(57)【要約】【課題】車両用の金属化フィルムコンデンサには、大容量で高電圧、高電流に耐え得る性能と高信頼性に加えて小型化が要求されため、充填樹脂が２層構造となり複雑で、かつ、小型化を阻害するという課題を有していた。【解決手段】コンデンサ素子を内蔵する外装ケースの開口部に、コンデンサ素子を覆い、コンデンサ素子側と反対側面を外気に露出させた平板を設けた樹脂充填金属化フィルムコンデンサを提供し、高信頼性化と簡単構造化を同時に実現することができるので、耐湿性、耐熱衝撃性の要求が厳しい自動車用をはじめ、種々の電気機器に適用できる。【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回または積層してなるコンデンサ素子を開口部を有するケース内に配し、前記ケース内に樹脂充填してなる金属化フィルムコンデンサであって、前記外装ケースの開口部側に、前記コンデンサ素子を覆い、前記コンデンサ素子側と反対側面は外気に露出させた平板を配した金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
平板は、材質がポリフェニレンサルファイドである請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
平板は、材質がポリカーボネートである請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
充填する樹脂はエポキシ樹脂である請求項１から３のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項５】
金属化フィルムを巻回または積層してなるコンデンサ素子を開口部を有するケース内に配し、前記ケース内に樹脂充填してなる金属化フィルムコンデンサの製造方法であって、前記コンデンサ素子を前記ケース内に配するステップと、前記開口部に前記コンデンサ素子を覆って平板を配するステップと、前記ケース内に樹脂を充填するステップと、充填した樹脂を硬化するステップとを有し、前記樹脂を硬化するステップでは、前記平板を、前記コンデンサ素子と反対側面を外気に露出させた状態で充填樹脂を硬化させる金属化フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項６】
充填する樹脂はエポキシ樹脂である請求項５記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ素子を外装ケース内に備え、外装ケース内に樹脂充填されてなる金属化フィルムコンデンサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属化フィルムコンデンサは、従来の家電分野から産業用、車両分野など、あらゆる分野に展開されている。その中で、車両用の金属化フィルムコンデンサには、大容量で高電圧、高電流に耐え得る性能と高信頼性に加えて小型化が要求される。容量は誘電体であるフィルムの使用量と比例するため、大容量化に伴い容積も大きくなる。従って、小型化を実現するためには、コンデンサ素子を内蔵するケースの厚みや、素子を覆う充填樹脂の厚みを薄くする必要がある。
【０００３】
しかし、容積が大きくなると、熱衝撃の影響によりクラックや割れが外装ケースや充填樹脂に発生することが危惧されること、耐湿度性が悪くなることも考えられるので、それぞれの厚みを薄くすることは困難である。また、熱衝撃を緩和するために、充填樹脂を柔らかいゴム性のものを使用することも考えられるが、一般的に樹脂の特性として、柔らかさと吸水率が比例関係にあるため、耐湿性が損なわれてしまう。このように特に車両用金属化フィルムコンデンサおいては、大容量化、高熱衝撃性、高耐湿性、そして小型化とそれぞれ相反する性能を同時に満足させることが大きな課題である。
【０００４】
従来の金属化フィルムコンデンサは、開口面付近に柔らかい樹脂を充填し、素子周辺には硬い樹脂を充填している（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図３（ａ）（ｂ）は上記従来例における金属化フィルムコンデンサを示しており、（ａ）は断面で示した正面図、（ｂ）は同じく側面図を示す。図３において、１０１は外装ケース、１０２はコンデンサ素子、１０３は素子電極部、１０４はブスバー、１０８は硬性充填樹脂、１０９は半田、１１０は軟性充填樹脂をそれぞれ示す。
【０００６】
以上のように構成された金属化フィルムコンデンサについて、その構成を説明する。
【０００７】
コンデンサ素子１０２は、金属化フィルムを巻回してなり、フィルム幅方向の両側端部に素子電極部１０３を設けている。さらに素子電極部１０３と半田１０９でブスバー１０４を接続し、ブスバーの端部は外装ケース１０１の外に出て、外部と接続するようにしている。
【０００８】
外装ケース１０１は、図の上部が開口部となっており、コンデンサ素子１０２を複数並べて内蔵している。そのコンデンサ素子１０２の周辺には、硬性充填樹脂１０８が、コンデンサ素子１０２の上端面から５ｍｍの高さまで充填しており、素子１０２の保護と保持を行なっている。またその材質は絶縁性、耐湿性、機械的強度、密着性に優れたエポキシ樹脂を選定している。
【０００９】
さらに硬性充填樹脂１０８の上の外装ケース１０１の開口表面部に、軟性充填樹脂１１０が充填されている。この軟性充填樹脂１１０は、厚みを２ｍｍとしており、熱衝撃による応力を緩和し、軟性充填樹脂１１０自身の割れやクラックを防いでおり、材質はシリコンを使用している。すなわち充填樹脂の、コンデンサ素子１０２の上端面から上の厚みは、合計７ｍｍとしている。
【００１０】
また、外装ケース１０１は、厚みが２ｍｍのポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳ）としている。
【特許文献１】特開昭５９−１１６１５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来の金属化フィルムコンデンサは、充填樹脂が２層構造となり小型化を阻害し、製造工程も多くなり、工数コストも増えるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、構造を簡単にして製造が容易で、小型化を実現し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】
【００１３】
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ために、金属化フィルムを巻回または積層してなるコンデンサ素子を開口部を有するケース内に配し、ケース内に樹脂充填してなる金属化フィルムコンデンサであって、ケース開口部にコンデンサ素子を覆う平板を配し、その平板は、コンデンサ素子側と反対側面を外気に露出させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の金属化フィルムコンデンサは、ケースの開口部にコンデンサ素子を覆って平板を配し、前記平板のコンデンサ素子と反対側面を外気に露出させることにより、高信頼性化と簡単構造化を同時に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１および図２を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるコンデンサの構成図を示し、１は外装ケース、２はコンデンサ素子、３は素子電極部、４はブスバー、５は平板、８は充填樹脂を示す。
【００１７】
このような構成による本実施の形態の金属化フィルムコンデンサについて説明する。コンデンサ素子２は、金属化フィルムを巻回し、その両側端部に素子電極部３を設けることで得る。さらに、このコンデンサ素子２を複数並べ、それらの素子電極部３どうしを半田９により、ブスバー４で接続する。このような素子組み付け集合体を、外装ケース１内に配し、さらに平板５を、コンデンサ素子２全体を覆うようにして充填樹脂８を充填し、硬化させて完成する。この際、平板５のコンデンサ素子側の面は充填樹脂８で覆われているが、コンデンサ素子側と反対側面は外気に露出させている。
【００１８】
なお、外装ケース１は、材質をＰＰＳとし、当該コンデンサを構成する部品の保護と保持をし、内部と外部との絶縁、および耐湿性を向上させる作用効果を有するものである。また平板５は、材質をポリカーボネート（以下ＰＣ）とし、厚みを３ｍｍとしている。なお、充填樹脂８はエポキシ樹脂を用いる。このエポキシ樹脂は充填樹脂としてよく使われるが、耐熱衝撃性に劣る欠点を有する。
【００１９】
そして平板５を、片側面のみ充填樹脂面で覆われるようにし、もう一方を外気に露出させることにより、耐熱衝撃性に劣るエポキシ樹脂が占める体積をできる限り小さくし、平板５の熱衝撃性の性能を十分に引き出すようにしている。すなわち、平板５は、充填樹脂８を熱衝撃性に劣る欠点を補うようにするものである。さらにＰＣ製の平板５とすることにより、充填樹脂８として使用するエポキシ樹脂との接着強度が強くでき、水分の浸入を抑えることができる。
【００２０】
次に、本実施の形態による方法で作成した実施例と、従来の方法で作成した従来例とを用い、性能比較試験を行なったので、その結果について説明する。図１で示す本実施の形態の実施例として、コンデンサ素子２の上端部から充填樹脂８の上端部までの高さを６ｍｍとし、さらに、平板５を複数のコンデンサ素子２の上部全体を覆って配し、コンデンサ素子２側は充填樹脂８のエポキシ樹脂で覆い、反対側は外気に露出させたものを実施例１とした。なお実施例１では、平板５は厚さ３ｍｍであり、２ｍｍの厚さ分だけ充填樹脂８中に入れ、１ｍｍの厚さ分は充填樹脂８の上端部より上に露出させている。
【００２１】
また、コンデンサ素子２の上端部から充填樹脂８の上端部までの高さを６ｍｍとし、平板を設けないものを比較例１、コンデンサ素子２の上端部から充填樹脂８の上端部までの高さを９ｍｍとし、平板を設けないものを比較例２とした。
【００２２】
図２は、実施例１、比較例１、および比較例２について、高温多湿状態で放置した際の、時間経過とともに静電容量変化率を測定したものである。図２で示すように、比較例１では、経過時間が１０００時間を超えると、急速に容量減少が発生する。これは、比較例１では、コンデンサ素子２の上端部から充填樹脂８上端部までの樹脂厚みが小さく、外装ケースの開口部から浸入する水分が、コンデンサ素子まで入りこみ、容量減少が大きく発生したと考えられる。これに対し、実施例１および比較例２では、経過時間が１０００時間を超えても、容量減少は小さく、耐湿性に優れていることがわかる。
【００２３】
また、表１は、実施例１、比較例１および比較例２において、−４０℃〜９０℃の熱衝撃試験を行なった結果を示すもので、やはり、コンデンサ素子２の上端部から充填樹脂８上端部まで樹脂厚みが小さい比較例１では、少ないサイクルの熱衝撃試験で割れが発生するのに対し、実施例１および比較例２では、熱衝撃を繰り返しても割れが発生しないことがわかる。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
このように、実施例１の、コンデンサ素子２から充填樹脂８上端部までの樹脂厚みを６ｍｍとし、平板５を設けることで、容量減少や割れなどを起こすことなく、コンデンサ素子２からケース開口端までの高さを６ｍｍとすることができる。すなわち、実施例１では、比較例２の、コンデンサ素子２から充填樹脂上端部までの樹脂厚みを９ｍｍとした場合と同等の信頼性を維持しながら、ケース高さを小さくでき、コンデンサ全体として小型化が実現できる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によればケースの開口部にコンデンサ素子を覆って平板を配し、平板のコンデンサ素子側と反対側面を外気に露出させることにより、高信頼性と小型化を同時に実現する。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、平板５の材質をポリカーボネート（以下ＰＣ）としたが、平板の材質をＰＰＳとしてもよい。さらには、平板の材質をポリカーボネート（以下ＰＣ）とした場合、厚みは３ｍｍとしたが、平板の材質をＰＰＳとした場合は、厚みを２ｍｍとしても同等に効果が得られる。すなわち、平板の材質をＰＰＳを選定することにより、耐熱衝撃性、耐湿度性の両方の特性に優れた結果を示し、さらには、２ｍｍの厚みでさらに小型、薄手の構成耐熱衝撃性、耐湿度性が実現できる。
【００２８】
以上のように、平板の材質をＰＣまたはＰＰＳに選定することにより、外装ケース開口面表面の充填樹脂強度を増すことができ、さらには、ＰＰＳを選定することで、コンデンサ素子２からケース開口端までの高さを一層薄くすることができる。また、−４０℃−９０℃の熱衝撃試験も満足する。
【００２９】
なお、平板を金属板とすることで水分は通さないようにできるが、金属部が露出し、絶縁が保てないため現実的でない。また、金属と充填樹脂の接着強度が弱いため、接着部間を水分が通ることとなり、結果的に耐湿性能は低下する。
【００３０】
また、本実施の形態では、図１で示すブスバー４は電気銅としているが、電気銅に限らず、金属で有れば同じ効果が得られる。また、素子電極部３は亜鉛溶射により形成しているが、亜鉛とその他の金属の合金でもよい。
【００３１】
以上で説明したように、本実施の形態によるコンデンサの製造方法においては、充填樹脂としてエポキシ樹脂を用い、平板の材質としてＰＣまたはＰＰＳを用いることにより、耐熱衝撃性、耐湿度性の両方の性能が満足できる構成を、エポキシ樹脂による１種類の充填樹脂でできる。すなわち、従来の製造方法では、軟性と硬製の２種類のそれぞれ異なる樹脂注型設備が必要であったのが、１種類に簡略化できるので、設備費用の増大を抑えることができ、安価に金属化フィルムコンデンサの製造方法が提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、耐湿性、耐熱衝撃性の要求が厳しい自動車用をはじめ、種々の電気機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサを断面で示した正面図（ｂ）本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサを断面で示した側面図
【図２】静電容量変化率による耐湿試験結果図
【図３】（ａ）従来例における金属化フィルムコンデンサを断面で示した正面図（ｂ）従来例における金属化フィルムコンデンサを断面で示した側面図
【符号の説明】
【００３４】
１  外装ケース
２  コンデンサ素子
５  平板
８  充填樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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