(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属蒸着膜と誘電体フィルムとからなる金属化フィルムが積層もしくは巻き回されて構成された金属化フィルム柱体、該金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に形成されたメタリコン電極、からなる金属化フィルム素子と、
側面、底面、該底面に対向する開口を備え、金属化フィルム素子が収容されるケースと、
前記ケース内に形成されて前記金属化フィルム素子を埋設する封止樹脂体と、からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記金属化フィルム素子がその途中で折り曲げられ、２つの前記メタリコン電極が隣接している状態で、該２つのメタリコン電極が前記底面に対向し、折り曲げ箇所が前記開口に対向した状態で前記封止樹脂体内に該金属化フィルム素子が埋設されている、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、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、さらには、コンデンサの絶縁破壊状態を解消する自己回復機能を備えたものも開発されている。従来のコンデンサの一実施の形態を図５、６を参照して説明する。
【０００３】
図５で示すように、金属化フィルム柱体Ｋは二種類の金属化フィルムｃ１、ｃ２から構成されている。具体的には、一方の金属化フィルムｃ１は、誘電体フィルムａ１と、絶縁マージンｍｇを備えた金属蒸着膜ｂ１とから構成されており、他方の金属化フィルムｃ２も同様に、誘電体フィルムａ２と、絶縁マージンｍｇを備えた金属蒸着膜ｂ２とから構成されており、金属化フィルムｃ１、ｃ２は、絶縁マージンｍｇを相互に反対側に備えている。なお、図示を省略するが、金属化フィルムｃ１、ｃ２を構成する金属蒸着膜ｂ１、ｂ２においては、複数の非蒸着スリットが間隔を置いて形成され、非蒸着スリットの端部間には幅の狭いヒューズ部が形成され、各非蒸着スリットで包囲された複数のセグメントに分割されている。
【０００４】
金属化フィルムｃ１、ｃ２を双方の絶縁マージンｍｇが積層方向で一致しないように積層して二枚一対の金属化フィルムｄを形成し、この二枚一対の金属化フィルムｄを図５で示すように積層もしくは巻き回すことによって金属化フィルム柱体Ｋが形成される。
【０００５】
さらに、金属化フィルム柱体Ｋの両端の二つの電極取り出し面にはメタリコン電極ｅ（金属溶射部）が形成され、このメタリコン電極ｅに不図示のはんだ層を介して外部引き出し端子（バスバー）が接続されることにより、金属化フィルムコンデンサ素子Ｅが形成される。なお、金属化フィルムｃ１、ｃ２において、金属蒸着膜ｂ１、ｂ２のうち、絶縁マージンｍｇと反対側の端部はメタリコン電極ｅと接し、一方で絶縁マージンｍｇのある端部は当該絶縁マージンｍｇによってメタリコン電極ｅと接触が遮断されている。また、金属蒸着膜ｂ１、ｂ２のうちでメタリコン電極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。
【０００６】
図６で示すように、側面Ｂ１、底面Ｂ２、底面Ｂ２に対向する開口Ｂ３を備えたケースＢ内に金属化フィルム素子Ｅが収容され、ケースＢ内に金属化フィルム素子Ｅを埋設するようにして封止樹脂体Ｍが形成されることにより、金属化フィルムコンデンサＣが構成される。なお、図６においては、ケースＢ内を視認可能とするべく、手前の側面の図示を省略している。
【０００７】
図６で示すように、金属化フィルム素子ＥをケースＢの底面側に配設することにより、言い換えれば金属化フィルム素子Ｅの上方に多くの封止樹脂体Ｍを配設することにより、金属化フィルム素子Ｅの特にメタリコン電極ｅをケースＢの開口Ｂ３に面する外気層から遠ざけ、当該開口Ｂ３からメタリコン電極ｅまでの透湿経路Ｘ１の経路長を長くすることができ、高い防湿性能を保証するようにしている。
【０００８】
しかしながら、このように金属化フィルム素子Ｅの上方に多くの封止樹脂体Ｍを配設したことによる背反として、金属化フィルムコンデンサＣの体格および重量が増大することになり、さらには、外気層から金属化フィルム素子Ｅが遠ざかることで金属化フィルム素子Ｅの放熱性が悪化し易いといった新たな課題が生じ得る。
【０００９】
ここで、特許文献１には、コンデンサ素子をコンデンサケースに収納し、コンデンサ素子とコンデンサケースとの間に合成樹脂を充填したコンデンサに関し、コンデンサ素子を覆う合成樹脂の厚みを１．５ｍｍ以上確保したコンデンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１５８７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１で開示されるコンデンサによれば、外部からの水分がコンデンサ素子内部へ侵入するのを抑制できるため、耐湿性能を改善できるとしている。このように、コンデンサ素子の全周囲を覆う合成樹脂の厚みをいずれの箇所も１．５ｍｍ以上確保することで耐湿性能を改善できるとしているが、たとえば、ケースの開口からコンデンサ素子までの透湿経路長が１．５ｍｍ程度で耐湿性能が十分に改善できるか否かは定かでない。
【００１２】
また、仮に透湿経路長が１．５ｍｍ程度で耐湿性能が十分に改善できるとした場合に、今度はコンデンサ素子からの放熱性能を確保できるか否かが定かでない。
【００１３】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、防湿性能と放熱性能の双方に優れた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】
【００１４】
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、金属蒸着膜と誘電体フィルムとからなる金属化フィルムが積層もしくは巻き回されて構成された金属化フィルム柱体、該金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に形成されたメタリコン電極、からなる金属化フィルム素子と、側面、底面、該底面に対向する開口を備え、金属化フィルム素子が収容されるケースと、前記ケース内に形成されて前記金属化フィルム素子を埋設する封止樹脂体と、からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、前記金属化フィルム素子がその途中で折り曲げられ、２つの前記メタリコン電極が隣接している状態で、該２つのメタリコン電極が前記底面に対向し、折り曲げ箇所が前記開口に対向した状態で前記封止樹脂体内に該金属化フィルム素子が埋設されているものである。
【００１５】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム素子をその途中で折り曲げてたとえばＵの字状とし、２つのメタリコン電極を隣接した状態とし、このようなＵの字状の金属化フィルム素子をケース内に収容したものである。
【００１６】
このＵの字状の金属化フィルム素子を２つのメタリコン電極がケースの底面の近傍にくるように配設し、逆に折り曲げ箇所をケースの開口の近傍にくるように配設した状態で封止樹脂体内に埋設する。
【００１７】
このような構成により、ケースの開口（外気層）からメタリコン電極までの距離（透湿経路長）を可及的に長くすることができ、もって防湿性能に優れた金属化フィルムコンデンサとなる。
【００１８】
さらに、ケースの開口近傍にある折り曲げ箇所から該開口への放熱性が保証されることから放熱性能にも優れた金属化フィルムコンデンサとなり、したがって、耐湿性能と放熱性能の双方に優れたものとなる。
【００１９】
金属化フィルム素子はその中央位置が折り曲げ部となるが、一般に金属化フィルム素子の中央位置の温度が高くなり易いことから、この折り曲げ部がケースの開口の近傍に位置することで高い放熱性が期待できる。
【００２０】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム素子をその途中位置で折り曲げた状態でケース内に配設し、封止樹脂体内に埋設しただけの簡易な構造改良によるものであることから、従来の金属化フィルムコンデンサに比して何等製造コストを高騰させるものではない。
【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、金属化フィルム素子がその途中で折り曲げられて２つのメタリコン電極が隣接している状態で、該２つのメタリコン電極がケースの底面に対向し、折り曲げ箇所がケースの開口に対向した状態で封止樹脂体内に金属化フィルム素子が埋設されている構成を適用したことにより、ケースの開口（外気層）からメタリコン電極までの距離（透湿経路長）を可及的に長くすることができ、もって優れた防湿性能を有することができる。さらに、ケースの開口近傍にある折り曲げ箇所から該開口への放熱性が保証されることから、優れた放熱性能を有することができる。
【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の斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）の順に金属化フィルム素子を加工するフローを示した模式図である。
【図３】（ａ）は従来構造の金属化フィルムコンデンサ（比較例）の解析モデルを示した図であり、（ｂ）は本発明の金属化フィルムコンデンサ（実施例）の解析モデルを示した図である。
【図４】（ａ）は比較例の解析結果を示した図であり、（ｂ）は実施例の解析結果を示した図である。
【図５】従来の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を構成する金属化フィルム素子の縦断面図である。
【図６】従来の金属化フィルムコンデンサの実施の形態の斜視図である。
【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）
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の斜視図であり、図２は（ａ）、（ｂ）の順に金属化フィルム素子を加工するフローを示した模式図である。
【００２５】
図１で示すように、本発明の金属化フィルムコンデンサ１００は、金属化フィルム柱体１とその両端のメタリコン電極２とからなる金属化フィルム素子１０と、金属化フィルム素子１０が配設されたケース２０と、ケース２０内に形成されて金属化フィルム素子１０を埋設する封止樹脂体３０とから構成される。
【００２６】
図１および図２（ａ）で示す金属化フィルム柱体１は、二種類の金属化フィルムから構成されており、いずれの金属化フィルムも誘電体フィルムと非蒸着スリットおよび絶縁マージンを備えた金属蒸着膜とから構成されている。これら二種類の金属化フィルムを双方の絶縁マージンが積層方向で一致しないように積層して二枚一対の金属化フィルムを形成し、この二枚一対の金属化フィルムを積層もしくは巻き回すことにより、金属化フィルム柱体１が形成される。
【００２７】
ここで、誘電体フィルムは、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などから形成される。また、金属蒸着膜は、アルミニウムや亜鉛などを誘電体フィルムの表面に蒸着することで形成される。
【００２８】
なお、金属化フィルムを構成する金属蒸着膜のスリット形成領域においては、複数の非蒸着スリットが間隔を置いて形成され、非蒸着スリットの端部間には幅の狭い境界ヒューズが形成され、各非蒸着スリットで包囲された複数のセグメントに分割されている。
【００２９】
金属化フィルム柱体１の両端の電極取り出し面に対し、アルミニウムや亜鉛などからなるメタリコン電極２が形成され、形成されたメタリコン電極２の表面に不図示の棒状や板状のバスバーなどからなる外部引き出し端子をはんだ層を介して接続することにより、金属化フィルム素子１０が形成される。
【００３０】
図２（ｂ）で示すように、金属化フィルム素子１０をその中央位置で折り曲げてＵの字状に形成し、２つのメタリコン電極２，２を隣接した状態に加工する。
【００３１】
加工された金属化フィルム素子１０を図１で示すようにケース２０に収容する。
【００３２】
ここで、ケース２０はたとえばアルミニウム製の４つの側面２１と底面２２、および上方の開口２３から構成されている。なお、図１ではケース２０の内部を視認できるように前方の側面を省略して図示している。
【００３３】
Ｕの字状に折り曲げられた金属化フィルム素子１０は、隣接する２つのメタリコン電極２がケース２０の底面２２の近傍に位置し、中央の折り曲げ箇所がケース２０の開口２３の近傍に位置するように配設され、さらにケース２０内に封止樹脂体３０が形成されることにより、金属化フィルムコンデンサ１００が構成される。
【００３４】
図１より、ケース２０の開口２３側にある封止樹脂体３０の上面３０ａからメタリコン電極２までの距離は十分に確保されており、したがって、外気層からメタリコン電極２までの距離（透湿経路Ｘ２の経路長）を十分に長くすることができる。このことにより、金属化フィルムコンデンサ１００は防湿性能に優れたものとなる。
【００３５】
また、ケース２０の開口２３の近傍に金属化フィルム素子１０の折り曲げ箇所が配設されることから、当該折り曲げ箇所から開口２３までの距離ｔを可及的に短くすることができる。
【００３６】
ここで、金属化フィルム素子１はその中央位置もしくはその近傍が折り曲げ部となるが、一般に金属化フィルム素子１の中央位置の温度が高くなり易いことから、この折り曲げ部がケース２０の開口２３の近傍に位置することにより、金属化フィルムコンデンサ１００は放熱性能に優れたものとなる。
【００３７】
（本発明の金属化フィルムコンデンサの性能を検証した解析とその結果）
本発明者等は、本発明の金属化フィルムコンデンサの性能を検証する解析をおこなった。ここで、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、従来構造の金属化フィルムコンデンサ（比較例）の解析モデルと、本発明の金属化フィルムコンデンサ（実施例）の解析モデルを示したものである。
【００３８】
本解析において、金属化フィルム素子の体格は8.0cm3、透湿経路長は42mm、ケースの厚みは2.0mm、金属化フィルム素子とケースの間の距離は3.0mm、メタリコン電極の厚みは1.0mmとした。
【００３９】
また、本解析の評価項目は封止材使用量と放熱特性とし、放熱特性に関しては熱解析(Scryu Tetra)にて評価した。評価結果を以下の表１と図４に示す。ここで、図４（ａ）は比較例の解析結果を示した図であり、（ｂ）は実施例の解析結果を示した図である。
【００４０】
【表１】
0006578929.tif 000002
【００４１】
表１より、比較例に比して実施例の封止材使用量は23%程度となり、金属化フィルムコンデンサの体格と重量が格段に低減できることが分かった。また、封止材使用量の大幅な削減によって材料コストを大幅に低減することができ、金属化フィルムコンデンサの製造コストを大幅に低減できることが分かった。
【００４２】
また、表１と図４より、金属化フィルム素子の最高温度に関しては、比較例に比して実施例は10℃程度も低下することが分かった。これは、実施例においては、温度が最も高くなり易い金属化フィルム素子の中央位置が折り曲げ箇所となり、この折り曲げ箇所がケースの開口の近傍に位置することによるものであると推察される。
【００４３】
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】
【００４４】
１…金属化フィルム柱体、２…メタリコン電極、１０…金属化フィルム素子、２０…ケース、２１…側面、２２…底面、２３…開口、３０…封止樹脂体、１００…金属化フィルムコンデンサ
【図１】
0006578929.tif 000003
【図２】
0006578929.tif 000004
【図３】
0006578929.tif 000005
【図４】
0006578929.tif 000006
【図５】
0006578929.tif 000007
【図６】
0006578929.tif 000008