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JP2000058369A - フィルムコンデンサ - Google Patents

フィルムコンデンサ

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Publication number
JP2000058369A
JP2000058369A JP10222485A JP22248598A JP2000058369A JP 2000058369 A JP2000058369 A JP 2000058369A JP 10222485 A JP10222485 A JP 10222485A JP 22248598 A JP22248598 A JP 22248598A JP 2000058369 A JP2000058369 A JP 2000058369A
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Japan
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plate
external
terminal
capacitor
metallikon
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Application number
JP10222485A
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Kazuo Muroga
和夫 室賀
Kiichiro Nakamura
喜一郎 中村
Takao Yoshihara
孝雄 吉原
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Lincstech Circuit Co Ltd
Original Assignee
Hitachi AIC Inc
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Publication date
Application filed by Hitachi AIC Inc filed Critical Hitachi AIC Inc
Priority to JP10222485A priority Critical patent/JP2000058369A/ja
Publication of JP2000058369A publication Critical patent/JP2000058369A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外装レスにおけるフィルムコンデンサにあっ
て、このフィルムコンデンサを基板に実装固定した後、
外部応力や機械的ストレスによる外部電極部のクラック
を防止し、電気的な接続信頼性の優れたコンデンサを得
ることを目的とすること。 【解決手段】 上述の目的を達成する手段として、金属
化プラスチックフィルム素子3の両端面7に第1外部電
極12を構成する第1メタリコン層8及び9をアルミニ
ウム合金70%以上,Siを4%以上含むメタリコン層
を構成し、さらにこれにSn合金からなる第2メタリコ
ン層10及び11を構成してなるコンデンサ素子6A上
に板状端子13Aを嵌着して一体化接合によって第2外
部板状端子電極13を構成し、高い電気的な接続信頼性
を得ようとするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は外装レスのフィルム
コンデンサに係り、特にコンデンサ素子上に一体化接合
する外部板状端子電極の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種電子機器においては、高度な
パッケージング技術が急速に開発進展中につき、フィル
ムコンデンサに対しも、小形で柔軟性に優れかつ電気的
な接続信頼性の高いものが要求されている。以下、従来
技術の製造工程について、図11及び図12に基づき説
明する。
【0003】まず、図11に示すように、従来の技術の
フィルムコンデンサ40は、プラスチックフィルム24
にアルミニウム蒸着38して金属薄膜を形成し、この金
属薄膜を内部電極36とした金属化プラスチックフィル
ム37を用いて、重ね巻回し、この巻回したプラスチッ
ク素子24Aの上に外装プラスチックフィルム25を巻
回して両端面27にZn合金メタリコンからなる第1層
28を形成し、この第1層28上にハンダ合金メタリコ
ンからなる第2層29を形成して、この第2層29上に
Niメッキを施し第3層30を形成し、この第3層30
上にハンダメッキを施し、第4層31を形成してフィル
ムコンデンサの外部端子電極39とした構造のコンデン
サ素子26を形成し得、従来の技術に係るフィルムコン
デンサ40が得られている。
【0004】また、図12に示すように、プリント基板
34にもっているランド33にフィルムコンデンサ40
を実装固定し、このコンデンサ40の外部端子電極39
とランド33とをハンダ32付け形成後、基板分割や取
り付け時の基板たわみ等の機械的な応力に起因して前記
外部端子電極39の第1層28〜第4層31範囲の界面
において電極剥離(クラック)35が生じ、主に第2層
29と第3層30の界面において発生する恐れがあると
いう欠点のある従来の技術に係わるフィルムコンデンサ
40である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術に係るフィルムコンデンサ40においては、
前記外部端子電極39に外部より機械的な応力(たわ
み)が加わりクラック35が前記第1層28から第4層
31の範囲にて生じるが主に第2層のハンダ合金メタリ
コン29と第3層のニッケルメッキ30の界面にて発生
して、静電容量減少(図13参照)や誘電正接(tan
δ)増大(図14参照)という電気的な接続劣化、また
クラックも増大(図15参照)し、tanδ値増大となり
高周波印加時に発熱し、さらには熱暴走を引き起し最終
的には短絡不良となる重欠点不具合を有していた(従来
品の耐基板曲げ性試験;JIS・C・5102・8・1
1.1:図13,図14,図15に示すので参照のこ
と。)。
【0006】本発明の目的は、外部の機械的応力に対応
し、前記第2外部板状端子電極13を構成する板状端子
13Aが変形できることにより、第2外部板状端子電極
13のクラック及び電気的な特性劣化を防止し、接続信
頼性のより一層優れたフィルムコンデンサ23を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、プラスチックフィルム1にアルミニウ
ム4より得られた金属薄膜を内部電極2にして積層した
金属化プラスチックフィルム3を重ね巻回してこれに外
装プラスチックフィルム5を重ね巻回により金属化プラ
スチックフィルム素子6を形成し、この金属化プラスチ
ックフィルム素子6の両端面7に第1メタリコン層8及
び9上に第2メタリコン層10及び11を構成してなる
第1外部電極12を設け得てなるコンデンサ素子6Aに
て、このコンデンサ素子6A上に第2外部板状端子電極
13を構成してなるフィルムコンデンサであって、前記
第1メタリコン層8及び9は、アルミニウム合金を70
%以上、Siを4%以上含むメタリコン層を設け得、前
記第2メタリコン層10及び11は、Sn合金を80%
以上残Zn,Cu含むメタリコン層を設けることによっ
て前記第1外部電極12を構成してなるコンデンサ素子
6Aにて、このコンデンサ素子6A上に嵌着して一体化
接合される板状端子13Aからなる前記第2外部板状端
子電極13を構成し、前記板状端子13Aの開口部14
Aと開口部14Bの中間部の範囲に外部応力に対応し変
形でき得る溶接部17周囲の板状端子15及び16を備
えたことを特徴とするフィルムコンデンサ23を提供す
るものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、金属化プラスチックフ
ィルム3を用い、重ね巻回して、これに外装プラスチッ
クフィルム5を重ね巻回し、この両端面7に第1外部電
極12を設け得たコンデンサ素子6A上に板状端子13
Aを用いて、嵌着して一体化接合した構造である第2外
部板状端子電極13を設け得たフィルムコンデンサ23
にあって、前記金属化プラスチックフィルム3は、PP
S(ポリフェニレンスルフィド),PET(ポリエチレ
ンテレフタレート)及びPEN(ポリエチレンナフタレ
ート)等にアルミニウムによって金属薄膜を形成する。
また外装プラスチックフィルム5はPPSを用いる。
【0009】次いで、前記第1外部電極12は、第1メ
タリコン層8及び9上に第2メタリコン層10及び11
を形成し、この第1メタリコン層8及び9はアルミニウ
ム合金を70%以上でSiを4%以上含む合金で形成さ
れていて、前記内部電極2を形成しているアルミニウム
の金属薄膜との電気的接続が最適である。
【0010】なお、アルミニウム合金が70%未満でS
iが4%未満になると、各部材物質の不足に起因して付
着強度が低下する恐れが生じるために適さない。
【0011】また、前記第2メタリコン層10及び11
は、Sn80%以上、残Cu,Znを含むのからなるS
n合金で形成されていて、前記第1メタリコン層8及び
9上に電気メタリコンによってメタリコン層10及び1
1を形成される。
【0012】なおSn80%未満であるとSnメタリコ
ン層10及び11が劣化して、板状端子13Aとの付着
強度の低下の起因となるため不適である。
【0013】次に、前記第2外部板状端子電極13は、
材質がSPCC(Fe薄板)硬度HV120で板厚0.
09〜0.13mm範囲また表面処理を下地Cuで厚さ2
μ,Sn9:Pd1で厚さ3μ以下等の電気めっきから
なる板状端子13Aを前記コンデンサ素子6A上に嵌着
して溶接電極20A及び20B間隙間を1.2mm、また
溶接加圧力1.5kgf(片側0.75kg)に設定して、
スポット溶接17を行い構成するものである。
【0014】なお外部応力や機械的ストレスが生じた場
合に変形して対応できるように、開口部14Aと開口部
14Bの中間部の範囲に存在する溶接部17周囲の板状
端子15及び16と前記コンデンサ素子6Aの長手方向
の中央部に向い折り曲がり、上下方向の外部応力に対し
抑制するために変形でき得る第2外部板状端子折り曲り
部18及び19と前記コンデンサ素子6Aの長手方向に
伸張または収縮に対し抑制するために変形でき得る前記
基板22のハンダ付部21とスポット溶接部17間の板
状端子15A・15B・16A・16B等を備えること
により従来の技術に係るフィルムコンデンサ40におい
て課題となっていた電気的接続信頼性の劣化(図13,
図14,図15とを参照のこと。)を防止して、より一
層高いフィルムコンデンサ23を発明しようとするもの
である。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を図1,図2,図3,
図4,図5,図6,図7(a)〜(b),図8(a)〜
(b),図9,図10,図16,図17,図18等に基
づいて具体的に説明する。
【0016】(実施例1)図2に示すように、プラスチ
ックフィルム1にアルミニウム4との金属を蒸着して金
属薄膜を形成し、この金属薄膜を内部電極2とした金属
化プラスチックフィルム3を用い、この金属化プラスチ
ックフィルム3を重ね巻回して、これに外装プラスチッ
クフィルム5を重ね巻回し金属化プラスチックフィルム
素子6を形成後に、この金属化プラスチックフィルム素
子6の両端面7に電気メタリコンを使用し、第1メタリ
コン層8及び9を形成しこの上に第2メタリコン層10
及び11を形成してなる第1外部電極12を構成してコ
ンデンサ素子6Aを得る。
【0017】なお、前記のプラスチックフィルム1とし
ては、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS),
ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリエチレン
ナフタレート(PEN)等を用いてもよいが本実施例で
はポリフェニレンスルフィド(PPS)が適している。
【0018】また、前記第1メタリコン層8及び9に
は、アルミニウム合金70%以上、Siを4%以上含む
金属からなり、前記第2メタリコン層10及び11とし
ては、Sn合金でSn80%以上残Zn・Cuとを含む
金属からなる。
【0019】次いで、前記第1メタリコン層8及び9の
形成にて、線材径1.2mmφを用いて、電気アーク溶射
方法によって、前記金属化プラスチックフィルム素子6
の両端面7に厚さ110〜130μmの範囲に形成する
のが好ましいが最適としては、厚さ120μmに形成す
るのがよい。
【0020】前記電気アーク溶射条件としては、例えば
印加電圧が19〜21V.D.Cの範囲、吹付圧空圧力
を4.5〜5.5kg/平方センチメートルの範囲、流量
を1.55〜1.65立方メートル/分の範囲、線材の
送りを45〜55ミリメートル/秒の範囲、電気溶射距
離を190〜210mmの範囲、溶射速度を45〜55mm
/秒の範囲にする。
【0021】また、前記第1メタリコン層8及び9の上
にSn合金からなるSn80%以上残Zn,Cu,Sb
等を含む線材径1.6mmφを用い、厚さ300〜400
μmの範囲に第2メタリコン層10及び11を構成す
る。
【0022】前記第2メタリコン層10及び11を構成
する電気アーク溶射条件としては、例えば、前記第1メ
タリコン層8及び9を構成する場合と線材径と送りが異
なり、第1電気アーク工程では、線材1.6mmφで送り
を35mm/秒で、第2電気アーク工程では、線材1.6
mmφで送りを55mm/秒である。
【0023】次いで、第2のメタリコン層10及び11
を形成後、余剰のメタリコンを取り除いた後にコンデン
サ素子6Aに80V,DC/フィルム3の厚さ1μmを
1秒間印加して処理する。この電圧処理後コンデンサ素
子6Aにエポキシ浸漬して真空加圧含浸し、余剰なエポ
キシ樹脂を除去後に、温度約120℃で3Hr程に加熱
して仮硬化し、さらに本硬化する。しかる後に、前記第
2メタリコン層10及び11の表面を平坦に切削研摩す
る。
【0024】次いで図3に示すように、前記コンデンサ
素子6Aの第1外部電極12の表面上に開口部14A及
び14Bを有する板状端子13Aを用い、嵌着して、溶
接電極20A及び20B間の隙間を例えば、約1.2m
m、溶接加圧力1.5kgf(片側0.75kg)にて、スポ
ット溶接17を行い、第2外部板状端子電極13を構成
し、外部応力や機械的なストレスを抑制するために、前
記開口部14Aと開口部14Bの中間部の範囲に存在す
るスポット溶接部17周囲の板状端子15及び16と第
2外部板状端子折り曲り部18及び19と基板22のハ
ンダ付部とスポット溶接部間の板状端子15A・15B
・16A・16B等を構成している本発明のフィルムコ
ンデンサ23である。
【0025】次いで、図4に示すように、前記コンデン
サ素子6Aの両第1外部電極12の表面上に前記板状端
子13Aを嵌着して一体化接合し、外部応力や機械的な
ストレスに応対でき、電気的な接続信頼性に優れ、かつ
溶接部17周囲の板状端子15及び16と基板のハンダ
21付部とスポット溶接部7間の板状端子15A及び1
5B・16A・16Bと第2外部板状折り曲り部18及
び19等を備えたフィルムコンデンサ23である。
【0026】次いで、図5に示すように、前記第1外部
電極12を有するコンデンサ素子6Aに、前記板状端子
13Aを嵌着して、溶接電極20A及び20Bの間の隙
間を約1.2mmに設定後に、加圧力1.5kgf(片側
0.75kg)でスポット溶接した溶接部17である。
【0027】次いで、図6に示すように、本実施例の板
状端子13Aの正面図であり例えば、材質:SPCC
(Fe薄板),板厚:約0.11mm,表面処理:下地,
銅,厚さ約2μ以下、Sn9:Pd1,厚さ約3μ以下
等の電気めっきを施し構成している。
【0028】また、板状端子13Aの各寸法を例えば、
a:8.4mm,b:6.0mm,c:4.3mm,d:2.
5mm,e:4.0mm,f:4.0mm,g:0.8mm,
h:0.8mm,i:1.2mm,j:1.2mm,h:0.
4mm,I:0.9mm,m:0.9mm等に作製し、また外
部応力や機械的なたわみ(ストレス)とを抑制するため
に開口部14A及び14Bの中間部の範囲に存在する溶
接部17の周囲の板状端子15及び16と第2外部板状
端子折り曲り部18及び19と基板22のハンダ21付
部とスポット溶接部間の板状端子15A・15B・16
A・16B等を備えているものである。
【0029】次いで、図7(a)は、第2外部板状端子
電極13を構成したものであり前記コンデンサ素子6A
の第1外部電極12の表面上に板状端子13Aを嵌着し
て、スポット溶接を用い一体化接合溶接部17を形成し
た構造であり、また図7(b)は、図7(a)の模式断
面を示す図である。
【0030】次いで、図8(a)は、矢印方向に外部応
力等が加わった場合に開口部14A及び14Bの中間部
の範囲に存在するスポット溶接部17周囲の板状端子1
5及び16が外部応力を抑制するものであり、また、基
板22のハンダ21付部とスポット溶接部間の板状端子
15A・15B・16A・16B部も外部応力(ストレ
ス)を抑制するものであり、さらに前記コンデンサ素子
6Aの長手方向の中央部に向い折り曲がり、上下方向の
外部応力に対し抑制するため変形でき得る第2外部板状
端子折り曲り部18及び19等を有することを特徴とす
るフィルムコンデンサ23である。
【0031】次いで、図9に示すように、本実施例のフ
ィルムコンデンサ23を基板22に搭載してハンダフィ
レット21した状態を示す模式断面図であり、基板22
たわみ、外部応力や機械的なストレス等に耐え得るフィ
ルムコンデンサ23である。
【0032】次いで、図10に示すように、本実施例の
フィルムコンデンサ23を基板22に搭載した後に矢印
方向に外部応力や基板分割や基板22をセット時におき
るたわみ等を抑制、応力緩和するために、溶接部17周
囲の板状端子15及び16と第2外部板状端子折り曲り
部18及び19と基板22のハンダ21付け部とスポッ
ト溶接部17間の板状端子15A・15B・16A・1
6B等を有するフィルムコンデンサ23である。
【0033】次いで、本実施例のフィルムコンデンサ2
3(MMX−F,2A−105K(7D13),N=2
0,L=10.2mm)をJIS.C.5102.8.1
1.1に準拠して耐基板曲げ性試験を実施した。この試
験方法としては、供試フィルムコンデンサ23をプリン
ト基板に取り付け、JIS.C.5102の方法で基板
22を1mm/秒の速さで曲げ、規定のたわみ量に達した
後、10秒以上保ち、静電容量及び誘電正接(tanδ)
を測定し、さらに外観(クラック)を観察した。この試
験の結果を図16に容量変化率(%)(たわみ量:0.
0〜0.9mm),図17にtanδ(%)(たわみ量0.
0〜9.0mm),図18に外観不良数(クラック)(た
わみ量:0.0〜9.0mm)等を示す。
【0034】なお、図16に静電容量率(%)を示して
いるように基板たわみ量(mm)が9.0mmまで達しても
静電容量の減少はなく、また図17に誘電正接(tan
δ)を示すが基板たわみ量(mm)が9.0mmまで達して
も誘電正接(tanδ)の増大はなく一定であり、さら
に、図18に外観不良数(クラック)を示すが基板たわ
み量(mm)が9.0mmまで達してもクラックは発生しな
く、従来例のフィルムコンデンサ40よりもより高い電
気的な特性が得られ、かつ接続信頼性の優れたフィルム
コンデンサ23を実現することが可能になったものであ
る。
【0035】
【発明の効果】(1)本発明によれば、第1外部電極1
2にアルミニウム70(%)以上の第1メタリコン層8
及び9を形成するため内部電極2との機械的な接合かつ
電気的な特性が優れ得、また第2外部板状端子電極13
の構成に板状端子13Aを用いることにより外部応力や
機械的ストレスを抑制でき電気的な接続信頼性の高いフ
ィルムコンデンサ23が得られ、産業上寄与する効果は
極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す模式説明図。
【図2】本発明の実施例を示す断面図。
【図3】本発明の実施例を示す斜視図。
【図4】本発明の実施例を示す模式断面図。
【図5】本発明の実施例の外部板状端子電極を示す模式
断面図。
【図6】本発明の実施例に用いる外部板状端子を示す正
面図。
【図7】(a)〜(b)本発明の実施例を示す模式説明
図。
【図8】(a)〜(b)本発明の実施例でやじるし方向
に外部ストレスが生じた場合に板状端子がストレス抑制
の働きを示す模式断面図。
【図9】本発明の実施例で基板にフィルムコンデンサが
搭載された状態を示す模式断面図。
【図10】本発明の実施例フィルムコンデンサが搭載後
に基板たわみが生じた場合に板状端子がこのたわみの抑
制を示す模式断面図。
【図11】従来の技術に係る従来例を示す断面図。
【図12】従来の技術に係る従来例の電極剥離の故障を
示す模式断面図。
【図13】従来の技術に係る従来例の基板たわみ量によ
る容量変化率(%)を示す図。
【図14】従来の技術に係る従来例の基板たわみ量によ
る誘電正接(tanδ)を示す図。
【図15】従来の技術に係る従来例の基板たわみ量によ
る外観不良(クラック)数を示す図。
【図16】本発明の実施例の基板たわみ量による容量変
化率(%)を示す図。
【図17】本発明の実施例の基板たわみ量による誘電正
接(tanδ)を示す図。
【図18】本発明の実施例の基板たわみ量による外観不
良(クラック)数を示す図。
【符号の説明】
1…プラスチックフィルム 2…内部電極 3…金属化プ
ラスチックフィルム 4…アルミニウム 5…外装プラスチックフィルム 6…金属化プラスチックフィルム素子 6A…コンデン
サ素子 7…端面 8,9…第1メタリコン層 10,11…第2メタリコ
ン層 12…第1外部電極 13…第2外部板状端子電極 13
A…板状端子 14A,14B…開口部 15,16…溶接部周囲の板
状端子 15A,15B,16A,16B…ハンダ付部とスポッ
ト溶接部間の板状端子 17…スポット溶接部 18,19…第2外部板状端子
折り曲り部 20A,20B…溶接電極 21…ハンダフィレット 22…基板(ランド含む) 23…本発明のフィルムコ
ンデンサ 24…プラスチックフィルム 24A…プラスチック素
子 25…外装プラスチックフィルム 26…コンデンサ素
子 27…端面 28…第1層の亜鉛合金メタリコン層 29…第2層のハンダ合金メタリコン層 30…第3層
のニッケルメッキ 31…第4層のハンダメッキ 32…ハンダフィレット
33…ランド 34…基板 35…電極剥離(クラック) 36…内部電
極 37…金属化プラスチックフィルム 38…アルミニウ
ム 39…外部電極 40…従来の技術に係るフィルムコンデンサ 整理番号p2463
フロントページの続き (72)発明者 吉原 孝雄 長野県上水内郡信州新町155番地の2 日 立エーアイシー株式会社新町コンデンサ工 場内 Fターム(参考) 5E082 AA01 AB05 BC33 EE07 EE24 EE37 FF05 FG06 FG34 FG48 GG08 GG10 GG11 GG22 GG27 JJ07 JJ22 JJ25 PP03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチックフィルム(1)にアルミニウ
    ム(4)より得られた金属薄膜を内部電極(2)にして
    積層した金属化プラスチックフィルム(3)を重ね巻回
    してこれに外装プラスチックフィルム(5)を重ね巻回
    によって金属化プラスチックフィルム素子(6)を形成
    し、この金属化プラスチックフィルム素子(6)の両端
    面7とに第1メタリコン層(8)及び(9)上に第2メ
    タリコン層(10)及び(11)を構成してなる第1外
    部電極(12)を設け得てなるコンデンサ素子(6A)
    において、このコンデンサ素子(6A)上に第2外部板
    状端子電極(13)を構成してなるフィルムコンデンサ
    にあって、前記第1メタリコン層(8)及び(9)は、
    アルミニウム合金を70%以上、Siを4%以上含むメ
    タリコン層を設け得、前記第2メタリコン層(10)及
    び(11)は、Sn合金を80%以上残Zn,Cuを含
    むメタリコン層を設けることによって前記第1外部電極
    (12)を構成してなるコンデンサ素子(6A)にて、
    このコンデンサ素子(6A)上に嵌着して一体化接合さ
    れる板状端子(13A)からなる前記第2外部板状端子
    電極(13)を構成し、前記板状端子(13A)の開口
    部(14A)と開口部(14B)の中間部の範囲に外部
    応力に対応し変形でき得る溶接部(17)周囲の板状端
    子(15)及び(16)を備えたことを特徴とするフィ
    ルムコンデンサ(23)。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記抵抗溶接による
    ハンダ付上部でハンダ付に対し、平行な位置で両開口部
    (14A)及び(14B)の中間部の範囲に存在する溶
    接部(17)周囲の板状端子(15)及び(16)が外
    部応力に対応して変形し得る板状端子(13A)形状を
    備えていることを特徴とするフィルムコンデンサ(2
    3)。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記第2外部板状端
    子電極(13)となる板状端子(13A)の両端部が前
    記コンデンサ素子(6A)の長手方向の中央部に向かい
    折り曲がることにより、第2外部板状端子折り曲がり部
    (18)及び(19)を形成して上、下方向の外部応力
    に対応して変形し得る板状端子(13A)の形状を備え
    ていることを特徴とするフィルムコンデンサ(23)。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記基板(22)の
    ハンダ付部(21)とスポット溶接部(17)間の板状
    端子(15A)・(15B)・(16A)・(16B)
    は前記コンデンサ素子(6A)の長手方向に伸張または
    収縮に対応して変形でき得る板状端子(13A)の形状
    を備えていることを特徴とするフィルムコン(23)。
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