(57)【要約】【課題】本発明は、金属化フィルムコンデンサの容量低下の抑制と信頼性向上を実現することを目的とする。【解決手段】誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回した後、この巻回側面の外周をポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる外装フィルムで覆い、巻回軸に対して垂直方向から挟み込むように圧縮することによって偏平形状とし、１４０〜１７０℃の熱エージング温度で熱処理を行った金属化フィルムコンデンサにおいて、外装フィルムの熱エージング温度における熱収縮率が誘電体フィルムの熱エージング温度における熱収縮率より大きい金属化フィルムコンデンサとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを前記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回した後、この巻回側面の外周をポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる外装フィルムで覆い、巻回軸に対して垂直方向から挟み込むように圧縮することによって偏平形状とし、１４０〜１７０℃の熱エージング温度で熱処理を行った後、前記巻回軸方向の両端面に金属溶射によりメタリコン電極を形成したコンデンサ素子によって構成された金属化フィルムコンデンサにおいて、前記外装フィルムの前記熱エージング温度における熱収縮率が前記誘電体フィルムの前記熱エージング温度における熱収縮率より大きい金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記外装フィルムの長手方向の熱収縮率が幅方向の熱収縮率より大きい請求項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】
本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な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】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、この種の金属化フィルムコンデンサは、自動車に搭載されることから高い耐熱性と高耐電圧化が要求され、高耐熱、高耐電圧化のための開発と提案が種々行われているものであった。
【０００５】
特に耐熱性に優れたフィルムコンデンサとして、誘電体フィルムにポリエチレンナフタレートやポリフェニレンサルファイド、ポリイミドが用いられていた。
【０００６】
また、容量に対する体積効率を向上させるために、巻回したコンデンサ素子を両方向から圧力をかけて、小判形の偏平形状とすることが行われている。
【０００７】
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が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２８５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、コンデンサ素子を偏平形状とした後に熱エージング処理を行うことで、コンデンサ素子のいわゆる巻き緩みを少なくする処理が施される際に、従来の熱エージング処理温度である約１２０℃での熱処理では誘電体フィルムの耐熱性が高いために巻き緩みが残ったままとなり、結果として容量低下や低電圧でのショート破壊などが起きてしまうものであった。
【０００９】
そこで、本発明は高耐熱の誘電体フィルムを用いて、かつ、偏平形状としたコンデンサ素子の加熱エージング処理後のコンデンサ素子の巻き緩みを少なくすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる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巻回した後、偏平形状としたコンデンサ素子の外周を覆う、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる外装フィルムに対して、この外装フィルムの１４０〜１７０℃の熱エージング温度における熱収縮率が誘電体フィルムの熱エージング温度における熱収縮率より大きくしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の外装フィルムの熱エージング温度における熱収縮率が誘電体フィルムの熱エージング温度における熱収縮率より大きいので、コンデンサ素子に対して熱エージング処理を施すことで、外装フィルムが熱によって収縮して巻き締まり、コンデンサ素子の巻き緩みをさらに少なくすることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による金属化フィルムコンデンサの構成を示した分解斜視図（構成を分かり易くするために、後述するモールド樹脂を省略して記載）、図２は同金属化フィルムコンデンサの構成を示した平面図であり、図１と図２において、１はコンデンサ素子であり、このコンデンサ素子１は、後述する金属化フィルムなどを巻回したものに対して、その巻回軸に垂直な方向から挟み込むように圧縮することによって断面が小判形の偏平形状に作製した後に、この両端面に金属溶射によって一対のメタリコン電極１ａを形成して構成するものである。
【００１３】
２は一対のバスバー、２ａはこのバスバー２の一端に夫々設けられた外部接続用の端子部であり、このバスバー２は上記コンデンサ素子１を複数個（本実施の形態においては５個）並べた状態でコンデンサ素子１の両端面に形成された一対のメタリコン電極１ａに夫々、図１に示すように半田付け部２ｂを介して半田付けされており、これにより複数個のコンデンサ素子１を並列接続しているものである。
【００１４】
４は上記バスバー２により並列接続された複数個のコンデンサ素子１を内部に収容した樹脂製のケースであり、本実施の形態においては、このケース４の材料としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が用いられている。
【００１５】
図２において、５は上記ケース４内に注型されたモールド樹脂であり、このモールド樹脂５は上記バスバー２の一端に設けられた外部接続用の端子部２ａがケース４から表出する状態で、複数個のコンデンサ素子１とバスバー２を被覆するようにしているものであり、本実施の形態においてはエポキシ樹脂を用いたものである。
【００１６】
ここで、コンデンサ素子１の作製についてさらに詳細に説明する。
【００１７】
図３はメタリコン電極１ａを除いた状態のコンデンサ素子１の断面図、図４はさらに偏平形状に圧縮された同斜視図である。
【００１８】
図３において、まず、図示しないポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる誘電体フィルム上にアルミニウムなどの金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回して、金属化フィルム巻回体６を構成する。
【００１９】
次に、この金属化フィルム巻回体６の巻回側面の外周をポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートのうち、いずれかひとつからなる外装フィルムを少なくとも１周以上で覆うことによって外装フィルム層７を形成する。このとき、外装フィルム層７に用いた外装フィルムの後述する熱エージング温度における熱収縮率は金属化フィルム巻回体６を構成している誘電体フィルムの同じく熱エージング温度における熱収縮率より大きいものであるとする。
【００２０】
そして、この金属化フィルム巻回体６と外装フィルム層７の巻回軸に対して垂直方向から挟み込むように圧縮することによって、図４に示すようにメタリコン電極１ａを除いた状態のコンデンサ素子１を作製する。
【００２１】
さらに、使用温度より１０℃から４０℃ほど高温であって、用いられるフィルムが極端な熱ダメージを受けないような温度となる１４０〜１７０℃の熱エージング温度で熱エージング処理を施す。これは、金属化フィルム内の金属蒸着電極に対し一定の熱的負荷をかけることで金属化フィルム巻回体６内の水分を除去し、耐電圧を高めるとともに、金属化フィルムの巻回時や偏平形状への圧縮時にいわゆる巻き緩みを排除することを目的としたものであり、このとき、使用温度より１０℃以上でないと巻き緩み排除の効果が薄く、使用温度より４０℃を超えるとフィルムに極端な熱ダメージを及ぼしてしまうというものである。
【００２２】
この熱エージング処理を施した後に、金属化フィルム巻回体６の巻回軸方向の両端面から亜鉛やスズなどの金属を溶射することによってメタリコン電極１ａを形成して、コンデンサ素子１を構成する。
【００２３】
従来であれば、上記のポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートは高耐熱の誘電体フィルムとして、１４０〜１７０℃付近でも熱収縮を起こさないようなものであり、これより低い１２０℃付近で行われる熱エージング処理では、金属化フィルム巻回体６の巻き緩みが残ってしまうものであった。
【００２４】
これに対し、このように構成された金属化フィルムコンデンサによれば、外装フィルムの熱エージング温度における熱収縮率が誘電体フィルムの熱エージング温度における熱収縮率より大きいので１４０〜１７０℃で行われる熱エージング処理において、金属化フィルム巻回体６と外装フィルム層７の巻き締まりが起き、容量の低下を抑制することができるものである。
【００２５】
また、従来であれば、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートの熱収縮は２００℃付近で大きな熱収縮を起こすものであったのに対し、フィルムの製膜時に結晶化度を下げるなどして、１４０〜１７０℃でも熱収縮を起こすようにすることによって、外装フィルムの熱エージング温度における熱収縮率が誘電体フィルムの熱エージング温度における熱収縮率より大きくなるようにする。
【００２６】
さらに、外装フィルム層７に用いる外装フィルムの長手方向の熱収縮率を幅方向の熱収縮率より大きくすることによってさらに巻き締まりが効果的になり、容量低下の抑制を図ることができるものである。
【００２７】
なお、誘電体フィルムに用いられるフィルムの種類と外装フィルムに用いられるフィルムの種類は同じであっても異なってもよいものとする。
【００２８】
そもそも、自動車用で用いられる場合は高温雰囲気下で使用されることが多く、特に駆動車軸上に配置されたり、冷却機構を簡素化されたりすることで、使用温度が１３０℃〜１５０℃に達することとなり、上記のコンデンサ素子１を用いた本実施の形態のようなケース４にモールド樹脂５とともに収容する場合では信頼性の向上がより顕著になるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明による金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の高耐熱化を図るとともに信頼性の向上も可能となるので、特に高い信頼性が要求される自動車用として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態によるケースモールド型コンデンサの構成を示した分解斜視図
【図２】同ケースモールド型コンデンサの構成を示した断面図
【図３】本発明の一実施の形態によるコンデンサ素子の断面図
【図４】本発明の一実施の形態による金属化フィルム巻回体の斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１  コンデンサ素子
１ａ  メタリコン電極
２  バスバー
２ａ  外部接続用の端子部
２ｂ  半田付け部
４  ケース
５  モールド樹脂
６  金属化フィルム巻回体
７  外装フィルム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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