JP2003229323A

JP2003229323A - フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2003229323A
Application number: JP2002025140A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Hiratsuka; 純一郎平塚; Mikio Sakata; 幹夫坂田; Masahiro Tanaka; 正博田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】「安全性」、「耐湿性」、および「小型化」
という３つのすべての特性を十分に満たしているフィル
ムコンデンサを提供すること。【解決手段】本発明に係るフィルムコンデンサは、高
分子フィルム１１１の表裏両面に金属１１２が蒸着され
た両面金属化フィルム１１と無地フィルム１２とを交互
に重ね合わせて積層又は巻回されたフィルムコンデンサ
素子２、およびフィルムコンデンサ素子２の側面に設け
られ、両面金属化フィルム１１の表裏両面に蒸着された
金属１１２にそれぞれ電気的に導通している一対の外部
電極３を備えたフィルムコンデンサ１において、高分子
フィルム１１１がポリプロピレンからなり、金属１１２
がアルミニウムからなり、無地フィルム１２がポリエス
テルフィルムからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィルムコンデンサ
に関し、より詳細には、使用する誘電体材料および電極
材料を適切に選択し組み合わせることにより、安全性お
よび耐湿性を向上させると共に小型化を実現できるフィ
ルムコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エレクトロニクス技術の進歩は著
しく、電子機器の高性能化が進んでいる。これらの機器
を構成する電子部品に対しても同様に高性能化が要望さ
れており、フィルム上に金属を蒸着して巻回または積層
することにより製造されるフィルムコンデンサも例外で
はない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】その中でも、フィルム
コンデンサには、安全性、耐湿性、および小型化が要望
されている。ここで、これらの各特性について詳細に説
明する。本明細書において、「安全性」とは、フィルム
コンデンサに対して、熱的・電気的ストレスが過剰に加
わり、フィルムコンデンサ内部で絶縁破壊が起こり、そ
の後も上記ストレスが加わり続けた場合、フィルムコン
デンサ自体が発熱し、誘電体が幅方向に収縮する。誘電
体が厚み方向に短絡する前に、フィルムコンデンサの内
部電極と外部電極との電気的導通が断たれる。このよう
に、発煙・発火もしないことを意味する。次に、「耐湿
性」とは、フィルムに蒸着された金属およびフィルム自
体の吸湿量が少なく、湿気によって当該金属およびフィ
ルム自体が腐食していく速さが遅いことを意味する。最
後に、「小型化」とはフィルムコンデンサが占める単位
体積あたりの静電容量が高いことを意味する。これら
「安全性」、「耐湿性」、および「小型化」という３つ
のすべての特性を十分に満たしているフィルムコンデン
サが所望されている。

【０００４】本発明者らは、鋭意検討した結果、２枚の
フィルムの材質をそれぞれ異なる所定の材質とすると共
に、一方のフィルムの両面に金属を蒸着し、他方のフィ
ルムには金属を蒸着しないまま用いることによって、こ
れら「安全性」、「耐湿性」、および「小型化」という
３つのすべての特性を十分に満たすことができるという
知見を見いだして本発明を完成させた。すなわち、本発
明は、３つのすべての特性を十分に満たしているフィル
ムコンデンサを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係るフィルムコンデンサは、高分子フィルムの表裏
両面に金属が蒸着された両面金属化フィルムと無地フィ
ルムとを交互に重ね合わせて積層または巻回されたフィ
ルムコンデンサ素子、およびフィルムコンデンサ素子の
側面に設けられ、両面金属化フィルムの表裏両面に蒸着
された金属にそれぞれ電気的に導通している一対の外部
電極を備えたフィルムコンデンサにおいて、高分子フィ
ルムがポリプロピレンからなり、金属がアルミニウムか
らなり、無地フィルムがポリエステルフィルムからなる
ことを特徴とする。

【０００６】無地フィルムがポリエチレンテレフタラー
トからなることが好ましい。

【０００７】無地フィルムがポリエチレンナフタラート
からなってもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。

【０００９】図１は本発明に係るフィルムチップコンデ
ンサ１の斜視図を示す。本発明に係るフィルムチップコ
ンデンサ１は、コンデンサ本体を構成するコンデンサ素
子２と、このコンデンサ素子２を間に挟む左右一対の外
部電極３とを備えている。次に、このコンデンサ素子２
を詳しく説明するために、Ａ−Ａ方向（以後、「コンデ
ンサ素子の左右方向」という。）の断面図を図２に示
す。

【００１０】図２に示すように、コンデンサ素子２は、
ポリプロピレンフィルム１１１の両面にアルミニウム１
１２を蒸着した両面金属化フィルム１１と、ポリエステ
ルフィルムからなる無地フィルム１２とから構成されて
いる。ポリプロピレンフィルム１１１の上面に蒸着され
たアルミニウム１１２ａはマージン１４ａを介して右側
の外部電極３Ｒに、ポリプロピレンフィルム１１１の下
面に蒸着されたアルミニウム１１２ｂはマージン１４ｂ
を介して左側の外部電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に
接続されている。また、アルミニウム１１２ａおよびア
ルミニウム１１２ｂと外部電極３Ｒおよび外部電極３Ｌ
とは直接接触していなくても、電気的に導通されていれ
ばよい。なお、図２においては、本発明に係るフィルム
チップコンデンサ１の構成を理解することを容易にする
ために、アルミニウム１１２とポリエステルフィルム１
２との間が離間した状態で描かれているが、実際のフィ
ルムチップコンデンサ１においては、これらは面接触し
ている。

【００１１】図３は本発明に係る巻回形コンデンサの切
断面の断面図を示す。本発明に係る巻回形コンデンサ１
Ｂは、コンデンサ本体を構成するコンデンサ素子２と、
このコンデンサ素子２を間に挟む左右一対の外部電極３
と、外部電極３と電気的に接続されているリード線３Ｂ
とを備えている。

【００１２】コンデンサ素子２は、ポリプロピレンフィ
ルム１１１の両面にアルミニウム１１２を蒸着した両面
金属化フィルム１１と、ポリエステルフィルムからなる
無地フィルム１２とから構成されている。ポリプロピレ
ンフィルム１１１の上面に蒸着されたアルミニウム１１
２ａはマージン１４ａを介して右側の外部電極３Ｒに、
ポリプロピレンフィルム１１１の下面に蒸着されたアル
ミニウム１１２ｂはマージン１４ｂを介して左側の外部
電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に接続されている。ま
た、アルミニウム１１２ａおよびアルミニウム１１２ｂ
と外部電極３Ｒおよび外部電極３Ｌとは直接接触してい
なくても、電気的に導通されていればよい。なお、図３
においては、本発明に係る巻回形コンデンサ１Ｂの構成
を理解することを容易にするために、アルミニウム１１
２とポリエステルフィルム１２との間が離間した状態で
描かれているが、実際の巻回形コンデンサ１Ｂにおいて
は、これらは面接触している。

【００１３】このようなフィルムチップコンデンサ１お
よび巻回形コンデンサ１Ｂの「安全性」を考える。外部
電極３と接触し、電気的に導通する両面金属化フィルム
１１にはポリプロピレンフィルム１１１が用られてい
る。ポリプロピレンフィルム１１１は過度の加熱により
収縮するという性質があるので、フィルムチップコンデ
ンサ１が発熱により耐熱温度を超えた場合には、ポリプ
ロピレンフィルム１１１はコンデンサ素子２の左右方向
に収縮する。図４に示されるように、アルミニウム１１
２はポリプロピレンフィルム１１１の両面に蒸着されて
いるので、ポリプロピレンフィルム１１１が過度の加熱
によりコンデンサ素子２の左右方向に縮むことによっ
て、ポリプロピレンフィルム１１１に蒸着しているアル
ミニウム１１２と外部電極３との電気的接続が物理的に
遮断される。そのため、ポリプロピレンフィルム１１１
の温度上昇が押さえられ、ポリプロピレンフィルム１１
１の発火や発煙を防ぐことが可能となる。従って、本発
明により「安全性」の高いフィルムチップコンデンサ１
および巻回形コンデンサ１Ｂを得ることが出来る。

【００１４】次に「耐湿性」について考えてみる。ポリ
プロピレンフィルム１１１が吸収する水分の吸湿量はポ
リエステルフィルム１２と比較して少ないため、ポリプ
ロピレンフィルム１１１が吸収した水分によってアルミ
ニウム１１２が腐食することを効果的に抑制できる。従
って、ポリプロピレンフィルム１１１を用いることによ
って、「耐湿性」に優れたフィルムチップコンデンサ１
および巻回形コンデンサ１Ｂをを得ることができる。

【００１５】最後に「小型化」について考えてみる。誘
電率についてポリプロピレンフィルムとポリエステルフ
ィルムとを比較すると、同一厚みおよび同一面積のフィ
ルムを用いた場合、ポリエステルフィルムの方がポリプ
ロピレンフィルムよりも誘電率が高いので、より多くの
静電容量を蓄積することができる。従って、本発明にお
いては、無地フィルムにポリエステルフィルム１２を用
いることにより、フィルムチップコンデンサ１および巻
回形コンデンサ１Ｂの小型化を達成することができる。

【００１６】本実施の形態１においては、上記示したよ
うに、ポリプロピレンフィルム１１１の両面にアルミニ
ウム１１２からなる金属薄膜電極を形成し、両面金属化
フィルム１１を完成させ、金属が蒸着されていない無地
のポリエステルフィルム１２と、両面金属化フィルム１
１とを交互に積層または巻回させる。このような構造に
することにより、「安全性」、「耐湿性」、および「小
型化」という３つのすべての特性を十分に満たしている
フィルムチップコンデンサおよび巻回形コンデンサを得
ることが可能となる。

【００１７】ここで、ポリプロピレンフィルム１１１に
アルミニウム１１２を蒸着させるための真空蒸着装置４
を図５に示す。アンワインダー４１よりポリプロピレン
フィルム１１１が巻き出されクリーングロール４２にポ
リプロピレンフィルム１１１を接触させながら、蒸発源
４３よりアルミニウムが蒸着され、ワインダー４４に巻
き取られる。このようにして両面金属化フィルム１１が
完成し、両面金属化フィルム１１と金属が蒸着されてい
ない無地のポリエステルフィルム１２とを積層する。こ
のように、積層された２種類のフィルムの両端面に金属
溶射をし、外部電極３を形成する。そして、図６に示さ
れるような母材コンデンサ１Ａといわれる、コンデンサ
素子の塊が完成する。母材コンデンサ１Ａをレーザーま
たは、図７に示されるような回転砥石刃４Ａを用いて切
断し、図１に示すフィルムチップコンデンサ１を得る。
なお、ポリエステルフィルムとはポリエチレンテレフタ
ラートフィルム、ポリエチレンナフタラートフィルムを
含む。また、母材コンデンサとしては両面金属化フィル
ム１１と無地のポリエステルフィルム１２とを交互に重
ね合わせて巻回したタイプもある。

【００１８】ここで、実施例１に用いていた両面金属化
フィルムと無地フィルムに用いる材料を変えたこと以外
は実施例１と同じとする。図８に示すように、ポリエス
テルフィルム１２の両面にアルミニウム１１２を蒸着し
た両面金属化フィルム５１と、ポリエステルフィルムか
らなる無地フィルム１２とから構成されている。ポリエ
ステルフィルム１２の上面に蒸着されたアルミニウム１
１２ａはマージン１４ａを介して右側の外部電極３Ｒ
に、ポリエステルフィルム１２の下面に蒸着されたアル
ミニウム１１２ｂはマージン１４ｂを介して左側の外部
電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に接続されている。ま
た、アルミニウム１１２ａおよびアルミニウム１１２ｂ
と外部電極３Ｒおよび外部電極３Ｌとは直接接触してい
なくても、電気的に導通されていればよい。

【００１９】無地フィルムとしてポリエステルフィルム
１２を用いることにより、多くの静電容量を蓄積でき
る。従って、上述した理由により「小型化」という観点
で考えると優れたコンデンサを得ることができるが、
「安全性」や「耐湿性」という特性では、ポリエステル
フィルムはポリプロピレンフィルムより劣るので、両面
金属化フィルム５１を構成するフィルムにもポリエステ
ルフィルム１２を用いた場合、「安全性」および「耐湿
性」が低下してしまう。

【００２０】次に、図９に示すように、両面金属化フィ
ルム６１にポリエステルフィルム１２を用い、また無地
フィルムにポリプロピレンフィルム１１１を用いる場合
を考える。図９に示すように、ポリエステルフィルム１
２の両面にアルミニウム１１２を蒸着した両面金属化フ
ィルム６１と、ポリプロピレンフィルム１１１からなる
無地フィルム１１１とが交互に積層して構成されてい
る。ポリエステルフィルム１２の上面に蒸着されたアル
ミニウム１１２ａはマージン１４ａを介して右側の外部
電極３Ｒに、ポリエステルフィルム１２の下面に蒸着さ
れたアルミニウム１１２ｂはマージン１４ｂを介して左
側の外部電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に接続されて
いる。また、アルミニウム１１２ａおよびアルミニウム
１１２ｂと外部電極３Ｒおよび外部電極３Ｌとは直接接
触していなくても、電気的に導通されていればよい。図
９において、コンデンサの最上段と最下段に積層される
保護膜はポリプロピレンフィルム１１１およびポリエス
テルフィルム１２のどちらでもよい。

【００２１】両面金属化フィルムにポリエステルフィル
ム１２を用いることから多くの静電容量をコンデンサに
蓄積することが可能になり「小型化」が実現でき、上記
記載したように、両面金属化フィルムにポリエステルフ
ィルム１２を用いると「安全性」および「耐湿性」は低
下してしまう。

【００２２】次に、両面金属化フィルムおよび無地フィ
ルムともにポリプロピレンフィルムを用いた時を考え
る。図１０に示すように、コンデンサ素子２はポリプロ
ピレンフィルム１１１の両面にアルミニウムと亜鉛との
合金１１３を蒸着した両面金属化フィルム９１と、ポリ
プロピレンフィルムからなる無地フィルム１１１とが交
互に積層されて構成されている。ポリプロピレンフィル
ム１１１の上面に積層されたアルミニウムと亜鉛の合金
１１３ａはマージン１４ａを介して右側の外部電極３Ｒ
に、ポリプロピレンフィルム１１１の下面に蒸着された
アルミニウムと亜鉛との合金１１３ｂはマージン１４ｂ
を介して左側の外部電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に
接続されている。また、アルミニウムと亜鉛の合金１１
３ａおよびアルミニウムと亜鉛の合金１１３ｂと外部電
極３Ｒおよび外部電極３Ｌとは直接接触していなくて
も、電気的に導通されていればよい。

【００２３】両面金属化フィルムおよび無地フィルムに
ポリプロピレンフィルム１１１を用いると「小型化」が
困難であるだけでなく、ポリプロピレンフィルム１１１
の両面に蒸着される金属としてアルミニウムと亜鉛の合
金１１３ａおよびアルミニウムと亜鉛の合金１１３ｂを
用いていることから、亜鉛の部分が吸湿による酸化のた
めに容易に腐食してしまう。従って、「安全性」という
観点においては問題ないが、「耐湿性」および「小型
化」という観点では劣ってしまう。

【００２４】さらに、両面金属化フィルムではなく、片
面金属化フィルムを用いる場合を考える。図１１に示す
ように、フィルムコンデンサ８はポリプロピレンフィル
ム１１１の片面にアルミニウム１１２ｃを蒸着した片面
金属化フィルム８１と、ポリプロピレンフィルム１１１
の片面にアルミニウム１１２ｄを蒸着した片面金属化フ
ィルム８２とが積層して構成されている。ポリプロピレ
ンフィルム１１１に蒸着されたアルミニウム１１２ｃは
マージン１４ｃを介して右側の外部電極３Ｒに、もう１
枚のポリプロピレンフィルム１１１に積層されたアルミ
ニウム１１２ｄはマージン１４ｄを介して左側の外部電
極３Ｌにそれぞれ接触し電気的に接続されている。マー
ジン１４ｃとマージン１４ｄは反対方向を向いている。
また、アルミニウム１１２ｃおよびアルミニウム１１２
ｄと外部電極３Ｒおよび外部電極３Ｌとは直接接触して
いなくても、電気的に導通されていればよい。

【００２５】片面金属化フィルムにポリプロピレンフィ
ルム１１１を用いることから多くの静電容量をコンデン
サに蓄積することは難しくなる。従って「安全性」や
「耐湿性」は確保できるが、「小型化」は困難となる。
なお、図１１において、上記記載のように、お互いの片
面金属化フィルム８１、８２は面接触している。

【００２６】図１２に示すように、フィルムコンデンサ
９はポリエステルフィルム１２の片面にアルミニウム１
１２ａを蒸着した片面金属化フィルム９１と、ポリプロ
ピレンフィルム１１１の片面にアルミニウム１１２ｅを
蒸着した片面金属化フィルム９２とが交互に積層して構
成されている。ポリエステルフィルム１２に蒸着された
アルミニウム１１２ａはマージン１４ａを介して右側の
外部電極３Ｒに、もう１枚のポリプロピレンフィルム１
１１に蒸着されたアルミニウム１１２ｅはマージン１４
ｅを介して左側の外部電極３Ｌにそれぞれ接触し電気的
に接続されている。マージン１４ａとマージン１４ｅは
反対方向を向いている。また、アルミニウム１１２ａお
よびアルミニウム１１２ｅと外部電極３Ｒおよび外部電
極３Ｌとは直接接触していなくても、電気的に導通され
ていればよい。図１２において、コンデンサの最上段と
最下段に積層される保護膜はポリプロピレンフィルム１
１１およびポリエステルフィルム１２のどちらでもよ
い。

【００２７】一方の片面金属化フィルムにポリエステル
フィルム１２を用いることから多くの静電容量をコンデ
ンサに蓄積することが可能になるが、上記記載したよう
に、ポリエステルフィルム１２は「安全性」や「耐湿
性」を低下させてしまう。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、従来不可能と考えられて
いた「安全性」「耐湿性」「小型化」という３つのすべ
ての特性を十分に満たすフィルムコンデンサが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるフィルムチップコ
ンデンサ１の斜視図

【図２】本発明の実施の形態におけるフィルムチップコ
ンデンサ１の切断面の断面図

【図３】本発明の実施の形態における巻回形コンデンサ
１Ｂの切断面の断面図

【図４】本発明の実施の形態におけるポリプロピレンフ
ィルムがコンデンサ素子の左右方向に収縮した時の断面
図

【図５】本発明の実施の形態における真空蒸着装置を示
す図

【図６】母体コンデンサの斜投影図

【図７】積層型フィルムコンデンサの切断工程の斜視図

【図８】比較例１におけるフィルムコンデンサの切断面
の断面図

【図９】比較例２におけるフィルムコンデンサの切断面
の断面図

【図１０】比較例３におけるフィルムコンデンサの切断
面の断面図

【図１１】比較例４におけるフィルムコンデンサの切断
面の断面図

【図１２】比較例５におけるフィルムコンデンサの切断
面の断面図

【符号の説明】１：フィルムチップコンデンサ１Ａ：母材コンデンサ１Ｂ：巻回形コンデンサ１１：両面金属化フィルム１１１：ポリプロピレン１１２ａ：アルミニウム１１２ｂ：アルミニウム１１２ｃ：アルミニウム１１２ｄ：アルミニウム１１２ｅ：アルミニウム１１３ａ：アルミニウムと亜鉛の合金１１３ｂ：アルミニウムと亜鉛の合金１２：ポリエステル１４ａ：マージン１４ｂ：マージン１４ｃ：マージン１４ｄ：マージン１４ｅ：マージン２：コンデンサ素子３：外部電極３Ｂ：リード線３Ｒ：外部電極３Ｌ：外部電極４：真空蒸着装置４Ａ：回転砥石刃４１：アンワインダー４２：クリーングロール４３：蒸着源４４：ワインダー５：フィルムコンデンサ５１：両面金属化フィルム６：フィルムコンデンサ６１：両面金属化フィルム７：フィルムコンデンサ７１：両面金属化フィルム８：フィルムコンデンサ８１：片面金属化フィルム８２：片面金属化フィルム９：フィルムコンデンサ９１：片面金属化フィルム９２：片面金属化フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中正博大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E082 AA01 AB03 AB04 BB01 BC01 BC19 BC36 EE05 EE07 FF05 FG06 FG36 GG27 PP03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子フィルムの表裏両面に金属が蒸着
された両面金属化フィルムと無地フィルムとを交互に重
ね合わせて積層又は巻回されたフィルムコンデンサ素
子、および前記フィルムコンデンサ素子の側面に設けら
れ、前記両面金属化フィルムの表裏両面に蒸着された金
属にそれぞれ電気的に導通している一対の外部電極を備
えたフィルムコンデンサにおいて、前記高分子フィルムがポリプロピレンからなり、前記金属がアルミニウムからなり、前記無地フィルムがポリエステルフィルムからなること
を特徴とする、フィルムコンデンサ。
【請求項２】前記無地フィルムがポリエチレンテレフ
タラートからなる、請求項１に記載のフィルムコンデン
サ。
【請求項３】前記無地フィルムがポリエチレンナフタ
ラートからなる、請求項１に記載のフィルムコンデン
サ。