金属化フィルムコンデンサおよびその製造方法
【課題】特殊な溶射部品や加工を必要とせずに、メタリコン電極への応力負荷に対しても耐久性を向上させ、かつメタリコン電極に外部電極を接続した場合に、外部電極との固着性を維持できる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回した巻回素子２と、該巻回素子２の両端面に設けられ、金属溶射によって形成されるメタリコン電極３、４とを有する金属化フィルムコンデンサであって、メタリコン電極３、４は、該電極面内において巻回素子２の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａの径方向Ｎの両側に位置し、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとを有する。
【解決手段】金属化フィルムを巻回した巻回素子２と、該巻回素子２の両端面に設けられ、金属溶射によって形成されるメタリコン電極３、４とを有する金属化フィルムコンデンサであって、メタリコン電極３、４は、該電極面内において巻回素子２の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａの径方向Ｎの両側に位置し、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機器等のインバータ回路の平滑用、フィルタ用に使用す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】
一般に、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミニウムや亜鉛を蒸着した金属化フィルムを巻回または積層した金属化フィルムコンデンサが、電子機器、電気機器用等に数多く使用されている。これらの金属化フィルムコンデンサは誘電体に絶縁欠陥を含んでいても、自己回復性能を有しているために、高電位傾度設計により小形化できる特徴を有しているが、更なる、低コスト化、軽量化、製造の効率化、高耐久性が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載された金属化フィルムコンデンサは、図５に示すように、巻回素子２と、この巻回素子２の両端面に金属溶射によって形成された一対のメタリコン電極３と、このメタリコン電極３に取り付けられた外部電極（または引出電極、図示せず）からなり、このメタリコン電極３の半田付け部３ａの厚みを０．６ｍｍとし、半田付け部３ａを除く非半田付け部３ｂの厚みを半田付け部３ａの厚みよりも薄く０．３ｍｍとした構成により、メタリコン電極３として使用する材料を削減して、コストダウンと軽量化が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半田付け部３ａは、非半田付け部３ｂよりも厚みを付けて形成するため、特殊な溶射部品が必要になったり、また、半田付け部３ａの厚み部分と外部電極とを半田付けするため、外部電極の形状に加工が必要となったりして、却ってコストがかかる場合がある。更に、半田付け部３ａが厚みを出すために凸形状をしているため、メタリコン電極に応力が加わった場合にその付け根部分に応力が集中し、半田付け部３ａがメタリコン電極から剥離するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、特殊な溶射部品や加工を必要とせずに、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性を向上させ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させた金属化フィルムコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルムを巻回した巻回素子と、巻回素子の両端面に金属溶射によって形成されるメタリコン電極とを有する金属化フィルムコンデンサであって、メタリコン電極は、該電極面内において巻回素子の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域と、平坦領域の径方向両側に位置し、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
上記の構成によれば、メタリコン電極が、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を有することにより、メタリコン電極に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
また、メタリコン電極が、形状が平坦となる平坦領域を有することにより、この平坦領域と電極板とを半田付けするため、電極板の形状に特別な加工は不要となり、当該金属化フィルムコンデンサの製造の効率化を図ることができる。
さらに、メタリコン電極が、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を有することにより、メタリコン電極に応力が加わった場合に、従来に比べて、平坦領域に応力が集中することもなく、メタリコン電極への応力負荷に対しても耐久性を向上させることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、巻回素子の巻回端面が小判状に偏平に加工された第１の発明に係る金属化フィルムコンデンサであって、傾斜領域がメタリコン電極の電極面の長径方向両端に位置することを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、巻回端面の傾斜領域を小判形状の弧の部分に配置することができ、メタリコン電極に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明に係る金属化フィルムコンデンサのメタリコン電極の電極面において、メタリコン電極の長径全体の長さＡに対するメタリコン電極の長径方向における平坦領域の長さＢの比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下であることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、平坦領域の幅長Ｂの、メタリコン電極の幅長Ａに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とすることにより、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性をより向上させることができ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させることができる。
【００１３】
また、第４の発明は、第１の発明に係る金属化フィルムコンデンサの製造方法であって、巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けてノズルから金属溶射することで傾斜領域を形成し、溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで平坦領域を形成することを特徴としている。
【００１４】
上記の方法によれば、巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けて金属溶射することで傾斜領域を形成することができる。また、溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで平坦領域を形成することができる。これによれば、傾斜領域の形成に特殊な溶射部品を必要とせずに、溶射ガンのノズルを傾けて溶射するだけで、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特殊な溶射部品や加工を必要とせずに、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性を向上させ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させた金属化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】本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子のＸ−Ｘ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る巻回素子の端面へのメタリコン電極の溶射方法の説明図である。
【図４】その他の実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子の断面図である。
【図５】従来例に係る金属化フィルムコンデンサ素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ１のＸ−Ｘ´断面図である。
【００１８】
（金属化フィルムコンデンサ素子１の構成）
本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子１は、図１に示すように、金属化フィルムを巻回した巻回素子２と、巻回素子２の両端面に設けられたメタリコン電極３、４とを有する構成をしている。
【００１９】
巻回素子２は、誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルム（図示せず）を巻回して作製されたものである。この巻回された巻回素子２は、巻回後、偏平に押圧加工されて、小判形状の柱体にされる。
【００２０】
メタリコン電極３、４は、巻回素子２の両端面に設けられており、巻回素子２の端面が小判形状をしているため、メタリコン電極３、４も小判形状をしている。
【００２１】
また、メタリコン電極３は、巻回素子２の端面と直接接する第１メタリコン層６、第１メタリコン層６の上部に設けられる第２メタリコン層７と、第２メタリコン層７の上部に設けられる最外メタリコン層８の３層構造で形成されている（メタリコン電極４も以下同様）。後述するが、この第１メタリコン層６、第２メタリコン層７、および、最外メタリコン層８の３層は、巻回素子２の両端面に亜鉛や亜鉛・錫合金等を順次溶射することによって形成される。
【００２２】
メタリコン電極３の最外メタリコン層８には、図２に示すように、巻回素子２の巻回軸方向Ｊの断面視中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとが形成されている。
すなわち、メタリコン電極３の最外メタリコン層８には、巻回素子２の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａの径方向両側に位置し、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとが形成されていることになる。
また、メタリコン電極３は小判形状をしていることから、傾斜領域８ｂは、メタリコン電極３の電極面の径方向両端（小判形状の弧の部分）に位置することになる。
【００２３】
そして、図２に示すように、上記傾斜領域８ｂおよび平坦領域８ａは、メタリコン電極３の最外メタリコン層８において、平坦領域８ａの径方向Ｎの長さＢのメタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下となるように形成されている。なお、溶射による電極製造の利便性を考慮すれば、Ｂ／Ａが、０．５以上とするのが好ましい。
【００２４】
上記のように構成された金属化フィルムコンデンサ素子１は、メタリコン電極３、４の平坦領域８ａに外部電極を半田付け接続されるとともに外装されて金属化フィルムコンデンサとなる。
【００２５】
上記の構成によれば、メタリコン電極３が、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを有することにより、メタリコン電極３に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
また、メタリコン電極３が、形状が平坦となる平坦領域８ａを有することにより、この平坦領域８ａと電極板とを半田付けするため、電極板の形状に特別な加工は不要となり、当該金属化フィルムコンデンサの製造の効率化を図ることができる。
さらに、メタリコン電極３が、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを有することにより、メタリコン電極３に応力が加わった場合に、従来に比べて、第２メタリコン層７と最外メタリコン層８との接着面積が大きくなり、平坦領域８ａに応力が集中することもなく、メタリコン電極３への応力負荷に対しても耐久性を向上させることができる。
【００２６】
また、メタリコン電極３の電極面の傾斜領域８ｂを小判形状の弧の部分に配置することにより、メタリコン電極３に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
【００２７】
また、平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とすることにより、メタリコン電極３への応力負荷に対して耐久性をより向上させることができ、また、平坦領域８ａに電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させることができる。
【００２８】
（金属化フィルムコンデンサの製造方法）
次に、金属化フィルムコンデンサの製造方法、特に、巻回素子２の端面へのメタリコン電極３の溶射方法について説明する。図３は、巻回素子２の端面へのメタリコン電極３の溶射方法の説明図である。
【００２９】
まず、巻回素子２の端面に対して、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして、巻回素子２の端面に沿って（径方向Ｎに移動）、亜鉛を溶射することで第１メタリコン層６を形成する。なお、溶射ガン１１による亜鉛の溶射回数や時間を制御することにより所望の厚さの第１メタリコン層６を形成することが可能である。
【００３０】
次に、第１メタリコン層６の表面に対して、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして、第１メタリコン層６の表面に沿って（径方向Ｎに移動）、亜鉛を溶射することで第２メタリコン層７を形成する。なお、第１メタリコン層６と同様に、溶射ガン１１による亜鉛の溶射回数や時間を制御することにより、所望の厚さの第２メタリコン層７を形成することが可能である。
【００３１】
更に、図３に示すように、溶射ガン１１のノズル１２を第２メタリコン層７の表面に対して傾斜させて（巻回軸方向Ｊから傾けて）第２メタリコン層７の表面外縁部（図中、左端部）に向けてノズル１２から亜鉛を溶射する。そして、第２メタリコン層７の表面に対してノズル１２からの亜鉛の溶射方向が徐々に垂直（巻回軸方向Ｊに平行）となるようにノズル１２を起こしながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、傾斜領域８ｂが形成される。
【００３２】
次に、第２メタリコン層７の表面に対してノズル１２を垂直にした状態で亜鉛を溶射しながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、平坦領域８ａが形成される。
【００３３】
最後に、ノズル１２が第２メタリコン層７の表面外縁部（図中、右端部）に達すると、ノズル１２からの亜鉛の溶射方向が徐々に傾斜するように（巻回軸方向Ｊから傾けて）ノズル１２を寝かせながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、傾斜領域８ｂが形成される。このようにして、最外メタリコン層８が第２メタリコン層７の上に形成される。
【００３４】
上記工程を繰り返し行うことで、最外メタリコン電極３が形成され、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子１が製造される。そして、金属化フィルムコンデンサ素子１のメタリコン電極３、４の平坦領域８ａに外部電極を半田付け接続し、外装を設けて金属化フィルムコンデンサとなる。
【００３５】
上記の方法によれば、巻回素子２の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガン１１のノズル１２を傾けて金属溶射することで傾斜領域８ｂを形成することができる。また、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして金属溶射することで平坦領域８ａを形成することができる。これによれば、傾斜領域８ｂの形成に特殊な溶射部品を必要とせずに、溶射ガン１１のノズル１２を傾けて溶射するだけで、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを形成することができる。
【００３６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、図２に示すように、Ｘ−Ｘ´断面視で傾斜領域（傾斜面）８ｂは、円弧形状をしているが、これに限らず、図４に示すように、傾斜領域２８ｂは、平坦領域２８ａから外縁部に向けて直線的に傾斜する形状であってもよい。即ち、傾斜領域２８ｂおよび平坦領域２８ａを含めた最外メタリコン層２８が断面視でテーパ形状をしていてもよい。この場合も、メタリコン電極２３への応力負荷に対して耐久性を向上させることができる。
【００３７】
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語および語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。
【実施例】
【００３８】
平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａが、０．４０（実施例１）、０．６０（実施例２）、０．８０（実施例３）、０．９０（実施例４）、１．００（従来例）になるように構成した金属化フィルムコンデンサをそれぞれ５０個用意して、それぞれ−４０℃の環境で２時間放置した後、＋１０５℃の環境で２時間放置する熱衝撃試験（応力負荷試験）を２０００サイクル実施し、それぞれについてメタリコン電極３と外部電極との剥離発生数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１より明らかなように、平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とした場合でも、メタリコン電極材料が削減されているにもかかわらず、従来例（メタリコン電極材料が削減されていない場合）と同様に、メタリコン電極３から外部電極が剥離することがなく、メタリコン電極３が熱衝撃試験（応力負荷試験）に対して、高い耐久性を維持し、かつ、外部電極との固着性が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 金属化フィルムコンデンサ素子
２ 巻回素子
３、４ メタリコン電極
６ 第１メタリコン層
７ 第２メタリコン層
８ 最外メタリコン層
８ａ 平坦領域
８ｂ 傾斜領域
Ｊ 巻回軸方向
Ｎ 径方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機器等のインバータ回路の平滑用、フィルタ用に使用す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】
一般に、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミニウムや亜鉛を蒸着した金属化フィルムを巻回または積層した金属化フィルムコンデンサが、電子機器、電気機器用等に数多く使用されている。これらの金属化フィルムコンデンサは誘電体に絶縁欠陥を含んでいても、自己回復性能を有しているために、高電位傾度設計により小形化できる特徴を有しているが、更なる、低コスト化、軽量化、製造の効率化、高耐久性が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載された金属化フィルムコンデンサは、図５に示すように、巻回素子２と、この巻回素子２の両端面に金属溶射によって形成された一対のメタリコン電極３と、このメタリコン電極３に取り付けられた外部電極（または引出電極、図示せず）からなり、このメタリコン電極３の半田付け部３ａの厚みを０．６ｍｍとし、半田付け部３ａを除く非半田付け部３ｂの厚みを半田付け部３ａの厚みよりも薄く０．３ｍｍとした構成により、メタリコン電極３として使用する材料を削減して、コストダウンと軽量化が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半田付け部３ａは、非半田付け部３ｂよりも厚みを付けて形成するため、特殊な溶射部品が必要になったり、また、半田付け部３ａの厚み部分と外部電極とを半田付けするため、外部電極の形状に加工が必要となったりして、却ってコストがかかる場合がある。更に、半田付け部３ａが厚みを出すために凸形状をしているため、メタリコン電極に応力が加わった場合にその付け根部分に応力が集中し、半田付け部３ａがメタリコン電極から剥離するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、特殊な溶射部品や加工を必要とせずに、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性を向上させ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させた金属化フィルムコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための第１の発明は、誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルムを巻回した巻回素子と、巻回素子の両端面に金属溶射によって形成されるメタリコン電極とを有する金属化フィルムコンデンサであって、メタリコン電極は、該電極面内において巻回素子の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域と、平坦領域の径方向両側に位置し、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
上記の構成によれば、メタリコン電極が、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を有することにより、メタリコン電極に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
また、メタリコン電極が、形状が平坦となる平坦領域を有することにより、この平坦領域と電極板とを半田付けするため、電極板の形状に特別な加工は不要となり、当該金属化フィルムコンデンサの製造の効率化を図ることができる。
さらに、メタリコン電極が、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を有することにより、メタリコン電極に応力が加わった場合に、従来に比べて、平坦領域に応力が集中することもなく、メタリコン電極への応力負荷に対しても耐久性を向上させることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、巻回素子の巻回端面が小判状に偏平に加工された第１の発明に係る金属化フィルムコンデンサであって、傾斜領域がメタリコン電極の電極面の長径方向両端に位置することを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、巻回端面の傾斜領域を小判形状の弧の部分に配置することができ、メタリコン電極に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明に係る金属化フィルムコンデンサのメタリコン電極の電極面において、メタリコン電極の長径全体の長さＡに対するメタリコン電極の長径方向における平坦領域の長さＢの比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下であることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、平坦領域の幅長Ｂの、メタリコン電極の幅長Ａに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とすることにより、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性をより向上させることができ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させることができる。
【００１３】
また、第４の発明は、第１の発明に係る金属化フィルムコンデンサの製造方法であって、巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けてノズルから金属溶射することで傾斜領域を形成し、溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで平坦領域を形成することを特徴としている。
【００１４】
上記の方法によれば、巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けて金属溶射することで傾斜領域を形成することができる。また、溶射ガンのノズルを巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで平坦領域を形成することができる。これによれば、傾斜領域の形成に特殊な溶射部品を必要とせずに、溶射ガンのノズルを傾けて溶射するだけで、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特殊な溶射部品や加工を必要とせずに、メタリコン電極への応力負荷に対して耐久性を向上させ、また、平坦領域に電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させた金属化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】本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子の斜視図である。
【図２】本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子のＸ−Ｘ´断面図である。
【図３】本実施形態に係る巻回素子の端面へのメタリコン電極の溶射方法の説明図である。
【図４】その他の実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子の断面図である。
【図５】従来例に係る金属化フィルムコンデンサ素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態）
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ１の斜視図である。図２は、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ１のＸ−Ｘ´断面図である。
【００１８】
（金属化フィルムコンデンサ素子１の構成）
本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子１は、図１に示すように、金属化フィルムを巻回した巻回素子２と、巻回素子２の両端面に設けられたメタリコン電極３、４とを有する構成をしている。
【００１９】
巻回素子２は、誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルム（図示せず）を巻回して作製されたものである。この巻回された巻回素子２は、巻回後、偏平に押圧加工されて、小判形状の柱体にされる。
【００２０】
メタリコン電極３、４は、巻回素子２の両端面に設けられており、巻回素子２の端面が小判形状をしているため、メタリコン電極３、４も小判形状をしている。
【００２１】
また、メタリコン電極３は、巻回素子２の端面と直接接する第１メタリコン層６、第１メタリコン層６の上部に設けられる第２メタリコン層７と、第２メタリコン層７の上部に設けられる最外メタリコン層８の３層構造で形成されている（メタリコン電極４も以下同様）。後述するが、この第１メタリコン層６、第２メタリコン層７、および、最外メタリコン層８の３層は、巻回素子２の両端面に亜鉛や亜鉛・錫合金等を順次溶射することによって形成される。
【００２２】
メタリコン電極３の最外メタリコン層８には、図２に示すように、巻回素子２の巻回軸方向Ｊの断面視中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとが形成されている。
すなわち、メタリコン電極３の最外メタリコン層８には、巻回素子２の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域８ａと、平坦領域８ａの径方向両側に位置し、平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂとが形成されていることになる。
また、メタリコン電極３は小判形状をしていることから、傾斜領域８ｂは、メタリコン電極３の電極面の径方向両端（小判形状の弧の部分）に位置することになる。
【００２３】
そして、図２に示すように、上記傾斜領域８ｂおよび平坦領域８ａは、メタリコン電極３の最外メタリコン層８において、平坦領域８ａの径方向Ｎの長さＢのメタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下となるように形成されている。なお、溶射による電極製造の利便性を考慮すれば、Ｂ／Ａが、０．５以上とするのが好ましい。
【００２４】
上記のように構成された金属化フィルムコンデンサ素子１は、メタリコン電極３、４の平坦領域８ａに外部電極を半田付け接続されるとともに外装されて金属化フィルムコンデンサとなる。
【００２５】
上記の構成によれば、メタリコン電極３が、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを有することにより、メタリコン電極３に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
また、メタリコン電極３が、形状が平坦となる平坦領域８ａを有することにより、この平坦領域８ａと電極板とを半田付けするため、電極板の形状に特別な加工は不要となり、当該金属化フィルムコンデンサの製造の効率化を図ることができる。
さらに、メタリコン電極３が、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを有することにより、メタリコン電極３に応力が加わった場合に、従来に比べて、第２メタリコン層７と最外メタリコン層８との接着面積が大きくなり、平坦領域８ａに応力が集中することもなく、メタリコン電極３への応力負荷に対しても耐久性を向上させることができる。
【００２６】
また、メタリコン電極３の電極面の傾斜領域８ｂを小判形状の弧の部分に配置することにより、メタリコン電極３に使用する材料を削減してコストダウンを図ることができる。
【００２７】
また、平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とすることにより、メタリコン電極３への応力負荷に対して耐久性をより向上させることができ、また、平坦領域８ａに電極板を接続した場合に、電極板との固着性を向上させることができる。
【００２８】
（金属化フィルムコンデンサの製造方法）
次に、金属化フィルムコンデンサの製造方法、特に、巻回素子２の端面へのメタリコン電極３の溶射方法について説明する。図３は、巻回素子２の端面へのメタリコン電極３の溶射方法の説明図である。
【００２９】
まず、巻回素子２の端面に対して、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして、巻回素子２の端面に沿って（径方向Ｎに移動）、亜鉛を溶射することで第１メタリコン層６を形成する。なお、溶射ガン１１による亜鉛の溶射回数や時間を制御することにより所望の厚さの第１メタリコン層６を形成することが可能である。
【００３０】
次に、第１メタリコン層６の表面に対して、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして、第１メタリコン層６の表面に沿って（径方向Ｎに移動）、亜鉛を溶射することで第２メタリコン層７を形成する。なお、第１メタリコン層６と同様に、溶射ガン１１による亜鉛の溶射回数や時間を制御することにより、所望の厚さの第２メタリコン層７を形成することが可能である。
【００３１】
更に、図３に示すように、溶射ガン１１のノズル１２を第２メタリコン層７の表面に対して傾斜させて（巻回軸方向Ｊから傾けて）第２メタリコン層７の表面外縁部（図中、左端部）に向けてノズル１２から亜鉛を溶射する。そして、第２メタリコン層７の表面に対してノズル１２からの亜鉛の溶射方向が徐々に垂直（巻回軸方向Ｊに平行）となるようにノズル１２を起こしながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、傾斜領域８ｂが形成される。
【００３２】
次に、第２メタリコン層７の表面に対してノズル１２を垂直にした状態で亜鉛を溶射しながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、平坦領域８ａが形成される。
【００３３】
最後に、ノズル１２が第２メタリコン層７の表面外縁部（図中、右端部）に達すると、ノズル１２からの亜鉛の溶射方向が徐々に傾斜するように（巻回軸方向Ｊから傾けて）ノズル１２を寝かせながら第２メタリコン層７の表面に沿って（径方向Ｎに沿って）ノズル１２を移動させる。これにより、傾斜領域８ｂが形成される。このようにして、最外メタリコン層８が第２メタリコン層７の上に形成される。
【００３４】
上記工程を繰り返し行うことで、最外メタリコン電極３が形成され、本実施形態に係る金属化フィルムコンデンサ素子１が製造される。そして、金属化フィルムコンデンサ素子１のメタリコン電極３、４の平坦領域８ａに外部電極を半田付け接続し、外装を設けて金属化フィルムコンデンサとなる。
【００３５】
上記の方法によれば、巻回素子２の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガン１１のノズル１２を傾けて金属溶射することで傾斜領域８ｂを形成することができる。また、溶射ガン１１のノズル１２を垂直にして金属溶射することで平坦領域８ａを形成することができる。これによれば、傾斜領域８ｂの形成に特殊な溶射部品を必要とせずに、溶射ガン１１のノズル１２を傾けて溶射するだけで、平坦領域８ａから外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域８ｂを形成することができる。
【００３６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、図２に示すように、Ｘ−Ｘ´断面視で傾斜領域（傾斜面）８ｂは、円弧形状をしているが、これに限らず、図４に示すように、傾斜領域２８ｂは、平坦領域２８ａから外縁部に向けて直線的に傾斜する形状であってもよい。即ち、傾斜領域２８ｂおよび平坦領域２８ａを含めた最外メタリコン層２８が断面視でテーパ形状をしていてもよい。この場合も、メタリコン電極２３への応力負荷に対して耐久性を向上させることができる。
【００３７】
以上の詳細な説明では、本発明をより容易に理解できるように、特徴的部分を中心に説明したが、本発明は、以上の詳細な説明に記載する実施形態に限定されず、その他の実施形態にも適用することができ、その適用範囲は可能な限り広く解釈されるべきである。また、本明細書において用いた用語および語法は、本発明を的確に説明するために用いたものであり、本発明の解釈を制限するために用いたものではない。
【実施例】
【００３８】
平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａが、０．４０（実施例１）、０．６０（実施例２）、０．８０（実施例３）、０．９０（実施例４）、１．００（従来例）になるように構成した金属化フィルムコンデンサをそれぞれ５０個用意して、それぞれ−４０℃の環境で２時間放置した後、＋１０５℃の環境で２時間放置する熱衝撃試験（応力負荷試験）を２０００サイクル実施し、それぞれについてメタリコン電極３と外部電極との剥離発生数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１より明らかなように、平坦領域８ａの長さＢの、メタリコン電極３の長径全体の長さＡに対する比Ｂ／Ａを、０．４以上０．９以下とした場合でも、メタリコン電極材料が削減されているにもかかわらず、従来例（メタリコン電極材料が削減されていない場合）と同様に、メタリコン電極３から外部電極が剥離することがなく、メタリコン電極３が熱衝撃試験（応力負荷試験）に対して、高い耐久性を維持し、かつ、外部電極との固着性が向上していることが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 金属化フィルムコンデンサ素子
２ 巻回素子
３、４ メタリコン電極
６ 第１メタリコン層
７ 第２メタリコン層
８ 最外メタリコン層
８ａ 平坦領域
８ｂ 傾斜領域
Ｊ 巻回軸方向
Ｎ 径方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルムを巻回した巻回素子と、前記巻回素子の両端面に金属溶射によって形成されるメタリコン電極とを有する金属化フィルムコンデンサであって、
前記メタリコン電極は、該電極面内において巻回素子の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域と、前記平坦領域の径方向両側に位置し、前記平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域とを有す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】
前記巻回素子の巻回端面が小判状に偏平に加工された請求項１記載の金属化フィルムコンデンサであって、
前記傾斜領域が前記メタリコン電極の電極面の長径方向両端に位置することを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記メタリコン電極の電極面において、前記メタリコン電極の長径全体の長さＡに対する前記メタリコン電極の長径方向における前記平坦領域の長さＢの比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下であることを特徴とする請求項２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法であって、
前記巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを前記巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けて該ノズルから金属溶射することで前記傾斜領域を形成し、前記溶射ガンのノズルを前記巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで前記平坦領域を形成することを特徴とする金属化フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項１】
誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着によって電極を形成した金属化フィルムを巻回した巻回素子と、前記巻回素子の両端面に金属溶射によって形成されるメタリコン電極とを有する金属化フィルムコンデンサであって、
前記メタリコン電極は、該電極面内において巻回素子の巻回中心を含む中央部分で形状が平坦となる平坦領域と、前記平坦領域の径方向両側に位置し、前記平坦領域から外縁部に向けて徐々に厚みが薄くなる傾斜領域とを有す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】
前記巻回素子の巻回端面が小判状に偏平に加工された請求項１記載の金属化フィルムコンデンサであって、
前記傾斜領域が前記メタリコン電極の電極面の長径方向両端に位置することを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記メタリコン電極の電極面において、前記メタリコン電極の長径全体の長さＡに対する前記メタリコン電極の長径方向における前記平坦領域の長さＢの比Ｂ／Ａが、０．４以上０．９以下であることを特徴とする請求項２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法であって、
前記巻回素子の端面に対して、金属溶射可能な溶射ガンのノズルを前記巻回素子の巻回端面の法線方向に対して傾けて該ノズルから金属溶射することで前記傾斜領域を形成し、前記溶射ガンのノズルを前記巻回素子の巻回端面に対して垂直にして金属溶射することで前記平坦領域を形成することを特徴とする金属化フィルムコンデンサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２２１３７（Ｐ２０１２−２２２１３７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６０８４（Ｐ２０１１−８６０８４）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]