(57)【要約】【課題】モールド樹脂体の厚みを厚くすることなく、防水性や耐湿性に優れた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１の２つの電極取り出し面に金属溶射部２，２が形成され、金属化フィルム柱体１の該電極取り出し面以外の周面に親水性フィルム７が被膜され、金属溶射部２に外部引き出し端子３が接合され、これらがケース５内に収容されるとともにケース５内のモールド樹脂体６に埋設されて金属化フィルムコンデンサ１０が構成される。【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、金属化フィルム柱体の該電極取り出し面以外の周面に親水性フィルムが被膜され、金属溶射部に外部引き出し端子が接合され、これらがケース内に収容されるとともにケース内のモールド樹脂体に埋設されている金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
親水性フィルムがポリビニルアルコールからなる請求項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柱体がケース内に収容され、かつケース内のモールド樹脂体内に埋設されてなる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】
従来の金属化フィルムを巻き回してなる巻回し型、もしくは金属化フィルムを積層してなる積層型の金属化フィルムコンデンサは、図５で示すように、巻き回しもしくは積層してなる金属化フィルム柱体ｆの両端の２つの電極取り出し面に金属溶射部ｍ，ｍ（もしくはメタリコン、メタリコン電極）が形成され、これら２つの金属溶射部ｍ，ｍに外部引き出し端子ｂ，ｂがはんだ接合ｈされたものがケースｃ内に収容され、ケースｃ内に形成されたモールド樹脂体ｊにて封止された構造のものが一般的である。より詳細には、金属化フィルム柱体ｆの周面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる防水性フィルムｂｆを数十回程度巻装して防水被膜を形成し、この外側にモールド樹脂体ｊが形成されている。なお、この一般構造の金属化フィルムコンデンサがたとえば特許文献１で開示されている。
【０００３】
たとえば巻回し型の金属化フィルムコンデンサにおいては、防水性と防振性の観点から上記モールド樹脂体の素材にエポキシ樹脂が一般に適用されているが、このモールド樹脂材量の材質や量によっては水分がモールド樹脂体内に透湿し、金属化フィルム（より具体的には誘電体フィルム表面に蒸着されたアルミニウム膜等）の酸化や誘電体フィルムの絶縁破壊強さの低下を引き起こし、コンデンサ素子の静電容量低下や耐電圧低下を引き起こすといった課題がある。
【０００４】
そこで、図５で示すように、金属化フィルム柱体ｆを封止するモールド樹脂体ｊの厚み（金属化フィルム柱体ｆの表面からのモールド樹脂体ｊの表面までの厚み：ｔ１）を厚くすることで水分の浸入を阻止するようにしているが、モールド樹脂量が多くなることで材料コスト増とコンデンサ重量増の課題が生じてしまう。
【０００５】
車載用コンデンサの場合には、容量が数百μＦと大容量かつ大型のものとなり易いことから使用されるモールド樹脂材量も多くなるのが一般的である。モールド樹脂材量が多くなることで上記するコスト増と重量増という課題に加えて、樹脂材料が硬化した後の残留応力増を招いてクラックが生じ易くなり、本来の防水機能が十分に発揮できないという新たな課題にも繋がる。この対策としてモールド樹脂体表面をウレタン樹脂のような低弾性樹脂材で被覆するといった方策もあるが、製造工数の増加やコンデンサ構成部材数の増加に加え、さらなる重量増といった課題が生じてしまう。
【０００６】
したがって、モールド樹脂体の厚みを厚くしたり、防水フィルムで金属化フィルム柱体の周囲を被覆してその防水性や耐湿性を向上させるというこれまでの技術思想とは全く異なる技術思想の下で、上記する種々の課題の全てを解消することのできる金属化フィルムコンデンサの開発が当該技術分野で切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６１６１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、モールド樹脂体の厚みを厚くすることなく、防水性や耐湿性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】
【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、金属化フィルム柱体の該電極取り出し面以外の周面に親水性フィルムが被膜され、金属溶射部に外部引き出し端子が接合され、これらがケース内に収容されるとともに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。
【００１０】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム柱体の周面を防水性（撥水性）フィルムで被覆したり、金属化フィルム柱体の周面に設けられるモールド樹脂体の厚みを厚くすることで浸透水を金属蒸着膜等に浸透させないという技術思想ではなく、金属化フィルム柱体の周面を親水性フィルムで被覆し、この親水性フィルムで浸透水をトラップすることにより、浸透水を金属化フィルム柱体に到達させないようにするという技術思想に基づくものである。
【００１１】
このように、浸透水を遮断するのではなく、親水性フィルムでトラップするという技術思想に基づくものであることから、金属化フィルム柱体の周面に設けられるモールド樹脂体の厚みは可及的に薄くてかまわない。
【００１２】
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。さらに、金属蒸着膜のうち、絶縁マージンと反対側の端部であって金属溶射部と接触す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程度に調整されている。
【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、この金属溶射部に外部引き出し端子の一部がはんだ付けされる。この外部引き出し端子は、棒状や板状のバスバーなどからなり、その素材としては銅やアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどが適用される。
【００１４】
金属化フィルム柱体の該電極取り出し面以外の周面には親水性フィルムが巻装される。ここで、この親水性フィルムには、分子構造に極性基（水酸基やアミド基など）を有した素材が適用されるのが好ましく、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリアミドなどを形成素材として挙げることができる。なお、実際の親水性フィルムの巻き数等の設計に際しては、所望する吸水量を確定した上で、使用する親水性フィルムの素材（比重や吸水率）や厚み、一巻き当たりの面積などによってその巻き数が設計される。
【００１５】
アルミニウムや樹脂などからなるケース内に金属化フィルム柱体が配設された姿勢で、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。
【００１６】
上記する親水性フィルムは極性基を多く有していることから、モールド樹脂体との密着性も良好となり、双方の間での界面剥離の危険性はない。
【００１７】
また、親水性フィルムは吸水によって膨張するが、たとえば吸水率３０％のＰＶＡを適用した場合でもせいぜいマイクロメートルオーダーの寸法増加に留まり、さらに、高弾性率のモールド樹脂体によって親水性フィルムはその外側から拘束されていることから、寸法安定性も良好であり、応力集中などの課題が生じることもない。
【発明の効果】
【００１８】
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、金属化フィルム柱体の周囲を親水性フィルムで被覆し、浸透水をこの親水性フィルムでトラップすることで金属化フィルム柱体への浸透水の到達を解消できることから、防水性や耐湿性に優れ、しかも、金属化フィルム柱体の周囲に形成されるモールド樹脂体の厚みを可及的に薄くしてその材料コスト低減とコンデンサの重量低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の金属化フィルムコンデンサの縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図２】所望の耐湿性を満足する親水性フィルムの設計に当たり、金属化フィルム柱体とその周囲に巻装された親水性フィルムからなる実施例のテストピースを模擬した図である。
【図３】所望の耐湿性を満足する親水性フィルムの設計に当たり、モールド樹脂体の透水量の経時変化を示すグラフである。
【図４】所望の耐湿性を満足する親水性フィルムの設計に当たり、ＰＶＡフィルムの使用量ごとの吸水量の経時変化を示すグラフである。
【図５】従来構造の金属化フィルムコンデンサを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１ａは本発明の金属化フィルムコンデンサの縦断面図であり、図１ｂは図１ａのｂ−ｂ矢視図である。
【００２１】
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、これらを収容するケース５と、ケース５内に形成されて金属化フィルム柱体１が埋設されるモールド樹脂体６とから大略構成されている。
【００２２】
金属化フィルム柱体１の具体的な構成は、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て構成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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）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。さらに、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。
【００２５】
金属化フィルム柱体１のうち、電極取り出し面以外の周囲にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる親水性フィルム７（ＰＶＡフィルム）が所望回数巻装される。
【００２６】
ここで、親水性フィルム７の吸水率が低いと当該フィルム体格の大型化に繋がることから、設計段階でこの吸水率を少なくとも５％以上に設定し、望ましくは１０％以上に設定するのがよく、ＰＶＡフィルムを使用する場合には吸水率１０％以上を十分に満足することができる。
【００２７】
また、親水性フィルム７は吸水によって膨張するが、たとえば吸水率３０％のＰＶＡフィルムを使用した場合でもマイクロメートルオーダーの寸法変化に留まり、さらに、高弾性率のモールド樹脂体６で外周から拘束されていることから、寸法安定性は良好であり、応力集中といった課題は生じない。
【００２８】
この設計段階での親水性フィルムの必要吸水量（コンデンサの透水量）は、金属化フィルム柱体１の周面の面積とフィルムの厚みの積（親水性フィルム一巻き当たりの体積となる）に対し、比重を乗じて親水性フィルム一巻き当たりの重量を求め、さらに親水性フィルムの吸水率を乗じて親水性フィルム一巻き当たりの吸水可能重量が求められる。さらには、これに親水性フィルムの巻き数を乗じることにより、所望吸水量に応じた数量（面積、巻き数など）の親水性フィルムの設計をおこなうことができる。
【００２９】
図１で示す金属化フィルムコンデンサ１０によれば、金属化フィルム柱体の周面に設けられるモールド樹脂体の厚みを厚くすることでその耐湿性を向上させるものでなく、金属化フィルム柱体１の周面を親水性フィルム７で被覆し、この親水性フィルム７で浸透水をトラップして金属化フィルム柱体１を構成する金属蒸着膜等に到達させないようにするものであることから、所望する吸水量の親水性フィルムが配設されていれば、モールド樹脂体６の厚みｔ２は可及的に薄くてかまわない（図５の従来構造のモールド樹脂体ｊの厚みｔ１と比較すると厚みの違いが明りょうである）。
【００３０】
したがって、優れた防水性や耐湿性を有しながら、従来構造の金属化フィルムコンデンサに比して、モールド樹脂体の使用量を格段に低減できることで金属化フィルムコンデンサ全体の体格の低減および重量の低減と、モールド樹脂材料コストの低減を図ることができる。
【００３１】
[所望の耐湿性を満足する親水性フィルムの設計]
本発明者等は、図２で模擬する金属化フィルム柱体とその周囲のＰＶＡフィルムからなる実施例のテストピースを試作し、可及的に薄層のモールド樹脂体の場合の透水量をトラップし得る親水性フィルムの設計をおこなった。
【００３２】
ここで、図３には、本発明者等によって特定されたモールド樹脂体の透水量の経時変化を示している。この透水量に関しては、８５℃で８５％ＲＨの室内条件下、金属化フィルム柱体とモールド樹脂体表面までの厚み（図１中の厚みｔ２）が、０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍの４つのテストピースで透水量の経時変化を測定した。
【００３３】
図３より、１０００時間後の各テストピースの透水量は、厚み０．５ｍｍのものが４００ｍｇ、厚み１ｍｍのものが２００ｍｇ、厚み３ｍｍのものが５０ｍｇ、厚み６ｍｍのものが２０ｍｇの透水量であることが特定されている。
【００３４】
たとえば、厚み６ｍｍのテストピースに関して言えば、８５℃、８５％ＲＨ、１０００時間の試験条件において、２０ｍｇが金属化フィルム柱体を構成する金属蒸着膜へ浸入する可能性があることになる。
【００３５】
一方、図４には、本発明者等によって特定されたＰＶＡフィルムの使用量ごとの吸水量の経時変化を示している。
【００３６】
上記する各種データを使用したＰＶＡフィルムの一設計例を以下に記載する。
図２で示す実施例の寸法より、外周長さは、２０ｍｍ×２＋２π×１０ｍｍ＝１０２．８ｍｍとなり、ＰＶＡフィルム一巻き当たりの必要面積は、１０２．８ｍｍ×１００ｍｍ≒１００００ｍｍ２となる。
【００３７】
ここで、膜厚２０μｍのＰＶＡフィルムを使用する場合は、ＰＶＡフィルム一巻き当たりの必要体積が１００００ｍｍ２×０．０２ｍｍ＝２００ｍｍ３、ＰＶＡフィルム一巻き当たりの必要重量が２００ｍｍ３×１．２ｍｇ／ｍｍ３（ＰＶＡ比重）＝２４０ｍｇ、ＰＶＡフィルム一巻き当たりが吸収できる水の重量が２４０ｍｇ×０．３（ＰＶＡ吸水率）＝７２ｍｇとなる。
【００３８】
よって、このＰＶＡフィルムの吸水可能量は、７２（ｍｇ／一巻き）×巻き数で算出することができる。
【００３９】
図３より、モールド樹脂体の厚みが最小の０．５ｍｍの場合の１０００時間後の透水量が４００ｍｇであることから、４００ｍｇ÷７２（ｍｇ／一巻き）＝５．５６（巻き）となり、ＰＶＡフィルムを６巻きすることで、０．５ｍｍの厚みのモールド樹脂体でも十分な耐湿性を満足できることになる。
【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）、４…はんだ層、５…ケース、６…モールド樹脂体、７…親水性フィルム（ＰＶＡフィルム）、１０…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】
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【図４】
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【図５】
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