(57)【要約】【課題】金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムとメタリコン電極の熱変形量の相違による双方の剥離を確実に抑止することのできる金属化フィルムコンデンサを提供する。【解決手段】金属化フィルム柱体１の２つの電極取り出し面に金属溶射部２が形成され、それぞれの金属溶射部２に外部引き出し端子３が接合されてなる金属化フィルムコンデンサ１０であって、それぞれの金属溶射部２に接続される外部引き出し端子３はいずれも、金属溶射部２と接続される平坦部３ａと、この平坦部３ａに連続して金属化フィルム柱体１から離れる方向に屈曲している屈曲部３ｂから構成されており、２つの外部引き出し端子３，３は、それぞれの屈曲部３ｂ、３ｂによって金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の変形に追随してそれらを押し込む方向に変位自在となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属化フィルムを巻き回し、もしくは積層させてなる金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に金属溶射部が形成され、それぞれの金属溶射部に外部引き出し端子が接合されてなる金属化フィルムコンデンサであって、
それぞれの金属溶射部に接続される外部引き出し端子はいずれも、金属溶射部と接続される平坦部と、この平坦部に連続して金属化フィルム柱体から離れる方向に屈曲している屈曲部から構成されており、
２つの外部引き出し端子は、それぞれの屈曲部によって金属化フィルム柱体と金属溶射部の変形に追随してそれらを押し込む方向に変位自在となっている金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
金属化フィルム柱体と金属溶射部および外部引き出し端子の少なくとも一部がゲルもしくはエラストマーからなる緩衝体で包囲され、これがケース内に収容されてケース内のモールド樹脂体に埋設されている請求項１に記載の金属化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、巻回し型もしくは積層型の金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば車両用のインバータ回路等には耐電圧が高く、温度特性や周波数特性に優れた金属化フィルムコンデンサが適用されている。従来の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムを巻き回してなる巻回し型や金属化フィルムを積層してなる積層型のものが一般的であり、たとえばその一例として図３で示すような構造を有している。すなわち、図示する金属化フィルムコンデンサＣは、金属化フィルムｃが巻装されてなる金属化フィルム柱体Ｋと、その両端の２つの電極取り出し面に形成された金属溶射部ｅ，ｅ（メタリコン電極）と、この金属溶射部ｅにはんだ層ｇにて接続された外部引き出し端子ｆ（バスバー）とから大略構成されている。ここで、金属化フィルムｃは、金属蒸着膜ｂが誘電体フィルムａの一側面に形成されて構成され、この金属化フィルムｃを２枚積層して一組とし（２枚一対の金属化フィルムｄ）、この２枚一対の金属化フィルムｄを巻き回すことで金属化フィルム柱体Ｋが形成される。
【０００３】
一組の金属化フィルムｃの一方の誘電体フィルムａの一側面に形成された金属蒸着膜ｂは、その長手方向に沿う一方端が一方の金属溶射部ｅに密着しており、その長手方向に沿う他方端には、他方の金属溶射部ｅから絶縁されるべく、数mm程度の隙間領域（絶縁マージンｍｇ）が設けられている。また、金属蒸着膜ｂのうちで金属溶射部ｅに密着している端部は、電極接触を保証するために他の部位よりも厚めのいわゆるヘビーエッジとなっており、たとえば、金属蒸着膜の一般部の厚みが数十nm程度である場合に、ヘビーエッジの厚みはその倍程度に調整されている。なお、金属化フィルムコンデンサＣがさらに不図示のケース内に収容され、ケース内に形成された不図示のモールド樹脂体にて封止された構造のものも一般的である。
【０００４】
このように、金属化フィルム柱体の側方にメタリコン電極を備えた構成の金属化フィルムコンデンサが特許文献１に開示されている。
【０００５】
ところで、上記する従来の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム柱体を構成する金属蒸着膜や誘電体フィルム、メタリコン電極、バスバー、ケースやモールド樹脂体といった線膨張係数の異なる様々な構成部材から形成されているため、高温から低温への急激な温度変化（冷熱衝撃）の際に各構成部材の内部や構成部材の接合界面に引張応力等の内部応力が発生する。
【０００６】
中でも、金属化フィルム柱体とメタリコン電極の間の接合界面に生じた応力に起因して双方の部材が左右に離れることで接合界面が部分的に剥離等されて電気的接触状態が悪化し、電気損失が増大することで通電性能が阻害されたり、金属化フィルム柱体からメタリコン電極への放熱経路面積が低下して放熱性能が阻害されるといった問題が懸念されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２０６２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムとメタリコン電極の熱変形量の相違による双方の剥離を確実に抑止することのできる金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明による金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムを巻き回し、もしくは積層させてなる金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に金属溶射部が形成され、それぞれの金属溶射部に外部引き出し端子が接合されてなる金属化フィルムコンデンサであって、それぞれの金属溶射部に接続される外部引き出し端子はいずれも、金属溶射部と接続される平坦部と、この平坦部に連続して金属化フィルム柱体から離れる方向に屈曲している屈曲部から構成されており、２つの外部引き出し端子は、それぞれの屈曲部によって金属化フィルム柱体と金属溶射部の変形に追随してそれらを押し込む方向に変位自在となっているものである。
【００１０】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、金属溶射部と接続される平坦部と、この平坦部に連続して金属化フィルム柱体から離れる方向に屈曲している屈曲部から構成される外部引き出し端子を２つの金属溶射部にそれぞれ接続し、この屈曲部に弾性作用を持たせることで外部引き出し端子を金属化フィルム柱体等の熱変形に追随して金属化フィルム柱体と金属溶射部をともに押し込むようにしたものである。この外部引き出し端子の押し込み作用により、双方の部材の熱変形量の相違によって双方の部材が左右に離れることで接合界面が部分的に剥離等されて電気的接触状態が悪化し、電気損失が増大することで通電性能が阻害されたり、金属化フィルム柱体からメタリコン電極への放熱経路面積が低下して放熱性能が阻害されるといった問題を効果的に解消することができる。
【００１１】
ここで、金属化フィルム柱体は、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）などからなる誘電体フィルムの表面にアルミニウムや亜鉛などからなる金属蒸着膜が形成されてなる金属化フィルムを２枚積層して一組とし、双方の金属化フィルムが異なる端部に絶縁マージンを有することでそれぞれが固有の金属溶射部（メタリコン電極）に接触するようになっている。
【００１２】
なお、誘電体フィルムの素材としては、上記するPP等以外にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を使用することができる。PVDFは、CH2-CF2の繰返し連鎖からなる極性の大きな半結晶性ポリマーであるが、たとえばこのポリマーの低温一軸延伸フィルムを分極処理したものは高い圧電性能や焦電性能を示す。また、PVDF製のフィルムは高分子としての特徴、すなわち、柔軟で変形性に富むこと、薄くて大面積なものが容易に製作できること、比重が小さくて軽量であること、はさみ等で切ることができるなど加工性に優れていること、耐衝撃性があること、透明性が良好なこと、などの特徴を有している。本発明の金属化フィルムコンデンサでは、線膨張係数が比較的小さなPP等のみならず、線膨張係数が比較的大きな上記する種々の優れた特性を有するPVDFを使用した場合でも、金属化フィルム柱体とメタリコン電極の熱変形量の相違に起因した剥離を抑止することができる。
【００１３】
巻回し型もしくは積層型の金属化フィルム柱体の両端の電極取り出し面に、亜鉛などからなる金属溶射部が形成され、形成された金属溶射部の表面に棒状や板状で平坦部と屈曲部から構成されるバスバーなどからなる外部引き出し端子の平坦部がはんだ付け等される。
【００１４】
金属化フィルム柱体の左右の側方には、２つの外部引き出し端子の屈曲部が金属化フィルム柱体から傾斜方向に広がるように配設されており、そのために、金属化フィルム柱体やその側方の金属溶射部が左右方向に熱膨張した際に、２つの屈曲部による弾性変形によって外部引き出し端子がこの熱膨張を抑制する方向に変位しながら、金属化フィルム柱体と金属溶射部をともに押し込む。その結果、この熱膨張の際に金属化フィルム柱体と金属溶射部の熱変形量の差に起因する界面剥離を効果的に抑止することができる。
【００１５】
また、逆に金属化フィルム柱体と金属溶射部が熱収縮する際には、左右の２つの外部引き出し端子の屈曲部の弾性作用により、外部引き出し端子は金属化フィルム柱体等が熱収縮する方向に追随して変位しながら金属化フィルム柱体等を押し込み、この押し込みによって、熱収縮の際に金属化フィルム柱体と金属溶射部の熱変形量の差に起因する界面剥離を熱膨張の場合と同様に効果的に抑止することができる。このように、屈曲部を具備することで外部引き出し端子は金属化フィルム柱体等の多様な変形に対して常に追随してこれらを押し込むことができるため、金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離を効果的に解消することができる。
【００１６】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、従来の金属化フィルムコンデンサに対して外部引き出し端子の形状に改良を加えた簡易な構造改良によるものであることから、製造コストを何等高騰させるものではない。
【００１７】
また、本発明による金属化フィルムコンデンサの他の実施の形態は、金属化フィルム柱体と金属溶射部および外部引き出し端子の少なくとも一部がゲルもしくはエラストマーからなる緩衝体で包囲され、これがケース内に収容されてケース内のモールド樹脂体に埋設されているものである。
【００１８】
本実施の形態の金属化フィルムコンデンサは、既述する屈曲部を備えた外部引き出し端子を具備することを前提として、従来一般のケース内に金属化フィルム柱体を収容してモールド樹脂体で封止した構成に改良を加え、金属化フィルム柱体と金属溶射部および外部引き出し端子の少なくとも一部をゲルもしくはエラストマー（ゴム状で高弾性の高分子材料）からなる緩衝体で包囲しておき、この緩衝体で包囲されたものをケース内に収容してモールド樹脂体で封止したものである。
【００１９】
一般に低い線膨張係数を有するモールド樹脂体で金属化フィルム柱体等が直接封止されている構造では、金属化フィルム柱体等の熱変形がモールド樹脂体で拘束され、金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離が助長されることがあり得る。これに対し、本実施の形態の金属化フィルムコンデンサでは、上記する屈曲部を備えた外部引き出し端子を有することに加えて、金属化フィルム柱体等とケース内のモールド樹脂体との間に緩衝体が介在することで金属化フィルム柱体等が変形する際にモールド樹脂体によって過度に拘束されることがなくなる。このことと屈曲部による金属化フィルム柱体等の変形に対する追随性が相俟って、金属化フィルム柱体と金属溶射部の間の界面剥離の問題を効果的に解消することができる。
【００２０】
なお、ケースはアルミニウムや樹脂などから形成でき、このケース内にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂がモールドされてモールド樹脂体が形成される。このモールド樹脂体により、金属化フィルムコンデンサの防水性と防振性の双方の性能が向上する。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明から理解できるように、本発明の金属化フィルムコンデンサによれば、金属溶射部と接続される平坦部と、この平坦部に連続して金属化フィルム柱体から離れる方向に屈曲している屈曲部から構成される外部引き出し端子を２つの金属溶射部にそれぞれ接続し、この屈曲部に弾性作用を持たせて金属化フィルム柱体等の熱変形の際にこの熱変形に追随させて金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離を抑止したことにより、この界面剥離によって電気的接触状態が悪化し、電気損失が増大することで通電性能が阻害されたり、金属化フィルム柱体からメタリコン電極への放熱経路面積が低下して放熱性能が阻害されるといった問題を効果的に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態１の縦断面図である。
【図２】本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態２の縦断面図である。
【図３】従来の金属化フィルムコンデンサの一実施の形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を説明する。
【００２４】
（金属化フィルムコンデンサの実施の形態１）
図１は本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態１の縦断面図である。図示する金属化フィルムコンデンサ１０は、金属化フィルムが巻装されてなる金属化フィルム柱体１と、その両端の２つの電極取り出し面に形成された金属溶射部２，２（メタリコン電極）と、この金属溶射部２，２のそれぞれにはんだ層４，４を介して繋がれた外部引き出し端子３（バスバー）とから大略構成されている。なお、外部引き出し端子３の端部は外部の電源回路Ｇ等に接続固定されている。
【００２５】
金属化フィルム柱体１の具体的な構成の図示は省略するが、図３の従来構造の金属化フィルムコンデンサと同様であり、金属蒸着膜が誘電体フィルムの一側面に形成されて金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを２枚積層して一組とし（２枚一対の金属化フィルム）、この２枚一対の金属化フィルムが巻き回され、もしくは積層されて構成されている。
【００２６】
ここで、一組の金属化フィルムの一方の誘電体フィルムの一側面に形成された金属蒸着膜は、その長手方向に沿う一方端が一方の金属溶射部２に密着しており、その長手方向に沿う他方端には、他方の金属溶射部２から絶縁されるべく、たとえば2mm程度の隙間領域（絶縁マージン）が設けられている。また、金属蒸着膜のうちで上記金属溶射部２に密着している端部は、電極接触を保証するために他の部位よりも厚めのいわゆるヘビーエッジとなっており、たとえば、金属蒸着膜の一般部が30nm程度である場合に、ヘビーエッジは倍の60nm程度に調整される。
【００２７】
ここで、誘電体フィルムは、ポリプロピレン（PP）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などから形成でき、金属蒸着膜は、アルミニウムや亜鉛、銅などを誘電体フィルム表面に蒸着することで形成される。また、金属溶射部２は、金属化フィルム柱体１の電極取り出し面にアルミニウムや亜鉛などを溶射することで形成される。さらに、外部引き出し端子３は、銅やアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどから形成される。
【００２８】
金属化フィルムコンデンサ１０を構成する外部引き出し端子３は、金属溶射部２と接続される平坦部３ａと、この平坦部３ａに連続して金属化フィルム柱体１から離れる方向に屈曲している屈曲部３ｂから構成されている。
【００２９】
すなわち、図示するように金属化フィルム柱体１の左右の側方には、２つの外部引き出し端子３，３の屈曲部３ｂ、３ｂが金属化フィルム柱体１から傾斜方向に広がるように配設されている。そのため、金属化フィルム柱体１やその側方の金属溶射部２が左右方向に熱膨張して変形した際（図中のＸ１方向）に、２つの屈曲部３ｂ、３ｂの弾性作用によって外部引き出し端子３がこの熱変形方向に追随して変位しながら、これらの熱変形を抑制する方向（図中のＸ３方向）に金属化フィルム柱体１と金属溶射部２を押し込む。この結果、この熱膨張の際に金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の熱変形量に差があっても、これらは屈曲部３ｂ、３ｂで同時に押し込まれることから双方の部材の熱変形量の差に起因する界面剥離は生じ得ない。
【００３０】
一方、逆に金属化フィルム柱体１と金属溶射部２が熱収縮する際（図中のＸ２方向）には、左右の２つの外部引き出し端子３，３の屈曲部３ｂ、３ｂの弾性作用によって金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の熱収縮する方向に追随して変位しながらこれらを押し込み（Ｘ３方向）、この押し込みによって熱収縮の際に金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の熱変形量の差に起因する界面剥離は熱膨張の場合と同様に効果的に抑止される。
【００３１】
このように、外部引き出し端子３が屈曲部３ｂを具備することで、外部引き出し端子３は金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の多様な変形に対して常に追随しながら変位し、この変位によって双方の部材を同時に押し込むことができるため、金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の界面剥離を効果的に解消することができる。
【００３２】
（金属化フィルムコンデンサの実施の形態２）
図２は本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態２の縦断面図である。図示する金属化フィルムコンデンサ１０Ａは、図１で示す金属化フィルムコンデンサ１の周囲がゲルもしくはエラストマーからなる緩衝体５で包囲され、これがケース７内に収容されてケース７内のモールド樹脂体６に埋設されたものである。
【００３３】
ケース７はアルミニウムや樹脂などから形成される。また、モールド樹脂体６は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂がモールドされたものや、さらにこれらの樹脂に放熱性を有する絶縁フィラーとしては、シリカやアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム、タルク、クレーのいずれか一種、もしくはこれらの内の二種以上が混合されたものがモールドされたものである。このモールド樹脂体６により、金属化フィルムコンデンサの防水性と防振性の双方の性能が向上する。
【００３４】
一般にモールド樹脂体は低い線膨張係数を有し、金属化フィルム柱体や金属溶射部がモールド樹脂体に直接封止されている構造では、金属化フィルム柱体等の熱変形がモールド樹脂体で拘束され、金属化フィルム柱体と金属溶射部の間での剥離が助長されることがあり得る。このことに鑑み、図示する金属化フィルムコンデンサ１０Ａでは、屈曲部３ｂを備えた外部引き出し端子３を有することに加えて、金属化フィルム柱体１等とケース７内のモールド樹脂体６との間に変形性能に富む緩衝体５が介在することで、金属化フィルム柱体１等は変形する際にモールド樹脂体６によって過度に拘束されることがなくなる。このことと屈曲部３ｂによる金属化フィルム柱体１等への変形の追随性によって、金属化フィルム柱体１と金属溶射部２の間の界面剥離の問題を効果的に解消することができる。
【００３５】
[金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離を抑止するために外部引き出し端子に要求される性能に関する一考察]
本発明者等は、金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離を抑止するために外部引き出し端子に要求される性能に関し、解析をおこなって一つの考察を試みた。
【００３６】
この解析は120℃〜-50℃の冷熱環境を想定したものであり、金属化フィルム柱体の幅を50mmで設定した。そして、金属化フィルム柱体を構成する誘電体フィルムとして、PP(線膨張係数が15ppm、弾性率が1000MPa)、と、PVDF(線膨張係数が130ppm、弾性率が1000MPa)の二種で実施し、それぞれの場合の誘電体フィルムを巻装してなる金属化フィルム柱体と金属溶射部の剥離を生じさせない外部引き出し端子の必要歪み量と必要押し込み力を算定した。
【００３７】
解析の結果、誘電体フィルムにPPを用いたケースでの寸法変化が全幅で0.2%（片幅で0.1%）であり、発生応力が0.8MPaであり、PVDFを用いたケースの寸法変化が全幅で1.4%（片幅で0.7%）、発生応力が7.2MPaであった。
【００３８】
これらの寸法変化と発生応力に対し、外部引き出し端子の必要歪み量はいずれも1%以上、必要押し込み力はいずれも10MPa以上とすることで部材間の剥離を解消することができる。
【００３９】
すなわち、屈曲部によって金属化フィルム柱体等を押し込み自在に弾性変形する外部引き出し端子を使用し、上記歪み量や押し込み力で金属化フィルム柱体等を左右から押し込むことにより、金属化フィルム柱体と金属溶射部の間の剥離を抑止でき、金属化フィルム柱体と金属溶射部の界面剥離によって電気的接触状態が悪化し、電気損失が増大することで通電性能が阻害されたり、金属化フィルム柱体からメタリコン電極への放熱経路面積が低下して放熱性能が阻害されるといった問題を解消できることが実証されている。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１…金属化フィルム柱体、２…金属溶射部（メタリコン電極）、３…外部引き出し端子（バスバー）、３ａ…平坦部、３ｂ…屈曲部、４…はんだ層、５…緩衝体、６…モールド樹脂体、７…ケース、１０，１０Ａ…金属化フィルムコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014086661.tif 000005