JP2009094122A - 乾式金属蒸着フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】小型である上に長期にわたって電気絶縁破壊強度が低下することのない乾式金属蒸着フィルムコンデンサを提供すること。
【解決手段】金属蒸着層２を有するポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム１を巻回し、その端面に金属を溶射して電極３ａ、３ｂを形成し、その電極３ａ、３ｂに外部端子４ａ、４ｂを接続固着してコンデンサ素子を形成し、前記外部端子４ａ、４ｂを導出して、表面樹脂層５ａ、金属層５ｂおよび内面樹脂層５ｃで形成された金属ラミネートフィルム５で外装して乾式金属蒸着フィルムコンデンサを形成する。この外装によって比誘電率の大きいポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを誘電体とする小型で絶縁破壊強度の優れた乾式金属蒸着フィルムコンデンサが得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器などに使用するポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを誘電体とした乾式金属蒸着フィルムコンデンサに関するものである。

ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子フィルムの表面にアルミニウム、亜鉛あるいはこれらの合金などの金属を蒸着した金属蒸着フィルムを巻回し、その両端面に亜鉛、鉛、錫あるいはこれらの合金を溶射して電極を形成し、その電極に端子を固着して構成した乾式コンデンサ素子は、電気機器などのたとえば時定数回路や発振回路に使用されている。

ところで、近年、電気機器などの小型化が進められているが、上記のようなポリプロピレンフィルム（以下、ＰＰフィルムという。）やポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴフィルムという。）を誘電体とするコンデンサ素子では、同一の静電容量、電圧において小型化することができず電気機器の小型化に対応することができないという問題がある。

この問題を解消するためＰＰフィルムやＰＥＴフィルムに代えて、ＰＰフィルム（比誘電率２．２）やＰＥＴフィルム（比誘電率３．２）よりも数倍比誘電率の大きいポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム（比誘電率１０）を用いることが考えられている。
特公昭４７−４９６６１号公報 特公昭４６−３７９７２号公報

しかし、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを誘電体とするコンデンサ素子は、比誘電率が大きい分ＰＰフィルムやＰＥＴフィルムよりも小型化することが可能であるが、そのコンデンサ素子を缶内に封入しても、ウレタンゴムでモールド外装しても、劣化が急速に進み実用に供することができないといった問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、小型である上に長期にわたって電気絶縁破壊強度が低下することのない乾式金属蒸着フィルムコンデンサを提供することにある。

本発明は、金属蒸着ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回し、その端面に金属を溶射して電極を形成してなるコンデンサ素子を、表面樹脂層、金属層および内面樹脂層で形成された金属ラミネートフィルムで外装してなることを特徴とする。

本発明では、コンデンサ素子の誘電体としてポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを使用するので、小型のコンデンサ素子とすることができるとともに、そのコンデンサ素子を、表面樹脂層、金属層および内面樹脂層で形成された金属ラミネートフィルムで外装するので、コンデンサ素子が完全に密封され、これにより長期にわたって電気絶縁破壊強度が低下することがなくなり、信頼性の高い乾式金属蒸着フィルムコンデンサを得ることができる。

小型である上に長期にわたって電気絶縁破壊強度が低下することのない乾式金属蒸着フィルムコンデンサを提供する目的を、表面に金属層を蒸着したポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回してコンデンサ素子を形成し、そのコンデンサ素子を、表面樹脂層、金属層および内面樹脂層で形成された金属ラミネートフィルムで外装することにより実現した。

図１は本発明の実施例に係る金属蒸着フィルムコンデンサの構成を示す断面図である。図１において、１はポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、２は蒸着金属層、３ａおよび３ｂは電極、４ａおよび４ｂは外部端子、５は金属ラミネートフィルムである。金属ラミネートフィルム５は、表面樹脂層５ａ、金属層５ｂおよび内面樹脂層５ｃで構成、具体的には表面樹脂層５ａおよび内面樹脂層５ｃは厚み約３０μｍのプラスチック層をなし、金属層５ｂは厚み約４０μｍのアルミニウムで構成されている。

このように構成したコンデンサ素子は、表面にアルミニウム、亜鉛あるいはこれらの合金などの金属を蒸着したポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムの１対を重ねて巻回し、その後、電極引き出すため両端面に亜鉛などの金属を溶射して電極３ａおよび３ｂを形成し、各電極に外部端子４ａおよび４ｂを接続固定してコンデンサ素子を形成する。その後、このコンデンサ素子を、外部端子４ａおよび４ｂを導出した状態で金属ラミネートフィルム５で覆い、周囲３辺を熱溶着して閉じ、所定の熱処理を行った後残りの１辺を熱溶着してコンデンサ素子を金属ラミネートフィルム５で密閉する。

実施例１として、１２μｍ厚の金属蒸着ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回し、定格２０００Ｖ、４０μＦのコンデンサ素子を上記のように金属ラミネートフィルムで外装して形成した。このときの体積は０．２リットルである。

比較例１として、実施例１と同様に１２μｍ厚の金属蒸着ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回し、定格２０００Ｖ、４０μＦのコンデンサ素子を形成し、所定の熱処理後ウレタンゴムでモールドしたコンデンサを形成した。このときの体積は０．２リットルである。

比較例２として、実施例１と同様に１２μｍ厚の金属蒸着ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回し、定格２０００Ｖ、４０μＦのコンデンサ素子を形成し、金属缶ケースに収納し、結線後、所定の熱処理を施し、蓋を溶接してコンデンサを形成した。このときの体積は０．４リットルである。

比較例３として、８μ厚の金属蒸着ＰＰフィルムを巻回し、定格２０００Ｖ、４０μＦのコンデンサ素子を形成し、金属ラミネートフィルムで外装してコンデンサを形成した。このときの体積は０．３リットルである。

比較例２は実施例１と比較例１と比べ体積が２倍に増大し、小型に構成することはできないことが分かる。そこで、実施例１と比較例１および比較例３について、定格電圧にて長期課電を行い、その途中で素子を取り出し絶縁強度を測定した。その結果を図２に示す。この図２において菱形記は実施例１、四角記は比較例３、丸記は比較例１を示し、縦軸は定格電圧を１００として表し、横軸は経過時間である。図２から明らかなように、実施例１と比較例３は１００００時間経過しても絶縁強度は最初の状態が維持されているが、比較例１は８０時間辺りから急激に絶縁強度が低下している。

また、実施例１と比較例１および比較例３について、数種の電圧にて長期課電を行い、破壊時の電圧と時間を評価した。その結果を図３に示す。この図３において菱形記は実施例１、四角記は比較例３、丸記は比較例１を示し、縦軸は定格電圧を１００として表し、横軸は時間である。図３から明らかなように、実施例１と比較例３は１２５つまり２５００Ｖの課電では１００００時間経過してもコンデンサ素子は破壊しないが、比較例１では、２０００Ｖの定格電圧の課電においてもコンデンサ素子は破壊する。

すなわち、以上の結果から、本発明に係るコンデンサは、金属蒸着ＰＰフィルムを巻回したコンデンサよりも大幅に小型化することができ、長期にわたり金属蒸着ＰＰフィルムを巻回したコンデンサとほぼ同等の電気絶縁特性が安定で信頼性の高いコンデンサであることが分かる。

本発明の実施例に係る乾式金属蒸着フィルムコンデンサの構成を示す断面図である。 乾式金属蒸着フィルムコンデンサ素子の絶縁破壊強度の測定結果を示す特性図である。 乾式金属蒸着フィルムコンデンサ素子の破壊時の電圧と時間を示す評価図である。

符号の説明

１ ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム
２ 蒸着金属層
３ａ、３ｂは電極
４ａ、４ｂ 外部端子
５ 金属ラミネートフィルム

Claims (1)

1. 金属蒸着ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムを巻回し、その端面に金属を溶射して電極を形成してなるコンデンサ素子を、表面樹脂層、金属層および内面樹脂層で形成された金属ラミネートフィルムで外装してなることを特徴とする乾式金属蒸着フィルムコンデンサ。

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