JP2012099747A

JP2012099747A - 金属蒸着フィルム

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Publication number: JP2012099747A
Application number: JP2010248086A
Authority: JP
Inventors: Masao Suzuki; 正男鈴木; Takahisa Yamamoto; 貴久山本; Koichi Hirano; 幸一平野; Hiroshi Shimazaki; 洋島▲崎▼
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2012-05-24

Abstract

【課題】金属蒸着フィルムにおいて、非蒸着スリットにより区画された金属蒸着セグメントにおける電流の流れを従来よりも均一化させる。
【解決手段】非蒸着スリット２０の形状は、円弧形状または楕円弧形状からなる第一の曲線２４に沿って形成された第一スリット２５と第一の曲線２４を反転させた第二の曲線２６に沿って形成された第二のスリット２７が幅方向に沿って交互に接続された波型形状であって、波型形状の非蒸着スリット２０が幅方向に直交する長手方向に沿って、隣接する非蒸着スリット２０と交差しないように反転しながら複数形成される。また、ヒューズ部２２は、第一の曲線２４と第二の曲線２６との接続点２８と、隣り合う非蒸着スリット２０間の距離が最も狭くなる狭隘部とに形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属蒸着フィルムに関する。

電気回路における電流の平滑やノイズ成分の除去を行う素子として従来からコンデンサが使用されている。近年、このコンデンサとしてフィルムコンデンサと呼ばれるコンデンサが使用されている。フィルムコンデンサは誘電体フィルムの片面または両面に金属膜を蒸着させた金属蒸着フィルムを複数層重ねた構成となっており、所定の金属蒸着フィルムの電極端子に電源または負荷から伸びる一方の端子を接続し、当該所定の金属蒸着フィルムの上層または下層にある金属蒸着フィルムの電極端子に他方の端子を接続する。こうすることで一方の端子に接続した金属膜と他方の端子に接続した金属膜とが誘電体フィルムを介して対向した構成のコンデンサが形成される。

誘電体フィルムの被蒸着面には、金属膜が蒸着される蒸着領域と、金属膜が蒸着されない非蒸着領域とが形成される。非蒸着領域は溝状に形成されることから非蒸着スリットと呼ばれる。この非蒸着スリットが蒸着領域を複数の部分に区画する。区画された個々の蒸着領域はセグメントと呼ばれる。

例えば特許文献１〜３には、図１３で示すような格子状の非蒸着スリット１１０に囲まれた矩形のセグメント１１２が誘電体フィルム１１４上に形成されている。非蒸着スリット１１０は一部で途切れて金属膜が蒸着されており、この途切れた部分１１６を介して隣接するセグメントが電気的に導通可能となっている。この非蒸着スリットの途切れた部分はヒューズ部１１６と呼ばれる。

ヒューズ部１１６は所定のセグメントが絶縁破壊状態となった時に当該所定のセグメントと隣接するセグメントとの導通を遮断する機能を備えている。図１４に示すように、所定のセグメント１１２Ａにおける誘電体が欠損または他の領域より薄く形成されること等により絶縁破壊が生じ、下層のセグメントと導通してしまう絶縁破壊が生じると、ヒューズ部１１６を介して所定のセグメント１１２Ａに流入する電流量が増加する。ヒューズ部１１６を流れる電流量が増加することによりヒューズ部１１６の温度が上昇してヒューズ部１１６の金属膜が蒸発飛散する。その結果セグメント１１２Ａは隣接するセグメント１１２Ｂ〜１１２Ｅから隔離される。このように絶縁破壊状態にあるセグメントを隣接するセグメントから隔離してフィルムコンデンサの絶縁破壊状態を解消する機能は自己回復機能と呼ばれる。

特開平８−２５０３６７号公報特開平１１−２６２７５号公報特開２００４−８７６４８号公報特開２００７−２０１３１３号公報

ところで、セグメントの形状を矩形状に形成した場合、セグメント内を流れる電流分布に偏りが生じる。図１５に示すように、矩形セグメント１１２内を流れる電流は主に中心部分１１５に流れ、角部１１７には殆ど電流が流れない。中心部分１１５に電流が集中することで中心部分１１５の温度が上昇する。その結果、中心部分１１５の金属膜の一部が蒸発飛散したり、温度上昇による誘電体の絶縁抵抗の低下により絶縁破壊が生じ易くなるという問題があった。

そこで、本発明はセグメントにおける電流の流れを従来よりも均一化させることを目的とする。

本発明は金属蒸着フィルムに関する。金属蒸着フィルムは誘電体フィルムを備え、誘電体フィルムの幅方向の両端部のうち一方の端部には金属膜が蒸着された端子電極部が形成され、他方の端部には金属膜が蒸着されない非蒸着部が形成される。また、端子電極部と非蒸着部との間には、金属膜の蒸着領域と、蒸着領域を複数のセグメントに区画する、金属膜が蒸着されない非蒸着スリットが形成され、非蒸着スリットは金属膜を蒸着させたヒューズ部により一部が途切れ、ヒューズ部により隣接するセグメント同士が導通可能となっている。非蒸着スリットの形状は、円弧形状または楕円弧形状からなる第一の曲線に沿って形成された第一スリットと第一の曲線を反転させた第二の曲線に沿って形成された第二のスリットが幅方向に沿って交互に接続された波型形状であって、波型形状の非蒸着スリットが幅方向に直交する長手方向に沿って、隣接する非蒸着スリットと交差しないように反転しながら複数形成される。ヒューズ部は、第一の曲線と第二の曲線との接続点と、隣り合う非蒸着スリット間の距離が最も狭くなる狭隘部とに形成される。

また、上記発明において、第一の曲線と第二の曲線との接続点に設けられたヒューズ部と、狭隘部に設けられたヒューズ部の幅が等しく形成されていることが好適である。

また、本発明は金属蒸着フィルムに関する。金属蒸着フィルムは誘電体フィルムを備え、誘電体フィルムの幅方向の両端部のうち一方の端部には金属膜が蒸着された端子電極部が形成され、他方の端部には金属膜が蒸着されない非蒸着部が形成される。また、端子電極部と非蒸着部との間には、金属膜の蒸着領域と、蒸着領域を複数のセグメントに区画する、金属膜が蒸着されない非蒸着スリットが形成され、非蒸着スリットは金属膜を蒸着させたヒューズ部により一部が途切れ、ヒューズ部により隣接するセグメント同士が導通可能となっている。非蒸着スリットの形状はＵ字状の湾曲形状であって、非蒸着スリットが幅方向及び幅方向に直交する長手方向に沿って、隣接する非蒸着スリットと交差しないように複数形成される。ヒューズ部は、非蒸着スリットの変極点と、隣り合う非蒸着スリット間の距離が最も狭くなる狭隘部とに形成される。

本発明によれば、セグメントにおける電流の流れを従来よりも均一化させることが可能となる。

本実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。本実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。本実施形態に係る金属蒸着フィルムの拡大図である。本実施形態に係る金属蒸着フィルムの拡大図である。従来の金属着フィルムと本実施形態に係る金属蒸着フィルムとを比較した図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。他の実施形態に係る金属蒸着フィルムを例示する図である。従来の金属蒸着フィルムを例示する図である。従来の金属蒸着フィルムの拡大図である。従来の金属蒸着フィルムの拡大図である。

本実施形態に係る金属蒸着フィルムを図１に示す。金属蒸着フィルム１０はメタライズドフィルムとも呼ばれ、誘電体フィルム１２上に金属膜が蒸着される。誘電体フィルム１２は絶縁性の樹脂から形成され、例えばポリエチレンテレフタラートやポリプロピレン等から形成される。誘電体フィルム１２は長方形形状の薄膜であり、短手方向を幅方向とし、長手方向に沿って後述する様に巻き取られる。

また、金属膜は例えばアルミニウム、亜鉛、またはその合金などから構成される。誘電体フィルム１２への金属膜の形成は蒸着やスパッタリングなどのＰＶＤや、ＣＶＤなど既知の蒸着技術を用いて行われる。

誘電体フィルム１２の幅方向の両端部のうち一方の端部には長手方向に沿って金属膜が蒸着された端子電極部１４が形成されている。他方の端部には長手方向に沿って金属膜が蒸着されない非蒸着部１６が形成されている。さらに端子電極部１４と非蒸着部１６との間には金属膜が蒸着された蒸着領域と、この蒸着領域を複数のセグメント１８に区画する非蒸着スリット２０が形成されている。ここで、端子電極部１４における金属膜厚は、セグメント１８における金属膜厚よりも厚くなるように形成されている。

非蒸着スリット２０は金属膜を蒸着させたヒューズ部２２により一部が途切れている。このヒューズ部２２により、隣り合うセグメント１８同士の導通が可能となっている。ここで、非蒸着スリット２０の形状およびヒューズ部２２の配置について図２を用いて説明する。非蒸着スリット２０は曲線の波型形状をしており、第一の曲線２４に沿って形成された第一スリット２５と、第一の曲線２４を反転させた第二の曲線２６に沿って形成された第二スリット２７とを交互に接続させた形状となっている。ここで、反転中心軸を、第一の曲線２４と第二の曲線２６との接続点２８を通り、幅方向に平行な直線とする。また、第一の曲線２４及び第二の曲線２６は円弧または楕円弧から形成される。

非蒸着スリット２０は金属蒸着フィルム１０の幅方向に沿って延びるように形成されている。また、非蒸着スリット２０は長手方向に沿って複数個並んで配置されている。ここで、非蒸着スリット２０は互いに接触しないように所定の間隔を空けて反転しながら長手方向に形成される。これにより隣り合う非蒸着スリット２０Ａの第一スリット２５と非蒸着スリット２０Ｂの第二スリット２７とが対向し、また非蒸着スリット２０Ａの第二スリット２７と非蒸着スリット２０Ｂの第一スリット２５とが対向する。曲線の非蒸着スリット２０Ａと非蒸着スリット２０Ｂとによって区画されたセグメント１８は略円形形状となる。

ヒューズ部２２は非蒸着スリット２０の一部を寸断するように形成される第一のヒューズ部２２Ａと、非蒸着スリット２０Ａと非蒸着スリット２０Ｂとの隙間からなる第二のヒューズ部２２Ｂとを含んで構成される。第一のヒューズ部２２Ａは第一の曲線２４と第二の曲線２６の接続点２８（切り換わり点）に設けられている。また、第二のヒューズ部２２Ｂは非蒸着スリット２０Ａと非蒸着スリット２０Ｂとの距離が最も狭くなる狭隘部に設けられている。ここで、第一のヒューズ部２２Ａと第二のヒューズ部２２Ｂの幅ｄは等しくなるように形成されている。なお、図２においては第一のヒューズ部２２Ａと第二のヒューズ部２２Ｂの幅ｄは非蒸着スリット２０の溝幅より狭く形成されているが、溝幅以上としてもよい。

次に、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０を用いたフィルムコンデンサの形成工程を説明する。図３に示すように、金属蒸着フィルム１０は複数枚積層された状態で巻き取られる。積層の際に、上層の金属蒸着フィルム１０Ａと下層の金属蒸着フィルム１０Ｂとの端子電極部１４を幅方向から見て対向するように（互い違いになるように）各フィルムを積層する。つまり、上層の金属蒸着フィルム１０Ａの端子電極部１４には下層の金属蒸着フィルム１０Ｂの非蒸着部１６が重ねられる。積層された金属蒸着フィルム１０Ａ、１０Ｂが円筒形状に巻き取られた後に、側面３２にメタリコンと呼ばれる金属電極を溶射する。このとき、上層の金属蒸着フィルム１０Ａの端子電極部１４と側面３２Ａのメタリコンとが電気的に接続され、下層の金属蒸着フィルム１０Ｂの端子電極部１４と側面３２Ｂのメタリコンとが電気的に接続される。さらに各メタリコンからリード線３３が引き出され、それぞれ電源または負荷の端子に接続される。

このように形成されたフィルムコンデンサにおける電流の流れについて説明する。上層の端子電極部１４が正極側であって、下層の端子電極部１４が負極側である場合、上層の端子電極部１４から金属蒸着フィルム１０に電流が流れる。電流の流れは大局的に見て端子電極部１４から非蒸着部１６に向かって、つまり、端子電極部１４から幅方向に離れるように電流が流れる。ここで、セグメント１８を通過する電流の流れを図４に模式的に示す。セグメント１８の端子電極部１４側に配置された第一のヒューズ部２２Ｃ及び第二のヒューズ部２２Ｄから電流がセグメント１８内に流入する。第一のヒューズ部２２Ｃから流入した電流４０は分岐して非蒸着部１６側の第一のヒューズ部２２Ｅ及び第二のヒューズ部２２Ｆを通過する。また、第二のヒューズ部２２Ｄからセグメント１８内に流入した電流４２は分岐して第一のヒューズ部２２Ｅ及び第二のヒューズ部２２Ｆを通過する。このように、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０においては、従来の矩形セグメントに比べてセグメント内における電流分布の偏りが軽減され、セグメント内に均等に電流が流れる。したがってセグメント内の所定箇所に電流が偏り、絶縁破壊に繋がるおそれが従来よりも軽減される。絶縁破壊が生じにくくなることから、ヒューズの溶断によるセグメントの隔離も生じにくくなる。セグメントの隔離が生じにくくなるから、金属蒸着フィルムの電極面積の減少が避けられ、静電容量の低下が回避される。

さらに、本実施形態においては電流が流入する第一のヒューズ部２２Ｃ及び第二のヒューズ部２２Ｄの幅を等しく形成している。したがって各ヒューズ部から均等に電流がセグメント１８に流入する。また、本実施形態においては電流が流出する第一のヒューズ部２２Ｅと第二のヒューズ部２２Ｆの幅も等しく形成している。したがってセグメントから各ヒューズに均等に電流が流出する。

図５上段には、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０と従来の矩形セグメントからなる金属蒸着フィルム４３との耐電圧試験の結果が示されている。なお、本試験にあたり、それぞれの金属蒸着フィルムにおける非蒸着スリット２０の溝幅とヒューズ部の幅とが等しくなるように構成している。また、それぞれの金属蒸着フィルムに対する電圧印加時間も等しく設定している。また、セグメントの膜厚及び面積はほぼ等しくなるように構成している。図５上段に示すように、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０は従来の金属蒸着フィルム４３に比べて静電容量の減少率が少ない、言い換えれば耐電圧性能が向上している。

さらに図５下段には、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０と従来の矩形セグメントからなる金属蒸着フィルム４３との耐電流試験の結果が示されている。なお、図５上段と同様に、それぞれの金属蒸着フィルムにおける非蒸着スリット２０の溝幅とヒューズ部の幅とが等しくなるように構成している。また、それぞれの金属蒸着フィルムに対する電流供給時間も等しく設定している。また、セグメントの膜厚及び面積はほぼ等しくなるように構成している。図５下段に示すように、本実施形態に係る金属蒸着フィルム１０は従来の金属蒸着フィルム４３よりも温度上昇の割合が低く抑えられている。温度上昇を抑えることができることから、従来の金属蒸着フィルム４３と比較して、セグメント１８の金属膜の蒸発飛散や誘電体の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。

また、非蒸着スリット２０の形状について、図１〜４に示す形状に代えて、図６に示すような形状にしてもよい。図６に示す非蒸着スリット５０は略Ｕ字型の湾曲形状をしており、金属蒸着フィルム１０の幅方向及び長手方向に所定間隔で複数形成されている。非蒸着スリット５０の湾曲開口は端子電極部１４側に設けられている。また、非蒸着スリット５０の変極点５２にはヒューズ部５４が設けられている。また、隣り合う非蒸着スリット５０同士の距離が最も狭くなる狭隘部にもヒューズ部５４が設けられている。変極点５２に設けられたヒューズ部５４と狭隘部に設けられたヒューズ部５４の幅ｄは等しく形成されている。

なお、図６においては、非蒸着スリット５０の湾曲形状は二次関数曲線に沿って形成される。しかし、二次関数曲線に限られず、指数関数曲線や対数曲線等、任意の曲線関数から得られる形状であってよい。

端子電極部１４から流れる電流５８は、幅方向に隣接する非蒸着スリット５０間の２つの狭隘部のヒューズ部５４Ａと、長手方向に隣接する非蒸着スリット５０間の狭隘部のヒューズ部５４Ｂに分岐する。ここで、各ヒューズの幅が等しく形成されていることから、電流はほぼ３分され、均等に各ヒューズ部５４に流れる。また、幅方向に隣接する非蒸着スリット５０間の２つの狭隘部のヒューズ部５４Ａを通過した電流６０と、非蒸着スリット５０の変極点５２に設けられたヒューズ部５４Ｃを通過した電流６２は合流してヒューズ部５４Ｃを通過する。以上の様にそれぞれのセグメント１８では電流が均等に流れ、従来の様な電流分布の偏りが軽減される。

また、図７に示すように、幅方向に延びる直線状の非蒸着スリット６０を追加して形成してもよい。直線状の非蒸着スリット６０は、長手方向に隣接する湾曲形状の非蒸着スリット５０間に設けられ、さらに湾曲形状の非蒸着スリット５０の変極点５２を貫通する位置にも設けられる。また、直線状の非蒸着スリット６０には所定間隔でヒューズ部５４が設けられる。

さらに、図８に示すように、長手方向に配置された非蒸着スリット５０の組６２を幅方向に複数組形成するに当たり、長手方向に所定間隔オフセットさせて非蒸着スリット５０の組６２を形成してもよい。この際、非蒸着スリット５０の変極点に設けられたヒューズ部５４Ｃと、幅方向に隣接する非蒸着スリット５０間の狭隘部に設けられたヒューズ部５４Ａとが幅方向に平行な直線上に配置されるようにオフセット間隔を設定してもよい。

さらに、図９に示すように、端子電極部１４に近づくにしたがって非蒸着スリット５０が大きくなるように形成してもよい。この場合、端子電極部１４に近づくにしたがってセグメント１８の面積が大きくなる。端子電極部１４近傍における電流量は非蒸着部１６側に比べて多くなり、その分温度上昇の割合も高くなる。電流量の多い端子電極部１４近傍のセグメント１８の面積を相対的に広く形成して抵抗を軽減することで、端子電極部１４近傍の温度上昇を緩和することができる。

さらに、図６〜９に示す実施形態では非蒸着スリットの開放湾曲が端子電極部１４側に設けられていたが、図１０に示すようにこれを反転させ、開放湾曲を非蒸着部１６側に設け、変極点５２を端子電極部１４側に設けても良い。これによっても従来の格子型のセグメントに比べて電流分布の均一化が図られる。

また、図１１に示すように非蒸着スリット５０を円形状とし、または図１２に示すように非蒸着スリットを楕円形状とし、最も端子電極部１４側の部分と最も非蒸着部１６側の部分にヒューズ部５４を設けても良い。この形状によっても従来の矩形方セグメントと比較して電流分布の均一化が図られる。

１０金属蒸着フィルム、１２誘電体フィルム、１４端子電極部、１６非蒸着部、１８セグメント、２０,５０,６０非蒸着スリット、２２,５４ヒューズ部、２４第一の曲線、２６第二の曲線、２８接続点、３２フィルムコンデンサ側面、５２変極点。

Claims

誘電体フィルムを備え、
前記誘電体フィルムの幅方向の両端部のうち一方の端部には金属膜が蒸着された端子電極部が形成され、他方の端部には金属膜が蒸着されない非蒸着部が形成され、
前記端子電極部と前記非蒸着部との間には、金属膜の蒸着領域と、前記蒸着領域を複数のセグメントに区画する、金属膜が蒸着されない非蒸着スリットが形成され、
前記非蒸着スリットは金属膜を蒸着させたヒューズ部により一部が途切れ、前記ヒューズ部により隣接する前記セグメント同士が導通可能であり、
前記非蒸着スリットの形状は、円弧形状または楕円弧形状からなる第一の曲線に沿って形成された第一スリットと前記第一の曲線を反転させた第二の曲線に沿って形成された第二のスリットが前記幅方向に沿って交互に接続された波型形状であって、前記波型形状の非蒸着スリットが前記幅方向に直交する長手方向に沿って、隣接する前記非蒸着スリットと交差しないように反転しながら複数形成され、
前記ヒューズ部は、前記第一の曲線と第二の曲線との接続点と、隣り合う前記非蒸着スリット間の距離が最も狭くなる狭隘部とに形成されていることを特徴とする、金属蒸着フィルム。
請求項１記載の金属蒸着フィルムであって、
前記第一の曲線と第二の曲線との接続点に設けられた前記ヒューズ部と、前記狭隘部に設けられた前記ヒューズ部の幅が等しく形成されていることを特徴とする、金属蒸着フィルム。
誘電体フィルムを備え、
前記誘電体フィルムの幅方向の両端部のうち一方の端部には金属膜が蒸着された端子電極部が形成され、他方の端部には金属膜が蒸着されない非蒸着部が形成され、
前記端子電極部と前記非蒸着部との間には、金属膜の蒸着領域と、前記蒸着領域を複数のセグメントに区画する、金属膜が蒸着されない非蒸着スリットが形成され、
前記非蒸着スリットは金属膜を蒸着させたヒューズ部により一部が途切れ、前記ヒューズ部により隣接する前記セグメント同士が導通可能であり、
前記非蒸着スリットの形状はＵ字状の湾曲形状であって、前記非蒸着スリットが前記幅方向及び前記幅方向に直交する長手方向に沿って、隣接する前記非蒸着スリットと交差しないように複数形成され、
前記ヒューズ部は、前記非蒸着スリットの変極点と、隣り合う前記非蒸着スリット間の距離が最も狭くなる狭隘部とに形成されていることを特徴とする、金属蒸着フィルム。