JP2000012368A - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保安性試験を満足するヒューズ部を精度良く
かつ低コストで形成でき、しかも亜鉛やアルミニウム−
亜鉛の合金といった金属化フィルムコンデンサにおいて
ヒューズ部に短絡電流が流れ続け誘電体破壊を引き起こ
すのを防ぐことができる金属化フィルムコンデンサを得
る。 【解決手段】 誘電体フィルム１の片面または両面に金
属蒸着膜２を形成した金属化フィルムを、一対の金属蒸
着膜２が誘電体フィルム１を介して対抗するように積層
または巻回してコンデンサ素子を形成し、コンデンサ素
子の両端面に電極引出部を設けた金属化フィルムコンデ
ンサであって、一対の金属蒸着膜２の少なくとも一方を
分割電極１２と共通電極１３とで構成し、各分割電極１
２をヒューズ部７を介して共通電極１３に接続し、ヒュ
ーズ部７の蒸着膜厚を他の部分の蒸着膜厚より薄くした
ことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、力率改善用の電
力用コンデンサ、電気機器用コンデンサ、各種電源回路
用のコンデンサおよび通信機器等に使用される金属化フ
ィルムコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属化フィルムの蒸着電極を微小
分割してヒューズ機構を付加するものや、そのフィルム
を用いたコンデンサは、特開平４ー２２５５０８号公報
や特開平８ー３１６９０号公報等で公知となっており、
これらの公知技術を用いてヒューズ機構付きの金属化フ
ィルムコンデンサを製造することは可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の技術を用いて金属化フィルムコンデンサを構成し
た場合、種々の課題があった。すなわち、蒸着電極を金
属化フィルムの長手方向と幅方向に渡って複数の微小ブ
ロックとし、各ブロック間にヒューズ部を設けた構成で
は、自己回復でクリアリングできない微小破壊が発生し
た場合、過大な短絡電流が流れ、ヒューズ部が動作して
その部分を金属化フィルムコンデンサから切り離すが、
ヒューズ幅はＪＩＳ４９０８等に記載の保安性試験を満
足するためにかなり細い幅としなければならないことが
多く、その細いヒューズ幅を精度良く、しかも低コスト
で形成することが非常に困難であった。

【０００４】特に、蒸着金属が亜鉛やアルミニウム−亜
鉛の合金といった金属化フィルムコンデンサの場合、電
極引出部に接する部分の抵抗値を他の部分と比較して低
くすることが一般的に知られているが、この場合、蒸着
膜抵抗値の低い部分にヒューズ部があると、つまり蒸着
膜が厚い部分では金属化フィルムコンデンサ特有の自己
回復作用でのクリアリングするためのエネルギーが他の
部分と比較して大きくなるため、クリアリングできない
破壊が発生することが多く、短絡電流が流れ続け誘電体
破壊を引き起こすことがあった。

【０００５】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、保安性試験を満足するヒューズ部を精度良くかつ
低コストで形成でき、しかも亜鉛やアルミニウム−亜鉛
の合金といった金属化フィルムコンデンサにおいてヒュ
ーズ部に短絡電流が流れ続け誘電体破壊を引き起こすの
を防ぐことができる金属化フィルムコンデンサを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の金属化フ
ィルムコンデンサは、誘電体フィルムの片面または両面
に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを、一対の金
属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対抗するように積
層または巻回してコンデンサ素子を形成し、コンデンサ
素子の両端面に電極引出部を設けた金属化フィルムコン
デンサであって、一対の金属蒸着電極の少なくとも一方
を分割電極と共通電極とで構成し、各分割電極をヒュー
ズ部を介して共通電極に接続し、ヒューズ部の蒸着膜厚
を他の部分の蒸着膜厚より薄くしたことを特徴とするも
のである。

【０００７】請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ
によると、各々の分割電極に設けたヒューズ部の蒸着膜
厚を他の部分の蒸着膜厚より薄くすることで、蒸着膜抵
抗値を他の部分と比較して高くしたので、精度を要する
細いヒューズ幅を形成しなくても、細いヒューズと同等
のヒューズ動作性を確保できる。すなわち、自己保安機
構のヒューズ部はその部分に流れる電流のジュール熱に
よりその部分の金属を溶融させてヒューズ部を動作させ
る原理であるため、ヒューズ部の強度はその体積で決定
される。つまり、ヒューズ幅×ヒューズ長さ×厚みで決
定され、蒸着膜の厚みを制御することでヒューズ強度を
設定できる。

【０００８】請求項２記載の金属化フィルムコンデンサ
は、請求項１において、蒸着金属が亜鉛またはアルミニ
ウム−亜鉛の合金からなり、電極引出部に接する部分の
蒸着膜厚を他の部分の蒸着膜厚より厚くしたことを特徴
とするものである。請求項２記載の金属化フィルムコン
デンサによると、請求項１の作用に加え、蒸着金属が亜
鉛またはアルミニウム−亜鉛の合金であり、かつ電極引
出部に接する部分の蒸着膜厚を他の部分の蒸着膜厚より
厚くすることで、蒸着膜抵抗値を他の部分と比較して低
くしたので、メタリコンコンタクト強度が上昇する。ま
た、アルミニウム単体蒸着フィルムコンデンサと比較し
た場合、微小破壊時のクリアリングを行うのに小さなエ
ネルギーで済むという金属特性を生かしてアルミニウム
蒸着フィルムコンデンサより高電位傾度化、小型化が可
能になる。さらに、ヒューズ部の蒸着膜抵抗値を高くし
てあるので、蒸着膜が厚い部分にヒューズ部があって
も、クリアリングできない破壊により短絡電流が流れ続
けて誘電体破壊を引き起こすのを回避できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態について
図１ないし図８に基づいて説明する。この実施の形態の
金属化フィルムコンデンサは、図１ないし図５に示すよ
うに、一方の金属蒸着電極が誘電体フィルムの長手方向
に複数個に一定間隔で分割され、その各々の分割電極毎
にヒューズ部を形成して金属化フィルムコンデンサとし
たものである。

【００１０】すなわち、誘電体フィルム１の片面に金属
蒸着電極となる金属蒸着膜２を形成した金属化フィルム
１０，１１を、一対の金属蒸着膜２が誘電体フィルム１
を介して対向するように積層または巻回してコンデンサ
素子１４とし、その両端面に金属溶射による電極引出部
３を設ける。金属蒸着膜２は亜鉛またはアルミニウム−
亜鉛の合金からなり、電極引出部３に接する部分の蒸着
膜厚をマスク法にて厚くして蒸着膜抵抗値を他の部分と
比較して低くする。４が低抵抗部、５が高抵抗部であ
る。また、６はマージン部である。

【００１１】そして、一方の金属化フィルム１０の金属
蒸着膜２に電極仕切り部８を形成して保安機構となる分
割電極１２とし、各分割電極１２と共通電極１３をヒュ
ーズ部７を介して接続する。ヒューズ部７は、蒸着膜厚
を薄くして蒸着膜抵抗値を他の部分と比較して高くして
ある。なお、双方の金属蒸着膜２がヒューズ部７を有す
る一対の金属化フィルム１０，１１を用い、これらを積
層，巻回してコンデンサ素子を形成してもよい。また、
誘電体フィルム１の両面に金属蒸着膜２を形成してもよ
い。

【００１２】また、図６に示すように、アルミニウムか
らなる金属蒸着膜２を形成した金属化フィルム１０′を
用いてもよい。また、他の実施の形態として、一方の金
属蒸着電極が誘電体フィルムの長手方向と幅方向に渡っ
て複数の微小ブロック部からなる分割電極としたもので
もよい。

【００１３】すなわち、図７および図８に示すように、
亜鉛またはアルミニウム−亜鉛の合金からなる金属蒸着
膜２を複数の微小ブロック部９に分割して分割電極と
し、各微小ブロック部９にヒューズ部７を設けて金属化
フィルム１０″とする。この金属化フィルム１０″と金
属化フィルム１１を積層または巻回してコンデンサ素子
とし、その両端面に電極引出部３を設けて金属化フィル
ムコンデンサを形成する。

【００１４】なお、微小ブロック９を形成する金属蒸着
膜２に、アルミニウムを用いてもよい。この実施の形態
の金属化フィルムコンデンサによると、保安機構となる
各々の分割電極に設けたヒューズ部７の蒸着膜厚を他の
部分の蒸着膜厚より薄くすることで、蒸着膜抵抗値を他
の部分と比較して高くしたので、精度を要する細いヒュ
ーズ幅を形成しなくても、細いヒューズと同等のヒュー
ズ動作性を確保できる。すなわち、自己保安機構のヒュ
ーズ部７はその部分に流れる電流のジュール熱によりそ
の部分の金属を溶融させてヒューズ部７を動作させる原
理であるため、ヒューズ部７の強度はその体積で決定さ
れる。つまり、ヒューズ幅×ヒューズ長さ×厚みで決定
され、蒸着膜の厚みを薄くすることで簡単にヒューズ部
７の蒸着膜抵抗値を高くすることができる。よって、製
造困難でコスト高な狭幅化ヒューズ付きの金属化フィル
ムを使用する必要がなく、精度良くかつ低コストでヒュ
ーズ部を形成でき、しかもコンデンサ特性においても保
安性の向上が図れる。

【００１５】また、蒸着金属が亜鉛またはアルミニウム
−亜鉛の合金であり、かつ電極引出部３に接する部分の
抵抗値が他の部分と比較して低いために、メタリコンコ
ンタクト強度が上昇する。また、アルミニウム単体蒸着
フィルムコンデンサと比較した場合、微小破壊時のクリ
アリングを行うのに小さなエネルギーで済むという金属
特性を生かしてアルミニウム蒸着フィルムコンデンサよ
り高電位傾度化、小型化が可能になる。さらに、ヒュー
ズ部７の蒸着膜抵抗値を高くしてあるので、蒸着膜が厚
い部分にヒューズ部７があっても、クリアリングできな
い破壊によって短絡電流が流れ続けて誘電体破壊を引き
起こすのを回避できる。

【００１６】次に、この発明の金属化フィルムコンデン
サの実施例を具体的な数値を用いて詳細に説明する。 実施例１ 厚さ６μｍのポリプロピレンフィルムに、亜鉛−アルミ
ニウムの合金を真空蒸着機を用いて蒸着して金属化フィ
ルムを形成した。そして、電極引出部３に接する低抵抗
部４の蒸着膜抵抗値を２〜８（Ω／□）、その他の高抵
抗部５の抵抗値を１２〜３０（Ω／□）、ヒューズ部７
の抵抗値を８〜１２（Ω／□）とした分割電極パターン
を施した金属化フィルム１０（図２，図３参照）と、分
割電極パターンのない金属化フィルム１１（図４，図５
参照）とを一対として巻回し、コンデンサ素子を形成
し、両端面に電極引出部３を設けて金属化フィルムコン
デンサとした。

【００１７】実施例２ 実施例１と同様に、厚さ６μｍのポリプロピレンフィル
ムに、亜鉛−アルミニウムの合金を真空蒸着機を用いて
蒸着して金属化フィルムを形成した。そして、電極引出
部３に接する低抵抗部４の蒸着膜抵抗値を２〜８（Ω／
□）、その他の高抵抗部５の抵抗値を１２〜３０（Ω／
□）、低抵抗部４におけるヒューズ部７の抵抗値を８〜
１２（Ω／□）、高抵抗部５におけるヒューズ部７の抵
抗値を２０〜５０（Ω／□）とした微小ブロックの分割
電極パターンを施した金属化フィルム１０″（図７，図
８参照）と、分割電極パターンのない金属化フィルム１
１（図４，図５参照）とを一対として巻回し、コンデン
サ素子を形成し、両端面に電極引出部３を設けて金属化
フィルムコンデンサとした。

【００１８】比較例１ 金属化フィルム１０のヒューズ部７の蒸着膜厚を他の部
分より薄くしていない以外は実施例１と同様とした。 比較例２ 金属化フィルム１０″のヒューズ部７の蒸着膜厚を他の
部分より薄くしていない以外は実施例２と同様とした。

【００１９】最高許容温度下での保安性試験と、最高許
容温度＋１５℃下でのＪＩＳ４９０８記載の保安性試験
を実施したところ、表１に示す結果となった。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の保安性試験はＪＩＳ４９０８に基づ
く試験方法で実施し、コンデンサ静電容量がほぼ０とな
れば保安機構が動作したとみなした。この場合、最高許
容温度下では、実施例１，２、比較例１，２とも全数保
安機構が動作しコンデンサ特性に差が現れなかったた
め、さらに周囲温度を１５℃上昇させて同様に試験を実
施した。

【００２２】最高許容温度＋１５℃では、実施例１，２
は全数保安機構動作となったものの比較例１では４０
％、比較例２では８０％となった。破壊箇所は、比較例
１，２とも電極引出部に接する蒸着膜が厚い箇所での破
壊と中央部の蒸着膜が薄い箇所での破壊であった。この
結果により、電極引出部に接する蒸着膜が厚い箇所での
破壊は、自己回復によるクリアリングのエネルギーが他
の部分に比較して大きくなるために破壊部分が完全にク
リアリングできず、短絡電流が流れ続けたためにヒュー
ズ部が動作する前に誘電体破壊を引き起こしたと考えら
れる。また、中央部の蒸着膜が薄い箇所での破壊は、微
小破壊のクリアリングによる短絡電流ではヒューズ部が
動作せず、そのブロックでの破壊が進行し続け、誘電体
破壊が周辺のブロックへ拡大し、コンデンサの破壊に至
ったと考えられる。

【００２３】これに対し、実施例１，２の金属化フィル
ムコンデンサは、ヒューズ部の蒸着膜の厚みが薄いため
にヒューズ部の動作性がよく、高温使用時においても安
定した保安機構動作性を有していることがわかる。ただ
し、ヒューズ部分の抵抗値が高すぎると、ヒューズとし
ての強度が極端に低下するため、ヒューズ部の膜厚はそ
の周辺部の膜厚の４０〜８０％程度が妥当である。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の金属化フィルムコンデン
サによると、各々の分割電極に設けたヒューズ部の蒸着
膜厚を他の部分の蒸着膜厚より薄くすることで、蒸着膜
抵抗値を他の部分と比較して高くしたので、精度を要す
る細いヒューズ幅を形成しなくても、細いヒューズと同
等のヒューズ動作性を確保できる。すなわち、自己保安
機構のヒューズ部はその部分に流れる電流のジュール熱
によりその部分の金属を溶融させてヒューズ部を動作さ
せる原理であるため、ヒューズ部の強度はその体積で決
定される。つまり、ヒューズ幅×ヒューズ長さ×厚みで
決定され、蒸着膜の厚みを制御することでヒューズ強度
を設定できる。よって、製造困難でコスト高な狭幅化ヒ
ューズ付きの金属化フィルムを使用する必要がなく、精
度良くかつ低コストでヒューズ部を形成でき、しかもコ
ンデンサ特性においても保安性の向上が図れる。

【００２５】請求項２記載の金属化フィルムコンデンサ
によると、請求項１の効果に加え、蒸着金属が亜鉛また
はアルミニウム−亜鉛の合金であり、かつ電極引出部に
接する部分の蒸着膜厚を他の部分の蒸着膜厚より厚くす
ることで、蒸着膜抵抗値を他の部分と比較して低くした
ので、メタリコンコンタクト強度が上昇する。また、ア
ルミニウム単体蒸着フィルムコンデンサと比較した場
合、微小破壊時のクリアリングを行うのに小さなエネル
ギーで済むという金属特性を生かしてアルミニウム蒸着
フィルムコンデンサより高電位傾度化、小型化が可能に
なる。さらに、ヒューズ部の蒸着膜抵抗値を高くしてあ
るので、蒸着膜が厚い部分にヒューズ部があっても、ク
リアリングできない破壊により短絡電流が流れ続けて誘
電体破壊を引き起こすのを回避でき、蒸着膜を厚くした
場合のクリアリングできない破壊に対しても、短絡電流
によって確実にヒューズ部を動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態における金属化フィル
ムコンデンサの断面模式図である。

【図２】この発明の一実施の形態における一方の金属化
フィルムの部分平面図である。

【図３】図２の III− III断面図である。

【図４】この発明の一実施の形態における他方の金属化
フィルムの部分平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】この発明の一実施の形態における一方の金属化
フィルムの変形例の断面図である。

【図７】この発明の一実施の形態における一方の金属化
フィルムの分割電極パターンの異なる例の部分平面図で
ある。

【図８】図７のVIII−VIII断面図である。

【符号の説明】

１ 誘電体フィルム ２ 金属蒸着膜（金属蒸着電極） ３ 電極引出部 ４ 低抵抗部 ５ 高抵抗部 ６ マージン部 ７ ヒューズ部 ８ 電極区切り部 ９ 微小ブロック部（分割電極） １０，１０′，１０″，１１ 金属化フィルム １２ 分割電極 １３ 共通電極 １４ コンデンサ素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体フィルムの片面または両面に金属
   蒸着電極を形成した金属化フィルムを、一対の金属蒸着
   電極が誘電体フィルムを介して対抗するように積層また
   は巻回してコンデンサ素子を形成し、前記コンデンサ素
   子の両端面に電極引出部を設けた金属化フィルムコンデ
   ンサであって、前記一対の金属蒸着電極の少なくとも一
   方を分割電極と共通電極とで構成し、前記各分割電極を
   ヒューズ部を介して前記共通電極に接続し、前記ヒュー
   ズ部の蒸着膜厚を他の部分の蒸着膜厚より薄くしたこと
   を特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. 【請求項２】 蒸着金属が亜鉛またはアルミニウム−亜
   鉛の合金からなり、電極引出部に接する部分の蒸着膜厚
   を他の部分の蒸着膜厚より厚くしたことを特徴とする請
   求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。