互い違いに配置されており、
前記曲げ部は、隣接する他方の金属化フィルムを側方から前記第１面が覆うように曲がっており、
前記曲げ部に含まれる前記金属層の少なくとも一部は、メタリコン電極と接合されており、
前記曲げ部に含まれない前記金属層は、全域に亘って有効電極部を形成している、
フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はフィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１５−１０３６１０号公報に開示されるフィルムコンデンサでは、金属化フィルムの端部に折り曲げ部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０３６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単位体積あたりの静電容量（以下「容量密度」と記される）を高めることが求められている。本開示の目的は、高い容量密度を有するフィルムコンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のフィルムコンデンサは巻回型または積層型である。
フィルムコンデンサは第１金属化フィルムおよび第２金属化フィルムを含む。第２金属化フィルムは第１金属化フィルムと異なる極性を有する。第１金属化フィルムおよび第２金属化フィルムの各々は、誘電体フィルムおよび金属層を含む。誘電体フィルムは第１面および第２面を有する。第２面は第１面の反対面である。金属層は第２面のみに形成されている。
第１金属化フィルムおよび第２金属化フィルムは交互に積層されている。第１金属化フィルムおよび第２金属化フィルムの各々は、積層方向と交差する方向の一端に曲げ部を有している。第１金属化フィルムの曲げ部と、第２金属化フィルムの曲げ部とは、積層方向と交差する方向において、互い違いに配置されている。
曲げ部は、隣接する他方の金属化フィルムを側方から第１面が覆うように曲がっている。曲げ部に含まれる金属層の少なくとも一部は、メタリコン電極と接合されている。曲げ部に含まれない金属層は、全域に亘って有効電極部を形成している。
【０００６】
図１は従来のコンデンサ構造を図解する第１断面概念図である。
フィルムコンデンサ２００は、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０を含む。第２金属化フィルム２０は第１金属化フィルム１０と異なる極性を有する。第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々は、誘電体フィルム１および金属層２を含む。金属層２は誘電体フィルム１の片面（第２面Ｆ２）のみに形成されている。
【０００７】
第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０は交互に積層されている。図１のｙ軸方向は積層方向に相当する。第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々は、積層方向と交差する方向（図１のｘ軸方向）の一端でメタリコン電極３０と接合されている。積層方向と交差する方向は、積層方向と実質的に直交する方向であってもよい。
【０００８】
メタリコン電極３０は金属層２とリード端子４０とを電気的に接続するために設けられる。メタリコン電極３０は、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の一端に金属材料が溶射されることにより形成される。
【０００９】
図２は従来のコンデンサ構造を図解する第２断面概念図である。
図２にはメタリコン電極３０と金属層２との接合部分が示されている。メタリコン電極３０は金属粒子３１が集積することにより形成されている。メタリコン電極３０の形成時、溶融状態の金属粒子３１が第２金属化フィルム２０の一端に吹き付けられる。例えば金属粒子３１が第１金属化フィルム１０と第２金属化フィルム２０との隙間に侵入し、金属粒子３１が第１金属化フィルム１０にも付着する可能性がある。金属粒子３１が第１金属化フィルム１０にも付着すると、第１金属化フィルム１０と第２金属化フィルム２０とが短絡する可能性がある。そのため従来のコンデンサ構造では、第１金属化フィルム１０の端の位置と、第２金属化フィルム２０の端の位置とがずらされている。すなわち「ずらしＳ」が設けられている。さらに第１金属化フィルム１０の金属層２は末端まで延びていない。すなわち「マージンＭ」が設けられている。
【００１０】
図１には有効電極部Ｅが示されている。本開示の「有効電極部」は、隣接する２つの金属層２が互いに対向している部分を示す（ただし２つの金属層２は互いに異なる極性を有する）。有効電極部Ｅには電荷を溜めることができる。すなわち有効電極部Ｅがコンデンサの静電容量に寄与すると考えられる。ずらしＳおよびマージンＭには電荷を溜めることができない。ずらしＳおよびマージンＭは、静電容量に寄与しない余分な体積となる。
【００１１】
図３は本開示のコンデンサ構造を図解する断面概念図である。
本開示のコンデンサ構造では、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々が、積層方向と交差する方向（図３のｘ軸方向）の一端に曲げ部Ｂを有している。第１金属化フィルム１０の曲げ部Ｂと、第２金属化フィルム２０の曲げ部Ｂとは、図３のｘ軸方向において、互い違いに配置されている。曲げ部Ｂは、隣接する他方の金属化フィルムを側方から第１面Ｆ１が覆うように曲がっている。第１面Ｆ１には金属層２が形成されていない。第１面Ｆ１には誘電体フィルム１が露出している。
【００１２】
曲げ部Ｂに含まれる金属層２の少なくとも一部は、メタリコン電極３０と接合されている。曲げ部Ｂに含まれる金属層２の実質的に全部が、メタリコン電極３０と接合されていてもよい。本開示のコンデンサ構造では、メタリコン電極３０の形成時、曲げ部Ｂが内側にある異極の金属化フィルムを保護する。そのため短絡が抑制され得る。よってずらしＳおよびマージンＭを削減できると考えられる。さらに曲げ部Ｂでは、金属層２とメタリコン電極３０との接合面積が大きくなる。これにより接合強度の向上も期待できる。
【００１３】
従来のコンデンサ構造（図１）において、ずらしＳおよびマージンＭは、例えばミリメートルオーダーの大きさであり得る。本開示のコンデンサ構造（図３）では、従来のコンデンサ構造のずらしＳおよびマージンＭの合計に相当する部分（図１の「Ｓ＋Ｍ」）を、金属化フィルムの厚さ程度（すなわちマイクロメートルオーダー）まで小さくできると考えられる。
【００１４】
本開示のコンデンサ構造（図３）では、ずらしＳおよびマージンＭの削減により、曲げ部Ｂに含まれない金属層２が全域に亘って有効電極部Ｅを形成できると考えられる。したがって本開示のフィルムコンデンサは高い容量密度を有し得ると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は従来のコンデンサ構造を図解する第１断面概念図である。
【図２】図２は従来のコンデンサ構造を図解する第２断面概念図である。
【図３】図３は本開示のコンデンサ構造を図解する断面概念図である。
【図４】図４は第１変形形態を示す断面概念図である。
【図５】図５は第２変形形態を示す断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示の実施形態（本明細書では「本実施形態」と記される）が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１７】
＜容量密度の計算＞
本実施形態のフィルムコンデンサ１００（図３）の容量密度と、参考形態のフィルムコンデンサ２００（図１）の容量密度とが計算された。参考形態のフィルムコンデンサ２００は従来のコンデンサ構造を有する。計算結果は下記表１に示される。ただし計算に使用されている寸法等はあくまでも一例に過ぎない。
【００１８】
【表１】
2020096073.tif 000003
【００１９】
静電容量（Ｃ）は下記式（１）：
Ｃ＝ε×ε0×（Ｗ×Ｌ／ｄ）  ・・・（１）
により算出された。
【００２０】
上記式（１）中、「ε」は真空の誘電率を示す。「ε0」は誘電体フィルム１の比誘電率を示す。「Ｗ」は有効電極部Ｅの幅を示す。「Ｌ」は第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の巻き取り長さを示す。「ｄ」は誘電体フィルム１の厚さを示す。
【００２１】
コンデンサ体積（Ｖ）は下記式（２）：
Ｖ＝Ｗ’×Ｌ×ｄ  ・・・（２）
により算出された。
【００２２】
上記式（２）中、「Ｗ’」はメタリコン電極３０同士の間隔を示す。「Ｌ」は第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の巻き取り長さを示す。「ｄ」は誘電体フィルム１の厚さを示す。
【００２３】
参考形態における有効電極部Ｅの幅（Ｗ）は下記式（３）：
Ｗ＝Ｗ’−２×（Ｓ＋Ｍ）  ・・・（３）
により算出された。
【００２４】
上記式（３）中、「Ｗ’」はメタリコン電極３０同士の間隔を示す。「Ｓ」はずらしＳの大きさを示す。「Ｍ」はマージンＭの大きさを示す。
【００２５】
本実施形態における有効電極部Ｅの幅（Ｗ）は下記式（４）：
Ｗ＝Ｗ’−２×ｄ  ・・・（４）
により算出された。
【００２６】
上記式（４）中、「Ｗ’」はメタリコン電極３０同士の間隔を示す。「ｄ」は誘電体フィルム１の厚さを示す。なお金属層２の厚さは無視できる程度に小さいため、本明細書の計算では考慮されていない。
【００２７】
＜計算結果＞
上記表１に示されるように、本実施形態のフィルムコンデンサ１００は、参考形態のフィルムコンデンサ２００に比して高い容量密度を有する。本実施形態のフィルムコンデンサ１００は、参考形態のフィルムコンデンサ２００に比して、容量密度が約２５％向上している。
【００２８】
本実施形態のフィルムコンデンサ１００では、ずらしＳおよびマージンＭの削減により、有効電極部Ｅの幅（Ｗ）を大きくできる。静電容量（Ｃ）が一定である時、有効電極部Ｅの幅（Ｗ）が大きくなった分、巻き取り長さ（Ｌ）を短くできる。その結果、本実施形態のフィルムコンデンサ１００は、参考形態のフィルムコンデンサ２００に比して、小さいコンデンサ体積（Ｖ）を有し得ると考えられる。
【００２９】
＜付記＞
本実施形態のフィルムコンデンサ１００は巻回型であってもよい。「巻回型」では、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０が帯状の平面形状を有する。帯状の第１金属化フィルム１０と、帯状の第２金属化フィルム２０とが積層され、さらにこれらが渦巻状に巻回されることにより、フィルムコンデンサ１００が構成され得る。
【００３０】
本実施形態のフィルムコンデンサ１００は積層型であってもよい。「積層型」では、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０が、枚葉紙状の平面形状を有する。枚葉紙状の第１金属化フィルム１０と、枚葉紙状の第２金属化フィルム２０とが交互にそれぞれ１枚以上積層されることにより、フィルムコンデンサ１００が構成され得る。
【００３１】
ケース５０（図３）は、第１金属化フィルム１０、第２金属化フィルム２０およびメタリコン電極３０等を収納している。図３では図示されていないが、これらの部品等とケース５０との間の隙間に、樹脂材料が充填されていてもよい。樹脂材料は例えばエポキシ樹脂等であってもよい。
【００３２】
第２金属化フィルム２０は第１金属化フィルム１０と異なる極性を有する。すなわち第１金属化フィルム１０がＰ型の極性を有する時、第２金属化フィルム２０はＮ型の極性を有する。第１金属化フィルム１０がＮ型の極性を有する時、第２金属化フィルム２０はＰ型の極性を有する。
【００３３】
金属層２は例えば１０〜１００ｎｍの厚さを有していてもよい。金属層２は例えば金属材料の蒸着により形成され得る。金属層２は例えばアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）等を含んでいてもよい。例えば金属層２は実質的にＡｌのみからなっていてもよい。
【００３４】
曲げ部Ｂに含まれない金属層２が全域に亘って有効電極部Ｅを形成し得る限り、第２面Ｆ２に金属層２が形成されていない領域があってもよい。例えば図３のｘ軸方向の端に「スリット」と称される領域が形成されていてもよい。スリットには金属層２が形成されていない。スリットでは誘電体フィルム１が露出している。例えば平面視において、スリットは、第１点線群と第２点線群とが直交するように形成され得る。スリットの形成により、フィルムコンデンサ１００にセルフヒーリング機能が付与され得る。
【００３５】
上記表１では、誘電体フィルム１としてＰＰフィルムが使用されている。例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム等が、誘電体フィルム１として使用されてもよい。
【００３６】
メタリコン電極３０は金属粒子３１が集積することにより形成されている。金属粒子３１は、例えば錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）およびＺｎからなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００３７】
図４は第１変形形態を示す断面概念図である。
本開示は第１変形形態を包含する。第１変形形態では、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々が、曲げ部Ｂにおいて隣接する金属化フィルムの厚さ以上の長さを有している。第１変形形態によれば、メタリコン電極３０（図３）の形成時、短絡がより一層抑制され得ると考えられる。
【００３８】
図５は第２変形形態を示す断面概念図である。
本開示は第２変形形態を包含する。第２変形形態では、第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々が直角に折れ曲がっていない。第１金属化フィルム１０および第２金属化フィルム２０の各々は緩やかに湾曲している。第２変形形態においても、高い容量密度が期待される。第２変形形態においても、メタリコン電極３０（図３）の形成時、短絡が抑制され得ると考えられる。
【００３９】
本実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００４０】
１  誘電体フィルム、２  金属層、１０  第１金属化フィルム、２０  第２金属化フィルム、３０  メタリコン電極、３１  金属粒子、４０  リード端子、５０  ケース、１００，２００  フィルムコンデンサ、Ｂ  曲げ部、Ｅ  有効電極部、Ｆ１  第１面、Ｆ２  第２面、Ｍ  マージン、Ｓ  ずらし。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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