(57)【要約】【課題】本発明の目的は、鉛フリー半田を用いたフロー半田付け、リフロー半田付けのいずれにおいても、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等を抑制することができる高耐熱性のフィルムコンデンサを提供することにある。【解決手段】本発明は、導電体１８と誘電体フィルム２０とを順次重ね合わせて巻回されたフィルムコンデンサ素子１０と、フィルムコンデンサ素子１０の両端面に設けられる外部電極１２と、を有するフィルムコンデンサ１であって、誘電体フィルム２０は、第１誘電体フィルム２２と、第１誘電体フィルム２２より熱収縮率の低い第２誘電体フィルム２４とを有する。【選択図】図１
2010040633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体と誘電体フィルムとを順次重ね合わせて巻回されたフィルムコンデンサ素子と、前記フィルムコンデンサ素子の両端面に設けられる外部電極と、を有するフィルムコンデンサであって、
前記誘電体フィルムは、第１誘電体フィルムと、前記第１誘電体フィルムより熱収縮率の低い第２誘電体フィルムとを有することを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項２】
請求項１記載のフィルムコンデンサであって、前記導電体、前記第１誘電体フィルム、前記第２誘電体フィルムは、前記フィルムコンデンサ素子の径方向外側に向かって、当該順序で配置されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフィルムコンデンサであって、前記第１誘電体フィルムは、ポリプロピレンフィルムであり、前記第２誘電体フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項４】
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であって、前記フィルムコンデンサ素子の巻終わり部には、前記導電体が配置されておらず、前記誘電体フィルムが配置されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のフィルムコンデンサであって、前記フィルムコンデンサ素子の巻始め部には、前記導電体が配置されておらず、前記誘電体フィルムが配置されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルムコンデンサであって、前記導電体は、アルミ箔であることを特徴とするフィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムコンデンサの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムコンデンサは小型、大型のものを含めて、様々な産業機器に使われている基本的電子部品である。従来のフィルムコンデンサは、金属箔等の導電体と、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルムとを用いたコンデンサ素子を樹脂で外装するか、或いは樹脂製の容器に入れ、容器内の隙間に樹脂を充填したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電子部品の実装方法には、フロー半田付け方式、リフロー半田付け方式があるが、近年では、半田の鉛フリー化とその材料の高融点化に伴い、半田温度が高温となっている。また、フロー半田付け、リフロー半田付けを容易に行うための電子部品及び基板の予備加熱（プレヒート）の温度も高くなっている。このような高温条件下に従来のフィルムコンデンサが晒されると、フィルムコンデンサ内の誘電体フィルムが熱収縮して変形し、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等といったフィルムコンデンサの諸特性に悪影響を及ぼすこととなる。高周波回路に使用される（静電容量が比較的小さい）フィルムコンデンサには、主にポリプロピレンフィルムが誘電体フィルムとして使用される。ポリプロピレンフィルムは他の誘電体フィルムに比べて熱収縮率が高い（耐熱性が低い）ため、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等が顕著である。
【０００４】
そのため、従来のフィルムコンデンサでは、他の電子部品と同時に半田付け作業を行うことができず、フロー半田付け、リフロー半田付けの温度条件を他の電子部品より下げて半田付け作業を行う場合がある。このように、従来のフィルムコンデンサは、他の電子部品と同時に半田付け作業を行うことができず、作業効率を悪化させる虞がある。
【０００５】
【特許文献１】特許第２８７７３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、鉛フリー半田を用いたフロー半田付け、リフロー半田付けのいずれにおいても、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等を抑制することができる高耐熱性のフィルムコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、導電体と誘電体フィルムとを順次重ね合わせて巻回されたフィルムコンデンサ素子と、前記フィルムコンデンサ素子の両端面に設けられる外部電極と、を有するフィルムコンデンサであって、前記誘電体フィルムは、第１誘電体フィルムと、前記第１誘電体フィルムより熱収縮率の低い第２誘電体フィルムとを有する。
【０００８】
また、前記フィルムコンデンサにおいて、前記導電体、前記第１誘電体フィルム、前記第２誘電体フィルムは、前記フィルムコンデンサ素子の径方向外側に向かって、当該順序で配置されていることが好ましい。
【０００９】
また、前記フィルムコンデンサにおいて、前記第１誘電体フィルムは、ポリプロピレンフィルムであり、前記第２誘電体フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムであることが好ましい。
【００１０】
また、前記フィルムコンデンサにおいて、前記フィルムコンデンサ素子の巻終わり部には、前記導電体が配置されておらず、前記誘電体フィルムが配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記フィルムコンデンサにおいて、前記フィルムコンデンサ素子の巻始め部には、前記導電体が配置されておらず、前記誘電体フィルムが配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記フィルムコンデンサにおいて、前記導電体は、アルミ箔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフィルムコンデンサによれば、鉛フリー半田を用いたフロー半田付け、リフロー半田付けのいずれにおいても、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るフィルムコンデンサの構成の一例を示す分解模式斜視図である。図２は、巻回前のフィルムコンデンサ素子の材料構成を長さ方向から見た模式図である。図３は、巻回前のフィルムコンデンサ素子の材料構成を幅方向から見た模式図である。図１に示すように、フィルムコンデンサ１は、フィルムコンデンサ素子１０と、フィルムコンデンサ素子１０の両端面に設けられる外部電極１２と、外部電極１２に設置されるリード線１４と、フィルムコンデンサ素子１０を覆う外装１６と、を有する。
【００１６】
図２及び３に示すように、巻回前のフィルムコンデンサ素子１０は、導電体１８、誘電体フィルム２０、導電体１８、誘電体フィルム２０の順に重ね合わされる。誘電体フィルム２０は、第１誘電体フィルム２２と、第１誘電体フィルム２２より熱収縮率の低い（すなわち、耐熱性の高い）第２誘電体フィルム２４とを有する。図３に示すように、導電体１８は、誘電体フィルム２０の幅方向にずらして、配置されている。そして、このような導電体１８、誘電体フィルム２０を巻回することにより、フィルムコンデンサ素子１０が形成される。なお、フィルムコンデンサ素子１０は、ヒートプレス等の成型加工をして、扁平型としてもよいし、成形加工を施さず円筒型としてもよい。
【００１７】
図１に示すように、導電体１８、第１誘電体フィルム２２、第２誘電体フィルム２４は、フィルムコンデンサ素子１０の径方向外側に向かって、当該順序で配置されている。すなわち、第２誘電体フィルム２４がフィルムコンデンサ素子１０の最外周となるように配置されているが、これに制限されるものではない。図４は、本発明の他の実施形態に係るフィルムコンデンサの構成の一例を示す分解模式斜視図である。図４に示すように、例えば、導電体１８、第１誘電体フィルム２２、第２誘電体フィルム２４は、フィルムコンデンサ素子１０の径方向外側に向かって、導電体１８、第２誘電体フィルム２４、第１誘電体フィルム２２の順序で配置されていてもよい。すなわち、第１誘電体フィルム２２がフィルムコンデンサ素子１０の最外周となるように配置されていてもよい。しかし、フィルムコンデンサ素子１０とフィルムコンデンサ素子１０を覆う外装１６との密着（接着）性を充分に確保することができる点で、第２誘電体フィルム２４がフィルムコンデンサ素子１０の最外周となるように配置されていることが好ましい。
【００１８】
本実施形態に用いられる誘電体フィルム２０が、第１誘電体フィルム２２と、第１誘電体フィルム２２より熱収縮率の低い第２誘電体フィルム２４とにより構成されていれば、誘電体フィルム２０を構成する材料は特に制限されるものではなく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料等が挙げられる。フィルムの熱収縮率はフィルムの製造方法等によって若干異なるが、一般的なポリプロピレンフィルムの熱収縮率は、１４０℃で３．６％〜８．０％、ポリエチレンテレフタレートフィルムの熱収縮率は、１５０℃で０．７％〜１．５％、１９０℃で１．７％〜３．５、ポリエチレンナフタレートフィルムの熱収縮率は、１５０℃で０．４％以下、２００℃で１．０％〜２．０％、ポリフェニレンサルファイドフィルムの熱収縮率は、１５０℃〜２００℃で０．２％以下である。
【００１９】
上記熱収縮率の値から、本実施形態の第１誘電体フィルム２２と第２誘電体フィルム２４の組み合わせとして、第１誘電体フィルム２２をＰＰフィルムとした場合、第２誘電体フィルム２４としてＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、ＰＰＳフィルム等が選択される。このような構成により、鉛フリー半田を用いたフロー半田付け、リフロー半田付けのいずれにおいても、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等を抑制することができる高耐熱性のフィルムコンデンサが得られる。
【００２０】
例えば、高周波回路用のフィルムコンデンサには、熱収縮率の高いＰＰフィルムが主に使用される。そのため、高周波回路用のフィルムコンデンサでは、鉛フリー半田を用いたフロー半田付け、リフロー半田付けにより、外層割れ、耐電圧の低下、絶縁抵抗の低下等が生じやすい。しかし、本実施形態のように、ＰＰフィルムより熱収縮率の低いＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、ＰＰＳフィルム等を第２誘電体フィルム２４として使用することにより、上記問題が解消される。特に、廉価なフィルムコンデンサを製造することができる点で、第１誘電体フィルム２２をＰＰフィルム、第２誘電体フィルム２４をＰＥＴフィルムとすることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、図２に示すように、誘電体フィルム２０の（長手方向の）長さを導電体１８の（長手方向の）長さより長くし、フィルムコンデンサ素子１０の巻終わり部には、導電体１８を配置せず、誘電体フィルム２０を配置することが好ましい。また、フィルムコンデンサ素子１０の巻始め部も、導電体１８を配置せず、誘電体フィルム２０を配置することが好ましい。上記構成により、フィルムコンデンサ１の耐熱性、絶縁性、耐湿度性等を向上させることができる。
【００２２】
本実施形態に用いられる誘電体フィルム２０の厚み、幅等は、フィルムコンデンサ１の静電容量、定格電圧等により適宜設定されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、第１誘電体フィルム２２の厚みとしては、４．０μｍ〜２０．０μｍの範囲が好ましく、第２誘電体フィルム２４の厚みとしては、３．０μｍ〜１２．０μｍの範囲が好ましい。また、例えば、第１誘電体フィルム２２及び第２誘電体フィルム２４の幅としては、５．０ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲が好ましい。また、本実施形態に用いられる誘電体フィルム２０の巻終わり部の長さ及び巻始め部の長さは、フィルムコンデンサ１の寸法等により適宜設定されるものであって、特に制限されるものではないが、例えば、誘電体フィルム２０の巻終わり部の長さは、６５ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であることが好ましく、巻始め部の長さは、５〜１５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２３】
本実施形態に用いられる導電体１８は、アルミ箔等の金属箔、誘電体フィルム２０の片面にアルミ等の金属を蒸着させた蒸着膜等が挙げられる。しかし、蒸着膜を用いると、静電容量の小さいフィルムコンデンサでは、形状が小さくなりすぎて、コンデンサの製造が困難となる場合があるため、金属箔を用いることが好ましい。また、廉価である等の点からアルミ箔であることがより好ましい。導電体１８の厚み、幅は、特に制限されるものではないが、例えば、導電体１８として金属箔を用いる場合、厚みは５．０μｍ〜１２．０μｍの範囲が好ましく、幅は３．５ｍｍ〜１８．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２４】
本実施形態のフィルムコンデンサ素子１０の端面に形成される外部電極１２は、フィルムコンデンサ素子１０の導電体１８とリード線１４との電気的な接触を確保するためのものであり、例えば、誘電体フィルム２０に対してはみ出た導電体１８により形成される。また、例えば、外部電極１２は、錫、亜鉛、銅等の金属を溶射するメタリコン、半田盛り等により形成されてもよい。
【００２５】
本実施形態に用いられるリード線１４には、Ｃｐ線、Ｃｕ線等、フィルムコンデンサに使用される従来全てのものが適用される。外部電極１２へのリード線１４の設置方法は、スポット溶接、半田付け等特に制限されるものではない。
【００２６】
本実施形態の外装１６は、例えば、絶縁性の液体樹脂をフィルムコンデンサ素子１０にコーティングした後、エポキシ樹脂等の粉体樹脂により、フィルムコンデンサ素子１０を覆う樹脂外装方法により形成される。また、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のプラスチックケースにフィルムコンデンサ素子１０を収容した後、エポキシ樹脂等を注入するケース外装方法等により形成される。
【００２７】
本実施形態に係るフィルムコンデンサは、例えば、電力用、電気機器用、各種電源回路用、通信機器、また直流用途で高周波領域に使用される平滑用、フィルター用等のコンデンサとして用いられる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
アルミ箔（厚み６．０μｍ、幅５ｍｍ）、ＰＰフィルム（厚み１２．０μｍ、幅７．０ｍｍ）、ＰＥＴフィルム（厚み６．０μｍ、幅７．０ｍｍ）の順で重ね合わせて、図１に示すように巻回し、フィルムコンデンサ素子を作製した。巻始め部のＰＰフィルム、ＰＥＴフィルムの長さは、５〜１５ｍｍとし、巻終わり部のＰＰフィルム、ＰＥＴフィルムの長さは、６５〜１００ｍｍとした。外部電極は、誘電体フィルムに対してはみ出した部分のアルミ箔であり、当該外部電極にリード線（Ｃｐ線又はＣｕ線）を溶接し、エポキシ樹脂により外装を施して、フィルムコンデンサを作製した。これを実施例１とした。実施例１のフィルムコンデンサの静電容量は１０００ｐＦ、定格電圧は６３０ＶＤＣである。
【００３０】
（実施例２，３）
実施例２においては、コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して、外部電極を形成したこと以外は、実施例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。実施例３においては、コンデンサ素子の両端面に半田盛りを施して、外部電極を形成したこと以外は、実施例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。
【００３１】
（実施例４〜６）
実施例４においては、アルミ箔（厚み６．０μｍ、幅５．０ｍｍ）、ＰＥＴフィルム（厚み６．０μｍ、幅７．０ｍｍ）、ＰＰフィルム（厚み１２．０μｍ、幅７．０ｍｍ）の順で重ね合わせて、図４に示すように巻回し、フィルムコンデンサ素子を作製したこと以外は、実施例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。実施例５においては、コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して、外部電極を形成したこと以外は、実施例４と同様の条件でフィルコンデンサを作製した。実施例６においては、コンデンサ素子の両端面に半田盛りを施して、外部電極を形成したこと以外は、実施例４と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。
【００３２】
（比較例１〜３）
比較例１においては、アルミ箔（厚み５．０μｍ、幅５．０ｍｍ）、ＰＰフィルム（厚み１５．０μｍ、幅７．０ｍｍ）、ＰＰフィルム（厚み１５．０μｍ、幅７．０ｍｍ）の順で重ね合わせて巻回し、フィルムコンデンサ素子を作製したこと以外は、実施例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。比較例２においては、コンデンサ素子の両端面にメタリコンを施して、外部電極を形成したこと以外は、比較例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。比較例３においては、コンデンサ素子の両端面に半田盛りを施して外部電極を形成したこと以外は、比較例１と同様の条件でフィルムコンデンサを作製した。
【００３３】
＜高温放置試験＞
実施例１〜６及び比較例１〜３のフィルムコンデンサを高温槽に投入し、１５０℃−１５分、１６０℃−１５分、１７０℃−１５分又は１８０℃−１５分放置した。そして、放置後のフィルムコンデンサの外装樹脂が割れているか否かを評価した。また、当該フィルムコンデンサの耐電圧試験、絶縁抵抗試験も行った。各温度−時間条件でそれぞれ２０個（Ｃｐ線１０個、Ｃｕ線１０個）試験した。外装割れの評価は、目視により外装割れがあるものをＮＧとした。耐電圧試験は、フィルムコンデンサに１３００ＶＤＣを１分印加し、絶縁破壊したものをＮＧとした。絶縁抵抗試験は、ＪＩＳ  Ｃ  ５１０１−１に定められた絶縁抵抗測定法に基づいて行い、５００００ＭΩ以下をＮＧとした。外装割れ、耐電圧試験、絶縁抵抗試験の結果を以下の基準で評価し、それを表１にまとめた。
○：ＮＧ個数／試験個数（２０個）＝０％
△：ＮＧ個数／試験個数（２０個）＝１％〜５０％未満
×：ＮＧ個数／試験個数（２０個）＝５０％以上
【００３４】
【表１】
2010040633.tif 000003
【００３５】
表１の結果から判るように、ＰＰフィルム２枚組のフィルムコンデンサ（比較例１〜３）では、１６０℃−１５分放置後で、外装割れが生じ、１７０℃−１５分、１８０℃−１５分放置後では、耐電圧試験、絶縁抵抗試験において、ＮＧが発生した。これに対し、ＰＰフィルム−ＰＥＴフィルムのフィルムコンデンサ（実施例１〜６）では、１８０℃−１５分放置後でも、外装割れ、耐電圧試験、絶縁抵抗試験において、ＮＧの発生はなかった。
【００３６】
＜半田耐熱性試験＞
実施例１〜６及び比較例１〜３のフィルムコンデンサを高温槽に投入し、１２０℃−９０秒の条件でプレヒートし、その後、半田槽に２６０℃−５秒、２６０℃−１０秒、２６０℃−１５秒浸漬させた。半田槽への浸漬部分は、フィルムコンデンサのリード線の一部とした（すなわち、外装樹脂部分までは浸漬させていない）。浸漬後のフィルムコンデンサの外装樹脂が割れているか否かの評価、フィルムコンデンサの耐電圧試験、絶縁抵抗試験を行った。外装割れの評価、耐電圧試験、絶縁抵抗試験は上記と同様に行い、また上記と同様の基準で評価し、それを表２にまとめた。
【００３７】
【表２】
2010040633.tif 000004
【００３８】
表２の結果から判るように、ＰＰフィルム２枚組のフィルムコンデンサ（比較例１〜３）では、１２０℃−９０秒のプレヒート、２６０℃−１０秒の半田浸漬で、外装割れ、耐電圧試験、絶縁抵抗試験において、ＮＧが発生した。これに対し、ＰＰフィルム−ＰＥＴフィルムのフィルムコンデンサ（実施例１〜６）では、１２０℃−９０秒のプレヒート、２６０℃−１５秒の半田浸漬でも、外装割れ、耐電圧試験、絶縁抵抗試験において、ＮＧの発生はなかった。
【００３９】
以上のように、熱収縮率の高い（耐熱性の低い）ＰＰフィルムを使用しても、ＰＰフィルムより熱収縮率の低いＰＥＴフィルムと組み合わせることにより、耐熱性の高いフィルムコンデンサを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルムコンデンサの構成の一例を示す分解模式斜視図である。
【図２】巻回前のフィルムコンデンサ素子の材料構成を長さ方向から見た模式図である。
【図３】巻回前のフィルムコンデンサ素子の材料構成を幅方向から見た模式図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るフィルムコンデンサの構成の一例を示す分解模式斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  フィルムコンデンサ、１０  フィルムコンデンサ素子、１２  外部電極、１４  リード線、１６  外装、１８  導電体、２０  誘電体フィルム、２２  第１誘電体フィルム、２４  第２誘電体フィルム。
【図１】
2010040633.tif 000005
【図２】
2010040633.tif 000006
【図３】
2010040633.tif 000007
【図４】
2010040633.tif 000008