(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属化フィルムを巻回してなる巻回体、及び該巻回体の両端面に金属の溶射によって形成された電極引出部を有するコンデンサ素子が複数結線板にはんだ接続されていると共に、前記電極引出部がケース内に収納され、該ケース内が樹脂で充填された金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子は、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の耐湿強化多層ラミネートフィルムが前記巻回体の側面に２回以上巻回されてなり、前記ケースに充填された樹脂が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びシリコン樹脂からなる群から選択されたいずれか１つであり、前記巻回体の側面が、内側から順に、吸湿防止フィルム、前記耐湿強化多層ラミネートフィルム、及びポリエステル粘着テープによって被覆されてなり、前記耐湿強化多層ラミネートフィルムが、ナイロンフィルム、蒸着バリアフィルム、ポリオレフィンフィルムの３層から構成され、前記の被覆された巻回体の各端面が略同一面をなし、前記各端面に沿って電極引出部が形成されていることを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
一対の金属化フィルムを巻回してなる巻回体、及び該巻回体の両端面に金属の溶射によって形成された電極引出部を有する金属化フィルムコンデンサ用コンデンサ素子において、
酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の耐湿強化多層ラミネートフィルムが前記巻回体の側面に２回以上巻回されてなり、前記巻回体の側面が、内側から順に、吸湿防止フィルム、前記耐湿強化多層ラミネートフィルム、及びポリエステル粘着テープによって被覆されてなり、前記耐湿強化多層ラミネートフィルムが、ナイロンフィルム、蒸着バリアフィルム、ポリオレフィンフィルムの３層から構成され、前記の被覆された巻回体の各端面が略同一面をなし、各端面に沿って電極引出部が形成されていることを特徴とするコンデンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサ及びこれに用いられるコンデンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属化フィルムを用いた乾式金属化フィルムコンデンサ素子は、一対の金属化フィルムを重ねて巻回した素子の周りにラミネートフィルム等の吸湿防止フィルムを巻き、さらに外装にポリエステル粘着テープが巻かれた構造を有している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５９９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一対の金属化フィルムを巻回してなる巻回体の周りにラミネートフィルム等の吸湿防止フィルムとポリエステル粘着テープとが巻回された構造を有する乾式金属化フィルムコンデンサは、ＪＥＭ１４１９の耐湿性試験（温度４０℃、湿度９０〜９５％ＲＨ，５００時間）より過酷な条件（温度８５℃、湿度８５％ＲＨ、５００時間）では、水分及び酸素が吸湿防止フィルム及びポリエステル粘着テープを透過して巻回体内部に入り込むことにより容量減少が起こりやすいという課題を有している。かかる容量減少は、周囲温度が高くなるほど顕著となる。
【０００５】
本発明の目的は、耐湿性が高く容量減少が起こりにくい金属化フィルムコンデンサ及びこれに用いられるコンデンサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、上記課題を解決するものであり、一対の金属化フィルムを巻回してなる巻回体、及び該巻回体の両端面に金属の溶射によって形成された電極引出部を有するコンデンサ素子が複数結線板にはんだ接続されていると共に、前記電極引出部がケース内に収納され、該ケース内が樹脂で充填された金属化フィルムコンデンサにおいて、前記コンデンサ素子は、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の耐湿強化多層ラミネートフィルムが前記巻回体の側面に２回以上巻回されてなり、前記ケースに充填された樹脂が、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びシリコン樹脂からなる群から選択されたいずれか１つであり、前記巻回体の側面が、内側から順に、吸湿防止フィルム、前記耐湿強化ラミネートフィルム、及びポリエステル粘着テープによって被覆されてなり、前記耐湿強化多層ラミネートフィルムが、ナイロンフィルム、蒸着バリアフィルム、ポリオレフィンフィルムの３層から構成され、前記の被覆された巻回体の各端面が略同一面をなし、各端面に沿って電極引出部が形成されている。
【０００７】
本明細書において、耐湿強化多層ラミネートフィルムの酸素透過度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２６Ｂ法（等圧法）によって３０℃、７０％ＲＨの試験条件で測定されたものであり、水蒸気透過度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９Ｂ法によって４０℃、９０％ＲＨの試験条件で測定されたものである。
【０００８】
本発明のコンデンサ素子は、一対の金属化フィルムを巻回してなる巻回体、及び該巻回体の両端面に金属の溶射によって形成された電極引出部を有する金属化フィルムコンデンサ用コンデンサ素子において、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の耐湿強化多層ラミネートフィルムが前記巻回体の側面に２回以上巻回されてなり、前記巻回体の側面が、内側から順に、吸湿防止フィルム、前記耐湿強化多層ラミネートフィルム、及びポリエステル粘着テープによって被覆されてなり、前記耐湿強化多層ラミネートフィルムが、ナイロンフィルム、蒸着バリアフィルム、ポリオレフィンフィルムの３層から構成され、前記の被覆された巻回体の各端面が略同一面をなし、各端面に沿って電極引出部が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の耐湿強化多層ラミネートフィルムを巻回体の側面に２回以上巻回することによって、容量減少が起こりにくく、実用上十分な耐湿性を有する金属化フィルムコンデンサ及びこれに用いられるコンデンサ素子が得られる。例えば、温度８５℃で湿度８５％の環境下において十分な耐湿性を持たせることが可能となり、工業的、実用的にその価値は極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に、それぞれ、本発明の一実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサに含まれるコンデンサ素子の正面図及び側面図を示す。図１（ａ）に示すように、コンデンサ素子１は、ほぼ円柱形状を有しており、その容量は５０μＦである。コンデンサ素子１は、厚さ１２μｍの一対の金属化フィルムを多数回巻回したものである巻回体２の側面が、内側から順に、絶縁保護層としても機能する吸湿防止フィルム３（厚さ３０μｍ×２５回巻）、耐湿強化多層ラミネートフィルム４、及び、ポリエステル粘着テープ５（厚さ５０μｍ×４回巻）によって被覆され、さらに、巻回体２の両端面に金属（錫・亜鉛等の合金）の溶射（メタリコン）によって電極引出部６が取り付けられたものである。
【００１４】
耐湿強化多層ラミネートフィルム４は、総厚み１００μｍ程度の多層構造体（ナイロンフィルム（ＮＹ）、ＧＸフィルム（商品名：凸版印刷（株）製の透明蒸着バリアフィルム）、ポリオレフィンフィルム（ＰＯＦ）の３層から構成される）であって、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)の性能を有している。
【００１５】
３層構造のフィルムの中で、基材となる樹脂フィルムに蒸着層とバリアコート層からなるガスバリア層を形成したＧＸフィルムが主に耐湿性を有している。ナイロンフィルムは温度による物性の変化が少なく、耐アルカリ性や耐有機溶剤性、耐油性に優れている一方で、耐酸性は良好ではない。また、吸水性を有するため、寸法安定性や電気的性質に劣っている。しかし、ナイロンフィルムとポリオレフィンフィルムとがラミネートされることにより耐寒、耐熱性の点でも、また水・油・ガスなどに対するバリア性の点からも、耐湿強化多層ラミネートフィルム４は優れたフィルムとなっている。
【００１６】
そして、かかる耐湿強化多層ラミネートフィルム４が、吸湿防止フィルム３の側面に、２回巻回されている（図１（ａ）及び図１（ｂ）では、図示を簡略にするために、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の巻回数を示していない）。
【００１７】
耐湿強化多層ラミネートフィルム４は、溶剤に溶かした接着剤を一方の基材に塗工し乾燥した後、他方の基材を貼合するというドライラミネーション方式を繰り返すことによって製造される。また、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の酸素透過度及び水蒸気透過度には、一方が増加すると他方も増加するという相関関係がある。
【００１８】
図２に、本実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサ１０の平面図を示す。図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０においては、３個のコンデンサ素子１が互いに幅方向に隣接するように並列に配置されている。そして、３個のコンデンサ素子１は、結線板１４によってはんだ接続されている。
【００１９】
さらに、一直線上に位置する３つの電極引出部６が、樹脂ケース１５に収容されている。樹脂ケース１５内は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂で充填されている。このようにして、１５０μＦの金属化フィルムコンデンサ１０が構成されている。
【００２０】
なお、充填材としては、エポキシ樹脂単体ではなく、エポキシ樹脂とウレタン樹脂及び／又はシリコン樹脂などの他の熱硬化性樹脂とを混合したものを用いてもよい。エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂は、他の熱硬化性樹脂と比較して入手しやすい、低コストである、高温で使用可能という利点がある。
【００２１】
本実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサ１０は、耐湿強化多層ラミネートフィルム４が酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)の性能を有しているために、後で詳述するように、優れた耐湿性を有している。
【００２２】
以下、上述した実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサ１０の変形例について説明する。一変形例として、上述したコンデンサ素子１において、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の性能は、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の範囲内で任意に変更したものである。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０を１０個作製し、温度８５℃、湿度８５％ＲＨ、印加電圧１６５０ＶＤＣで耐湿性試験を５００時間行った。その結果を表１に示す。表１から分かるように、耐湿性試験前後での容量変化率は、−１．３％〜−２．７％までに分布している。このように、実施例１の金属化フィルムコンデンサは、十分な耐湿性を有していることが確認できた。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
（比較例１）
耐湿強化多層ラミネートフィルム４が巻回されていない以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサを１０個作製した。そして、実施例１と同様の試験条件で耐湿性試験を行った。その結果を表１に示す。表１から分かるように、耐湿性試験前後での容量変化率は、−９．９３％〜−１５．０％までに分布している。
【００２６】
実施例１及び比較例１の容量変化率から、耐湿強化多層ラミネートフィルムを巻回体２の側面に巻回することで、耐湿性が大幅に向上することが確認できた。
【００２７】
（実施例２〜６）
図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０（実施例２）を３個作製すると共に、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の巻数を３回（実施例３）、４回（実施例４）、５回（実施例５）、６回（実施例６）とした以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサをそれぞれ３個作製した。そして、実施例２〜実施例６の合計１５個の金属化フィルムコンデンサに実施例１と同様の試験条件で耐湿性試験を行った。その結果を表２及び図３に示す。なお、値は各３個の平均値である。
【００２８】
表２及び図３から分かるように、耐湿性試験前後での平均容量変化率は、実施例２で−１．５％、実施例３で−１．３％、実施例４〜６で−０．８％であった。
【００２９】
【表２】
0004800795.tif 000003
【００３０】
（比較例２〜９）
耐湿強化多層ラミネートフィルム４が巻回されていない以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサ（比較例２）を３個作製すると共に、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の巻数を１回（比較例３）とした以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサをそれぞれ３個作製した。さらに、酸素透過度及び水蒸気透過度がそれぞれ８．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．６３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)であって、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の巻数を１回（比較例４）、２回（比較例５）、３回（比較例６）、４回（比較例７）、５回（比較例８）、６回（比較例９）とした以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサをそれぞれ３個作製した。そして、実施例１と同様の試験条件で耐湿性試験を行った。その結果を表２及び図３に示す。なお、値は、各３個の平均値である。
【００３１】
表２及び図３から分かるように、耐湿性試験前後での平均容量変化率は、最も良好なもので−５．６％であった。
【００３２】
実施例２〜６及び比較例２〜９の結果から、耐湿強化多層ラミネートフィルムの巻数は、酸素透過度が５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下である場合においては、２回以上であることが極めて効果的であることが確認できた。
【００３３】
反面、酸素透過度が８．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)である場合においては、耐湿強化多層ラミネートフィルムの巻数を２回以上としても得られる効果が限定的であることが確認できた。
【００３４】
（実施例７〜１０）
耐湿強化多層ラミネートフィルム４の酸素透過度及び水蒸気透過度を、それぞれ、１．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．０４ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（実施例７）、２．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．０５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（実施例８）、３．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．０９ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（実施例９）、４．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．１５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（実施例１０）とした以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサをそれぞれ５個作製した。そして、実施例７〜実施例１０の合計２０個の金属化フィルムコンデンサに実施例１と同様の試験条件で耐湿性試験を行った。その結果を実施例２と併せて表３及び図４に示す。
【００３５】
表３及び図４から分かるように、耐湿性試験前後での平均容量変化率は、実施例７で−１．０％、実施例８で−１．１％、実施例９で−１．２％、実施例１０で−１．４％、実施例２で−１．５％であった。
【００３６】
【表３】
0004800795.tif 000004
【００３７】
（比較例１０〜１５）
耐湿強化多層ラミネートフィルム４の酸素透過度及び水蒸気透過度を、それぞれ、６．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．４２ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１０）、７．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１１）、９．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．７５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１２）、１０．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び０．９ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１３）、１１．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び１．０５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１４）、１２．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)及び１．１５ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)（比較例１５）とした以外は図２に示す金属化フィルムコンデンサ１０と同様の構造を有する金属化フィルムコンデンサをそれぞれ５個作製した。そして、比較例１０〜比較例１５の合計３０個の金属化フィルムコンデンサに実施例１と同様の試験条件で耐湿性試験を行った。その結果を比較例５と併せて表３及び図４に示す。
【００３８】
表３及び図４から分かるように、耐湿性試験前後での平均容量変化率は、比較例１０で−３．０％、比較例１１で−４．４％、比較例１２で−８．５％、比較例１３で−９．７％、比較例１４で−１０．１％、比較例１５で−１０．４％、比較例５で−６．５％、であった。
【００３９】
実施例２、７〜１０及び比較例５、１０〜１５の結果から、耐湿強化多層ラミネートフィルムにおける酸素透過度及び水蒸気透過度は、酸素透過度が５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度が０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下が好ましいことが確認できた。
【００４０】
変形例として、上述したコンデンサ素子１において、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の性能は、酸素透過度５．０ｃｍ３／(ｍ２・ｄａｙ・ＭＰａ)以下で、かつ水蒸気透過度０．３ｇ／(ｍ２・ｄａｙ)以下の範囲内で任意に変更したものを実施例で提示したが、他の変形例として、耐湿強化多層ラミネートフィルム４の巻数を３回以上としてもよい。また、別の変形例として、吸湿防止フィルム３を省略してもよい。さらに別の変形例として、樹脂ケース１５に熱硬化性樹脂以外の樹脂が充填されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサに含まれるコンデンサ素子の正面図及び側面図である。
【図２】図１に示すコンデンサ素子が含まれた、本発明の一実施の形態に係る金属化フィルムコンデンサの平面図である。
【図３】実施例２〜６及び比較例２〜９における、耐湿強化多層ラミネートフィルムの巻数と容量変化率との関係を表したグラフである。
【図４】実施例２、７〜１０及び比較例５、１０〜１５における、耐湿強化多層ラミネートフィルムの酸素透過度及び水蒸気透過度と容量変化率との関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１  コンデンサ素子
２  巻回体
３  吸湿防止フィルム
４  耐湿強化多層ラミネートフィルム
５  ポリエステル粘着テープ
６  電極引出部
１０  金属化フィルムコンデンサ
１４  結線板
１５  樹脂ケース
【図１】
0004800795.tif 000005
【図２】
0004800795.tif 000006
【図３】
0004800795.tif 000007
【図４】
0004800795.tif 000008