JP2008294431A - Metallized film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器、電気機器や産業機器、自動車に用いられる金属化フィルムコンデンサに関するものである。 The present invention relates to a metallized film capacitor used in electronic equipment, electrical equipment, industrial equipment, and automobiles.
金属化フィルムコンデンサは、アルミニウムからなる金属を蒸着して電極(以下、金属蒸着電極)とする金属化フィルムを用いたもので、金属箔のものに比べて電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることと、金属蒸着電極特有の自己回復性能(絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する性能)により絶縁破壊に対する信頼性が高いことから、従来から広く用いられている。 A metallized film capacitor uses a metallized film that deposits a metal made of aluminum to form an electrode (hereinafter referred to as a metal vapor deposited electrode), and the volume occupied by the electrode is smaller than that of a metal foil, making it smaller and lighter. And self-healing performance peculiar to metal deposition electrodes (when a short-circuit occurs in an insulation defect, the metal deposition electrode around the defect is evaporated and scattered by the short-circuit energy to insulate and recover the capacitor function. It has been widely used since it has high reliability against breakdown due to performance.
図4は従来の金属化フィルムコンデンサの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional metallized film capacitor.
図4において、51は金属化フィルムであり、誘電体フィルム52の表面および裏面(図中上下方向)のそれぞれに金属蒸着を有しない絶縁マージン53a、53bと、アルミニウムなどの金属を蒸着して電極とした金属蒸着電極54a、54bとをそれぞれ形成したものである。
In FIG. 4,
このとき、絶縁マージン53a、53bは金属化フィルム51の中で互いに反対側となるように形成されている。
At this time, the
このようにした金属化フィルム51を表面の絶縁マージン53aが隣接する金属化フィルム51の裏面の絶縁マージン53bと対向するように積層または巻回し、両端面にメタリコン電極55を設けて金属化フィルムコンデンサを構成するものである。
The
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。
上記従来の構成の金属化フィルムコンデンサは、隣接する金属化フィルム51の金属蒸着電極54a、54bを電気的な同極として巻回するものであるが、両端に絶縁マージン53a、53bを設けるために、メタリコン電極55を設ける両端面では空隙の多い状態となり、金属化フィルム51a、51bの両端が絶縁マージン53aや53bの方向へ折れ曲がってしまうなどして、メタリコン電極55との接触強度が低下してしまうものであった。
The metallized film capacitor having the above-described conventional configuration is such that the metal vapor-deposited electrodes 54a and 54b of the adjacent
このようにメタリコン電極55と金属化フィルム51との接触強度が低下してしまうと、接触抵抗が大きくなりメタリコン電極55を通じて大電流が流れた際に発熱が大きくなり、コンデンサとしての性能を劣化させてしまう場合があった。
Thus, if the contact strength between the metallicon electrode 55 and the
そこで、本発明では、両面蒸着された金属化フィルムとメタリコン電極との接触強度を向上させることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to improve the contact strength between the metallized film deposited on both sides and the metallicon electrode.
上記目的を達成するために、本発明は、両面蒸着した金属化フィルムを巻回する際に、絶縁マージンが残るように、誘電体フィルムの端部に疑似金属蒸着電極を設ける構成とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention is configured to provide a pseudo metal vapor deposition electrode at the end of a dielectric film so that an insulation margin remains when winding a metallized film deposited on both sides. is there.
本発明によれば、誘電体フィルムの端部に疑似金属蒸着電極が設けられているので、メタリコン電極を設ける端面において空隙が少なくなり、金属化フィルムの両端も折れ曲がってしまうことも少なくなるので、メタリコン電極と金属蒸着電極との接触強度が向上し、耐電流性能が向上するものである。 According to the present invention, since the pseudo metal vapor deposition electrode is provided at the end of the dielectric film, there are less voids at the end face where the metallicon electrode is provided, and both ends of the metallized film are less likely to be bent. The contact strength between the metallicon electrode and the metal vapor deposition electrode is improved, and the current resistance performance is improved.
(実施の形態)
図1は本発明における金属化フィルムの一実施の形態を示すもので、金属化フィルムコンデンサの断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a metallized film capacitor according to an embodiment of the present invention.
図1において、1は金属化フィルムであり、誘電体フィルム2の表裏面(図中上下方向)にそれぞれ金属蒸着を有しない絶縁マージン3a、3bと、アルミニウムなどの金属を蒸着して電極とした金属蒸着電極4a、4bをそれぞれ形成したものである。ここで、誘電体フィルム2の表面に設けられたものにはそれぞれ小文字のaを付し、裏面に設けられたものにはそれぞれ小文字bを付すものとする。
In FIG. 1, 1 is a metallized film, and
このとき、絶縁マージン3a、3bは金属化フィルム1の中で互いに反対側となるように形成されている。
At this time, the
また、この絶縁マージン3a、3bが形成されている、誘電体フィルム2の端部に同一面の金属蒸着電極4a、4bとは絶縁されている疑似金属蒸着電極5a、5bを設けている。
Further, pseudo metal vapor-deposited
このようにした金属化フィルム1の一対を表面の絶縁マージン3aが隣接する金属化フィルム1の裏面の絶縁マージン3bと対向するように配置して、積層または巻回し、両端面にスズなどを溶射してメタリコン電極6を設けて金属化フィルムコンデンサを構成するものである。このとき、金属化フィルム1の裏面の金属蒸着電極4bは隣接する金属化フィルム1の表面の金属蒸着電極4aと電気的に接続されているので、同じ極となるものである。
A pair of metallized films 1 as described above are arranged so that the
特に、巻回した状態の金属化フィルム1の両端面にメタリコン電極6を設けたものの構成を示す斜視図を図2に示す。図2のように、絶縁マージン3a、3b(図示せず)が形成されている誘電体フィルム2の端部に疑似金属蒸着電極5a、5b(図示せず)を設けた一対の金属化フィルム1を巻回した後に、両端面にメタリコン電極6を設けて、コンデンサ素子9を構成するものである。
In particular, FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the metallized film 1 provided with
積層した状態のものの図示は省略するが、断面が図1のごとくなるように積層するものとする。 Although illustration of the laminated state is omitted, it is assumed that the layers are laminated so that the cross section becomes as shown in FIG.
このように絶縁マージン3a、3bが形成されている誘電体フィルム2の端部に疑似金属蒸着電極5a、5bを設けることが本発明における技術的特徴の一つであり、これによって、両面蒸着した一対の金属化フィルム1を隣接する金属蒸着電極4a、4bとが電気的に接続されるように、積層または巻回したものに対して、両端面において空隙が少なくなり、金属化フィルム1の両端も折れ曲がってしまうことも少なくなるので、メタリコン電極6と金属蒸着電極との接触強度が向上し、耐電流性能も向上するものである。
It is one of the technical features in the present invention that the pseudo metal vapor-deposited
なお、図3に示すように、金属蒸着電極4a、4bの端部を誘電体フィルム2を介して金属蒸着電極4a、4bが対向している部分の厚みより厚く蒸着することによって、ヘビーエッジ部7a、7bを形成するとともに、疑似金属蒸着電極8a、8bも同様に厚く形成することによって、さらにメタリコン電極6との接触強度を向上させることが可能となるものである。これによって耐電流性能もさらに向上するという効果を奏する。
As shown in FIG. 3, the heavy edge portion is formed by depositing the end portions of the metal vapor deposition electrodes 4a and 4b through the
なお、図1、図3ではともに金属化フィルム1の空隙を誇張して図示しているが、これらは極めて接近している、もしくは密着している状態であってもよいものである。 In FIGS. 1 and 3, both of the gaps of the metallized film 1 are exaggerated and illustrated, but these may be very close or in close contact.
なお、本発明の実施の形態においては、金属蒸着電極4a、4bはアルミニウムからなるものとしたが、これは、亜鉛、またはアルミニウムと亜鉛の合金からなるものであってもよいものとする。 In the embodiment of the present invention, the metal vapor deposition electrodes 4a and 4b are made of aluminum, but this may be made of zinc or an alloy of aluminum and zinc.
また、本実施の形態では誘電体フィルム2としてポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、いずれのものに対しても耐電流性能の向上という効果を奏するものであるが、特に、PPS、PENといった従来に比べて耐熱性の高いフィルムを用いた場合、従来の構成であれば熱処理工程でコンデンサ素子9の誘電体フィルム2が熱収縮してフィルム層間のギャップを発生しないようにしていたところ、PPS、PENは耐熱性が高いために、この熱収縮が少なく、場合によってはフィルム層間にギャップが残ってしまい、初期状態での容量が低下してしまうこともあり得るものであった。
In the present embodiment, the
これに対して、本実施の形態によれば、PPS、PENなどの従来よりも高耐熱性の誘電体フィルムを用いた場合でも、フィルムの熱収縮、フィルム層間のギャップに関係なく容量を形成することができるので、初期状態での容量の低下を抑制するというさらなる効果を奏するものである。 On the other hand, according to this embodiment, even when a dielectric film having higher heat resistance than conventional ones such as PPS and PEN is used, the capacitance is formed regardless of the thermal shrinkage of the film and the gap between the film layers. Therefore, the further effect of suppressing the capacity | capacitance fall in an initial state is produced.
(実施例)
本実施の形態による金属化フィルムコンデンサを用いて、コンデンサ素子の耐熱性と容量出現率について評価を行った。
(Example)
Using the metallized film capacitor according to the present embodiment, the heat resistance and capacity appearance rate of the capacitor element were evaluated.
まず、本実施の形態を用いて、金属化フィルムコンデンサを作製した。このとき、誘電体フィルムとして、PPSを用いた金属化フィルムを巻回したコンデンサ素子に電極引き出し手段を設け、静電容量やtanδや等価直列抵抗(ESR)などを測定できるようにしたものを実施例1とした。 First, a metallized film capacitor was produced using this embodiment. At this time, as a dielectric film, a capacitor element wound with a metallized film using PPS is provided with electrode drawing means so that capacitance, tan δ, equivalent series resistance (ESR), etc. can be measured. Example 1 was adopted.
次に、実施例1に対して誘電体フィルムをPENとした以外は実施例1と同様にしたものを実施例2とした。 Next, Example 2 was made the same as Example 1 except that PEN was used as the dielectric film.
また、実施例1に対して誘電体フィルムをPPとした以外は実施例1と同様にしたものを実施例3とした。 Further, Example 3 was made the same as Example 1 except that PP was used as the dielectric film for Example 1.
それぞれ、実施例1から3に対し、図1における疑似金属蒸着電極5a、5bを設けなかった点以外は実施例1から3と同じ構成としたものをそれぞれ比較例1、比較例2、比較例3とした。
Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example are the same as Examples 1 to 3 except that the pseudo
(評価方法)
まず、コンデンサ素子を構成している金属化フィルムの蒸着パターンから、容量に寄与する金属蒸着電極の面積を基にした容量値が求められ、これを「設計値」とする。
(Evaluation methods)
First, the capacitance value based on the area of the metal vapor deposition electrode that contributes to the capacity is obtained from the vapor deposition pattern of the metallized film constituting the capacitor element, and this is set as the “design value”.
また、コンデンサ素子作製直後の初期状態において、測定により得られる、静電容量、tanδをそれぞれ、「初期値」とする。そして、このコンデンサ素子の雰囲気温度を−40℃から上限温度まで上げ、再び−40℃まで下げたものを1サイクルとして1000サイクル繰り返すとヒートショック試験を実施した後に、静電容量、tanδを測定した。 In the initial state immediately after the capacitor element is manufactured, the capacitance and tan δ obtained by measurement are set to “initial values”. And when the atmospheric temperature of this capacitor element was raised from -40 ° C. to the upper limit temperature and again lowered to -40 ° C. as one cycle and repeated 1000 cycles, the capacitance and tan δ were measured after carrying out the heat shock test. .
このヒートショック試験において、特に、tanδが初期値の1.5倍以上になった状態をNG(不適)とし、このNGになったときの上限温度を「上限耐熱温度」とした。 In this heat shock test, in particular, the state where tan δ was 1.5 times or more of the initial value was determined as NG (unsuitable), and the upper limit temperature when this NG was reached was defined as the “upper limit heat resistant temperature”.
また、設計値に対する実際に得られる初期容量に対する割合を「容量出現率」とした。これらを以下の(表1)に示す。 Further, the ratio of the initial capacity actually obtained with respect to the design value was defined as “capacity appearance rate”. These are shown below (Table 1).
(表1)からもわかるように、本発明における実施の形態によれば、いずれの実施例も高い容量出現率を示している。これは、本発明における構造とすることで、フィルムの熱収縮やフィルム層間のギャップに関係なく容量を形成することができるので、初期状態での容量の低下を抑制するという効果を表している。 As can be seen from (Table 1), according to the embodiment of the present invention, any of the examples shows a high capacity appearance rate. This is because the structure according to the present invention can form a capacity regardless of the heat shrinkage of the film and the gap between the film layers, and thus represents an effect of suppressing a decrease in capacity in the initial state.
また、メタリコン電極とフィルムとの接触強度が十分に確保されているため、ヒートショック試験においても十分な接触強度を保つことが出来ることを表している。 In addition, since the contact strength between the metallicon electrode and the film is sufficiently secured, it indicates that sufficient contact strength can be maintained even in the heat shock test.
特に、高耐熱性の誘電体である、実施例1と実施例2では、この効果が大きく、PPであっても、わずかではあるが、上限耐熱温度が高くなっている。 In particular, in Examples 1 and 2, which are high heat-resistant dielectrics, this effect is large, and even with PP, the upper limit heat-resistant temperature is slightly high.
本発明によれば、耐電流性能、耐熱性を向上させることが可能となるので、極めて過酷な環境での使用によって、より高い信頼性を必要とする車載用の金属化フィルムコンデンサとして有用なものとなる。 According to the present invention, since it is possible to improve the current resistance performance and heat resistance, it is useful as an in-vehicle metalized film capacitor that requires higher reliability when used in extremely harsh environments. It becomes.
1 金属化フィルム
2 誘電体フィルム
3a、3b 絶縁マージン
4a、4b 金属蒸着電極
5a、5b、8a、8b 疑似金属蒸着電極
6 メタリコン電極
7a、7b ヘビーエッジ部
9 コンデンサ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
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Cited By (2)
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EP2667392A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Kojima Press Industry Co., Ltd. | Film capacitor element, film capacitor, and method of producing the film capacitor element |
JP2021019133A (en) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | ルビコン電子株式会社 | Thin film high polymer laminated capacitor and manufacturing method therefor |
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2008
- 2008-04-24 JP JP2008113569A patent/JP2008294431A/en active Pending
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US8861178B2 (en) | 2012-05-25 | 2014-10-14 | Kojima Press Industry Co., Ltd. | Film capacitor element, film capacitor, and method of producing the film capacitor element |
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