JP4128541B2 - Electrode material - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極等の形成に用いられる電極材料に関する。 The present invention relates to an electrode material used for forming, for example, an external electrode of a metallized plastic film capacitor.
金属化プラスチックフィルムコンデンサは、誘電体であるプラスチックフィルムの表面にアルミニウム等を蒸着した金属化プラスチックフィルムを巻回し、その両端面に金属を溶射して形成される。金属化プラスチックフィルム表面に蒸着された蒸着金属層は、内部電極として機能する。両端面に溶射された溶射金属層（メタリコン）は、蒸着金属層と電気的に接続され、外部電極として機能する。 The metallized plastic film capacitor is formed by winding a metallized plastic film in which aluminum or the like is vapor-deposited on the surface of a plastic film that is a dielectric, and spraying metal on both end faces thereof. The deposited metal layer deposited on the surface of the metallized plastic film functions as an internal electrode. Thermal sprayed metal layers (metallicons) sprayed on both end faces are electrically connected to the deposited metal layer and function as external electrodes.
この外部電極を形成する金属として、これまで電気特性、耐久性等の観点から、鉛（Ｐｂ）を主成分とするＳｎ−Ｚｎ−Ｐｂ系合金が使用されてきた。しかし、金属化プラスチックフィルムコンデンサが廃棄処理された場合には、合金中の鉛が溶出し、環境を汚染するおそれがある。そのため、鉛を含まない外部電極用合金の開発が進められている。鉛を含まない外部電極用合金として、例えば、特許文献１には、スズ（Ｓｎ）と亜鉛（Ｚｎ）と銅（Ｃｕ）とアンチモン（Ｓｂ）とからなる合金が提案されている。
しかし、上記Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｓｂ合金から金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極を形成した場合には、同コンデンサの使用環境下で外部電極が腐食し易く、長時間の使用により電気容量が低下してしまうという問題がある。特に、同コンデンサを高温、高湿条件下で使用した場合には、電気容量の低下が顕著となる。 However, when an external electrode of a metallized plastic film capacitor is formed from the above Sn—Zn—Cu—Sb alloy, the external electrode is likely to corrode in the environment where the capacitor is used, and the electric capacity decreases due to long-term use. There is a problem of end up. In particular, when the capacitor is used under high temperature and high humidity conditions, the decrease in electric capacity becomes significant.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れ、かつ電気伝導性が良好な電極を形成することのできる電極材料を提供することを課題とする。また、その電極材料から外部電極を形成することで、長時間使用しても電気容量の低下が少ない金属化プラスチックフィルムコンデンサを提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such the actual condition, and makes it a subject to provide the electrode material which can form an electrode excellent in corrosion resistance and favorable electrical conductivity. Another object of the present invention is to provide a metallized plastic film capacitor in which an external electrode is formed from the electrode material, and the decrease in electric capacity is small even when used for a long time.
（１）一般に、合金の腐食は、電気化学的に卑な金属と貴な金属とが合金表面に現れ、合金表面が電解質を含む水分に覆われた場合に、局部電池が形成され、水中に卑な金属が溶出することにより進行する。この腐食反応は、以下の反応式で説明することができる。
アノード：Ｍ → Ｍn+ ＋ ｎｅ-
カソード：２ｎＨ+ ＋ ｎｅ- → ｎＨ2
上記反応式で示すように、卑な金属（Ｍ）は、金属イオン（Ｍn+）として水中に溶出する。そして、多くは水中のＯＨ-と結合して水酸化物となり沈殿する。一方、貴な金属（ベース金属）表面では、水素が発生する。この腐食反応は、卑な金属と貴な金属との標準電極電位の差が大きいほど進行し易い。
(1) In general, corrosion of an alloy is caused by the formation of local batteries when electrochemically base metal and noble metal appear on the alloy surface, and the alloy surface is covered with water containing electrolyte. It progresses when base metal elutes. This corrosion reaction can be explained by the following reaction formula.
Anode: M → M n + + ne −
Cathode: 2 nH + + ne − → nH 2
As shown in the above reaction formula, the base metal (M) elutes in water as metal ions (M n + ). And, many of OH in the water - to precipitate become a combine with hydroxide. On the other hand, hydrogen is generated on the surface of the noble metal (base metal). This corrosion reaction is more likely to proceed as the difference in the standard electrode potential between the base metal and the noble metal increases.
例えば、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃｕ合金では、ＺｎとＣｕとが金属間化合物を形成する。つまり、ベース金属であるＳｎ地中にＺｎ濃度の高い領域が形成される。ＺｎとＳｎとの標準電極電位の差は大きい。このため、局部電池が形成され、Ｚｎ濃度の高い領域ではＺｎの溶出が著しい。これが、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃｕ合金の腐食し易さの原因と考えられる。 For example, in a Sn—Zn—Cu alloy, Zn and Cu form an intermetallic compound. That is, a region with a high Zn concentration is formed in the Sn base metal. The difference in standard electrode potential between Zn and Sn is large. For this reason, a local battery is formed, and the elution of Zn is remarkable in the region where the Zn concentration is high. This is considered to be the cause of the corrosion tendency of the Sn—Zn—Cu alloy.
図１に、Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ合金の合金組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真を示す。ここで、「Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ合金」とは、３質量％のＺｎと２質量％のＣｕとを含み、残部がＳｎからなる合金を意味する。つまり、スズを除く元素の前の数字は、その元素の含有割合（質量％）を示す（以下同じ。）。図１に示すように、母相であるＳｎ地中に、ＺｎとＣｕとの金属間化合物が針状の大きな化合物相として観察される。このように、大きな化合物相が合金表面に表出していると、金属の溶出面積が大きく、腐食がより進行し易くなる。また、断面組織において観察された上記針状の大きな化合物相は、板状あるいは塊状の形状を持つと考えられる。よって、腐食の範囲は、その化合物相の形状に沿って、合金の厚さ方向にも広がると考えられる。 In FIG. 1, the photograph which observed the alloy structure of Sn-3Zn-2Cu alloy with the scanning electron microscope (SEM) is shown. Here, the “Sn-3Zn-2Cu alloy” means an alloy containing 3% by mass of Zn and 2% by mass of Cu, with the balance being Sn. That is, the number before the element excluding tin indicates the content ratio (% by mass) of the element (the same applies hereinafter). As shown in FIG. 1, an intermetallic compound of Zn and Cu is observed as a large needle-like compound phase in Sn as a parent phase. Thus, if a large compound phase is exposed on the alloy surface, the metal elution area is large and corrosion is more likely to proceed. Moreover, it is thought that the said acicular large compound phase observed in the cross-sectional structure | tissue has plate shape or a lump shape. Therefore, it is considered that the corrosion range extends in the thickness direction of the alloy along the shape of the compound phase.
本発明者は、上記合金の腐食メカニズムについて検討を重ねた結果、合金組織における針状化合物相を微細化し、全体に分散させることで、腐食を抑制することができるという知見を得た。この知見に基づいてなされた本発明の第一の電極材料は、０．５質量％以上３０質量％以下の亜鉛と、０．５質量％以上５質量％以下の銅と、０．００１質量％以上０．０２質量％以下のアルミニウムとを含み、残部がスズからなることを特徴とする。 As a result of repeated studies on the corrosion mechanism of the above alloy, the present inventor has found that the acicular compound phase in the alloy structure can be refined and dispersed throughout to suppress corrosion. The first electrode material of the present invention made based on this finding is 0.5 mass% to 30 mass% zinc, 0.5 mass% to 5 mass% copper, and 0.001 mass%. It contains 0.02 mass% or less of aluminum, and the balance is made of tin.
すなわち、本発明の第一の電極材料は、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕに加えてアルミニウム（Ａｌ）を含む。後の実施例で合金組織の写真を示すが、本発明の第一の電極材料では、Ａｌを含むことにより、ＺｎとＣｕとの金属間化合物相（以下、適宜「Ｚｎ−Ｃｕ相」と称す。）が微細化かつ球状化される。また、Ｚｎ−Ｃｕ相は、合金中にほぼ均一に分散している。このため、合金表面に表出するＺｎ−Ｃｕ相の面積は小さい。また、Ｓｎとの界面も減少する。よって、腐食は進行し難く、その範囲も小さくなる。さらに、Ｚｎ−Ｃｕ相自体の大きさが小さいため、腐食は合金の厚さ方向へ広がり難い。また、Ｚｎ−Ｃｕ相が分散されるため、腐食の集中も抑制される。 That is, the first electrode material of the present invention contains aluminum (Al) in addition to Sn, Zn, and Cu. A photograph of the alloy structure is shown in a later example. In the first electrode material according to the present invention, an intermetallic compound phase of Zn and Cu (hereinafter referred to as “Zn—Cu phase” as appropriate) is included by including Al. .) Is refined and spheroidized. Further, the Zn—Cu phase is almost uniformly dispersed in the alloy. For this reason, the area of the Zn—Cu phase exposed on the alloy surface is small. Moreover, the interface with Sn also decreases. Therefore, corrosion does not easily proceed and the range becomes small. Furthermore, since the size of the Zn—Cu phase itself is small, corrosion hardly spreads in the thickness direction of the alloy. Moreover, since the Zn—Cu phase is dispersed, the concentration of corrosion is also suppressed.
通常、合金において、添加金属原子が母相金属原子と置換、あるいは母相金属原子間に侵入し、置換型固溶体や侵入型固溶体を形成する場合、母相金属原子の配列の乱れは自由電子の運動に対して大きく、電気伝導性の低下が著しい。これに対して、本発明の第一の電極材料において、Ａｌは、Ｚｎ、Ｃｕと化合物を形成しているか、Ａｌ単独で分散している。つまり、母相となるＳｎとは固溶体を形成していない。このため、Ａｌを含有しても、材料自体の電気伝導性に対する影響は小さい。このように、本発明の第一の電極材料は、耐食性に優れ、かつ電気伝導性も良好である。 Usually, in an alloy, when the added metal atom is substituted with the matrix metal atom or penetrates between the matrix metal atoms to form a substitutional solid solution or an interstitial solid solution, the disorder of the matrix metal atom arrangement is caused by free electrons. It is large with respect to movement, and the electrical conductivity is significantly reduced. On the other hand, in the first electrode material of the present invention, Al forms a compound with Zn or Cu or is dispersed alone. That is, a solid solution is not formed with Sn as a parent phase. For this reason, even if Al is contained, the influence on the electrical conductivity of the material itself is small. Thus, the first electrode material of the present invention has excellent corrosion resistance and good electrical conductivity.
（２）また、本発明の第二の電極材料は、上記本発明の第一の電極材料に対して、さらに、０．０１質量％以上３質量％以下のアンチモンを、前記スズの一部と置き換えて含むことを特徴とする。 (2) Moreover, the 2nd electrode material of this invention is further 0.01 mass% or more and 3 mass% or less of antimony with respect to the said 1st electrode material of the said invention, and a part of said tin It is characterized by being replaced .
すなわち、本発明の第二の電極材料は、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌに加えて、さらにアンチモン（Ｓｂ）を含む。Ｓｂは、Ｓｎと固溶体を形成する。ＳｂがＳｎ地に微細に分散することで、Ｓｎ地が強化されると考えられる。その結果、本発明の第二の電極材料では、さらに耐食性が向上する。 That is, the second electrode material of the present invention further contains antimony (Sb) in addition to Sn, Zn, Cu, and Al. Sb forms a solid solution with Sn. It is considered that Sn ground is strengthened by finely dispersing Sb in Sn ground. As a result, the corrosion resistance of the second electrode material of the present invention is further improved.
（３）本発明の金属化プラスチックフィルムコンデンサは、上記本発明の電極材料により外部電極が形成されたことを特徴とする。すなわち、本発明の金属化プラスチックフィルムコンデンサは、巻回して積層された金属化プラスチックフィルムの両端面に、上記本発明の電極材料を溶射して形成される。 (3) The metallized plastic film capacitor of the present invention is characterized in that an external electrode is formed of the electrode material of the present invention. That is, the metallized plastic film capacitor of the present invention is formed by thermal spraying the electrode material of the present invention on both end faces of a metallized plastic film wound and laminated.
コンデンサとして機能する金属化プラスチックフィルムの積層体と外部電極との界面で腐食が進行すると、両者の接合界面の面積の減少により電気伝導率が低下する。また、絶縁性の腐食生成物が第二のコンデンサとなり、本来のコンデンサの電気容量に影響を与えるおそれがある。 When corrosion progresses at the interface between the laminate of the metallized plastic film functioning as a capacitor and the external electrode, the electrical conductivity decreases due to the decrease in the area of the joint interface between the two. Further, the insulating corrosion product becomes the second capacitor, which may affect the original capacitance of the capacitor.
したがって、耐食性に優れ、かつ電気伝導性も良好な本発明の電極材料により外部電極を形成することで、外部電極の腐食を効果的に抑制することができる。よって、本発明の金属化プラスチックフィルムコンデンサを、高温、高湿条件下で長期間使用しても、電気容量の低下は少ない。 Therefore, corrosion of the external electrode can be effectively suppressed by forming the external electrode with the electrode material of the present invention having excellent corrosion resistance and good electrical conductivity. Therefore, even if the metallized plastic film capacitor of the present invention is used for a long period of time under high temperature and high humidity conditions, the decrease in electric capacity is small.
本発明の電極材料は、耐食性に優れ、かつ電気伝導性も良好である。よって、本発明の電極材料により金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極を形成することで、同コンデンサの長期間の使用による電気容量の低下を抑制することができる。 The electrode material of the present invention has excellent corrosion resistance and good electrical conductivity. Therefore, by forming the external electrode of the metallized plastic film capacitor with the electrode material of the present invention, it is possible to suppress a decrease in electric capacity due to the long-term use of the capacitor.
以下、本発明の電極材料、および金属化プラスチックフィルムコンデンサについて詳細に説明する。まず、本発明の第一の電極材料について説明する。本発明の第一の電極材料は、０．５質量％以上３０質量％以下の亜鉛と、０．５質量％以上５質量％以下の銅と、０．００１質量％以上０．０２質量％以下のアルミニウムとを含み、残部がスズからなる。 Hereinafter, the electrode material and metallized plastic film capacitor of the present invention will be described in detail. First, the first electrode material of the present invention will be described. The first electrode material of the present invention comprises 0.5% by mass or more and 30% by mass or less of zinc, 0.5% by mass or more and 5% by mass or less of copper, and 0.001% by mass or more and 0.02 % by mass or less. The balance is made of tin.
本電極材料において、Ａｌは、上述したように、Ｚｎ−Ｃｕ相を微細化かつ球状化して、ほぼ均一に分散させる役割を果たす。ここで、Ａｌの含有割合は、０．００１質量％以上とする。０．００１質量％未満では、Ｚｎ−Ｃｕ相の微細化等の効果が充分得られないからである。０．００５質量％以上とするとより好適である。一方、Ａｌの含有割合は、０．０２質量％以下とする。０．０２質量％を超えると、電気伝導率の低下を招くおそれがある。 In the present electrode material, as described above, Al plays a role of making the Zn—Cu phase fine and spherical and dispersing it almost uniformly. Here, the content rate of Al shall be 0.001 mass% or more. This is because if it is less than 0.001% by mass, sufficient effects such as miniaturization of the Zn—Cu phase cannot be obtained. It is more suitable when it is 0.005 mass% or more. On the other hand, the Al content is set to 0.02 mass% or less. If it exceeds 0.02 mass%, the electrical conductivity may be lowered.
また、Ｚｎの含有割合は、０．５質量％以上とする。０．５質量％未満では、融点が高くはんだ付け性を損なうからである。１質量％以上とするとより好適である。一方、Ｚｎの含有割合は、３０質量％以下とする。３０質量％を超えると、融点が高く作業性が低下するからである。また、融点が高いとはんだ付け性を損い接合強度が低下するからである。また、伸びが低下し機械的強度が低下するからである。さらに、溶射時に金属化プラスチックフィルムにダメージを与え、電流特性を低下させてしまうからである。Ｚｎの含有割合を２０質量％以下とするとより好適である。 The Zn content is set to 0.5 mass% or more. This is because if it is less than 0.5% by mass, the melting point is high and the solderability is impaired. It is more suitable when it is 1 mass% or more. On the other hand, the Zn content is 30% by mass or less. This is because if it exceeds 30% by mass, the melting point is high and the workability is lowered. Moreover, when melting | fusing point is high, solderability will be impaired and joining strength will fall. Further, the elongation is lowered and the mechanical strength is lowered. Further, this is because the metalized plastic film is damaged during thermal spraying and current characteristics are deteriorated. It is more preferable that the content ratio of Zn is 20% by mass or less.
また、Ｃｕの含有割合は、０．５質量％以上とする。０．５質量％未満では、機械的強度が低下し、電極材としての強度が不足するからである。一方、Ｃｕの含有割合は、５質量％以下とする。５質量％を超えると、融点が高く作業性が低下するからである。また、融点が高いとはんだ付け性を損い接合強度が低下するからである。また、伸びが低下し機械的強度が低下するからである。さらに、溶射時に金属化プラスチックフィルムにダメージを与え、電流特性を低下させてしまうからである。Ｃｕの含有割合を３質量％以下とするとより好適である。 Moreover, the content rate of Cu shall be 0.5 mass% or more. If it is less than 0.5% by mass, the mechanical strength is lowered and the strength as an electrode material is insufficient. On the other hand, the content rate of Cu shall be 5 mass% or less. This is because if it exceeds 5% by mass, the melting point is high and the workability is lowered. Moreover, when melting | fusing point is high, solderability will be impaired and joining strength will fall. Further, the elongation is lowered and the mechanical strength is lowered. Further, this is because the metalized plastic film is damaged during thermal spraying and current characteristics are deteriorated. It is more preferable that the Cu content is 3% by mass or less.
このように、Ｓｎに対してＺｎ、Ｃｕ、Ａｌを所定の割合で含有することで、本電極材料は、耐食性に加え、はんだ付け性（濡れ性）、溶融温度、硬度、引張強度、伸び率、電気伝導率等の電極材料として必要な特性をバランスよく備える。 Thus, by containing Zn, Cu, and Al at a predetermined ratio with respect to Sn, this electrode material has solderability (wetability), melting temperature, hardness, tensile strength, elongation rate in addition to corrosion resistance. The characteristics necessary for electrode materials such as electrical conductivity are provided in a well-balanced manner.
本発明の第一の電極材料の製造方法は、通常の合金の製造方法に従えばよい。すなわち、まず、原料であるＳｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌの地金を所望の組成となるように秤量、配合して溶融炉に投入する。次に、配合原料を所定の温度下で溶融させ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ａｌ合金を調製する。そして、この溶融状態の調製合金を型に流し込み、柱状のビレットを製造する。その後、必要に応じて、ビレットを所定の形状に加工すればよい。例えば、押出し成形機により押し出し成形し、所定の線径の線材とすればよい。 The manufacturing method of the 1st electrode material of this invention should just follow the manufacturing method of a normal alloy. That is, first, Sn, Zn, Cu, and Al, which are raw materials, are weighed and blended so as to have a desired composition, and then charged into a melting furnace. Next, the compounding raw material is melted at a predetermined temperature to prepare a Sn—Zn—Cu—Al alloy. Then, this prepared alloy in a molten state is poured into a mold to manufacture a columnar billet. Thereafter, the billet may be processed into a predetermined shape as necessary. For example, it may be extruded by an extrusion molding machine to obtain a wire having a predetermined wire diameter.
次に、本発明の第二の電極材料について説明する。本発明の第二の電極材料は、上記本発明の第一の電極材料に対して、さらに、０．０１質量％以上３質量％以下のアンチモンを、前記スズの一部と置き換えて含む。 Next, the second electrode material of the present invention will be described. The second electrode material of the present invention further contains 0.01% by mass or more and 3% by mass or less of antimony with respect to the first electrode material of the present invention replaced with a part of the tin .
本発明の第二の電極材料におけるＺｎ、Ｃｕ、Ａｌの含有割合は、上記第一の電極材料と同様であるため説明を省略する。ここで、Ｓｂの含有割合は、０．０１質量％以上とする。０．０１質量％未満では、組織の微細化を促進しないからである。０．０５質量％以上とするとより好適である。一方、Ｓｂの含有割合は、３質量％以下とする。３質量％を超えると、伸びの不足により機械的強度が低下するからである。 Since the content ratios of Zn, Cu, and Al in the second electrode material of the present invention are the same as those in the first electrode material, description thereof is omitted. Here, the content rate of Sb shall be 0.01 mass% or more. This is because if the content is less than 0.01% by mass, the refinement of the structure is not promoted. It is more suitable when it is 0.05 mass% or more. On the other hand, the content rate of Sb shall be 3 mass% or less. This is because if it exceeds 3% by mass, the mechanical strength decreases due to insufficient elongation.
本発明の第二の電極材料の製造方法は、上記第一の電極材料の製造方法に準ずればよい。また、本発明の第一および第二の電極材料は、下記金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極の他、フローはんだ材料、リフロー用ソルダペースト、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）ボール材料等に用いることができる。 The manufacturing method of the 2nd electrode material of this invention should just apply to the manufacturing method of said 1st electrode material. The first and second electrode materials of the present invention can be used for flow solder materials, reflow solder pastes, BGA (ball grid array) ball materials, etc. in addition to the external electrodes of the following metallized plastic film capacitors. .
次に、本発明の金属化プラスチックフィルムコンデンサについて説明する。図２に、本発明の一実施形態である金属化プラスチックフィルムコンデンサの斜視図を示す。なお、図２では、説明のため、被覆材の一部を除いて示す。図２に示すように、金属化プラスチックフィルムコンデンサ１は、コンデンサとなる金属化プラスチックフィルム積層体２と、金属化プラスチックフィルム積層体２の両端に形成された外部電極３とを備える。金属化プラスチックフィルム積層体２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの表面にアルミニウムを蒸着した金属化プラスチックフィルムを巻回してなる。
Next, the metallized plastic film capacitor of the present invention will be described. In FIG. 2, the perspective view of the metallized plastic film capacitor which is one Embodiment of this invention is shown. In FIG. 2, for the sake of explanation, a part of the covering material is omitted. As shown in FIG. 2, the metallized
外部電極３は、Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０２Ａｌ合金からなる。Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０２Ａｌ合金は、本発明の第一の電極材料に含まれる。外部電極３は、Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０２Ａｌ合金の線材を用い、アーク溶射法により、金属化プラスチックフィルム積層体２の両端に溶射して形成される。また、外部電極３には、それぞれリード線４が取り付けられる。そして、金属化プラスチックフィルム積層体２および外部電極３の全体がエポキシ樹脂製の被覆材５で覆われる。
The
なお、本実施形態では、金属化プラスチックフィルム積層体２のプラスチックフィルムとして、ＰＥＴフィルムを使用した。しかし、プラスチックフィルムの種類は、特に限定されるものではない。例えば、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリイミドフィルム等を用いることができる。また、蒸着金属も特に限定されるものではなく、アルミニウムの他、亜鉛等を用いてもよい。さらに、外部電極３を形成する電極材料も、上記Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０２Ａｌ合金に限定されるものではない。例えば、Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０１Ａｌ合金、Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−１Ｓｂ−０．０１Ａｌ合金等、本発明の第一および第二の電極材料により形成すればよい。
In the present embodiment, a PET film is used as the plastic film of the metallized
以上、本発明の電極材料および金属化プラスチックフィルムコンデンサについて説明した。しかしながら、実施形態は上記形態に限定されるものではない。本発明の電極材料および金属化プラスチックフィルムコンデンサは、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 The electrode material and metallized plastic film capacitor of the present invention have been described above. However, the embodiment is not limited to the above embodiment. The electrode material and the metallized plastic film capacitor of the present invention can be implemented in various forms that are modified or improved by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.
上記実施形態に基づいて、本発明の電極材料を製造した。そして、製造した電極材料の組織を観察した。また、製造した電極材料を用いて、金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極を形成した。そして、金属化プラスチックフィルムコンデンサの通電試験を行い、電気容量の経時変化を測定した。以下、製造した電極材料、金属化プラスチックフィルムコンデンサ、通電試験およびその結果について説明する。 Based on the above embodiment, the electrode material of the present invention was manufactured. And the structure | tissue of the manufactured electrode material was observed. Moreover, the external electrode of the metallized plastic film capacitor was formed using the manufactured electrode material. And the electricity supply test of the metallized plastic film capacitor | condenser was done, and the time-dependent change of the electrical capacitance was measured. Hereinafter, the manufactured electrode material, metallized plastic film capacitor, energization test and the results will be described.
（１）電極材料の製造およびその組織観察
（ａ）Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０１Ａｌ合金の製造
３質量％のＺｎ、２質量％のＣｕ、０．０１質量％のＡｌ、残部Ｓｎという組成の合金を、以下の方法により製造した。まず、純度９９．９９％のＳｎ、純度９９．９９％のＺｎ、純度９９．９９％のＣｕ、純度９９．９９％のＡｌを所定量秤量し、溶融炉に投入した。次に、投入したＳｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌを溶融攪拌し合金の調製を行った。そして、調製後の合金を型に流し込み、放冷および脱型することでインゴットを製造した。製造したインゴットを実施例１の合金とした。また、このインゴットから、合金組織観察用のサンプルを採取した。
(1) Production of electrode material and observation of its structure (a) Production of Sn-3Zn-2Cu-0.01Al alloy Composition of 3 mass% Zn, 2 mass% Cu, 0.01 mass% Al and the balance Sn This alloy was produced by the following method. First, Sn having a purity of 99.99%, Zn having a purity of 99.99%, Cu having a purity of 99.99%, and Al having a purity of 99.99% were weighed and put into a melting furnace. Next, the added Sn, Zn, Cu, and Al were melted and stirred to prepare an alloy. And the ingot was manufactured by pouring the alloy after preparation into a type | mold, and standing to cool and demold. The manufactured ingot was used as the alloy of Example 1. Further, a sample for observing the alloy structure was taken from this ingot.
（ｂ）Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−０．０２Ａｌ合金の製造
３質量％のＺｎ、２質量％のＣｕ、０．０２質量％のＡｌ、残部Ｓｎという組成の合金を、上記（ａ）と同様の方法により製造した。製造したインゴットを実施例２の合金とした。
(B) Manufacture of Sn-3Zn-2Cu-0.02Al alloy An alloy having a composition of 3% by mass of Zn, 2% by mass of Cu, 0.02% by mass of Al and the balance of Sn is the same as the above (a). Produced by the method. The manufactured ingot was used as the alloy of Example 2.
（ｃ）Ｓｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ−１Ｓｂ−０．０１Ａｌ合金の製造
３質量％のＺｎ、２質量％のＣｕ、１質量％のＳｂ、０．０１質量％のＡｌ、残部Ｓｎという組成の合金を、上記（ａ）と同様の方法により製造した。製造したインゴットを実施例３の合金とした。また、このインゴットから、合金組織観察用のサンプルを採取した。
(C) Manufacture of Sn-3Zn-2Cu-1Sb-0.01Al alloy An alloy having a composition of 3 mass% Zn, 2 mass% Cu, 1 mass% Sb, 0.01 mass% Al and the balance Sn. It was produced by the same method as in (a) above. The manufactured ingot was used as the alloy of Example 3. Further, a sample for observing the alloy structure was taken from this ingot.
（ｄ）従来のＳｎ−３Ｚｎ−２Ｃｕ合金の製造
比較例として、３質量％のＺｎ、２質量％のＣｕ、残部Ｓｎという組成の合金を、上記（ａ）と同様の方法により製造した。製造したインゴットを比較例の合金とした。また、このインゴットから、合金組織観察用のサンプルを採取した。
(D) Production of conventional Sn-3Zn-2Cu alloy As a comparative example, an alloy having a composition of 3 mass% Zn, 2 mass% Cu and the balance Sn was produced by the same method as in the above (a). The manufactured ingot was used as a comparative alloy. Further, a sample for observing the alloy structure was taken from this ingot.
（ｅ）合金組織の観察
上記製造した実施例１、３および比較例の各合金のサンプルを用い、各合金の合金組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。図３に、実施例１の合金のＳＥＭ写真を示す。図４に、実施例３の合金のＳＥＭ写真を示す。また、前出図１に、比較例の合金のＳＥＭ写真を示す。
(E) Observation of alloy structure Using the samples of the alloys manufactured in Examples 1 and 3 and the comparative example, the alloy structure of each alloy was observed with a scanning electron microscope (SEM). In FIG. 3, the SEM photograph of the alloy of Example 1 is shown. In FIG. 4, the SEM photograph of the alloy of Example 3 is shown. Moreover, in the above-mentioned FIG. 1, the SEM photograph of the alloy of a comparative example is shown.
図３、４に示すように、実施例１、３の合金では、母相であるＳｎ地中に微細に分散された粒状のＺｎ−Ｃｕ相が観察される。特に、実施例３の合金では、Ｚｎ−Ｃｕ相がより微細化されている。これに対して、前出図１に示すように、比較例の合金では、針状の大きなＺｎ−Ｃｕ相が観察される。これらの写真から、Ａｌが添加されることで、Ｚｎ−Ｃｕ相は微細化かつ球状化され、Ｓｎ地に分散されることがわかる。つまり、Ａｌを含む実施例１、３の合金では、腐食が進行し難いといえる。 As shown in FIGS. 3 and 4, in the alloys of Examples 1 and 3, granular Zn—Cu phases finely dispersed in the Sn ground as the parent phase are observed. In particular, in the alloy of Example 3, the Zn—Cu phase is further refined. In contrast, as shown in FIG. 1, a large needle-like Zn—Cu phase is observed in the comparative alloy. From these photographs, it can be seen that by adding Al, the Zn-Cu phase is refined and spheroidized and dispersed in the Sn ground. That is, it can be said that corrosion does not easily progress in the alloys of Examples 1 and 3 containing Al.
（２）金属化プラスチックフィルムコンデンサの製造
上記製造した実施例２、３および比較例の各合金により外部電極を形成し、前出図２に示した金属化プラスチックフィルムコンデンサ（以下、単に「コンデンサ」と称す。）を製造した。まず、実施例２、３および比較例の各合金から、押出成形により溶射用線材を作製した。次いで、ＰＥＴフィルムの表面にアルミニウムを蒸着した金属化プラスチックフィルムを巻回し、金属化プラスチックフィルム積層体を作製した。そして、作製した各溶射用線材を用い、アーク溶射法により、金属化プラスチックフィルム積層体の両端に溶射して、外部電極を形成した。その後、形成された外部電極に、それぞれリード線を取り付け、全体をエポキシ樹脂で被覆してコンデンサを完成した。製造されたコンデンサを、外部電極を形成した合金の種類により、それぞれ、実施例２のコンデンサ、実施例３のコンデンサ、および比較例のコンデンサとした。
(2) Production of Metallized Plastic Film Capacitor External electrodes were formed from the alloys of Examples 2 and 3 and Comparative Example produced above, and the metallized plastic film capacitor (hereinafter simply “capacitor”) shown in FIG. Manufactured). First, a thermal spray wire was produced from each of the alloys of Examples 2 and 3 and the comparative example by extrusion molding. Subsequently, the metallized plastic film which vapor-deposited aluminum was wound around the surface of PET film, and the metallized plastic film laminated body was produced. Then, each of the produced wire for thermal spraying was sprayed on both ends of the metallized plastic film laminate by an arc spraying method to form an external electrode. Thereafter, lead wires were respectively attached to the formed external electrodes, and the whole was covered with an epoxy resin to complete a capacitor. The manufactured capacitors were the capacitor of Example 2, the capacitor of Example 3, and the capacitor of Comparative Example, depending on the type of alloy on which the external electrode was formed.
（３）通電試験およびその結果
製造した各コンデンサについて、通電試験を行った。通電試験は、各コンデンサを、温度８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽（ダバイエスペック社製「ＬＨ−１１３」）に入れ、ＤＣ４００Ｖを約１６００時間連続印加するものとした。そして、所定時間経過後の電気容量Ｃ（μＦ）を測定し、試験開始直後の電気容量Ｃ0（μＦ）に対する変化率ΔＣ／Ｃ0（％）を、次式［ΔＣ／Ｃ0＝（Ｃ−Ｃ0）／Ｃ0×１００（％）］により算出した。各コンデンサの電気容量の変化率（ΔＣ／Ｃ0）の経時変化を図５に示す。
(3) Energization test and its results An energization test was performed on each manufactured capacitor. In the energization test, each capacitor was placed in a constant temperature and humidity chamber (“LH-113” manufactured by Davai Spec Co., Ltd.) having a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and DC 400 V was continuously applied for about 1600 hours. Then, the electric capacity C (μF) after the lapse of a predetermined time is measured, and the change rate ΔC / C 0 (%) with respect to the electric capacity C 0 (μF) immediately after the start of the test is expressed by the following equation [ΔC / C 0 = (C -C 0 ) / C 0 × 100 (%)]. FIG. 5 shows the change with time in the change rate (ΔC / C 0 ) of the capacitance of each capacitor.
図５に示すように、実施例２、３のコンデンサにおける電気容量の低下の程度は、比較例のコンデンサに比べて少なかった。これは、高温高湿条件下での使用にも関わらず、外部電極の腐食が抑制されたためと考えられる。これより、Ａｌを含む実施例２、３の合金により外部電極を形成したコンデンサは、外部電極の腐食が抑制されるため、耐久性に優れることが確認できた。特に、Ａｌに加えてＳｂも含む実施例３の合金により外部電極を形成した場合には、電気容量の低下がより抑制され耐久性が向上することが確認できた。 As shown in FIG. 5, the degree of decrease in the electric capacity in the capacitors of Examples 2 and 3 was less than that of the capacitor of the comparative example. This is presumably because corrosion of the external electrode was suppressed despite use under high temperature and high humidity conditions. From this, it was confirmed that the capacitor in which the external electrode was formed of the alloys of Examples 2 and 3 containing Al was excellent in durability because corrosion of the external electrode was suppressed. In particular, when the external electrode was formed from the alloy of Example 3 containing Sb in addition to Al, it was confirmed that the decrease in electric capacity was further suppressed and the durability was improved.
１：金属化プラスチックフィルムコンデンサ ２：金属化プラスチックフィルム積層体 ３：外部電極 ４：リード線 ５：被覆材 1: Metalized plastic film capacitor 2: Metalized plastic film laminate 3: External electrode 4: Lead wire 5: Coating material
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