(57)【要約】本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備える。第１の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含み、上記被覆体は、熱可塑性樹脂からなる。
2020161984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、
前記金属層を介して前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、
前記被覆体の外面を含んで前記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、
前記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含み、
前記被覆体は、熱可塑性樹脂からなる、フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記被覆体の厚みは、前記コンデンサ素子の厚みの０．５％以上、５％以下である、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムである、請求項１又は２に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に設けた被膜である、請求項１又は２に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項５】
前記巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されている、請求項３に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項６】
前記巻回フィルムは、前記外装体側の面のみが粗面化されている、請求項５に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項７】
前記巻回フィルムの粗面化された面の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上、０．３μｍ以下である、請求項５に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項８】
前記巻回フィルムは、両面に凸凹形状が設けられている、請求項３に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項９】
前記巻回フィルムは、一面に設けられた凸部が、他面に設けられた凹部の位置に設けられている、請求項８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１０】
前記凸凹形状の凸部の高さは、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である、請求項８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１１】
前記被膜は、その内部に気泡を有する、請求項４に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１２】
誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、
前記金属層を介して前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、
前記被覆体の外面を含んで前記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、
前記被覆体の２５℃における弾性率は、前記誘電体樹脂フィルムの２５℃における弾性率に対して３０％以上、１５０％以下であり、
前記被覆体の１２５℃における弾性率は、前記誘電体樹脂フィルムの１２５℃における弾性率に対して１％以上、３０％以下である、フィルムコンデンサ。
【請求項１３】
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムである、請求項１２に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１４】
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に設けた被膜である、請求項１２に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１５】
前記巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されている、請求項１３に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１６】
前記巻回フィルムは、両面に凸凹形状が設けられている、請求項１３に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１７】
前記被膜は、その内部に気泡を有する、請求項１４に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項１８】
誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、
前記金属層を介して前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、
前記被覆体の外面を含んで前記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムであり、
前記巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されているか、又は、両面に凸凹形状が設けられている、フィルムコンデンサ。
【請求項１９】
前記巻回フィルムと前記外装体との間、又は、前記巻回フィルムと前記コンデンサ素子との間には、部分的に空隙を有する、請求項１８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２０】
前記巻回フィルムは、前記外装体側の面のみが粗面化されている、請求項１５又は１８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２１】
前記巻回フィルムの粗面化された面の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上、０．３μｍ以下である、請求項１５又は１８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２２】
前記巻回フィルムは、一面に設けられた凸部が、他面に設けられた凹部の位置に設けられている、請求項１６又は１８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２３】
前記凸凹形状の凸部の高さは、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である、請求項１６又は１８に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２４】
誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、
前記金属層を介して前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、
前記被覆体の外面を含んで前記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、
前記被覆体は、前記コンデンサ素子の外面に設けた被膜であり、
前記被膜は、その内部に気泡を有する、フィルムコンデンサ。
【請求項２５】
前記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含み、
前記被覆体は、熱可塑性樹脂からなる、請求項１２、１８又は２４に記載のフィルムコンデンサ。
【請求項２６】
前記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、前記被覆体の厚みは、前記コンデンサ素子の厚みの０．５％以上、５％以下である、請求項１２、１８又は２４に記載の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、フィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサの一種として、可撓性のある樹脂フィルムを誘電体として用いながら、樹脂フィルムを挟んで互いに対向する第１の対向電極及び第２の対向電極を配置した構造のフィルムコンデンサがある。フィルムコンデンサのコンデンサ素子は、通常、誘電体としての樹脂フィルムを巻回してなる略円柱状の形態をなしており、当該円柱の互いに対向する第１端面及び第２端面上には、それぞれ、第１の外部電極及び第２の外部電極が形成されている。そして、第１の対向電極は第１の外部電極と電気的に接続され、第２の対向電極は第２の外部電極と電気的に接続されている。【０００３】
コンデンサ素子を構成する誘電体樹脂フィルムとして、例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂を主成分とする誘電体樹脂フィルムを用いることが記載されている。特許文献１には、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂を主成分とする誘電体樹脂フィルムを用いたコンデンサ素子に対し、熱硬化性樹脂を主成分とする誘電体樹脂フィルムを用いたコンデンサ素子の方が、耐熱性が高くなることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０１１７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は、従来のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図７に示すフィルムコンデンサ１００は、コンデンサ素子１０を備えている。コンデンサ素子１０は、金属化フィルムの巻回体２０と、巻回体２０の両側方に形成された第１の外部電極２１及び第２の外部電極２２とを備えている。第１の外部電極２１には第１のリード線３１が電気的に接続され、第２の外部電極２２には第２のリード線３２が電気的に接続されている。フィルムコンデンサ１００は、さらに、コンデンサ素子１０の外周を覆う外装樹脂４０を備えている。【０００６】
フィルムコンデンサの外装としては、コンデンサ素子をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆することや、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を充填した樹脂ケースで被覆することが一般的である。樹脂ケースの材料としては、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が用いられる。【０００７】
特許文献１に記載されているような耐熱性の高いフィルムコンデンサにおいては、その使用環境が常温から１２５℃近くの高温まであり、温度変化が大きい。このとき、フィルムコンデンサに繰り返し熱衝撃がかかることにより、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大するという問題が発生することがあった。【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高温域で繰り返し使用してもＥＳＲの増大を抑制することができる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】
本発明者らは、コンデンサ素子と外装体との間の熱伝導や熱膨張による熱衝撃性を緩和することにより、ＥＳＲの増大を抑制することができると考え、本発明を完成させた。【００１０】
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備える。【００１１】
第１の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含み、上記被覆体は、熱可塑性樹脂からなる。【００１２】
第２の態様において、上記被覆体の２５℃における弾性率は、上記誘電体樹脂フィルムの２５℃における弾性率に対して３０％以上、１５０％以下であり、上記被覆体の１２５℃における弾性率は、上記誘電体樹脂フィルムの１２５℃における弾性率に対して１％以上、３０％以下である。【００１３】
第３の態様において、上記被覆体は、上記コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムであり、上記巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されているか、又は、両面に凸凹形状が設けられている。【００１４】
第４の態様において、上記被覆体は、上記コンデンサ素子の外面に設けた被膜であり、上記被膜は、その内部に気泡を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高温域で繰り返し使用してもＥＳＲの増大を抑制することができるフィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、コンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、巻回フィルムの一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、巻回フィルムの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係るフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、従来のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のフィルムコンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００１８】
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備える。
【００１９】
本発明のフィルムコンデンサにおいて、誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含み、被覆体は、熱可塑性樹脂からなることが望ましい。
【００２０】
熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂に比べて、高温での熱伝導率が低く、弾性率が小さい。したがって、コンデンサ素子と外装体との間に熱可塑性樹脂からなる被覆体を介在させることにより、コンデンサ素子と外装体との間の熱伝達を阻害するとともに、熱膨張ストレスを抑えることができる。その結果、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和することができ、それによりＥＳＲの増大を抑制することができる。
【００２１】
誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、被覆体の厚みは、コンデンサ素子の厚みの０．５％以上であることが望ましい。被覆体が厚くなるほど、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和することができる。一方で、被覆体が厚くなるほど、フィルムコンデンサのサイズが大きくなる。そのため、誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、被覆体の厚みは、コンデンサ素子の厚みの５％以下であることが望ましい。
なお、被覆体の厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。
【００２２】
以下、本発明のフィルムコンデンサの一実施形態として、第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムとが積層された状態で巻回されてなる巻回型のフィルムコンデンサを例にとって説明する。
なお、本発明のフィルムコンデンサは、第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムとが積層されてなる積層型のフィルムコンデンサであってもよい。
【００２３】
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
【００２４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサでは、被覆体は、コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムである。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すフィルムコンデンサ１は、コンデンサ素子１０を備えている。コンデンサ素子１０は、金属化フィルムの巻回体２０と、巻回体２０の両側方に形成された第１の外部電極２１及び第２の外部電極２２とを備えている。後述するように、巻回体２０は、第１の誘電体樹脂フィルムの一方の面に第１の金属層が設けられた第１の金属化フィルムと、第２の誘電体樹脂フィルムの一方の面に第２の金属層が設けられた第２の金属化フィルムとが積層された状態で巻回されたものである。第１の外部電極２１には第１のリード線３１が電気的に接続され、第２の外部電極２２には第２のリード線３２が電気的に接続されている。
【００２６】
図１に示すフィルムコンデンサ１は、さらに、被覆体の一例である巻回フィルム５０と、外装体の一例である外装樹脂４０とを備えている。巻回フィルム５０は、コンデンサ素子１０の外面に巻き回されており、金属層を介して誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、コンデンサ素子１０の外面を被覆している。また、外装樹脂４０は、巻回フィルム５０の外面を含んでコンデンサ素子１０の外周を覆っている。
【００２７】
図２は、コンデンサ素子を構成する金属化フィルムの巻回体の一例を模式的に示す斜視図である。
図２に示す金属化フィルムの巻回体２０においては、第１の金属化フィルム１１と第２の金属化フィルム１２とが積層された状態で巻回されている。第１の金属化フィルム１１は、第１の誘電体樹脂フィルム１３と、第１の誘電体樹脂フィルム１３の一方の面に設けられた第１の金属層（対向電極）１５とを備え、第２の金属化フィルム１２は、第２の誘電体樹脂フィルム１４と、第２の誘電体樹脂フィルム１４の一方の面に設けられた第２の金属層（対向電極）１６とを備えている。
【００２８】
図２に示すように、第１の金属層１５及び第２の金属層１６は、第１の誘電体樹脂フィルム１３又は第２の誘電体樹脂フィルム１４を挟んで互いに対向している。図２には示されていないが、第１の金属層１５は、第１の外部電極２１と電気的に接続され、第２の金属層１６は、第２の外部電極２２と電気的に接続される。
【００２９】
第１の誘電体樹脂フィルム１３及び第２の誘電体樹脂フィルム１４は、それぞれ異なる構成を有していてもよいが、同一の構成を有していることが望ましい。
【００３０】
第１の金属層１５は、第１の誘電体樹脂フィルム１３の一方の面において一方側縁にまで届くが、他方側縁にまで届かないように形成される。他方、第２の金属層１６は、第２の誘電体樹脂フィルム１４の一方の面において一方側縁にまで届かないが、他方側縁にまで届くように形成される。第１の金属層１５及び第２の金属層１６は、例えばアルミニウム層などから構成される。
【００３１】
第１の金属層１５における第１の誘電体樹脂フィルム１３の側縁にまで届いている側の端部、及び、第２の金属層１６における第２の誘電体樹脂フィルム１４の側縁にまで届いている側の端部がともに積層されたフィルムから露出するように、第１の誘電体樹脂フィルム１３と第２の誘電体樹脂フィルム１４とが互いに幅方向（図２中、矢印で示す方向）にずらされて積層される。図２に示すように、第１の誘電体樹脂フィルム１３及び第２の誘電体樹脂フィルム１４が積層された状態で巻回されることによって金属化フィルムの巻回体２０となり、第１の金属層１５及び第２の金属層１６が端部で露出した状態を保持して、積み重なった状態とされる。
【００３２】
図２では、第２の誘電体樹脂フィルム１４が第１の誘電体樹脂フィルム１３の外側になるように、かつ、第１の誘電体樹脂フィルム１３及び第２の誘電体樹脂フィルム１４の各々について、第１の金属層１５及び第２の金属層１６の各々が内方に向くように巻回されている。
【００３３】
金属化フィルムの巻回体２０は、断面形状が楕円又は長円のような扁平形状にプレスされ、断面形状が真円であるときよりコンパクトな形状とされることが望ましい。また、金属化フィルムの巻回体２０は、円柱状の巻回軸を備えていてもよい。巻回軸は、巻回状態の金属化フィルムの中心軸線上に配置されるものであり、金属化フィルムを巻回する際の巻軸となるものである。
【００３４】
第１の外部電極２１及び第２の外部電極２２は、上述のようにして得られた金属化フィルムの巻回体２０の各端面上に、例えば亜鉛などを溶射することによって形成される。第１の外部電極２１は、第１の金属層１５の露出端部と接触し、それによって第１の金属層１５と電気的に接続される。他方、第２の外部電極２２は、第２の金属層１６の露出端部と接触し、それによって第２の金属層１６と電気的に接続される。
【００３５】
本発明の第１実施形態では、コンデンサ素子を構成する誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含む。
【００３６】
本明細書において、「主成分」とは、重量百分率が最も大きい成分を意味し、好ましくは、重量百分率が５０重量％を超える成分を意味する。したがって、誘電体樹脂フィルムは、主成分以外の成分として、例えば、シリコーン樹脂等の添加剤や、後述する第１有機材料及び第２有機材料等の出発材料の未硬化部分を含んでもよい。
【００３７】
硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。
本明細書において、熱硬化性樹脂とは、熱で硬化し得る樹脂を意味しており、硬化方法を限定するものではない。したがって、熱で硬化し得る樹脂である限り、熱以外の方法（例えば、光、電子ビームなど）で硬化した樹脂も熱硬化性樹脂に含まれる。また、材料によっては材料自体が持つ反応性によって反応が開始する場合があり、必ずしも外部から熱又は光等を与えずに硬化が進むものについても熱硬化性樹脂とする。光硬化性樹脂についても同様であり、硬化方法を限定するものではない。
【００３８】
硬化性樹脂は、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有していてもよいし、有していなくてもよい。
なお、ウレタン結合及び／又はユリア結合の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて確認することができる。
【００３９】
誘電体樹脂フィルムは、第１有機材料と第２有機材料との硬化物からなることが望ましい。例えば、第１有機材料が有する水酸基（ＯＨ基）と第２有機材料が有するイソシアネート基（ＮＣＯ基）とが反応して得られる硬化物等が挙げられる。
【００４０】
上記の反応によって硬化物を得る場合、出発材料の未硬化部分がフィルム中に残留してもよい。例えば、誘電体樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含んでもよい。この場合、誘電体樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基のいずれか一方を含んでもよいし、イソシアネート基及び水酸基の両方を含んでもよい。
なお、イソシアネート基及び／又は水酸基の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて確認することができる。
【００４１】
第１有機材料は、分子内に複数の水酸基を有するポリオールであることが望ましい。ポリオールとしては、例えば、ポリビニルアセトアセタール等のポリビニルアセタール、フェノキシ樹脂等のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。第１有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。
【００４２】
第２有機材料は、分子内に複数の官能基を有する、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂又はメラミン樹脂であることが望ましい。第２有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。
【００４３】
イソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらのポリイソシアネートの変性体、例えば、カルボジイミド又はウレタン等を有する変性体であってもよい。
【００４４】
エポキシ樹脂としては、エポキシ環を有する樹脂であれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格エポキシ樹脂、シクロペンタジエン骨格エポキシ樹脂、ナフタレン骨格エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００４５】
メラミン樹脂としては、構造の中心にトリアジン環、その周辺にアミノ基３個を有する有機窒素化合物であれば特に限定されず、例えば、アルキル化メラミン樹脂等が挙げられる。その他、メラミンの変性体であってもよい。
【００４６】
誘電体樹脂フィルムは、望ましくは、第１有機材料及び第２有機材料を含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって得られる。
【００４７】
誘電体樹脂フィルムは、他の機能を付加するための添加剤を含むこともできる。例えば、レベリング剤を添加することで平滑性を付与することができる。添加剤は、水酸基及び／又はイソシアネート基と反応する官能基を有し、硬化物の架橋構造の一部を形成する材料であることがより望ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ基、シラノール基及びカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を有する樹脂等が挙げられる。
【００４８】
また、誘電体樹脂フィルムは、蒸着重合膜を主成分として含んでもよい。蒸着重合膜は、蒸着重合法により成膜されたものを指し、基本的には硬化性樹脂に含まれる。
【００４９】
誘電体樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、０．５μｍ以上、５μｍ以下であることが望ましい。
なお、誘電体樹脂フィルムの厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。
【００５０】
コンデンサ素子を構成する金属層に含まれる金属の種類は特に限定されないが、金属層は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スズ（Ｓｎ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選ばれるいずれか１種を含むことが望ましい。
【００５１】
金属層の厚みは特に限定されないが、金属層の破損を抑制する観点から、金属層の厚みは、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下であることが望ましい。
なお、金属層の厚みは、金属化フィルムを厚み方向に切断した断面を、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）等の電子顕微鏡を用いて観察することにより特定することができる。
【００５２】
本発明の第１実施形態では、フィルムコンデンサの外装体は、図１に示すようなコンデンサ素子１０を被覆する外装樹脂４０であってもよいし、後述の図６に示すようなコンデンサ素子１０との間に充填樹脂４１を充填した樹脂ケース４２であってもよい。
【００５３】
外装樹脂４０又は充填樹脂４１の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂の硬化剤には、アミン硬化剤、イミダゾール硬化剤を使用してもよい。また、外装樹脂４０又は充填樹脂４１には、樹脂のみを使用してもよいが、強度の向上を目的として、補強剤を添加してもよい。補強剤には、シリカ、アルミナなどを用いることができる。
【００５４】
樹脂ケース４２の材料としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂が用いられる。
【００５５】
本発明の第１実施形態では、被覆体は、図１に示すようなコンデンサ素子１０の外面に巻き回した巻回フィルム５０である。
【００５６】
巻回フィルム５０は、例えば、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレートなどの熱可塑性樹脂からなる。
【００５７】
誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、巻回フィルムの厚みは、コンデンサ素子の厚みの０．５％以上であることが望ましい。また、誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、巻回フィルムの厚みは、コンデンサ素子の厚みの５％以下であることが望ましい。
【００５８】
１枚の巻回フィルムの厚みは特に限定されないが、１０μｍ以上、３０μｍ以下であることが望ましい。
なお、巻回フィルムの厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。
【００５９】
巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されているか、又は、両面に凸凹形状が設けられていることが望ましい。
この場合、巻回フィルムと外装体との間、又は、巻回フィルムとコンデンサ素子との間に、部分的な空隙が生じやすくなる。したがって、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和する効果が得られる。
【００６０】
図３は、巻回フィルムの一例を模式的に示す断面図である。図３では、図１の破線で囲まれた部分を拡大して示している。
図３に示す巻回フィルム５０ａは、外装樹脂４０側の面のみが粗面化されている。
【００６１】
巻回フィルムの少なくとも一面が粗面化されている場合、図３に示すように、外装体側の面のみが粗面化されていることが望ましいが、コンデンサ素子側の面のみが粗面化されていてもよいし、外装体側の面及びコンデンサ素子側の面の両方が粗面化されていてもよい。
【００６２】
巻回フィルムの少なくとも一面が粗面化されている場合、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和する効果を得る観点から、巻回フィルムの粗面化された面の表面粗さＲａは、０．０５μｍ以上であることが望ましい。一方、巻回フィルムの粗面化された面の表面粗さＲａは、０．３μｍ以下であることが望ましい。
なお、表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３において規定される算術平均粗さＲａを意味する。表面粗さＲａは、非接触式のレーザー表面粗さ計（例えば、キーエンス社製ＶＫ−Ｘ２１０）を使用して測定することができる。
【００６３】
図４は、巻回フィルムの別の一例を模式的に示す断面図である。図４では、図１の破線で囲まれた部分を拡大して示している。
図４に示す巻回フィルム５０ｂは、両面に凸凹形状が設けられており、一面に設けられた凸部が、他面に設けられた凹部の位置に設けられている。
【００６４】
巻回フィルムの両面に凸凹形状が設けられている場合、図４に示すように、一面に設けられた凸部が、他面に設けられた凹部の位置に設けられていることが望ましいが、両面に設けられている凸凹の形状やサイズ、配置等は特に限定されない。
【００６５】
巻回フィルムの両面に凸凹形状が設けられている場合、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和する効果を得る観点から、凸凹形状の凸部の高さは、０．０１ｍｍ以上であることが望ましい。一方、凸凹形状の凸部の高さは、０．１ｍｍ以下であることが望ましい。
なお、凸部の高さは、図４中、Ｈで示す長さを意味する。
【００６６】
巻回フィルムの両面に凸凹形状が設けられている場合、巻回フィルムの表面には、１ｃｍ２当たり１０個以上、５０個以下の凸部が設けられていることが望ましく、１５個以上、３０個以下の凸部が設けられていることが望ましい。
【００６７】
図５は、本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサの別の一例を模式的に示す断面図である。
図５に示すフィルムコンデンサ１Ａは、コンデンサ素子１０の最外周部に巻回フィルム５０を備えるだけでなく、コンデンサ素子１０の最内周部に巻回フィルム５１を備え、さらに、最内周部と最外周部の中間部に巻回フィルム５２を備えている。
【００６８】
本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサは、コンデンサ素子の最外周部に加えて、最内周部に巻回フィルムを備えてもよい。また、本発明の第１実施形態に係るフィルムコンデンサは、図５に示すように、コンデンサ素子の最内周部と最外周部に加えて、その中間部に巻回フィルムを備えてもよい。
【００６９】
以下、本発明の第１実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明の第１実施形態は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７０】
（実施例１）
ポリビニルアセタールとポリイソシアネートの混合物を硬化させた熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを準備した。この誘電体樹脂フィルムにアルミニウムを蒸着して電極とした金属化フィルムを巻回することでコンデンサ素子を得た。得られたコンデンサ素子の最外周部に、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（以下、ＰＰ）からなり、片面の表面粗さＲａが０．０１μｍであるフィルム、０．０５μｍであるフィルム、又は、０．３μｍであるフィルムを巻回した（図３参照）。ＰＰフィルムの巻回厚みは、金属化フィルムの巻回厚みに対して０．５％とした。
これらのコンデンサ素子の両端面に亜鉛を溶射して電極を引き出し、引出電極にリード線を溶接した後、エポキシ樹脂で外装することで、実施例１のフィルムコンデンサを作製した（図１参照）。
【００７１】
比較例として、金属化フィルムを巻回したコンデンサ素子の最外周部にＰＰフィルムを巻回しないフィルムコンデンサを作製した（図７参照）。
【００７２】
各々のフィルムコンデンサに対して、−４０℃と１２５℃の試験槽に交互に１０００回曝す熱衝撃試験を実施し、電気特性の劣化を確認した。
【００７３】
比較例のフィルムコンデンサでは、熱衝撃試験前後のＥＳＲ比が平均１３５％まで増加した。これに対し、実施例１のフィルムコンデンサでは、試験前後のＥＳＲ比が平均１０７％（ＰＰフィルムのＲａが０．０５μｍであるもの）及び平均１０３％（ＰＰフィルムのＲａが０．３μｍであるもの）であり、試験前後でＥＳＲはほとんど増加しなかった。ＰＰフィルムのＲａが０．０１μｍであるものは試験前後のＥＳＲ比が平均１２２％であり、試験前後でＥＳＲは増加したものの、比較例に比べるとＥＳＲの増大を抑制することができていた。
【００７４】
実施例１において、ＥＳＲの増大が抑制された理由は、コンデンサ素子の最外周部に巻回したＰＰフィルムによる被覆が、高温時にその弾性率が低下して軟らかくなるとともに表面粗さとも相まって、コンデンサ素子と外装体の間の熱膨張ストレスと温度の急変による熱衝撃とを緩和したためと考えられる。実施例１の結果から、表面粗さＲａは０．０５μｍ以上であることが望ましいと考えられる。
【００７５】
（実施例２）
ポリビニルアセタールとポリイソシアネートの混合物を硬化させた熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを準備した。この誘電体樹脂フィルムにアルミニウムを蒸着して電極とした金属化フィルムを巻回することでコンデンサ素子を得た。得られたコンデンサ素子の最外周部に、熱可塑性樹脂であるＰＰからなり、表面をエンボス加工して１ｃｍ２当たり２５個の凸部を有し、凸部の高さが０．０１ｍｍ又は０．１ｍｍの凸凹形状にしたフィルムを巻回した（図４参照）。ＰＰフィルムの巻回厚みは、実施例１と同様にした。
実施例１と同様に、フィルムコンデンサを作製し、熱衝撃試験を実施した。
【００７６】
実施例２のフィルムコンデンサでは、熱衝撃試験前後のＥＳＲ比はともに平均１０２％であり、試験前後でＥＳＲはほとんど増加しなかった。
【００７７】
実施例２において、ＥＳＲの増大が抑制された理由は、コンデンサ素子の最外周部に巻回したＰＰフィルムによる被覆が、実施例１と同様にコンデンサ素子と外装体の間の熱膨張ストレスと温度の急変による熱衝撃とを緩和したためと考えられる。実施例２の結果から、凸部の高さは０．０１ｍｍもあれば充分と考えられる。
【００７８】
（実施例３）
ポリビニルアセタールとポリイソシアネートの混合物を硬化させた熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを準備した。この誘電体樹脂フィルムにアルミニウムを蒸着して電極とした金属化フィルムを巻回することでコンデンサ素子を得た。得られたコンデンサ素子に対し、熱可塑性樹脂であるＰＰからなり、片面の表面粗さＲａが０．３μｍであるフィルムを、コンデンサ素子の最内周部と最外周部に巻回した構成とした。また、コンデンサ素子の最内周部と最外周部に加え、その中間部にも巻回した構成とした（図５参照）。最外周部のＰＰフィルムの巻回厚みは、金属化フィルムの巻回厚みに対して０．５％とした。
実施例１と同様にして、フィルムコンデンサを作製し、熱衝撃試験を実施した。
【００７９】
実施例３のフィルムコンデンサでは、熱衝撃試験前後のＥＳＲ比は平均１０２％（ＰＰフィルムを最内周部と最外周部に巻回したもの）及び平均１０４％（ＰＰフィルムを中間部にも巻回したもの）であり、ＰＰフィルムを最外周部のみに巻回した実施例１と同程度に増加しなかった。
【００８０】
実施例３において、ＥＳＲの増大が抑制された理由は、ＰＰフィルムをコンデンサ素子の最外周部だけでなく最内周部や中間部に巻回しても、コンデンサ素子と外装体の間の熱膨張ストレスと温度の急変による熱衝撃とを緩和する効果が実施例１と同程度に得られるためと考えられる。
【００８１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るフィルムコンデンサでは、被覆体は、コンデンサ素子の外面に設けた被膜である。
【００８２】
図６は、本発明の第２実施形態に係るフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図６に示すフィルムコンデンサ２は、コンデンサ素子１０を備えている。コンデンサ素子１０は、金属化フィルムの巻回体２０と、巻回体２０の両側方に形成された第１の外部電極２１及び第２の外部電極２２とを備えている。図１に示すフィルムコンデンサ１と同様、巻回体２０は、第１の誘電体樹脂フィルムの一方の面に第１の金属層が設けられた第１の金属化フィルムと、第２の誘電体樹脂フィルムの一方の面に第２の金属層が設けられた第２の金属化フィルムとが積層された状態で巻回されたものである。第１の外部電極２１には第１のリード線３１が電気的に接続され、第２の外部電極２２には第２のリード線３２が電気的に接続されている。
【００８３】
図６に示すフィルムコンデンサ２は、さらに、被覆体の一例である被膜６０と、外装体の一例である充填樹脂４１及び樹脂ケース４２とを備えている。被膜６０は、コンデンサ素子１０の外面に設けられており、金属層を介して誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、コンデンサ素子１０の外面を被覆している。また、コンデンサ素子１０との間に充填樹脂４１を充填した樹脂ケース４２は、被膜６０の外面を含んでコンデンサ素子１０の外周を覆っている。
【００８４】
本発明の第２実施形態では、フィルムコンデンサの外装体は、図６に示すようなコンデンサ素子１０との間に充填樹脂４１を充填した樹脂ケース４２であってもよいし、前述の図１に示すようなコンデンサ素子１０を被覆する外装樹脂４０であってもよい。
【００８５】
本発明の第２実施形態では、被覆体は、図６に示すようなコンデンサ素子１０の外面に設けた被膜６０である。
【００８６】
被膜６０は、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレートなどの熱可塑性樹脂からなる。
【００８７】
誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、被膜の厚みは、コンデンサ素子の厚みの０．５％以上であることが望ましい。また、誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、被膜の厚みは、コンデンサ素子の厚みの５％以下であることが望ましい。
【００８８】
被膜は、その内部に気泡を有することが望ましい。
この場合、粗面化された巻回フィルムや凸凹形状が設けられた巻回フィルムと同様に、コンデンサ素子と外装体との間に生じる熱衝撃性を緩和する効果が得られる。
なお、被膜の内部に気泡が存在することは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いた断面観察により確認することができる。
【００８９】
その他の構成は、本発明の第１実施形態と同様である。
【００９０】
以下、本発明の第２実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明の第２実施形態は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００９１】
（実施例４）
ポリビニルアセタールとポリイソシアネートの混合物を硬化させた熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを準備した。この誘電体樹脂フィルムにアルミニウムを蒸着して電極とした金属化フィルムを巻回することでコンデンサ素子を得た。得られたコンデンサ素子の両端面に亜鉛を溶射して電極を引き出し、引出電極にリード線を溶接した。続いて、熱可塑性樹脂であるポリカーボネートのテトラヒドロフラン溶液中に浸漬し、溶剤を除去することで被膜を形成した。被膜の厚みは、金属化フィルムの巻回厚みに対して０．５％とした。その後、エポキシ樹脂を充填したＰＰＳからなる樹脂ケースで外装することで、実施例４のフィルムコンデンサを作製した（図６参照）。
実施例１と同様に、フィルムコンデンサに対して熱衝撃試験を実施した。
【００９２】
実施例４のフィルムコンデンサでは、熱衝撃試験前後のＥＳＲ比は平均１０５％であり、試験前後でＥＳＲの増加は小さかった。
【００９３】
実施例４において、ＥＳＲの増大が抑制された理由は、熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを備えるコンデンサ素子に熱可塑性樹脂であるポリカーボネートの被覆を設けたことにより、コンデンサ素子の最外周部にＰＰフィルムを巻回した場合と同様の効果が得られたためと考えられる。
【００９４】
なお、被膜の表面を粗さなくても実施例１と同様の効果が得られた理由としては、熱可塑性樹脂の溶液中に浸漬し、溶剤を除去することで形成した被膜には、微小な気泡が含まれることが多く、その気泡による弾性率と熱伝達スピードの低下による効果が寄与したものと考えられる。したがって、気泡による効果をより確実にするためには、浸漬後の溶剤除去を加熱下で行う、あるいは、発泡剤を添加するなどの方法も有効であると考えられる。
【００９５】
［その他の実施形態］
本発明のフィルムコンデンサは、コンデンサ素子と外装体との間の熱膨張ストレスを抑えることによって、あるいは、コンデンサ素子と外装体との間の熱伝達を阻害することによって、熱衝撃性を緩和し、それによりＥＳＲの増大を抑制するものである。
したがって、以下の特徴を有するフィルムコンデンサも、本発明のフィルムコンデンサに含まれる。
【００９６】
本発明の第３実施形態に係るフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、上記被覆体の２５℃における弾性率は、上記誘電体樹脂フィルムの２５℃における弾性率に対して３０％以上、１５０％以下であり、上記被覆体の１２５℃における弾性率は、上記誘電体樹脂フィルムの１２５℃における弾性率に対して１％以上、３０％以下である。
【００９７】
本発明の第３実施形態に係るフィルムコンデンサにおいて、上記被覆体の１２５℃における弾性率は、上記誘電体樹脂フィルムの１２５℃における弾性率に対して１０％以下であることが望ましく、５％以下であることがより望ましい。
【００９８】
なお、２５℃又は１２５℃における弾性率は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて測定される貯蔵弾性率を意味する。
【００９９】
本発明の第４実施形態に係るフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、上記被覆体は、上記コンデンサ素子の外面に巻き回した巻回フィルムであり、上記巻回フィルムは、少なくとも一面が粗面化されているか、又は、両面に凸凹形状が設けられている。
【０１００】
本発明の第４実施形態に係るフィルムコンデンサにおいて、上記巻回フィルムと上記外装体との間、又は、上記巻回フィルムと上記コンデンサ素子との間には、部分的に空隙を有することが望ましい。
【０１０１】
本発明の第５実施形態に係るフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられた金属化フィルムが巻回又は積層されてなるコンデンサ素子と、上記金属層を介して上記誘電体樹脂フィルムが積層されている方向において、上記コンデンサ素子の外面を被覆する被覆体と、上記被覆体の外面を含んで上記コンデンサ素子の外周を覆う外装体と、を備えるフィルムコンデンサであって、上記被覆体は、上記コンデンサ素子の外面に設けた被膜であり、上記被膜は、その内部に気泡を有する。
【０１０２】
本発明の第３実施形態、第４実施形態及び第５実施形態に係るフィルムコンデンサにおいて、誘電体樹脂フィルムは、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂を主成分として含んでもよいし、熱可塑性樹脂を主成分として含んでもよい。また、被覆体は、熱可塑性樹脂から構成されてもよいし、熱硬化性樹脂などの硬化性樹脂から構成されてもよい。中でも、上記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含むことが望ましく、上記被覆体は、熱可塑性樹脂からなることが望ましい。
【０１０３】
その他、本発明のフィルムコンデンサは、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、フィルムコンデンサの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１，１Ａ，２，１００  フィルムコンデンサ
１０  コンデンサ素子
１１  第１の金属化フィルム
１２  第２の金属化フィルム
１３  第１の誘電体樹脂フィルム
１４  第２の誘電体樹脂フィルム
１５  第１の金属層
１６  第２の金属層
２０  金属化フィルムの巻回体
２１  第１の外部電極
２２  第２の外部電極
３１  第１のリード線
３２  第２のリード線
４０  外装樹脂（外装体）
４１  充填樹脂（外装体）
４２  樹脂ケース（外装体）
５０，５０ａ，５０ｂ  巻回フィルム（被覆体）
５１，５２  巻回フィルム
６０  被膜（被覆体）
【図１】
2020161984.tif 000003
【図２】
2020161984.tif 000004
【図３】
2020161984.tif 000005
【図４】
2020161984.tif 000006
【図５】
2020161984.tif 000007
【図６】
2020161984.tif 000008
【図７】
2020161984.tif 000009
【国際調査報告】
2020161984.tif 000010
2020161984.tif 000011
2020161984.tif 000012
2020161984.tif 000013
2020161984.tif 000014