JP2008103451A

JP2008103451A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2008103451A
Application number: JP2006283363A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Matsuoka; 秀和松岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】ハイブリッド自動車等に使用される金属化フィルムコンデンサに関し、小型大容量化を図ることを目的とする。
【解決手段】一対の金属化フィルムを金属蒸着電極が誘電体フィルム１を介して対向するように巻回し、この両端面にメタリコン電極を形成した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属蒸着電極が、高抵抗の第１の金属蒸着電極２と低抵抗の第２の金属蒸着電極３を積層形成し、第２の金属蒸着電極３に分割電極を設けた構成により、第１の金属蒸着電極２をヒューズとして分割電極を接続した自己保安機構を構成することができるようになり、しかも、この自己保安機構を構成する分割電極には非金属蒸着部が存在しないために面積ロスの発生が皆無となり、有効電極面積を拡大して小型大容量化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用として最適な金属化フィルムコンデンサに関するものである。

近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶという）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。

このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、さらに市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。

図６はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面模式図、図７はこの金属化フィルムコンデンサに使用される第１の金属化フィルムの模式図であり、図６と図７において、１１と１１ａは誘電体フィルム、１２と１２ａはこの誘電体フィルム１１、１１ａに蒸着形成した金属蒸着電極、１３と１３ａはこのような金属蒸着電極を厚く形成して抵抗値を低くした低抵抗部、１４は微小破壊発生時に後述する分割電極を分断するヒューズ部、１５と１５ａは金属蒸着しないマージン部、１６は上記ヒューズ部１４で接続された分割電極を形成する電極区切り部、１７は上記低抵抗部１３、１３ａの幅、１８はこの電極区切り部１６によって分割電極に区切られた微小ブロック、１９は第１の金属化フィルム、２０は第２の金属化フィルムを示すものである。

そして、このように構成された第１の金属化フィルム１９と第２の金属化フィルム２０とを、図６に示すように金属蒸着電極１２、１２ａが誘電体フィルム１１、１１ａを介して対向するようにして巻回することにより素子を形成し、この素子の両端面に金属溶射によってメタリコン電極（図示せず）を形成することにより金属化フィルムコンデンサが構成されているものであった。

なお、上記第２の金属化フィルム２０は、第１の金属化フィルム１９と同様に、微小ブロック１８やヒューズ部１４を有する電極形状、あるいは微小ブロック１８やヒューズ部１４を有しない電極形状、のいずれであっても良いものである。

このように構成された従来の金属化フィルムコンデンサは、分割電極による微小ブロック１８をヒューズ部１４で接続することにより形成された自己保安機構の動作性を向上させることができるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−８５８７０号公報

しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、分割電極による微小ブロック１８をヒューズ部１４で接続することにより自己保安機構を構成するようにしているため、上記分割電極を構成する微小ブロック１８は非金属蒸着部からなる電極区切り部１６によって区切られるようにしていることから、この電極区切り部１６はコンデンサの対向部として働かないために面積ロスとなるという課題があった。

従って、このような非金属蒸着部からなる電極区切り部１６による面積ロスを減らすために、微小ブロック１８の面積を大きくすることも考えられるが、このような手段によっても面積ロスを皆無にすることはできないばかりでなく、自己保安機構が動作して微小破壊が発生した際に、容量減少が大きくなるために採用できないという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決し、面積ロスを発生することなく自己保安機構を構成し、小型大容量化を実現することが可能な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ものである。

上記課題を解決するために本発明は、一対の金属化フィルムを金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回し、この両端面にメタリコン電極を形成した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属蒸着電極を、抵抗値が異なる２つの金属蒸着電極を積層形成することにより構成し、かつ、いずれか１つの金属蒸着電極に電極パターンを形成した構成としたものである。

以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、抵抗値が異なる２つの金属蒸着電極を積層形成する構成により、高抵抗の金属蒸着電極と低抵抗の金属蒸着電極を積層形成し、かつ、低抵抗の金属蒸着電極に分割電極を設けることにより、高抵抗の金属蒸着電極をヒューズとして分割電極を接続した自己保安機構が構成できるようになり、しかも、この自己保安機構を構成する分割電極には非金属蒸着部が存在しないために面積ロスが発生することが無くなり、有効電極面積を拡大して小型大容量化を図ることができるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図と断面図であり、図１において、１は誘電体フィルム、２はこの誘電体フィルム１上に蒸着形成された第１の金属蒸着電極、３はこの第１の金属蒸着電極２上に蒸着形成された第２の金属蒸着電極、４はこの第２の金属蒸着電極３を形成しない電極区切り部であり、これにより第２の金属蒸着電極３を複数の微小なセルに分割した分割電極を構成しているものである。５は非金属蒸着部からなるマージン部である。

上記誘電体フィルム１としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を使用することができる。

上記第１の金属蒸着電極２ならびに第２の金属蒸着電極３としては、アルミニウム、亜鉛等を用いることができ、蒸着膜の厚みを変化させることによって抵抗値を変化させるようにし、第１の金属蒸着電極２の抵抗値は２〜２０Ω／ｃｍ²、好ましくは８〜１５Ω／ｃｍ²、第２の金属蒸着電極３の抵抗値は２１〜１００Ω／ｃｍ²、好ましくは２１〜５０Ω／ｃｍ²である。

このような構成により、上記第２の金属蒸着電極３に設けた電極区切り部４によって複数に分割された微小なセルどうしは、第１の金属蒸着電極２をヒューズとして夫々接続された構成となり、このような分割電極を構成する上記電極区切り部４は、従来の非金属蒸着部により形成されるものとは異なり、電極区切り部４には第１の金属蒸着電極２が存在していることからコンデンサの対向部としても機能するため、面積ロスの発生が皆無になるものである。

なお、このようなヒューズ機能を確実に動作させるためには、上記電極区切り部４によって分割された１つの微小なセルの周縁に形成された第１の金属蒸着電極２の総抵抗値が、上記１つの微小なセルの抵抗値よりも高くなるように設定することが必要である。

図２（ａ）、（ｂ）はこのような効果を分かり易くするために、上記図１に示した本発明による金属化フィルムに形成した金属蒸着電極と同じパターンの金属蒸着電極を従来技術により形成した例を示したものであり、図２において、６は誘電体フィルム、７はこの誘電体フィルム６上に蒸着形成された金属蒸着電極、８はこの金属蒸着電極７を複数に分割して微小なセルに分割するために設けられた非金属蒸着部からなる電極区切り部、９はこの電極区切り部８により複数に分割された微小なセルどうしを接続したヒューズ部である。

従って、このような従来技術によって形成された金属化フィルムは、電極区切り部８が非金属蒸着部により形成されていることから、この電極区切り部８はコンデンサの対向部として働かないために大きな面積ロスが発生することがよく分かるものである。

このように本発明による金属化フィルムコンデンサは、自己保安機構ならびに分割電極を構成する電極区切り部４には非金属蒸着部が存在しないことからコンデンサの対向部としても機能するため、面積ロスの発生が皆無となり、有効電極面積を拡大して小型大容量化を図ることができるばかりでなく、従来技術による幅方向のヒューズから厚み方向のヒューズになるために、製造上の管理が容易になるという格別の効果を奏するものである。

なお、このような金属化フィルムの作製は、従来技術と同様に、誘電体フィルム１上に第１の金属蒸着電極２を蒸着形成した後、電極区切り部４のパターンをマスキング、オイル転写等の手段によって形成し、第２の金属蒸着電極３を蒸着形成することにより作製できるものである。

次に、具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
図３（ａ）は実施例１による金属化フィルムの構成を示した平面図、図３（ｂ）は同（ａ）による金属化フィルムに形成した金属蒸着電極と同じパターンの金属蒸着電極を従来技術により形成した例を比較用に示したものである。

図３（ａ）に示す金属化フィルムは、上記実施の形態１の図１において説明した金属化フィルムと同様に分割電極を形成し、電極区切り部４の幅を０．５ｍｍ、この電極区切り部４によって分割された微小なセルが３０ｍｍ×１０ｍｍになるようにして第２の金属蒸着電極３を形成したものである。

なお、誘電体フィルム１には厚みが３μｍのＰＰフィルムを用い、第１の金属蒸着電極２の抵抗値が８Ω／ｃｍ²、第２の金属蒸着電極３の抵抗値が２２Ω／ｃｍ²となるように形成し、第１の金属蒸着電極２ならびに第２の金属蒸着電極３共に、アルミニウムを蒸着することによって形成したものである。

このように構成された本実施例による金属化フィルムは、図３（ａ）に示すように、電極区切り部４には第１の金属蒸着電極２が存在していることからコンデンサの対向部としても機能するため、面積ロスの発生が皆無となり、図３（ｂ）に示す従来技術により形成された金属化フィルムの非金属蒸着部からなる電極区切り部８により発生する面積ロスの６．６％がそのまま有効電極面積の拡大に繋がるものである。

（実施例２）
図４（ａ）は実施例２による金属化フィルムの構成を示した平面図、図４（ｂ）は同（ａ）による金属化フィルムに形成した金属蒸着電極と同じパターンの金属蒸着電極を従来技術により形成した例を比較用に示したものである。

図４（ａ）に示す金属化フィルムは、上記実施例１の図３において説明した金属化フィルムの分割電極を更に細分化して形成し、電極区切り部４の幅を０．５ｍｍ、この電極区切り部４により分割された微小なセルが１５ｍｍ×１０ｍｍになるようにして第２の金属蒸着電極３を形成したものである。

このように構成された本実施例による金属化フィルムは、図４（ａ）に示すように、電極区切り部４には第１の金属蒸着電極２が存在していることからコンデンサの対向部としても機能するため、面積ロスの発生が皆無となり、図４（ｂ）に示す従来技術により形成された金属化フィルムの非金属蒸着部からなる電極区切り部８により発生する面積ロスの９．２％がそのまま有効電極面積の拡大に繋がるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１を用いて説明した金属化フィルムに形成した金属蒸着電極の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図５（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態２による金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図と断面図であり、図５に示すように、本実施の形態においては、誘電体フィルム１上に第２の金属蒸着電極３ならびに電極区切り部４を形成し、この第２の金属蒸着電極３ならびに電極区切り部４上に第１の金属蒸着電極２を形成するようにしたものである。

このように構成された本実施の形態２による金属化フィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、上記実施の形態１による金属化フィルムコンデンサと同様に、自己保安機構ならびに分割電極を構成する電極区切り部４には非金属蒸着部が存在しないことから面積ロスが発生することが無くなり、有効電極面積を拡大して小型大容量化を図ることができるばかりでなく、従来技術による幅方向のヒューズから厚み方向のヒューズになるため、製造上の管理が容易になるという格別の効果を奏するものである。

本発明による金属化フィルムコンデンサは、有効電極面積を拡大して小型大容量化を図ることができるという効果を有し、特に軽量化が要求される自動車用等として有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図、（ｂ）同断面図（ａ）実施の形態１の効果を説明するために比較した金属化フィルムの平面図、（ｂ）同断面図（ａ）本発明の実施の形態１の実施例１による金属化フィルムの構成を示した平面図、（ｂ）実施例１の効果を説明するために比較した金属化フィルムの平面図（ａ）本発明の実施の形態１の実施例２による金属化フィルムの構成を示した平面図、（ｂ）実施例２の効果を説明するために比較した金属化フィルムの平面図（ａ）本発明の実施の形態２による金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図、（ｂ）同断面図従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面模式図従来の金属化フィルムコンデンサに使用される第１の金属化フィルムの模式図

符号の説明

１、６誘電体フィルム
２第１の金属蒸着電極
３第２の金属蒸着電極
４、８電極区切り部
５マージン部
７金属蒸着電極
９ヒューズ部

Claims

誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回または積層した素子と、この素子の両端面に金属溶射によって形成されたメタリコン電極からなる金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属蒸着電極が、抵抗値が異なる２つの金属蒸着電極を積層形成することにより構成され、かつ、いずれか１つの金属蒸着電極に電極パターンを形成したものである金属化フィルムコンデンサ。
抵抗値が異なる２つの金属蒸着電極が、いずれもアルミニウムを蒸着することにより形成されたものである請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
抵抗値が異なる２つの金属蒸着電極が、誘電体フィルム上に第１の金属蒸着電極を、この第１の金属蒸着電極上に第１の金属蒸着電極よりも抵抗値が低い第２の金属蒸着電極を積層形成したもの、または、誘電体フィルム上に第２の金属蒸着電極を、この第２の金属蒸着電極上に第２の金属蒸着電極よりも抵抗値が高い第１の金属蒸着電極を積層形成したもの、のいずれかである請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
第２の金属蒸着電極に分割電極を設けることにより、この分割電極を第１の金属蒸着電極をヒューズとして接続した自己保安機構を形成した請求項３に記載の金属化フィルムコンデンサ。
分割電極により細分化された１つのセルの周縁に形成された第１の金属蒸着電極の総抵抗値が、上記分割電極により細分化された１つのセルの抵抗値よりも高くなるようにした請求項４に記載の金属化フィルムコンデンサ。