JP2009277826A - Metallized film capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は各種電気機器、各種電源回路、通信機器や産業用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。 The present invention relates to a metallized film capacitor used for various electric equipment, various power supply circuits, communication equipment, industrial equipment, and the like.
従来より、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートやポリフェニレンサルファイドなどの有機フィルムの両面または片面にアルミニウムや亜鉛合金などの金属を蒸着した金属化フィルムを巻回または積層して構成した金属化フィルムコンデンサが種々の電気機器、産業機器等に使用されている。 Conventionally, a metallized film capacitor constructed by winding or laminating a metallized film with a metal such as aluminum or zinc alloy deposited on both sides or one side of an organic film such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate or polyphenylene sulfide. It is used in various electrical equipment and industrial equipment.
図4は従来の金属化フィルムコンデンサの一例を示す部分断面図であり、両面金属化フィルムと、非金属化フィルムを積層または巻回して作製されている。 FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional metallized film capacitor, which is produced by laminating or winding a double-sided metallized film and a non-metallized film.
図4において、誘電体フィルムであるポリフェニレンサルファイドフィルム(以下PPSフィルムと称する)41の両面にヒューズ部44を有する分割電極45を形成した両面金属化フィルム42と、非金属化フィルムのPPSフィルム43とが重ねて巻回され、さらに外巻フィルムとしてPPSフィルムよりも熱収縮率が大きなポリプロピレンフィルム(図示せず)が巻回されたものである。
In FIG. 4, a double-sided
ここで、両面金属化フィルム42上の一対の分割電極45は、電極を有しないPPSフィルム43を介して対向するように配置されている。
Here, the pair of
なお、本出願の発明に関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。
このように構成された金属化フィルムコンデンサは、耐電圧特性に優れ、誘電損失(tanδ)が非常に小さく、漏れ電流が小さいなどの特徴により、各種電気機器や電源回路、産業用機器等に広く使用されている。 The metallized film capacitor thus configured is widely used in various electrical equipment, power supply circuits, industrial equipment, etc. due to its characteristics such as excellent withstand voltage characteristics, extremely low dielectric loss (tan δ), and low leakage current. in use.
誘電体フィルムとしては、上記のようにPPSフィルムやPPフィルムを用いたものもあるが、PPSフィルムはフィルムの価格が高く、またPPフィルムは耐熱温度がそれほど高くない。 Some dielectric films use PPS films and PP films as described above, but PPS films are expensive and PP films do not have a very high heat resistance temperature.
このため、フィルム価格が安く、誘電率が大きいため小型化に適し、比較的高温まで使用できるポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PETフィルムと称する)を誘電体フィルムとして用いたフィルムコンデンサが多く用いられてきた。 For this reason, film capacitors using a polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as a PET film) as a dielectric film, which is suitable for downsizing and can be used up to a relatively high temperature because of its low film price and large dielectric constant, have been widely used.
ところが、誘電体フィルムとしてPETフィルムを用いた場合、PETフィルムはPPSフィルムやPPフィルムよりも吸水率が大きく、巻回してその両端面に取出電極を設けた金属化フィルムコンデンサとして長時間使用した時に、PETフィルム中の水分により、漏れ電流が増加して信頼性が低下する傾向があるという課題があった。 However, when a PET film is used as a dielectric film, the PET film has a higher water absorption rate than a PPS film or PP film, and when used as a metallized film capacitor wound and provided with extraction electrodes on both end faces for a long time. In addition, there is a problem that the leakage current increases and the reliability tends to decrease due to moisture in the PET film.
そこで本発明は、PETフィルムを用いつつ漏れ電流の増加を抑制した、安価で信頼性の高い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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive and highly reliable metallized film capacitor that uses a PET film and suppresses an increase in leakage current.
そしてこの目的を達成するために、本発明の金属化フィルムコンデンサは、第1のPETフィルムの両面に金属蒸着電極を設けた両面金属化フィルムと、金属蒸着電極を有しない第2のPETフィルムと、を一対の前記金属蒸着電極が前記第2のPETフィルムを介して対向するように重ねて巻回して巻回体を形成し、この巻回体の両端面に取出電極を設けた金属化フィルムコンデンサであって、少なくとも前記第2のPETフィルムは100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で1時間以上熱処理したものを用いる金属化フィルムコンデンサである。 In order to achieve this object, the metallized film capacitor of the present invention includes a double-sided metallized film provided with metal-deposited electrodes on both sides of the first PET film, a second PET film having no metal-deposited electrode, A metallized film in which a pair of the metal vapor deposition electrodes are overlapped and wound so as to face each other through the second PET film to form a wound body, and extraction electrodes are provided on both end faces of the wound body A metallized film capacitor in which at least the second PET film is heat-treated at a reduced pressure of 0.01 to 0.1 Torr for 1 hour or more in a temperature range of 100 to 130 ° C.
PETフィルムを100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で1時間以上熱処理することにより、PETフィルムに含まれる水分を効率的に除去することができ、水分を除去したPETフィルムを巻回して巻回体を形成し、その巻回体の両端面に取出電極を形成することによって巻回後の水分のさらなる浸入を防ぐことができるため、漏れ電流の増加を抑制した、安価で信頼性の高い金属化フィルムコンデンサを提供することができる。 By heat-treating the PET film at a temperature range of 100 ° C. to 130 ° C. under a reduced pressure of 0.01 to 0.1 Torr for 1 hour or more, moisture contained in the PET film can be efficiently removed, and moisture is removed. The wound PET film is wound to form a wound body, and by forming extraction electrodes on both end faces of the wound body, further infiltration of moisture after winding can be prevented, thus suppressing an increase in leakage current Thus, an inexpensive and highly reliable metallized film capacitor can be provided.
以下、本発明の金属化フィルムコンデンサについて、一実施の形態および図面を用いて説明する。 Hereinafter, the metalized film capacitor of the present invention will be described with reference to an embodiment and drawings.
(実施の形態1)
図1は本実施の形態の一例を示す金属化フィルムコンデンサの要部断面図であり、第1のPETフィルム11の両面に金属蒸着電極12a、12bが端部の非金属蒸着領域であるマージン13を残して形成され、両面金属化フィルム14が構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part of a metallized film capacitor showing an example of the present embodiment. A margin 13 in which metal
この両面金属化フィルム14と、全面に金属蒸着されていない第2のPETフィルム15とが、一対の金属蒸着電極12a、12bが第2のPETフィルム15を介して対向するように重ねて巻回して巻回体(図示せず)を形成し、この巻回体の両端面に取出電極16、17が形成されている。
The double-sided
この第2のPETフィルム15は合わせフィルムとも呼ばれるものであり、金属蒸着されていないため、金属蒸着に伴う減圧下の加熱処理を経由していない。
The
このため、フィルムとして製造された後に、空気中の水分等を吸収したままのものとなっている。 For this reason, after being manufactured as a film, it still absorbs moisture and the like in the air.
そこで、この第2のPETフィルム15を、100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で1時間以上熱処理することにより、吸収した水分を除去する。
Therefore, the absorbed moisture is removed by heat-treating the
そして両面金属化フィルム14と重ね合わせて巻回して巻回体を作製し、その巻回体の両端面に取出電極16、17を設けて金属化フィルムコンデンサとすることにより、金属化フィルムコンデンサとした後の水分浸入を防ぐことができ、漏れ電流の増加を抑制した、安価で信頼性の高い金属化フィルムコンデンサを提供することができるものである。
Then, a double-sided metallized
なお、第1のPETフィルムは、その両面に金属蒸着電極12a、12bが形成される際に、蒸着装置により減圧下の加熱処理を経由するため、特に上記の処理を行わなくてもよいが、金属蒸着電極12a、12bを形成する前に上記の処理を行って、第1のPETフィルムの水分除去をより確実にすることにより、さらに漏れ電流の低減を図ることができる。
In addition, since the first PET film passes through the heat treatment under reduced pressure by the vapor deposition device when the metal
以上のようにして形成される金属化フィルムコンデンサについて、さらに詳細に説明する。 The metallized film capacitor formed as described above will be described in more detail.
図2は本実施の形態の金属化フィルムコンデンサを作製するための工程を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing a process for producing the metallized film capacitor of the present embodiment.
図2のフローチャートで、201は厚さが3.5μmの第1のPETフィルム11を準備する工程、202は第1のPETフィルム11上に所定のパターンの金属蒸着電極を形成して両面金属化フィルム14を作製する蒸着工程、203は両面金属化フィルム14を所定のフィルム幅に分割するスリット工程である。
In the flowchart of FIG. 2, 201 is a step of preparing a first PET film 11 having a thickness of 3.5 μm, and 202 is a double-sided metallization by forming a metal deposition electrode having a predetermined pattern on the first PET film 11.
一方、厚さが3.5μmの第2のPETフィルム15を準備する工程204の次に、スリット工程205により所定のフィルム幅に分割し、工程206でスリット後の第2のPETフィルム15が熱処理される。
On the other hand, after the
熱処理は、100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で、1時間以上行われる。 The heat treatment is performed at a temperature range of 100 ° C. to 130 ° C. under a reduced pressure of 0.01 to 0.1 Torr for 1 hour or more.
本実施の形態による実施例として、この熱処理は120℃、0.1Torrで10時間行った。 As an example according to this embodiment, this heat treatment was performed at 120 ° C. and 0.1 Torr for 10 hours.
次に、スリットされた両面金属化フィルム14と、熱処理された第2のPETフィルム15が207の巻回工程で一対の金属蒸着電極12a、12bが第2のPETフィルム15を介して対向するように重ね合わされて巻回される。
Next, the slitted double-sided
巻回された後に、208のメタリコン工程で巻回体の両端面に亜鉛やスズなどの金属溶射により取出電極16、17が形成される。
After being wound,
そして209のエージング工程で熱ストレスの緩和やフィルムの接着力向上のためのエージングが行われた後、210の特性検査工程で静電容量、誘電損失、耐電圧などの特性検査が行われる。
Then, after the
以上のようにして作製された本実施の形態による実施例の金属化フィルムコンデンサと、第2のPETフィルム15を工程206により熱処理しないこと以外は本実施の形態と同様に作製した比較例の金属化フィルムコンデンサについて、65℃で450Vの直流電圧を印加して漏れ電流を測定した結果を図3に示す。
The metallized film capacitor of the example according to the present embodiment manufactured as described above and the metal of the comparative example manufactured in the same manner as the present embodiment except that the
図3から明らかなように、120℃で0.1Torrの減圧下で10時間の熱処理を行った第2のPETフィルム15を用いた本実施の形態の実施例による金属化フィルムコンデンサでは、150時間を過ぎても漏れ電流が約0.2mAと小さい。
As is apparent from FIG. 3, in the metallized film capacitor according to the example of the present embodiment using the
これに対して、PETフィルムの熱処理を行っていない比較例の金属化フィルムコンデンサでは急激に漏れ電流が増大し、150時間経過後は約0.9mAと大きくなっていることが解る。 On the other hand, in the metallized film capacitor of the comparative example in which the heat treatment of the PET film is not performed, it can be seen that the leakage current increases rapidly and increases to about 0.9 mA after 150 hours.
熱処理条件を100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で1時間以上としたのは、以下の理由による。 The reason why the heat treatment conditions are set to 1 hour or more under a reduced pressure of 0.01 to 0.1 Torr in a temperature range of 100 to 130 ° C. is as follows.
熱処理時の温度が100℃未満の場合には、PETフィルムに吸着された水分が除去されにくく、また130℃を超えると、PETフィルムが高温により収縮、変形したり、変性する場合があるため好ましくない。 If the temperature during heat treatment is less than 100 ° C, moisture adsorbed on the PET film is difficult to remove, and if it exceeds 130 ° C, the PET film may be shrunk, deformed, or denatured due to high temperature. Absent.
したがって熱処理条件の温度範囲は100℃以上で130℃以下が好ましく、さらに110℃〜125℃の範囲がより好ましい。 Therefore, the temperature range of the heat treatment conditions is preferably 100 ° C. or more and 130 ° C. or less, and more preferably 110 ° C. to 125 ° C.
熱処理時の減圧度については、高い(真空に近い)方が好ましいが、気圧として0.01Torr(1.33Pa)未満に減圧するためには、所定の減圧度に達するのに時間がかかりすぎ、工程時間が長くなるため好ましくなく、また0.01Torr(13.3Pa)の減圧度であればPETフィルムの吸着水分を除去するには十分といえる。 The degree of pressure reduction during the heat treatment is preferably higher (close to vacuum), but in order to reduce the pressure to less than 0.01 Torr (1.33 Pa), it takes too much time to reach a predetermined degree of pressure reduction. Since the process time becomes long, it is not preferable. If the degree of vacuum is 0.01 Torr (13.3 Pa), it can be said that the adsorbed moisture of the PET film is sufficient.
反対に熱処理時の減圧度が低く、気圧として0.1Torrを超えると、水分除去に要する時間が長くなり、工程時間が長くなるため好ましくない。 On the other hand, if the degree of pressure reduction during the heat treatment is low and the atmospheric pressure exceeds 0.1 Torr, the time required for moisture removal becomes long and the process time becomes long, which is not preferable.
したがって熱処理時の減圧度は気圧として0.01〜0.1Torrの範囲で行うのが好ましい。 Therefore, it is preferable that the degree of pressure reduction during the heat treatment is 0.01 to 0.1 Torr as the atmospheric pressure.
熱処理時の時間については、長い方が好ましいが、上記の100℃〜130℃の温度範囲で気圧として0.01〜0.1Torrの条件を満たしていれば、1時間以上でよい。 The heat treatment time is preferably longer, but it may be 1 hour or longer as long as the atmospheric pressure satisfies the condition of 0.01 to 0.1 Torr in the temperature range of 100 to 130 ° C.
熱処理時の時間が1時間未満の場合には、スリット工程後のPETフィルムの幅にもよるが、リールに巻かれた状態で熱処理されることが多いため、水分除去が不十分な箇所が生じる可能性があり、好ましくない。 If the heat treatment time is less than 1 hour, depending on the width of the PET film after the slitting process, it is often heat-treated in a state of being wound on a reel, resulting in insufficient moisture removal. It is possible and not preferred.
したがって熱処理時の時間は1時間以上が好ましく、より好ましくは10時間以上である。 Therefore, the time for the heat treatment is preferably 1 hour or longer, more preferably 10 hours or longer.
ただし、あまり長時間にわたって高温にさらされた場合、PETフィルムの変形や変質が起こる場合もあり得るので、熱処理時の時間は24時間以下が好ましい。 However, since the PET film may be deformed or deteriorated when exposed to a high temperature for an excessively long time, the heat treatment time is preferably 24 hours or less.
なお、本実施の形態ではプレスしていない丸型のコンデンサ素子を用いたが、これに限定されるものではなく偏平型にプレスして形状の安定化を行ったものでも同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, an unpressed round capacitor element is used. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even when the shape is stabilized by pressing into a flat type. Can do.
また、両面金属化フィルムと合わせフィルムを交互に重ねて巻回した巻回体を用いたが、これに限定されるものではなく、両面金属化フィルムと合わせフィルムを積層した積層体であっても、同様に漏れ電流の増加を抑制することができる。 Moreover, although the wound body which alternately laminated | stacked the double-sided metallized film and the laminated film was used, it is not limited to this, Even if it is the laminated body which laminated | stacked the double-sided metallized film and the laminated film Similarly, an increase in leakage current can be suppressed.
本発明の金属化フィルムコンデンサは、少なくとも合わせフィルムとして用いる金属蒸着していないPETフィルムを100℃〜130℃の温度範囲で0.01〜0.1Torrの減圧下で1時間以上熱処理することにより、PETフィルムに含まれる水分を効率的に除去することができ、水分を除去したPETフィルムを巻回して巻回体を形成し、その巻回体の両端面に取出電極を形成することによって水分のさらなる浸入を防ぐことができるため、漏れ電流の増加を抑制した、安価で信頼性の高い金属化フィルムコンデンサを提供することができ、各種電子機器、産業機器等に使用されるコンデンサに有用である。 The metallized film capacitor of the present invention is obtained by heat-treating at least a non-metal-deposited PET film used as a laminated film at a temperature range of 100 ° C. to 130 ° C. under a reduced pressure of 0.01 to 0.1 Torr for 1 hour or more. Moisture contained in the PET film can be efficiently removed, and the PET film from which moisture has been removed is wound to form a wound body, and by forming extraction electrodes on both end faces of the wound body, Since it can prevent further intrusion, it can provide an inexpensive and highly reliable metallized film capacitor that suppresses increase in leakage current, and is useful for capacitors used in various electronic equipment, industrial equipment, etc. .
11 第1のPETフィルム
12a、12b 金属蒸着電極
13 マージン
14 両面金属化フィルム
15 第2のPETフィルム
16、17 取出電極
201 第1のPETフィルム準備工程
202 蒸着工程
203 スリット工程
204 第2のPETフィルム準備工程
205 スリット工程
206 熱処理工程
207 巻回工程
208 メタリコン工程
209 エージング工程
210 特性検査工程
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JP2000235940A (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-29 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | Element winder |
JP2001119955A (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inverter power supply equipment |
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- 2008-05-14 JP JP2008126765A patent/JP2009277826A/en active Pending
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