DE19641249A1 - Kondensator - Google Patents

Kondensator

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Description

Diese Erfindung betrifft einen Kondensator, der als Leistungskondensator oder dergleichen zum Laden und Entladen von Energie verwendet wird.
Ein Kondensator zum Laden und Entladen von Energie wird bei einem Pulsspannungsgenerator und/oder einem Puls­ stromgenerator in einer elektrischen Spannungs- bzw. Strom­ quelle für eine Blitzlampe und dergleichen verwendet. Des weiteren wird der Kondensator in einer Testvorrichtung wie einer Impulstestvorrichtung zum Erfassen der Spannungsfe­ stigkeit einer elektrisch betriebenen Vorrichtung gegen Masse verwendet.
Ein herkömmlicher Kondensator umfaßt ein mit zwei Elektrodenanschlüssen versehenes Gehäuse und zumindest ein in dem Gehäuse eingeschlossenes und eingesiegeltes Kondensator­ element. Je nach erforderlicher Spannung und/oder erforderli­ cher Kapazität ist eine Vielzahl von Kondensatorelementen in dem Gehäuse in Serie oder parallel zueinander verbunden. Das Kondensatorelement wird durch Aufwickeln zweier folien- bzw. blattförmiger dielektrischer Elemente und zweier blattförmi­ ger Elektrodenelemente gebildet. Jedes der dielektrischen Elemente ist aus einem Papier, einer Kunststoffschicht oder einer Verbundschicht gebildet, die Papier und eine Kunst­ stoffschicht aufweist. Jedes der Elektrodenelemente ist aus einer Aluminiumfolie oder einem metallisierten Papier gebil­ det, auf dem ein Metall wie Zink abgeschieden ist.
Ferner ist bekannt, daß bei dem herkömmlichen Kon­ densator eine metallisierte Schicht für das Kondensatorele­ ment verwendet wird, um eine geringe Größe und geringes Ge­ wicht zu erreichen. Die metallisierte Schicht ist aus der Kunststoffschicht und einer Metallabscheidungsschicht gebil­ det, die auf der Kunststoffschicht abgeschieden ist. Die Kunststoffschicht dient als dielektrisches Element, und die Metallabscheidungsschicht dient als Elektrodenelement.
Es wird zunehmend verlangt, daß die vorstehend ge­ nannten elektrischen Spannungs- bzw. Stromversorgungsgeräte und die Testvorrichtungen eine geringe Größe und ein geringes Gewicht aufweisen, weshalb der darin befindliche Kondensator ebenfalls eine geringe Größe und geringes Gewicht erreichen muß. Da der größte Teil des Volumens des herkömmlichen Kon­ densators von dem Kondensatorelement eingenommen wird, wel­ ches durch Aufwickeln zweier blattförmiger metallisierter Schichten gebildet ist, ist es notwendig, daß die Größe des Kondensatorelements so gering wie möglich ist. Es ist konkret gesagt notwendig, die Dicke der Kunststoffschicht zu verrin­ gern. Mit anderen Worten wird der elektrische Potentialgra­ dient der Kunststoffschicht groß.
Bei dem herkömmlichen Kondensator ist es schwierig, die Dicke der Kunststoffschicht zu verringern. Dies liegt daran, daß sowohl die Spannungsfestigkeitscharakteristik als auch die Lebensdauerkennlinie schlechter werden, wenn die Dicke der Kunststoffschicht abnimmt.
Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wurden ver­ schiedene Verbesserungen vorgeschlagen, um die Spannungsfe­ stigkeitscharakteristik und die Lebensdauerkennlinie bei ei­ ner dünneren Kunststoffschicht zu verbessern.
Als eine der Verbesserungen ist es bekannt, einen Dickrandaufbau (heavy edge construction) bei der Metallab­ scheidungsschicht vorzusehen, um eine Selbstheilung durchzu­ führen. Das heißt, ein bandförmiger dicker Stufenabschnitt wird längs eines Randbereichs der Metallabscheidungsschicht gebildet, so daß die Dicke des restlichen Bereichs außerhalb des bandförmigen Stufenabschnitts der Metallabscheidungs­ schicht sehr dünn wird. Dieser eine Randbereich, der den Stu­ fenabschnitt aufweist, kommt in Kontakt mit einem Metallikon­ teil, das mit einer der zwei Elektrodenanschlüsse zu verbin­ den ist.
Bei dem Kondensator weist eine Aluminiumabschei­ dungsschicht im allgemeinen aufgrund der Eigenschaft der Dis­ persion bzw. Zerstreuung eine wünschenswerte Selbstheilung auf. Das heißt, in der Aluminiumabscheidungsschicht wird durch die Selbstheilung eine kleinere Öffnung gebildet. Dem­ zufolge ist aufgrund der Selbstheilung der Abfall der Kapazi­ tät klein.
Im Gegensatz hierzu wird im Vergleich zur Alumini­ umabscheidungsschicht bei einer Zinkabscheidungsschicht die Öffnung größer, wenn die Selbstheilung ausgeführt wird. Dem­ zufolge ist der Abfall der Kapazität groß.
Durch diesen Dickrandaufbau wird der elektrische Potentialgradient der Kunststoffschicht nach Maßgabe der Selbstheilung verbessert. Es ist bekannt, daß der Mechanismus der Selbstheilung kurz wie folgt beschrieben werden kann:
  • (1) Ein Isolierungsdefektabschnitt wird in der Kunststoffschicht in der Regel durch eine in der Kunststoff­ schicht vorhandene Luftblase erzeugt. Wenn Spannung an die zwei Metallabscheidungsschichten angelegt wird, fließt bei dem isolierungsdefektabschnitt ein Kurzschlußstrom durch die zwei Metallabscheidungsschichten.
  • (2) Dadurch wird in der Nähe des Isolierungsdefekt­ abschnitts durch die Wärme des Kurzschlußstromes ein Teil der Metallabscheidungsschicht dispergiert bzw. zerstreut und ver­ dampft. Als Ergebnis wird die Spannungsfestigkeit des Isolie­ rungsdefektabschnitts durch Verschwinden des Teils der Me­ tallabscheidungsschicht in der Nähe des Isolierungsdefekt­ abschnitts geheilt.
Wenn die Selbstheilung unvollständig erfolgt, wird die Spannungsfestigkeit des Kondensators durch die Spannungs­ festigkeit des Isolierungsdefektabschnitts definiert. Im Fall, daß die Selbstheilung vollständig erfolgt, ist die Spannungsfestigkeit des Kondensators gleich einer inhärenten Spannungsfestigkeit der Kunststoffschicht. Das heißt, wenn die Selbstheilung vollständig erfolgt, ist es möglich, den elektrischen Potentialgradienten der Kunststoffschicht im Vergleich zum Fall der unvollständigen Selbstheilung zu erhö­ hen.
Die Selbstheilung wird unter den folgenden Bedin­ gungen (1) und (2) effektiv ausgeführt:
  • (1) Die Dicke der Metallabscheidungsschicht wird gering, so daß die Metallabscheidungsschicht einfach zer­ streut und verdampft wird, und
  • (2) der Kurzschlußstrom ist reduziert.
Beim Dickrandaufbau des herkömmlichen Kondensators mit metallisierten Schichten, die jeweils eine Zinkabschei­ dungsschicht mit einem bandförmigen Abschnitt aufweisen, und des herkömmlichen Kondensators mit metallisierten Schichten, die jeweils eine Aluminiumabscheidungsschicht mit einem band­ förmigen Stufenabschnitt aufweisen, werden die Dicken der Me­ tallabscheidungsschichten geringer als diejenige des Stufen­ abschnitts. Speziell im Fall der Zinkabscheidungsschicht ist die Selbstheilungsfähigkeit verbessert, wie nachstehend be­ schrieben wird. Ferner ist beim Dickrandaufbau des herkömmli­ chen Kondensators der Stufenabschnitt auf einem Randbereich der Metallabscheidungsschicht ausgebildet. Dadurch sollen die Verbindungseigenschaften zwischen der Metallabscheidungs­ schicht und dem Metallikonteil verbessert werden.
Beim herkömmlichen Kondensator mit Dickrandaufbau wurde im allgemeinen Zink für die Metallabscheidungsschicht verwendet, jedoch wurde Aluminium kaum für die Metallabschei­ dungsschicht verwendet. Der Grund hierfür liegt darin, daß, wenn nur Aluminium verwendet wird, der Stufenabschnitt nicht so ausreichend dick auf der Metallabscheidungsschicht ausge­ bildet werden kann wie mit Zink. Wenn der Stufenabschnitt auf der Metallabscheidungsschicht nur aus Aluminium gebildet wird, besteht aufgrund der geringen Dicke des Stufenab­ schnitts die Gefahr, daß die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen der Metallabscheidungsschicht und dem Metallikonteil in kurzer Zeit nachläßt. Dadurch ergibt sich ein Problem da­ hingehend, daß ein maximal zulässiger Lade- und Entladestrom des Kondensators auf einen kleinen Wert begrenzt ist.
Ferner war es beim Dickrandaufbau des herkömmlichen Kondensators schwierig, derart geringe Dicken zu bilden, daß die Selbstheilungsfähigkeit der Metallabscheidungsschicht verbessert wird, selbst wenn Zink sowohl für die Metallab­ scheidungsschicht als auch für den Stufenabschnitt verwendet wird. Deshalb tritt beim herkömmlichen Kondensator das Pro­ blem auf, daß es unmöglich ist, den elektrischen Potential­ gradienten zu erhöhen und eine geringe Größe zu erreichen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kondensator zu schaffen, der die vorstehend genannten Pro­ bleme löst.
Diese Aufgabe wird mit einem Kondensator gemäß An­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un­ teransprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Kondensator weist zwei metal­ lisierte Schichten aus Aluminiumabscheidungsschichten auf, die auf beiden Oberflächen der Kunststoffschichten als Haupt­ elektrodenteil abgeschieden sind. Ferner ist auf jedem Rand­ bereich jeder Kunststoffschicht eine bandförmige Zinkabschei­ dungsschicht ausgebildet, so daß der Dickrandaufbau mit der Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabscheidungsschicht gebildet wird. Dadurch erfolgt die Selbstheilung in geeigne­ ter Weise, und die Größe des Selbstheilungsbereichs wird klein. Als Ergebnis kann die Spannungsfestigkeit jeder Kunst­ stoffschicht bis zum Ausmaß der inhärenten Spannungsfestig­ keit wiederhergestellt werden. Ferner ist es möglich, den elektrischen Potentialgradienten zu erhöhen. Außerdem ist es möglich, den maximal zulässigen Strom zu erhöhen, da die Zinkabscheidungsschichten beim Dickrandaufbau verwendet wer­ den. Deshalb weist der erfindungsgemäße Kondensator eine bes­ sere Lebensdauerkennlinie bei kleiner Baugröße und leichtem Gewicht auf.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Er­ findung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Haupt­ teils eines Kondensators einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus ei­ nes Kondensatorelements in Fig. 1,
Fig. 3A einen Querschnitt, oder einen Zustand zeigt, bevor eine Zinkabscheidungsschicht auf einer Aluminiumab­ scheidungsschicht in einer metallisierten Schicht der ersten Ausführungsform gebildet wurde,
Fig. 3B einen Querschnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht in der metallisierten Schicht der ersten Ausfüh­ rungsform gebildet wurde,
Fig. 4A einen Querschnitt, der einen Zustand zeigt, bevor die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht in einer ersten metallisierten Schicht einer zweiten Ausführungsform gebildet wurde,
Fig. 4B einen Querschnitt, der einen Zustand zeigt, bevor die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht in einer zweiten metallisierten Schicht der zweiten Ausführungsform gebildet wurde,
Fig. 4C einen Querschnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht in der ersten metallisierten Schicht der zweiten Ausführungsform gebildet wurde,
Fig. 4D einen Querschnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht in der zweiten metallisierten Schicht der zwei­ ten Ausführungsform gebildet wurde,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer metalli­ sierten Schicht einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6 einen Querschnitt, der eine metallisierte Schicht eines dritten Vergleichsbeispiels zeigt,
Fig. 7 einen Graphen, der Testergebnisse eines Durchbruchstests in einer Vergleichsuntersuchung 1 zeigt,
Fig. 8A eine perspektivische Ansicht der metalli­ sierten Schicht der ersten Ausführungsform nach dem Durch­ bruchstest,
Fig. 8B eine Querschnittsansicht längs der Linie VIIIB-VIIIB von Fig. 8A, die die metallisierte Schicht der ersten Ausführungsform nach dem Durchbruchstest zeigt,
Fig. 9A eine perspektivische Ansicht der metalli­ sierten Schicht des dritten Vergleichsbeispiels nach dem Durchbruchstest,
Fig. 9B eine Querschnittsansicht längs der Linie IXB-IXB in Fig. 9A, die die metallisierte Schicht des dritten Vergleichsbeispiels nach dem Durchbruchstest zeigt,
Fig. 10 einen Graphen, der Testergebnisse eines Lade- und Entladetests in der Vergleichsuntersuchung 1 zeigt,
Fig. 11 einen Graphen, der Volumenwerte in Prozent des Volumens des Kondensators des vierten Vergleichsbeispiels zeigt,
Fig. 12 einen Graphen, der Testergebnisse eines Durchbruchstests in einer Vergleichsuntersuchung 2 zeigt,
Fig. 13 einen Graphen, der Testergebnisse eines Lade- und Entladetests in der Vergleichsuntersuchung 2 zeigt,
Fig. 14 einen Graphen, der Testergebnisse des Durchbruchstests bei neun Typen von Kondensatoren (A) zeigt,
Fig. 15 einen Graphen, der Testergebnisse des Lade- und Entladetests bei den neun Typen von Kondensatoren (A) zeigt,
Fig. 16 einen Graphen, der Testergebnisse des Durchbruchstests bei acht Typen von Kondensatoren (B) zeigt, und
Fig. 17 einen Graphen, der Testergebnisse des Lade- und Entladetests bei den acht Typen von Kondensatoren (B) zeigt.
Es ist klar, daß einige oder alle Figuren schemati­ sche Darstellungen für Erläuterungszwecke sind und nicht not­ wendigerweise die tatsächlichen relativen Größen oder Anord­ nungen der gezeigten Elemente wiedergeben.
Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen be­ schrieben.
Erste Ausführungsform
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptteil eines Kondensators einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Kondensatorelements aus Fig. 1 zeigt. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die Richtung der Breite einer metallisierten Schicht bzw. deren Querrichtung durch einen Pfeil "W" und die Richtung der Länge der metallisierten Schicht bzw. deren Längsrichtung durch ei­ nen Pfeil "L" in Fig. 2 gezeigt.
In Fig. 1 und Fig. 2 weist ein Kondensator ein zy­ linderförmiges Kondensatorelement 1 und zwei Metallikonteile 2a bzw. 2b auf, die an den beiden Endabschnitten des Konden­ satorelements 1 angebracht sind. Das Kondensatorelement 1 und die zwei Metallikonteile 2a, 2b sind in einem aus Metall ge­ bildeten, nicht gezeigten Gehäuse eingeschlossen und darin eingesiegelt. Es ist bekannt, daß das Innere des Gehäuses mit Polybutenöl gefüllt ist, um die Isolierung des Kondensator­ elements 1 gegen das Gehäuse zu verbessern. Ferner weist das Gehäuse im allgemeinen eine Vorrichtung zur Erfassung des In­ nendrucks, wie beispielsweise einen Balgdrucksensor, zum Er­ fassen einer Störung des Kondensators auf.
Das Kondensatorelement 1 ist durch Übereinanderle­ gen einer ersten metallisierten Schicht 3a und einer zweiten metallisierten Schicht 3b und anschließendes Aufwickeln der übereinanderliegenden Schichten zur Bildung einer Rolle auf­ gebaut. Die zwei Metallikonteile 2a, 2b sind mittels eines Metallspritzverfahrens aus Zink gebildet. Jedes der zwei Me­ tallikonteile 2a, 2b ist mit einem Elektrodenanschluß (nicht gezeigt) verbunden, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, so daß das Kondensatorelement 1 an eine externe elektrische Span­ nungs- bzw. Stromquelle anschließbar ist.
Die erste metallisierte Schicht 3a umfaßt eine längliche bzw. langgestreckte Polyethylenterephthalat-Schicht (nachstehend als PET-Schicht bezeichnet) 4a mit ca. 10 µm Dicke als Substrat, eine auf einer Oberfläche der PET-Schicht 4a abgeschiedene Aluminiumniederschlagsschicht bzw. Alumini­ umabscheidungsschicht 5a mit mehreren 100 Å Dicke und eine auf der Aluminiumabscheidungsschicht 5a abgeschiedene Zink­ niederschlagsschicht bzw. Zinkabscheidungsschicht 6a mit ca. 100 Å Dicke. In ähnlicher Weise umfaßt die zweite metalli­ sierte Schicht 3b die PET-Schicht 4b, eine auf einer Oberflä­ che der PET-Schicht 4b abgeschiedene Aluminiumabscheidungs­ schicht 5b und eine auf der Aluminiumabscheidungsschicht 5b abgeschiedene Zinkabscheidungsschicht 6b mit jeweils ähnli­ chen Dicken. Jede der PET-Schichten 4a, 4b dient als dielek­ trisches Element, und jede der Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b und der Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b dient als Elektrodenelement.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird die erste metalli­ sierte Schicht 3a auf die zweite metallisierte Schicht 3b ge­ legt, so daß die PET-Schicht 4a in Kontakt mit der Zinkab­ scheidungsschicht 6b kommt. Ferner sind die erste und die zweite metallisierte Schicht 3a und 3b in einer durch einen Pfeil "R" in Fig. 2 gezeigten Drehrichtung gewickelt, so daß das Kondensatorelement 1 entsteht.
Als Beispiel wird die erste metallisierte Schicht 3a unter Bezug auf Fig. 3A und Fig. 3B nachstehend ausführ­ lich beschrieben.
Fig. 3A ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, bevor eine Zinkabscheidungsschicht auf einer Alumini­ umabscheidungsschicht in einer metallisierten Schicht der er­ sten Ausführungsform gebildet wird. Fig. 3B ist ein Quer­ schnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabschei­ dungsschicht auf der Aluminiumabscheidungsschicht in der me­ tallisierten Schicht der ersten Ausführungsform gebildet wurde. Natürlich sind die Dicken der jeweiligen Schichten übertrieben vergrößert dargestellt, um den Aufbau darzustel­ len.
Wie in Fig. 3A gezeigt ist, ist die Aluminiumab­ scheidungsschicht 5a durch ein Bedampfungsverfahren mit einem vorbestimmten Muster auf einer Oberfläche der PET-Schicht 3a ausgebildet. Das heißt, in Querrichtung ist die Breite der Aluminiumabscheidungsschicht 5a geringer als diejenige der PET-Schicht 4a. Wenn der linke Seitenrand der Aluminiumab­ scheidungsschicht 5a mit dem Metallikonteil 2a (Fig. 1) ver­ bunden wird, ist es demzufolge möglich, zu verhindern, daß ein Kontakt des rechten Seitenrands der Aluminiumabschei­ dungsschicht 5a mit dem Metallikonteil 2b (Fig. 1) erfolgt.
Danach wird, wie in Fig. 3B gezeigt ist, die band­ förmige Zinkabscheidungsschicht 6a auf der Aluminiumabschei­ dungsschicht 5a durch das Bedampfungsverfahren unter Verwen­ dung einer Maske längs des Randes ausgebildet. Somit wird die Zinkabscheidungsschicht 6a auf der Aluminiumabscheidungs­ schicht 5a ausgebildet, die auf der PET-Schicht 3a gebildet wurde. Als Ergebnis bilden die Aluminiumabscheidungsschicht 5a und die Zinkabscheidungsschicht 6a zusammen einen Dick­ randaufbau (heavy edge construction) auf der PET-Schicht 3a, so daß das Metallikonteil 2a (Fig. 1) mit beiden Randteilen der Aluminiumabscheidungsschicht 5a und der Zinkabscheidungs­ schicht 6a verbunden ist.
Diese Herstellungsprozesse der Aluminiumabschei­ dungsschicht 5a und der Zinkabscheidungsschicht 6a werden in einem Vakuumtank bei vorbestimmten Bedingungen durchgeführt, beispielsweise unter 0,001 mm Hg Vakuum und 130°C ± 10°C.
Abweichend von der vorstehenden Erläuterung, bei der das zylinderförmige Kondensatorelement 1 durch gemeinsa­ mes Aufwickeln der ersten und der zweiten metallisierten Schicht 3a, 3b gebildet ist, kann ein alternativer Aufbau derart sein, daß das Kondensatorelement durch Wickeln der er­ sten und der zweiten metallisierten Schicht 3a, 3b in ein Oval gebildet wird. Ferner kann im Unterschied zur vorstehen­ den Erläuterung, bei der das dielektrische Element durch die PET-Schichten 4a, 4b gebildet ist, ein alternativer Aufbau derart sein, daß das dielektrische Element durch eine Poly­ propylen-Schicht, eine Polycarbonat-Schicht, eine Polystyrol- Schicht, eine Polyethylen-Schicht oder eine Verbundschicht daraus gebildet ist.
Zweite Ausführungsform
Fig. 4A ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, bevor eine Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminium­ abscheidungsschicht in einer ersten metallisierten Schicht einer zweiten Ausführungsform gebildet wird. Fig. 4B ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, bevor die Zinkabschei­ dungsschicht auf der Aluminiumabscheidungsschicht in einer zweiten metallisierten Schicht der zweiten Ausführungsform gebildet wird. Fig. 4C ist ein Querschnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabscheidungsschicht auf der Aluminium­ abscheidungsschicht in der ersten metallisierten Schicht der zweiten Ausführungsform gebildet wurde. Fig. 4D ist ein Quer­ schnitt, der einen Zustand zeigt, nachdem die Zinkabschei­ dungsschicht auf der Aluminiumabscheidungsschicht in der zweiten metallisierten Schicht der zweiten Ausführungsform gebildet wurde.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das Konden­ satorelement 1 mit Ausnahme der Muster der Aluminiumabschei­ dungsschichten im wesentlichen gleich aufgebaut wie bei der ersten Ausführungsform. Demzufolge sind Teile und Komponen­ ten, die der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen und -zahlen versehen, und die diesbe­ züglich erfolgte Beschreibung zur ersten Ausführungsform gilt in gleicher Weise. Bei der folgenden Beschreibung sind haupt­ sächlich Unterschiede dieser zweiten Ausführungsform zur er­ sten Ausführungsform erläutert.
Der Zweck dieser zweiten Ausführungsform ist es, mehrere längliche Aluminiumabscheidungsschichten (beispielsweise vier Teile) auf der ersten und der zweiten PET-Schicht auszubilden. Wenn ferner die erste metallisierte Schicht auf die zweite metallisierte Schicht gelegt wird, wird das Verhältnis zwischen jedem Spalt, der zwischen zwei benachbarten der mehreren Aluminiumabscheidungsschichten auf der ersten metallisierten Schicht gebildet ist, und jedem Spalt, der zwischen zwei benachbarten der mehreren Aluminium­ abscheidungsschichten auf der zweiten metallisierten Schicht gebildet ist, wie folgt gewählt. Der Spalt auf der ersten me­ tallisierten Schicht und der Spalt auf der zweiten metalli­ sierten Schicht sind versetzt zueinander angeordnet. Dadurch werden mehrere serielle Kondensatorteile in dem Kondensator­ element 1 gebildet.
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind durch die vier Aluminiumabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 und drei Spalte 7a1, 7a2, 7a3 Streifen auf der PET-Schicht 4a ausgebildet. Das heißt, wie in Fig. 4A gezeigt ist, sind vier Aluminiumabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 auf einer Oberfläche der PET-Schicht 4a so ausgebildet, daß die vier Aluminiumabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 parallel zueinander in Längsrichtung angeordnet sind. Dadurch werden drei längliche Trennspalte 7a1, 7a2, 7a3 zwischen zwei be­ nachbarten der vier Aluminiumabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 parallel zueinander gebildet.
Wie in Fig. 4B gezeigt ist, werden in ähnlicher Weise vier Aluminiumabscheidungsschichten 5b1, 5b2, 5b3, 5b4 auf einer Oberfläche der PET-Schicht 4b so gebildet, daß die vier Aluminiumabscheidungsschichten 5b1, 5b2, 5b3, 5b4 paral­ lel zueinander in Längsrichtung angeordnet sind. Dadurch wer­ den drei längliche Trennspalte 7b1, 7b2, 7b3 parallel in Längsrichtung zwischen benachbarten zwei der vier Aluminium­ abscheidungsschichten 5b1, 5b2, 5b3, 5b4 gebildet.
Wie in Fig. 4C gezeigt ist, wird danach die Zinkab­ scheidungsschicht 6a auf der Aluminiumabscheidungsschicht 5a1 gebildet, wodurch die erste metallisierte Schicht 3a fertig­ gestellt ist. Außerdem bilden die Aluminiumabscheidungs­ schicht 5a1 und die Zinkabscheidungsschicht 6a den Dickrand­ aufbau für den Kontakt mit dem Metallikonteil 2a (Fig. 1).
Wie in Fig. 4D gezeigt ist, wird in ähnlicher Weise die Zinkabscheidungsschicht 6b auf der Aluminiumabscheidungs­ schicht 5b4 ausgebildet, wodurch die zweite metallisierte Schicht 3b fertiggestellt ist. Außerdem bilden die Aluminium­ abscheidungsschicht 5b4 und die Zinkabscheidungsschicht 6b den Dickrandaufbau für den Kontakt mit dem Metallikonteil 2b (Fig. 1).
Nachdem die erste metallisierte Schicht 3a so auf die zweite metallisierte Schicht 3b gelegt wurde, daß die drei Spalte 7a1, 7a2, 7a3 jeweils nicht oberhalb der drei Spalten 7b1, 7b2, 7b3 zu liegen kommen, werden die erste und die zweite metallisierte Schicht 3a und 3b zusammengewickelt. Dadurch wird das Kondensatorelement 1 (Fig. 1) als Kondensa­ tor mit mehreren seriell verbundenen Elementen ausgebildet. Das heißt, bei diesem Kondensatorelement 1 sind sieben in Se­ rie verbundene Kondensatoren zwischen den jeweiligen Alumini­ umabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 und den jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5b1, 5b2, 5b3, 5b4 ausgebil­ det.
Dritte Ausführungsform
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine metallisierte Schicht einer dritten Ausführungsform zeigt.
Bei dieser dritten Ausführungsform weist das Kon­ densatorelement 1 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie bei der zweiten Ausführungsform auf, jedoch mit der Ausnahme, daß mehrere ausgeschnittene Abschnitte in den mehreren Aluminium­ abscheidungsschichten und den Zinkabscheidungsschichten par­ allel in Querrichtung ausgebildet sind. Demzufolge sind Teile und Komponenten, die der zweiten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen und -zeichen versehen, und die diesbezügliche Beschreibung zur zweiten Ausführungsform gilt in ähnlicher Weise. In der folgenden Beschreibung sind haupt­ sächlich Unterschiede dieser dritten Ausführungsform bezüg­ lich der zweiten Ausführungsform erläutert.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist sind die jeweiligen vier Aluminiumabscheidungsschichten 5a1, 5a2, 5a3, 5a4 und die Zinkabscheidungsschicht 6a in Längsrichtung durch mehrere ausgeschnittene Abschnitte 8 in mehrere Teile unterteilt. Die ausgeschnittenen Abschnitte 8 sind durch ein Laserstrahlbear­ beitungsverfahren, ein Bedampfungsverfahren unter Verwendung von Öl als Maske (oil-transferal vapor deposition) oder der­ gleichen auf der PET-Schicht 4a parallel zur Querrichtung ausgebildet.
Bei der dritten Ausführungsform sind die mehreren ausgeschnittenen Abschnitte 8 auf zumindest einer der ersten und der zweiten metallisierten Schichten 3a und 3b der zwei­ ten Ausführungsform ausgebildet. Dadurch werden mehrere Sätze mit jeweils sieben in Serie verbundenen Kondensatoren des weiteren parallel geschaltet, wodurch ein Kondensatorelement 1 mit der in Fig. 1 gezeigten Form gebildet wird.
Nachstehend sind Vergleichsuntersuchungen für ver­ schiedene Kombinationen der vorstehenden Ausführungsformen mit Vergleichsbeispielen gezeigt.
Drei Vergleichsbeispiele, ein erstes Vergleichsbei­ spiel, ein zweites Vergleichsbeispiel und ein drittes Ver­ gleichsbeispiel wurden vorbereitet.
In der nachfolgenden Beschreibung wird jedes Kon­ densatorelement der drei Vergleichsbeispiele beschrieben.
Das erste Vergleichsbeispiel weist die Aluminium­ abscheidungsschicht auf, die auf eine Oberfläche der PET-Schicht mit dem in Fig. 3A gezeigten Muster ausgebildet ist, so daß die Herstellung der metallisierten Schicht vollendet ist. Der spezifische elektrische Widerstand dieser Aluminium­ abscheidungsschicht wird auf 8-30 Ω/Flächeneinheit bzw. Ω/Fläche (beispielsweise 8-30 Ω/m²) eingestellt. Danach wird ein Kondensatorelement durch Wickeln der zwei metalli­ sierten Schichten gebildet, und die zwei Metallikonteile wer­ den auf beiden Endabschnitten des Kondensatorelements ange­ bracht.
Das zweite Vergleichsbeispiel weist die Aluminium­ abscheidungsschicht auf, die auf einer Oberfläche der PET-Schicht mit dem in Fig. 3A gezeigten Muster ausgebildet ist, so daß die Herstellung der metallisierten Schicht vollendet ist. Der spezifische Widerstand dieser Aluminiumabscheidungs­ schicht wird auf 1,5-7 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Da­ nach wird ein Kondensatorelement durch Aufwickeln der zwei metallisierten Schichten gebildet, und die zwei Metallikon­ teile werden auf beiden Endteilen des Kondensatorelements an­ gebracht.
Das dritte Vergleichsbeispiel weist eine Zinkab­ scheidungsschicht 15a mit dem Dickrandaufbau auf, die auf ei­ ner Oberfläche der PET-Schicht 14a ausgebildet ist, wie in Fig. 6 gezeigt ist, so daß die Herstellung der metallisierten Schicht 13a vollendet ist. Bei dieser Zinkabscheidungsschicht 15a wird der spezifische Widerstand eines Teils des Dickrand­ aufbaus auf 1,5-7 Ω/Flächeneinheit eingestellt, und der spezifische Widerstand des dünnen Teils mit Ausnahme des Teils des Dickrandaufbaus wird auf 8-30 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Danach wird durch Aufwickeln der zwei metalli­ sierten Schichten 13a ein Kondensatorelement gebildet, und die zwei Metallikonteile werden auf beiden Endabschnitten des Kondensatorelements angebracht. Dieses Kondensatorelement des dritten Vergleichsbeispiels ist das gleiche wie das her­ kömmliche Kondensatorelement mit dem Dickrandaufbau.
Vergleichsuntersuchung 1
In einer Vergleichsuntersuchung 1 wird der Konden­ sator der vorstehend genannten ersten Ausführungsform mit Kondensatoren der drei Vergleichsbeispiele verglichen, um die technischen Vorteile des Kondensators der ersten Ausführungs­ form zu zeigen. Bei dem Kondensatorelement 1 der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform wird der spezifische Wider­ stand der in Fig. 2 gezeigten jeweiligen Aluminiumabschei­ dungsschichten 5a, 5b auf 8-30 Ω/Flächeneinheit einge­ stellt. Außerdem wird der spezifische Widerstand der jeweili­ gen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b (Fig. 2) auf 1,5-7 Ω/Flächeneinheit eingestellt.
Hinsichtlich der äußeren Erscheinung der metalli­ sierten Schicht ist das dritte Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform ähnlich. Es gibt jedoch Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform und dem dritten Vergleichsbei­ spiel, die unter (1) und (2) beschrieben sind.
  • (1) Was den auf der PET-Schicht abgeschiedenen Hauptelektrodenteil betrifft, ist die metallisierte Schicht der ersten Ausführungsform durch die Aluminiumabscheidungs­ schicht 5a, 5b (Fig. 2) gebildet. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist der Hauptelektrodenteil des dritten Ver­ gleichsbeispiels durch die in Fig. 6 gezeigte Zinkabschei­ dungsschicht 15a gebildet.
  • (2) Was den Dickrandaufbau betrifft, ist die metal­ lisierte Schicht der ersten Ausführungsform durch eine Dop­ pelabscheidungsschicht gebildet, die aus den Aluminiumab­ scheidungsschichten 5a bzw. 5b und den bandförmigen Zinkab­ scheidungsschichten 6a bzw. 6b (Fig. 2) besteht. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist der Dickrandaufbau des dritten Vergleichsbeispiels nur durch die Zinkabscheidungsschicht 15 von Fig. 6 gebildet.
In der Vergleichsuntersuchung 1 ist jedes der Kon­ densatorelemente der ersten Ausführungsform und der drei Ver­ gleichsbeispiele in dem Gehäuse eingeschlossen, das mit der Vorrichtung zur Erfassung des Innendrucks versehen ist. Jedes der Metallikonteile ist mit dem Elektrodenanschluß verbunden, und das Innere des Gehäuses ist mit dem Polybutenöl gefüllt. Die Dicke jeder PET-Schicht der ersten Ausführungsform und der drei Vergleichsbeispiele beträgt 10 µm, und die Kapazität jedes Kondensators der ersten Ausführungsform und der drei Vergleichsbeispiele beträgt 30 µF.
Das Ergebnis eines Durchbruchstests in der Ver­ gleichsuntersuchung 1 wird unter Bezug auf Fig. 7 erläutert.
Fig. 7 ist ein Graph, der Testergebnisse eines Durchbruchstests in einer Vergleichsuntersuchung 1 zeigt, wo­ bei die Art der Kondensatoren auf der Abszisse dargestellt ist und die Ordinate eine Durchbruchsspannung angibt. Auf der Abszisse von Fig. 7 bezeichnen die Punkte von "A", "B", "C" und "D" die Kondensatoren der ersten Ausführungsform, des er­ sten Vergleichsbeispiels, des zweiten Vergleichsbeispiels bzw. des dritten Vergleichbeispiels.
Um einen Mittelwert der Durchbruchsspannung der je­ weiligen Kondensatoren zu erhalten, wird der Durchbruchstest bei zehn Kondensatoren durchgeführt. Bei dem Durchbruchstest wird eine Testspannung an die jeweiligen Kondensatoren ange­ legt, und die Testspannung wird mit einer vorbestimmten Rate erhöht, bis in jedem Kondensator der Durchbruch auftritt.
Ferner sind die Testbedingungen bei dem Durch­ bruchstest wie folgt:
  • (1) Die Temperatur beträgt 20 ± 15°C,
  • (2) die Luftfeuchtigkeit beträgt 50 ± 20%, und
  • (3) die Erhöhungsrate der Testspannung beträgt 100 Volt pro Minute.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist der Mittelwert der Durchbruchsspannung bei den Kondensatoren der ersten Ausfüh­ rungsform höher als derjenige des dritten Vergleichsbei­ spiels. Der Differenzwert zwischen der Durchbruchsspannung der ersten Ausführungsform und derjenigen des dritten Ver­ gleichsbeispiels beträgt konkret 700-1000 Volt. Der Mittel­ wert der Durchbruchsspannung bei den Kondensatoren des ersten Vergleichsbeispiels ist ähnlich demjenigen der ersten Ausfüh­ rungsform. Die Durchbruchsspannung bei den Kondensatoren des ersten Vergleichsbeispiels variiert jedoch stärker als dieje­ nigen der ersten Ausführungsform. Der Mittelwert der Durch­ bruchsspannung bei den Kondensatoren des zweiten Vergleichs­ beispiels ist niedriger als derjenige der ersten Ausführungs­ form und des ersten Vergleichsbeispiels und höher als derje­ nige des dritten Vergleichsbeispiels.
Die Selbstheilung der metallisierten Schichten der jeweiligen Kondensatoren nach dem Durchbruchstest ist nach­ stehend unter Bezug auf die Fig. 8A, Fig. 8B, Fig. 9A und Fig. 9B erläutert.
Fig. 8A ist eine perspektivische Ansicht, die die metallisierte Schicht der ersten Ausführungsform nach dem Durchbruchstest zeigt. Fig. 8B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie VIIIB-VIIIB in Fig. 8A, die die metalli­ sierte Schicht der ersten Ausführungsform nach dem Durch­ bruchstest zeigt. Fig. 9A ist eine perspektivische Ansicht, die die metallisierte Schicht des dritten Vergleichsbeispiels nach dem Durchbruchstest zeigt. Fig. 9B ist eine Quer­ schnittsansicht längs der Linie IXB-IXB in Fig. 9A, die die metallisierte Schicht des dritten Vergleichsbeispiels nach dem Durchbruchstest zeigt.
Um die Selbstheilung nachzuweisen, zerlegten die Erfinder die jeweiligen Kondensatoren nach dem Durchbruchs­ test und betrachteten den Zustand der metallisierten Schich­ ten.
Wie in Fig. 8A und Fig. 8B gezeigt ist, wird ein kleiner und erwünschter Selbstheilungsbereich 10 in der Alu­ miniumabscheidungsschicht 5a oberhalb eines Isolierungsde­ fektbereichs 9 gebildet. Es ist bekannt, daß der in der PET-Schicht 4a erzeugte Isolierungsdefektbereich 9 durch eine in der PET-Schicht 4a existierende Luftblase verursacht wird. Wenn die Testspannung an den Kondensator angelegt wird, wird der Selbstheilungsbereich 10 durch Dispersion bzw. Zerstreu­ ung der Aluminiumabscheidungsschicht 5a oberhalb des durch den Kurzschlußstrom verursachten Isolierungsdefektbereichs 9 gebildet.
Wie in Fig. 9A und Fig. 9B gezeigt ist, wird ober­ halb eines Isolierungsdefektbereichs 11 in der Zinkabschei­ dungsschicht 15a eine großer Selbstheilungsbereich 12 gebil­ det.
Die Größe des Selbstheilungsbereichs 10 in der Alu­ miniumabscheidungsschicht 5a ist geringer als diejenige des Selbstheilungsbereichs 12 in der Zinkabscheidungsschicht 15a. Das heißt, bei der metallisierten Schicht 3a der ersten Aus­ führungsform erfolgt die Selbstheilung in geeigneter Weise und die durch Wärme verursachte Beschädigung der PET-Schicht 4a durch den Kurzschlußstrom ist zulässig. Demzufolge ist an­ zunehmen, daß die Spannungsfestigkeit der PET-Schicht 4a fast bis zum Ausmaß der inhärenten Spannungsfestigkeit der PET-Schicht 4a wiedererlangt wird.
Im Gegensatz dazu ist bei der metallisierten Schicht 13a des dritten Vergleichsbeispiels der Selbsthei­ lungsbereich nicht klein, die Zinkabscheidungsschicht 15a geht über einen großen Bereich verloren, und die durch Wärme verursachte Beschädigung der PET-Schicht 14a durch den Kurz­ schlußstrom ist sehr stark. Demzufolge wird die Größe des Isolierungsdefektbereichs 11 der PET-Schicht 14a größer als diejenige des Isolierungsdefektbereichs 9 der PET-Schicht 4a. Demzufolge erfolgt die Selbstheilung für den Fall, daß die Zinkabscheidungsschicht 15a auf der PET-Schicht 14a ausgebil­ det ist, nicht in geeigneter Weise. Als Ergebnis wird die Spannungsfestigkeit der PET-Schicht 14a nicht bis zum Ausmaß der inhärenten Spannungsfestigkeit der PET-Schicht 14a wie­ dererlangt.
In der metallisierten Schicht (nicht gezeigt) des ersten Vergleichsbeispiels ist die Größe des Selbstheilungs­ bereichs kleiner bemessen als diejenige sowohl des Selbsthei­ lungsbereichs 12 als auch diejenige des Selbstheilungsbe­ reichs 10. In der metallisierten Schicht des ersten Ver­ gleichsbeispiels wird jedoch die Aluminiumabscheidungsschicht in der Nähe des Metallikonteils durch den Kurzschlußstrom zerstreut und verdampft. Dadurch wird das Kondensatorelement des ersten Vergleichsbeispiels von dem Metallikonteil abge­ koppelt, und Kapazität des Kondensatorelements geht verloren. Der Grund dafür besteht darin, daß der spezifische Widerstand der Aluminiumabscheidungsschicht zu groß ist. Somit gibt es bei diesem ersten Vergleichsbeispiel kein Problem hinsicht­ lich der Durchbruchsspannung. Bei dem ersten Vergleichsbei­ spiel besteht jedoch ein Problem hinsichtlich der maximal zu­ lässigen Lade- und Entladeströme.
Bei der metallisierten Schicht (nicht gezeigt) des zweiten Vergleichsbeispiels ist die Größe eines Selbsthei­ lungsbereichs ähnlich groß wie diejenige beim dritten Ver­ gleichsbeispiel. Demzufolge wird in dem Fall, daß der spezi­ fische Widerstand der Aluminiumabscheidungsschicht klein ist, bestätigt, daß die Durchbruchsspannung nicht verbessert wer­ den kann.
Ergebnisse eines Lade- und Entladetests in der Ver­ gleichsuntersuchung 1 sind nachstehend unter Bezug auf Fig. 10 erläutert.
Fig. 10 ist ein Graph, der Testergebnisse eines Lade- und Entladetests in der Vergleichsuntersuchung 1 zeigt, wobei die Abszisse die Anzahl des Zyklus der Lade- und Entla­ deoperationen angibt und die Ordinate die Abfallrate der Ka­ pazität angibt.
Ein Hauptzweck des Lade- und Entladetests ist es, die maximal zulässigen Lade- und Entladeströme der Kondensa­ toren der ersten Ausführungsform, des ersten Vergleichsbei­ spiels, des zweiten Vergleichsbeispiels und des dritten Ver­ gleichsbeispiels festzustellen.
Die Testbedingungen bei dem Lade- und Entladetest sind wie folgt:
  • (1) Die Temperatur beträgt 20 ± 15°C,
  • (2) die Luftfeuchtigkeit beträgt 50 ± 20%,
  • (3) die angelegte Spannung beträgt 2500 Volt,
  • (4) die Spitzenströme des Ladestroms und des Entladestroms betragen 200 Ampere, und
  • (5) die Zeit einer Entladung beträgt 200 µs.
In Fig. 10 bezeichnet eine durchgezogene Linie 30 Testergebnisse des Kondensators der ersten Ausführungsform, und eine doppelstrichpunktierte Linie 31 bezeichnet Tester­ gebnisse des Kondensators des ersten Vergleichsbeispiels. Ferner bezeichnet eine gestrichelte Linie 32 Testergebnisse des Kondensators des zweiten Vergleichsbeispiels, und eine strichpunktierte Linie 33 bezeichnet Testergebnisse des Kon­ densators des dritten Vergleichsbeispiels.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist die Abfallrate der Kapazität des Kondensators der ersten Ausführungsform am kleinsten, und die Abfallrate der Kapazität wird in Reihen­ folge der Kondensatoren des ersten, des dritten und des zwei­ ten Vergleichsbeispiels kleiner. Außerdem sind bei Anstieg der Anzahl der Zyklen der Lade- und Entladeoperationen die jeweiligen Unterschiede der Testergebnisse deutlich gezeigt.
Danach zerlegten die Erfinder ähnlich wie im Fall des Durchbruchstests die Kondensatoren nach dem Lade- und Entladetest, um die Selbstheilung nachzuweisen, und sie be­ trachteten den Zustand der metallisierten Schichten.
In der metallisierten Schicht (nicht gezeigt) des ersten Vergleichsbeispiels erfolgt die Selbstheilung wie im Fall des Durchbruchstests in etwa in geeigneter Weise. Jedoch wird die Aluminiumabscheidungsschicht in der Nähe der Metal­ likonteile durch den Kurzschlußstrom zerstreut und verdampft, obwohl die Anzahl der Selbstheilungsbereiche klein ist. Da­ durch wird das Kondensatorelement des ersten Vergleichsbei­ spiels von dem Metallikonteil abgekoppelt, und Kapazität des Kondensatorelements geht verloren. Als Grund wird angenommen, daß der spezifische Widerstand der Aluminiumabscheidungs­ schicht wie im Fall des Durchbruchstests zu groß ist.
In der metallisierten Schicht (nicht gezeigt) des zweiten Vergleichsbeispiels ist der Zerstreuungsgrad der Alu­ miniumabscheidungsschicht in der Nähe des Metallikonteils kleiner im Vergleich zu demjenigen des ersten Vergleichsbei­ spiels. Demzufolge ist der Abfall der Kapazität im Vergleich zu demjenigen des ersten Vergleichsbeispiels kleiner. In ähn­ licher Weise ist bei der metallisierten Schicht (nicht ge­ zeigt) des dritten Vergleichsbeispiels der Zerstreuungsgrad der Zinkabscheidungsschicht in der Nähe des Metallikonteils im Vergleich zu demjenigen des ersten Vergleichsbeispiels kleiner. Demzufolge ist der Abfall der Kapazität im Vergleich zu demjenigen des ersten Vergleichsbeispiels kleiner.
In den metallisierten Schichten des zweiten und des dritten Vergleichsbeispiels ist jedoch die Anzahl der Selbst­ heilungsbereiche groß, und die Selbstheilung ist nicht gut. Außerdem ist in den metallisierten Schichten des zweiten und des dritten Vergleichsbeispiels jeder Selbstheilungsbereich groß.
In der metallisierten Schicht 3a der ersten Ausfüh­ rungsform ist die Anzahl der Selbstheilungsbereiche 10 klein, und der Selbstheilungsbereich 10 ist kleiner als derjenige anderer Vergleichsbeispiele.
Gemäß den Testergebnissen des Durchbruchstests und des Lade- und Entladetests sind die jeweiligen Kondensatoren der ersten Ausführungsform und des ersten bis dritten Ver­ gleichsbeispiels mit den folgenden Spezifikationen (1) bis (3) versehen, so daß sie die gleiche Lebensdauerkennlinie aufweisen:
  • (1) Die Nennspannung beträgt 2400 Volt,
  • (2) der Nennstrom beträgt 100 Ampere und
  • (3) die Kapazität beträgt 30 µF.
Wenn jedes Volumen der Kondensatoren berechnet wird, wird der berechnete Wert des Kondensators der ersten Ausführungsform zu ca. 25-30% kleiner im Vergleich zu den­ jenigen der Kondensatoren des ersten bis dritten Vergleichs­ beispiels erhalten.
Somit umfassen im Kondensator der ersten Ausfüh­ rungsform die zwei metallisierten Schichten 3a, 3b (Fig. 2) die auf den PET-Schichten 4a, 4b (Fig. 2) abgeschiedenen Alu­ ininiumabscheidungsschichten 5a bzw. 5b (Fig. 2) als Haupt­ elektrodenteil. In einem Seitenbereich jeder der PET-Schich­ ten 4a, 4b sind die Zinkabscheidungsschichten 6a bzw. 6b auf den Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b ausgebildet, so daß der Dickrandaufbau durch die Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b und die Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b gebildet wird. Dadurch ist es möglich, daß die Selbstheilung geeignet erfolgt und die Größe des Selbstheilungsbereichs 10 (Fig. 8A und 8B) klein wird. Als Ergebnis kann die Spannungsfestigkeit der PET-Schichten 4a, 4b wiedererlangt werden. Es ist mög­ lich, den elektrischen Potentialgradienten zu erhöhen. Da die Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b bei dem Dickrandaufbau ver­ wendet werden, können die maximal zulässige Ladung und die Entladeströme erhöht werden.
Im Ergebnis ist es bei dem Kondensator der ersten Ausführungsform möglich, den Kondensator mit einer besseren Lebensdauerkennlinie bei kleiner Größe und geringem Gewicht herzustellen.
Vergleichsuntersuchung 2
In einer Vergleichsuntersuchung 2 werden die Kon­ densatoren der vorstehend genannten zweiten und dritten Aus­ führungsformen mit einem Kondensator eines vierten Ver­ gleichsbeispiels verglichen, um die technischen Vorteile der Kondensatoren der zweiten und dritten Ausführungsformen zu zeigen.
In dem in den Fig. 4C und 4D gezeigten Kondensator­ element der zweiten Ausführungsform wird der spezifische Wi­ derstand der entsprechenden Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b auf 8-30 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Der spezifi­ sche Widerstand der entsprechenden Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b wird auf 1,5-7 Ω/Flächeneinheit eingestellt.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Kondensatorelement der dritten Ausführungsform wird der spezifische Widerstand der entsprechenden Aluminiumabscheidungsschichten auf 8-30 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Der spezifische Widerstand der entsprechenden Zinkabscheidungsschichten wird auf 1,5-7 Ω/Flächeneinheit eingestellt.
Der Kondensator des vierten Vergleichsbeispiels ist aus sieben Kondensatoren der ersten Ausführungsform gebildet, die in Serie miteinander verbunden sind.
Bei dieser Vergleichsuntersuchung 2 beträgt die Dicke jeder PET-Schicht 4a, 4b der zweiten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform und des vierten Vergleichsbei­ spiels 10 µm, und die Kapazität jedes Kondensators der zwei­ ten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform und des vierten Vergleichsbeispiels beträgt 4,3 µF. Ferner beträgt die Nennspannung jedes Kondensators 17 000 Volt.
Die Ergebnisse der Volumenberechnung für jeden Kon­ densator sind nachstehend unter Bezug auf Fig. 11 erläutert.
Fig. 11 ist ein Graph, der den Volumenwert in % des Volumens des Kondensators des vierten Vergleichsbeispiels an­ gibt, wobei die Art der Kondensatoren auf der Abszisse darge­ stellt ist und die Ordinate den Volumenwert in % des Volumens des Kondensators des vierten Vergleichsbeispiels angibt. In der Abszisse von Fig. 11 bezeichnen die Punkte "E", "F" und "G" auf der Abszisse die Kondensatoren der zweiten Ausfüh­ rungsform, der dritten Ausführungsform bzw. des vierten Ver­ gleichsbeispiels.
Der durch den Punkt "E" gezeigte Kondensator weist einen gemäß der zweiten Ausführungsform, die durch Kombinie­ ien der metallisierten Schichten 3a, 3b der Fig. 4C und Fig. 4D hergestellt ist, erläuterten Aufbau, eine Kapazität von 4,3 µF und eine Nennspannung von 17 000 Volt auf.
Der durch den Punkt "F" gezeigte Kondensator weist einen in der dritte Ausführungsform erläuterten Aufbau, eine Kapazität von 4,3 µF und eine Nennspannung von 17 000 Volt auf.
Der durch den Punkt "G" gezeigte Kondensator weist einen unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 erläuterten Aufbau, eine Kapazität von 4,3 µF und eine Nennspannung von 17 000 Volt auf.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, beträgt in dem Fall, daß das Volumen des Kondensators des vierten Vergleichsbei­ spiels 100% beträgt, dasjenige der zweiten und der dritten Ausführungsform ca. 80% bzw. 75%. Das heißt, die Volumina der zweiten und der dritten Ausführungsform sind um ca. 20-25% kleiner im Vergleich zu demjenigen der ersten Ausfüh­ rungsform. Der Grund hierfür liegt darin, daß in den Konden­ satoren der zweiten und der dritten Ausführungsform die Kon­ densatorelemente durch die vielen in Serie miteinander ver­ bundenen Kondensatorelemente gebildet sind. Im Gegensatz hierzu sind im vierten Vergleichsbeispiel sieben Kondensato­ ren in Serie miteinander verbunden. Deshalb werden beim vier­ ten Vergleichsbeispiel Zuführungsdrähte und ein anzulötendes Teil benötigt, um die jeweiligen Kondensatoren anzuschließen.
Testergebnisse des Durchbruchstests und des Lade- und Entladetests in der Vergleichsuntersuchung 2 sind nach­ stehend unter Bezug auf die Fig. 12 bzw. Fig. 13 erläutert.
Fig. 12 ist ein Graph, der Testergebnisse eines Durchbruchstests in einer Vergleichsuntersuchung 2 zeigt, bei der die Art der Kondensatoren auf der Abszisse dargestellt ist und die Ordinate eine Durchbruchsspannung angibt. Fig. 13 ist ein Graph, der Testergebnisse eines Lade- und Entlade­ tests in der Vergleichsuntersuchung 2 darstellt, bei der die Abszisse die Nummer des Zyklus der Lade- und Entladeoperatio­ nen angibt und die Ordinate die Abfallrate der Kapazität an­ gibt.
Bei dem Durchbruchstest und dem Lade- und dem Ent­ ladetest sind die Testbedingungen gleich wie bei dem Durch­ bruchstest und dem Lade- und Entladetest in der Vergleichsun­ tersuchung 1. Auf der Abszisse von Fig. 12 bezeichnen die Punkte "E", "F" und "G" die gleichen Kondensatoren, wie sie in Fig. 11 durch die gleichen Zeichen bezeichnet und erläu­ tert sind. In Fig. 13 bezeichnet eine durchgezogene Linie 34 Testergebnisse des Kondensators der zweiten Ausführungsform, und eine strichpunktierte Linie 35 bezeichnet Testergebnisse des Kondensators der dritten Ausführungsform. Ferner bezeich­ net eine gestrichelte Linie 36 Testergebnisse des Kondensa­ tors des vierten Vergleichsbeispiels.
Wie in den Fig. 12 und 13 gezeigt ist, wird sowohl im Durchbruchstest als auch im Lade- und Entladetest bestä­ tigt, daß die jeweiligen Kondensatoren der zweiten und der dritten Ausführungsformen und des vierten Vergleichsbeispiels zufriedenstellende Testergebnisse aufweisen. Insbesondere sind die Testergebnisse der dritten Ausführungsform (durch die strichpunktierte Linie 35 und Punkt "F" gezeigt) besser im Vergleich zu denjenigen der zweiten Ausführungsform und des vierten Vergleichsbeispiels. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei der dritten Ausführungsform die Aluminiumab­ scheidungsschichten 5a1-5a4 und die Zinkabscheidungsschicht 6a in Längsrichtung in viele Stücke unterteilt sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dadurch ist es bei der dritten Ausfüh­ rungsform möglich, den Kurzschlußstrom zu unterdrücken. Als Ergebnis wird die Größe des Selbstheilungsbereichs geringer als diejenige bei der zweiten Ausführungsform und dem vierten Vergleichsbeispiel gemacht.
Bei den Kondensatoren der zweiten und der dritten Ausführungsform sind die Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b in Querrichtung in mehrere Stücke unterteilt, wie in den Fig. 4C und 4D gezeigt ist. Wenn die erste metallisierte Schicht 3a auf die zweite metallisierte Schicht 3b gelegt wird, sind der Spalt auf der ersten metallisierten Schicht 3a und der Spalt auf der zweiten metallisierten Schicht 3b ver­ setzt zueinander angeordnet. Dadurch werden in dem Kondensa­ torelement 1 in Serie verbundene Kondensatoren mit mehreren Elementen gebildet. Als Ergebnis ist es möglich, den Konden­ sator klein zu machen, selbst wenn der Kondensator mit einer großen Nennspannung hergestellt wird.
Des weiteren sind in der dritten Ausführungsform die Aluminiumabscheidungsschichten 5a1-5a4 und die Zinkab­ scheidungsschicht 6a in Längsrichtung in mehrere Stücke un­ terteilt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Dadurch ist es möglich, den Kurzschlußstrom zu unterdrücken. Im Ergebnis ist es mög­ lich, daß die Größe des Selbstheilungsbereichs kleiner ge­ macht wird. Außerdem ist es möglich, die Spannungsfestigkeit der PET-Schichten 4a, 4b zu erhöhen.
Vergleichsuntersuchung Vergleichsuntersuchung 3-A
In einer Vergleichsuntersuchung 3-A werden neun Ty­ pen von Kondensatoren (A) mit jeweils unterschiedlichem spe­ zifischen Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungs­ schichten 5a, 5b aus Fig. 2 vorbereitet. Alle neun Typen von Kondensatoren (A) weisen einen in der ersten Ausführungsform erläuterten Aufbau auf, die durch das Kondensatorelement 1 von Fig. 2 gebildet ist, und bei allen neun Typen von Konden­ satoren (A) wird der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b auf 3 Ω/Flächeneinheit ein­ gestellt. Der spezifische Widerstand der jeweiligen Alumini­ umabscheidungsschichten 5a, 5b der neun Typen von Kondensa­ toren (A) wird auf 3, 5, 8, 10, 12, 20, 30, 35 bzw. 40 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Jeder der neun Typen von Kon­ densatoren (A) ist in dem Gehäuse eingeschlossen, das mit der Vorrichtung zur Erfassung des Innendrucks versehen ist. Au­ ßerdem ist jedes der Metallikonteile 2a, 2b (Fig. 1) mit dem Elektrodenanschluß verbunden, und das Innere des Gehäuses ist mit dem Polybutenöl gefüllt.
Bei allen neun Typen von Kondensatoren (A) beträgt die Dicke jeder PET-Schicht 4a, 4b (Fig. 2) 10 µm und die Ka­ pazität jedes Kondensators 30 µF.
Das Ergebnis des Durchbruchstests bei den neun Ty­ pen von Kondensatoren (A) ist nachstehend unter Bezug auf Fig. 14 erläutert.
Fig. 14 ist ein Graph, der Testergebnisse des Durchbruchstests bei neun Typen von Kondensatoren (A) zeigt, wobei die Abszisse den spezifischen Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten und die Ordinate die Durch­ bruchsspannung angibt.
Um den Mittelwert der Durchbruchsspannung bei den neun Typen von Kondensatoren (A) zu erhalten, wird der Durch­ bruchstest bei zehn Kondensatoren durchgeführt. Bei dem Durchbruchstest werden Testspannungen an die jeweiligen Kon­ densatoren angelegt. Die Testspannungen werden mit einer vor­ bestimmten Rate erhöht, bis bei jedem Kondensator der Durch­ bruch auftritt.
Die Testbedingungen beim Durchbruchstest sind wie folgt:
  • (1) Die Temperatur beträgt 20 ± 15°C,
  • (2) die Luftfeuchtigkeit beträgt 50 ± 20%, und
  • (3) die Erhöhungsrate der Testspannung be­ trägt 100 Volt pro Minute.
Wie mit einer durchgezogenen Linie 37 in Fig. 14 gezeigt ist, ändert sich die Durchbruchsspannung nach Maßgabe des spezifischen Widerstands der jeweiligen Aluminiumabschei­ dungsschichten 5a, 5b. Für den Fall, daß der spezifische Wi­ derstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschicht 5a, 5b unter 8 Ω/Flächeneinheit liegt, ist die Durchbruchsspannung niedrig und steigt entsprechend dem Ansteigen des spezifi­ schen Widerstands der jeweiligen Aluminiumabscheidungs­ schichten 5a, 5b an.
Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b im Bereich zwischen 8 und 12 Ω/Flächeneinheit liegt, geht die Durch­ bruchsspannung sanft hoch. Des weiteren nimmt die Durch­ bruchsspannung einen konstanten Wert für den Fall an, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungs­ schichten 5a, 5b in einem Bereich zwischen 12 und 40 Ω/Flächeneinheit liegt.
Um einen stabilen hohen Mittelwert der Durchbruchs­ spannung zu erhalten, ist es somit notwendig, daß der spezi­ fische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschich­ ten 5a, 5b auf 8 Ω/Flächeneinheit oder höher eingestellt wird.
Nachstehend werden die Ergebnisse des Lade- und Entladetests für die neun Typen von Kondensatoren (A) unter Bezug auf Fig. 15 angegeben.
Fig. 15 ist ein Graph, der Testergebnisse des Lade- und Entladetests bei den neun Typen von Kondensatoren (A) zeigt, bei dem die Abszisse den spezifischen Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten und die Ordinate die Abfallrate der Kapazität angibt.
Um die maximal zulässigen Lade- und Entladeströme der neun Typen von Kondensatoren (A) zu bestimmen, wird der Lade- und Entladetest bei zehn Kondensatoren jedes der neun Typen von Kondensatoren (A) durchgeführt. Als Wert der Ab­ fallrate für jeden Kondensator wird die Abfallrate nach 2500 Zyklen der Lade- und Entladeoperationen verwendet.
Die Testbedingungen beim Lade- und Entladetest sind wie folgt:
  • (1) Die angelegte Spannung beträgt 2500 Volt,
  • (2) die Spitzenströme des Ladestroms und des Entladestroms betragen 200 Ampere, und
  • (3) die Zeit einer Entladung beträgt 200 µs.
Wie mit einer durchgezogenen Linie 38 in Fig. 15 gezeigt ist, ist der Wert der Abfallrate der Kapazität klein für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b unterhalb 8 Ω/Flächeneinheit liegt.
Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b in einem Be­ reich zwischen 8 und 30 Ω/Flächeneinheit liegt, liegt der Wert der Abfallrate der Kapazität stabil in einem Bereich zwischen 1 und 2%. Außerdem wird für den Fall, daß der spe­ zifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungs­ schichten 5a, 5b oberhalb 30 Ω/Flächeneinheit liegt, der Wert der Abfallrate der Kapazität in Abhängigkeit vom Ansteigen des spezifischen Widerstands der jeweiligen Aluminiumabschei­ dungsschichten 5a, 5b größer. Das heißt für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabschei­ dungsschichten 5a, 5b oberhalb 30 Ω/Flächeneinheit liegt, er­ gibt sich, daß der maximal zulässige Lade- und Entladestrom geringer ist.
Um die Selbstheilung nachzuweisen, zerlegten die Erfinder außerdem die jeweiligen Kondensatoren nach dem Lade- und Entladetest und betrachteten den Zustand der metallisier­ ten Schichten 3a, 3b (Fig. 2).
Die Betrachtung bestätigte, daß, wenn der spezifi­ sche Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b in einem Bereich zwischen 8 und 30 Ω/Flächeneinheit liegt, die Selbstheilung in geeigneter Weise erfolgt. Außer­ dem erfolgt die Zerstreuung der jeweiligen Aluminiumabschei­ dungsschichten 5a, 5b sanft und wünschenswert. Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumab­ scheidungsschichten 5a, 5b unterhalb 8 Ω/Flächeneinheit liegt, war die Größe des Selbstheilungsbereichs 10 (Fig. 8A und 8B) größer. Außerdem erfolgt die Zerstreuung der jeweili­ gen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b größer.
Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b oberhalb 30 Ω/Flächeneinheit liegt, erfolgt die Selbstheilung in geeig­ neter Weise. Bei dem Selbstheilungsbereich 10 sind jedoch die jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b weiter zer­ streut und verdampft. Da die Dicken der jeweiligen Alumini­ umabscheidungsschichten 5a, 5b gering sind, wird die Zer­ streuung der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b bei jedem Fließen des Kurzschlußstroms durch Corona-Entladung verstärkt. Demzufolge wird angenommen, daß die Kapazität stark erniedrigt wird.
Somit ist es für den Fall, daß der spezifische Wi­ derstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b in einem Bereich zwischen 8 und 30 Ω/Flächeneinheit liegt, möglich, die Bedingungen der Durchbruchsspannung und des ma­ ximal zulässigen Lade- und Entladestroms zu erfüllen.
Vergleichsuntersuchung 3-B
In einer Vergleichsuntersuchung 3-B werden acht Ty­ pen von Kondensatoren (B) mit jeweils unterschiedlichem spe­ zifischen Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b von Fig. 2 vorbereitet. Alle acht Typen von Kondensa­ toren (B) weisen einen Aufbau auf, der in der ersten Ausfüh­ rungsform erläutert wurde, die durch das Kondensatorelement 1 in Fig. 2 gebildet ist, und bei allen acht Typen von Konden­ satoren (B) wurde der spezifische Widerstand der jeweiligen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b auf 15 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b der acht Typen von Kondensatoren (B) wurde auf 1, 1,5, 2, 3, 5, 7, 8 bzw. 9 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Jeder der acht Typen von Kon­ densatoren (B) ist in dem Gehäuse eingeschlossen, das mit der Vorrichtung zur Erfassung des Innendrucks versehen ist. Au­ ßerdem ist jedes der Metallikonteile 2a, 2b (Fig. 1) mit dem Elektrodenanschluß verbünden, und das Innere des Gehäuses ist mit dem Polybutenöl gefüllt.
In allen acht Typen von Kondensatoren (B) beträgt die Dicke jeder PET-Schicht 4a, 4b (Fig. 2) 10 µm und die Ka­ pazität jedes Kondensators 30 µF.
Das Ergebnis des Durchbruchstests bei den acht Ty­ pen von Kondensatoren (B) ist nachstehend unter Bezug auf Fig. 16 erläutert.
Fig. 16 ist ein Graph, der Testergebnisse des Durchbruchstests bei acht Typen von Kondensatoren (B) zeigt, bei dem die Abszisse den spezifischen Widerstand der jeweili­ gen Zinkabscheidungsschichten und die Ordinate die Durch­ bruchsspannung angibt.
Um den Mittelwert der Durchbruchsspannung bei den acht Typen von Kondensatoren (B) zu erhalten, wird der Durch­ bruchstest bei zehn Kondensatoren ausgeführt. Bei dem Durch­ bruchstest werden Testspannungen an die jeweiligen Kondensa­ toren angelegt, und die Testspannungen werden mit einer vor­ bestimmten Rate erhöht, bis bei jedem Kondensator der Durch­ bruch auftritt.
Die Testbedingungen beim Durchbruchstest sind wie folgt:
  • (1) Die Temperatur beträgt 20 ± 15°C,
  • (2) die Luftfeuchtigkeit beträgt 50 ± 20%, und
  • (3) die Erhöhungsrate der Testspannung be­ trägt 100 Volt pro Minute.
Wie mit einer durchgezogenen Linie 39 in Fig. 16 gezeigt ist, ist die Durchbruchsspannung für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungs­ schichten 6a, 6b 1 Ω/Flächeneinheit beträgt, um einige hun­ dert Volt im Vergleich zu derjenigen anderer Kondensatoren niedriger.
Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b 1,5 Ω/Flächeneinheit oder höher liegt, nimmt die Durchbruchs­ spannung stabil einen hohen konstanten Wert an.
Um die Selbstheilung nachzuweisen, zerlegten die Erfinder die jeweiligen Kondensatoren nach dem Durchbruchs­ test und betrachteten den Zustand der metallisierten Schich­ ten 3a, 3b (Fig. 2). Im Ergebnis wird für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschich­ ten 6a, 6b 1 Ω/Flächeneinheit beträgt, ein großer zerstörter Bereich in den jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b gebildet. Da die Dicken der jeweiligen Zinkabscheidungs­ schichten 6a, 6b zu groß sind, ist es unmöglich, daß die Selbstheilung in geeigneter Weise erfolgt. Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungs­ schichten 6a, 6b 1,5 Ω/Flächeneinheit oder höher liegt, er­ folgt die Selbstheilung in geeigneter Weise.
Die Ergebnisse des Lade- und Entladetests bei den acht Typen von Kondensatoren (B) sind nachstehend unter Bezug auf Fig. 17 erläutert.
Fig. 17 ist ein Graph, der Testergebnisse des Lade- und Entladetests bei den acht Typen von Kondensatoren (B) zeigt, bei dem die Abszisse den spezifischen Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten und die Ordinate die Ab­ fallrate der Kapazität angibt.
Um die maximal zulässigen Lade- und Entladeströme jedes der acht Typen von Kondensatoren (B) festzustellen, wird der Lade- und Entladetest bei zehn Kondensatoren jedes der acht Typen von Kondensatoren (B) durchgeführt. Als Wert der Abfallrate jedes Kondensators wird die Abfallrate nach 2500 Zyklen der Lade- und Entladeoperationen verwendet.
Die Testbedingungen beim Lade- und Entladetest sind wie folgt:
  • (1) Die angelegte Spannung beträgt 2500 Volt,
  • (2) die Spitzenströme des Ladestroms und des Entladestroms betragen 200 Ampere, und
  • (3) die Zeit einer Entladung beträgt 200 µs.
Wie mit einer durchgezogenen Linie 40 in Fig. 17 gezeigt ist, ist der Wert der Abfallrate der Kapazität klein und stabil für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b in einem Bereich zwischen 1 und 7 Ω/Flächeneinheit liegt.
Für den Fall, daß der spezifische Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b oberhalb 7 Ω/Flächeneinheit liegt, wird der Wert der Abfallrate der Ka­ pazität groß.
Um die Selbstheilung nachzuweisen, zerlegten die Erfinder außerdem die jeweiligen Kondensatoren nach dem Lade- und Entladetest und betrachteten den Zustand der metallisier­ ten Schichten.
Die Betrachtung bestätigte, daß die Zerstreuung je­ der Zinkabscheidungsschicht 6a, 6b erfolgt, wenn der spezifi­ sche Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a ob oberhalb 7 Ω/Flächeneinheit liegt. Da der spezifische Wi­ derstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b groß ist, sind die maximal zulässigen Lade- und Entladeströme ge­ ringer. Außerdem werden die jeweiligen Zinkabscheidungs­ schichten 6a, 6b durch das Fließen von Strom zerstreut und verdampft.
Somit ist es für den Fall-, daß der spezifische Wi­ derstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b in einem Bereich zwischen 1,5 und 7 Ω/Flächeneinheit liegt, mög­ lich, die Bedingungen der Durchbruchsspannung und der maximal zulässigen Lade- und Entladeströme zu erfüllen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der spezifi­ sche Widerstand der jeweiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b auf einen Bereich zwischen 1,5 und 7 Ω/Flächeneinheit ein­ gestellt. Demzufolge ist es möglich, eine Zerstreuung der je­ weiligen Zinkabscheidungsschichten 6a, 6b und eine Verminde­ rung der maximal zulässigen Lade- und Entladeströme zu ver­ meiden. Außerdem wird der spezifische Widerstand der jeweili­ gen Aluminiumabscheidungsschichten 5a, 5b auf einen Bereich zwischen 8 und 30 Ω/Flächeneinheit eingestellt. Dadurch ist es möglich, daß die Größe des Selbstheilungsbereichs 10 klein wird. Im Ergebnis ist es möglich, die Spannungsfestigkeit des Kondensators zu erhöhen.
Um die Feuchtigkeitbeständigkeitseigenschaften der Zinkabscheidungsschicht zu verbessern, ist es bekannt, eine gemischte Abscheidungsschicht (Legierung) aus Zink und Alumi­ nium anstelle der Zinkabscheidungsschicht zu verwenden. Bei dem Kondensator der vorliegenden Erfindung ist die Aluminium­ abscheidungsschicht auf der PET-Schicht ausgebildet, und die Zinkabscheidungsschicht ist auf der Aluminiumabscheidungs­ schicht auf der Seite eines Randbereichs der PET-Schicht aus­ gebildet. Das heißt, hinsichtlich der auf der PET-Schicht ausgebildeten Doppelabscheidungsschicht ist ein Unterschied zwischen dem Kondensator der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Kondensator mit der gemischten Abscheidungs­ schicht vorhanden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist klar, daß diese Offenbarung nicht als beschränkend anzusehen ist. Verschiedene Änderungen und Modifikationen sind dem Fachmann nach dem Studium der obigen Offenbarung klar. Demzu­ folge ist klar, daß die beiliegenden Ansprüche so auszulegen sind, daß sie alle Änderungen und Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims (4)

1. Kondensator mit:
einer zusammengewickelten Rolle aus zwei länglichen metallisierten Schichten (3a, 3b), wobei sich die metalli­ sierten Schichten (3a, 3b) überlappen,
wobei jede der zwei metallisierten Schichten (3a, 3b) eine längliche Kunststoffschicht (4a, 4b), eine auf der Kunststoffschicht (4a, 4b) ausgebildete Aluminiumabschei­ dungsschicht (5a, 5b) und eine längs eines Randes der Alumi­ niumabscheidungsschicht (5a, 5b) ausgebildete bandförmige Zinkabscheidungsschicht (6a, 6b) umfaßt,
wobei auf einer der zwei metallisierten Schichten (3a, 3b) die bandförmige Zinkabscheidungsschicht (6a, 6b) sich in Längsrichtung erstreckend auf einem Seitenrand der länglichen Kunststoffschicht (4a, 4b) ausgebildet ist und auf der anderen der zwei metallisierten Schichten (3a, 3b) die bandförmige Zinkabscheidungsschicht (6a, 6b) sich in Längs­ richtung erstreckend auf dem anderen Seitenrand der längli­ chen Kunststoffschicht (4a, 4b) angeordnet ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, bei dem die Aluminium­ abscheidungsschicht (5a, 5b) durch in Querrichtung beabstan­ det angeordnete und sich in Längsrichtung erstreckende läng­ liche Trennspalte (7a1, 7a2, 7a3, 7b1, 7b2, 7b3) in mehrere längliche Stücke unterteilt ist, wobei die länglichen Trenn­ spalte (7a1, 7a2, 7a3) einer der zwei metallisierten Schich­ ten (3a) zwischen jeweiligen länglichen Trennspalten (7b1, 7b2, 7b3) der anderen der zwei metallisierten Schichten (3b) derart angeordnet sind, daß die länglichen Trennspalte (7a1, 7a2, 7a3, 7b1, 7b2, 7b3) in zur Querrichtung parallel verlau­ fenden Schnittebenen versetzt zueinander angeordnet sind.
3. Kondensator nach Anspruch 2, bei dem die Aluminium­ abscheidungsschichten (5a, 5b) und die Zinkabscheidungs­ schichten (6a, 6b) in zumindest einer der zwei metallisierten Schichten (3a, 3b) in Längsrichtung der metallisierten Schichten (3a, 3b) in mehrere Stücke unterteilt sind.
4. Kondensator nach Anspruch 1, bei dem der spezifi­ sche Widerstand der Aluminiumabscheidungsschicht (5a, 5b) auf einen Wert im Bereich zwischen 8 und 30 Ω/Flächeneinheit und der spezifische Widerstand der Zinkabscheidungsschicht (6a, 6b) auf einen Wert im Bereich zwischen 1,5 und 7 Ω/Flächeneinheit eingestellt ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006015568A1 (de) * 2004-08-13 2006-02-16 Fischer & Tausche Holding Gmbh & Co. Kg Verfahren zur metallisierung von kondensatorfolien aus kunststoff und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734477B4 (de) * 1996-08-09 2005-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Metallisierter Filmkondensator und Vorrichtung und Verfahren für die Herstellung eines metallisierten Films für den metallisierten Filmkondensator
DE19856457A1 (de) * 1998-12-03 2000-06-08 Abb Research Ltd Folie für einen Folienkondensator und Folienkondensator
WO2003058654A1 (en) * 2002-01-04 2003-07-17 Toray Plastics (America), Inc. High ohm capacitor film
US7008838B1 (en) 2003-04-29 2006-03-07 Sbe, Inc. Configuring a capacitor with enhanced pulse reliability
EP1801825A1 (de) * 2005-12-23 2007-06-27 Abb Research Ltd. Eine Schicht, ein Kondensator, ein Spannungswandler und ein Verfahren zum Benutzen eines Kondensator
WO2008076846A2 (en) 2006-12-14 2008-06-26 Artificial Muscle, Inc. Fault-tolerant materials and methods of fabricating the same
JP2008263172A (ja) * 2007-03-20 2008-10-30 Toray Ind Inc 金属化フィルム、およびそれを用いたコンデンサ
US7952261B2 (en) 2007-06-29 2011-05-31 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications
JP4390001B2 (ja) * 2008-01-17 2009-12-24 トヨタ自動車株式会社 コンデンサ
JP5370363B2 (ja) * 2008-07-08 2013-12-18 パナソニック株式会社 金属化フィルムコンデンサ
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
US20120287554A1 (en) * 2011-02-16 2012-11-15 S B E, Inc. Patterned metallized film with enhanced underlayer for metallized capacitor applications
TWI542269B (zh) 2011-03-01 2016-07-11 拜耳材料科學股份有限公司 用於生產可變形聚合物裝置和薄膜的自動化生產方法
TW201250288A (en) 2011-03-22 2012-12-16 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer actuator lenticular system
WO2013142552A1 (en) 2012-03-21 2013-09-26 Bayer Materialscience Ag Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices
JP5903659B2 (ja) * 2012-04-17 2016-04-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 金属化フィルムコンデンサと金属化フィルムコンデンサの製造方法
US9640324B2 (en) 2012-06-01 2017-05-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Metallized film capacitor
WO2013192143A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Bayer Intellectual Property Gmbh Stretch frame for stretching process
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
JP6308743B2 (ja) * 2013-09-27 2018-04-11 株式会社日立製作所 高電圧コンデンサ及び高電圧発生装置
US11631545B2 (en) * 2017-10-27 2023-04-18 Kyocera Corporation Film capacitor, combination type capacitor, and inverter and electric vehicle employing the same
JP7193070B2 (ja) * 2018-02-05 2022-12-20 株式会社指月電機製作所 フィルムコンデンサ
JPWO2023054294A1 (de) * 2021-09-28 2023-04-06

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE867889C (de) * 1944-05-16 1953-02-19 Bosch Gmbh Robert Elektrischer Kondensator aus metallisierten Isolierstoffbaendern
EP0088137A1 (de) * 1982-03-06 1983-09-14 Steiner KG Selbstheilender elektrischer Kondensator
US4819127A (en) * 1987-07-15 1989-04-04 Belier Industries Metallized dielectric sheet for making capacitors of the wound type, and capacitors obtained
DE4328615A1 (de) * 1993-08-25 1995-03-02 Siemens Matsushita Components Elektrischer Kondensator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2701158B1 (fr) * 1993-01-29 1995-03-10 Lcc Cie Euro Composants Electr Condensateur de puissance.
US5610796A (en) * 1993-02-19 1997-03-11 Electronic Concepts, Inc. Metallized capacitor having increased dielectric breakdown voltage and method for making the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE867889C (de) * 1944-05-16 1953-02-19 Bosch Gmbh Robert Elektrischer Kondensator aus metallisierten Isolierstoffbaendern
EP0088137A1 (de) * 1982-03-06 1983-09-14 Steiner KG Selbstheilender elektrischer Kondensator
US4819127A (en) * 1987-07-15 1989-04-04 Belier Industries Metallized dielectric sheet for making capacitors of the wound type, and capacitors obtained
DE4328615A1 (de) * 1993-08-25 1995-03-02 Siemens Matsushita Components Elektrischer Kondensator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 07 153 642 A, In: Pat. Abstr. of JP *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006015568A1 (de) * 2004-08-13 2006-02-16 Fischer & Tausche Holding Gmbh & Co. Kg Verfahren zur metallisierung von kondensatorfolien aus kunststoff und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09102434A (ja) 1997-04-15
DE19641249C2 (de) 2003-04-30
US5696663A (en) 1997-12-09
JP3328477B2 (ja) 2002-09-24

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