JP2013065747A - Metallized film capacitor - Google Patents

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良介 上浦
Hiroki Takeoka
宏樹 竹岡
Yukikazu Ochi
幸和 大地
Yukihiro Shimasaki
幸博 島崎
Yasuhiro Hiraki
康大 平木
Hiroshi Kubota
浩 久保田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallized film capacitor having excellent moisture resistance.SOLUTION: In a metallized film capacitor of the present invention, at least one of metal vapor-deposition electrodes 4a, 4b of a pair of metallized films 1, 2 includes an oxide film layer formed on a composition plane between dielectric films 3a, 3b and a magnesium-containing layer formed on the oxide film layer, and an atomic concentration ratio of magnesium is made to be maximum in the magnesium-containing layer. Accordingly, by the present invention, the magnesium-containing layer can be suppressed from being oxidized, self-healing properties can be enhanced, and a withstand voltage improving effect can be maintained.

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、スナバ用に最適な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 that is used in various electronic devices, electrical devices, industrial devices, automobiles, and the like, and is particularly suitable for smoothing, filtering, and snubbing of a motor drive inverter circuit of a hybrid vehicle.

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と呼ぶ)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。   In recent years, from the viewpoint of environmental protection, all electric devices are controlled by inverter circuits, and energy saving and high efficiency are being promoted. In particular, in the automobile industry, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEVs) that run on electric motors and engines have been introduced into the market, and the development of technologies relating to energy saving and high efficiency has been activated, which is friendly to the global environment.

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、高耐電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、更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。   Since such an electric motor for HEV has a high operating voltage range of several hundred volts, a metalized film capacitor having high withstand voltage and low loss electric characteristics is attracting attention as a capacitor used in connection with this electric motor. In addition, the trend of adopting a metallized film capacitor having a very long life is conspicuous from the demand for maintenance-free in the market.

そして、この金属化フィルムコンデンサは、一般に金属箔を電極に用いるものと、誘電体フィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いるものとに大別される。中でも、蒸着金属を電極(以下、金属蒸着電極と呼ぶ)とする金属化フィルムコンデンサは、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。また金属蒸着電極特有の自己回復機能(欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散し、コンデンサの機能が回復する性能を意味し、一般にセルフヒーリング性と呼ばれる。)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ものである。金属蒸着電極は、薄いほど蒸発・飛散しやすく、セルフヒーリング性が良くなるため、耐電圧が高くなる。   And this metallized film capacitor | condenser is divided roughly into what uses metal foil for an electrode generally, and the thing which uses the vapor deposition metal provided on the dielectric film for an electrode. In particular, a metallized film capacitor using an evaporated metal as an electrode (hereinafter referred to as a metal evaporated electrode) has a smaller volume occupied by the electrode than a metal foil, and can be reduced in size and weight. High reliability against dielectric breakdown due to self-healing function peculiar to metal-deposited electrodes (meaning the ability of the metal-deposited electrodes around the defect to evaporate and scatter and restore the function of the capacitor, generally called self-healing) Therefore, it has been widely used conventionally. The thinner the metal-deposited electrode is, the easier it is to evaporate and scatter, and the better the self-healing property, the higher the withstand voltage.

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図、図7(a)、(b)は同金属化フィルムコンデンサに使用される一対の金属化フィルムを示した平面図である。図6と図7に示すように、金属蒸着電極101aと金属蒸着電極101bはポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム102a、102bの片面上に一端の絶縁マージン103a、103bを除いてアルミニウムを蒸着することで形成されている。この金属蒸着電極101aと101bは、誘電体フィルム102a、102bの絶縁マージン103a、103bの反対側の端部において亜鉛を溶射することで形成されたメタリコン104a、104bと接続されており、この構成により外部に電極を引き出している。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional metallized film capacitor of this type, and FIGS. 7A and 7B are plan views showing a pair of metallized films used in the metallized film capacitor. is there. As shown in FIGS. 6 and 7, the metal vapor deposition electrode 101a and the metal vapor deposition electrode 101b are formed by vapor-depositing aluminum on one surface of dielectric films 102a and 102b such as a polypropylene film except for the insulation margins 103a and 103b at one end. Is formed. The metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b are connected to metallicons 104a and 104b formed by spraying zinc at the opposite ends of the insulation margins 103a and 103b of the dielectric films 102a and 102b. The electrode is pulled out to the outside.

また、上記金属蒸着電極101a、101bは、容量を形成する有効電極部の幅Wの略中央部から絶縁マージン103a、103bに向かう側に、オイル転写により形成された金属蒸着電極を有しない非蒸着のスリット105a、105bにより複数の分割電極106a、106bに夫々区分され、かつ、有効電極部の幅Wの略中央部から絶縁マージン103a、103bと反対側でメタリコン104a、104bに近い側に位置する誘電体フィルム102a、102bの片面全体に蒸着された金属蒸着電極101a、101bにヒューズ107a、107bで並列接続しているものである。   Further, the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b are non-vapor-deposited having no metal vapor-deposited electrode formed by oil transfer on the side from the substantially central part of the width W of the effective electrode part forming the capacitance toward the insulation margins 103a and 103b. Are divided into a plurality of divided electrodes 106a and 106b by the slits 105a and 105b, and are positioned on the side opposite to the insulation margins 103a and 103b from the substantially central part of the width W of the effective electrode part and closer to the metallicons 104a and 104b. The dielectric films 102a and 102b are connected in parallel to the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b deposited on one surface of the dielectric films 102a and 102b by fuses 107a and 107b.

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、セルフヒーリング性を有し、しかもヒューズ107a、107bにより発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。すなわち、金属蒸着電極101a、101bにおいて通電する電流は、メタリコン104a、104bに近いほど大きく、離れるほど小さくなっていくものである。従って、流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン103a、103bに近い側にヒューズ107a、107b、分割電極106a、106bを設けているので、流れる電流によるヒューズ107a、107bでの発熱を少なくでき、温度上昇を抑制することができるというものであった。   The conventional metallized film capacitor configured as described above has a self-healing property and can realize a metallized film capacitor with less heat generation by the fuses 107a and 107b. In other words, the current passed through the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b increases as it approaches the metallicons 104a and 104b and decreases as it moves away. Therefore, since the fuses 107a and 107b and the divided electrodes 106a and 106b are provided on the side closer to the insulation margins 103a and 103b where the flowing current decreases, the heat generated in the fuses 107a and 107b due to the flowing current can be reduced, and the temperature rises. It was to be able to suppress.

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。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開2004−134561号公報JP 2004-134561 A

金属化フィルムコンデンサは、小型化に伴いフィルムの薄手化が進んでいる。このフィルムの薄手化は耐電圧劣化につながるため耐電圧向上施策が必要となっている。   Metallized film capacitors are becoming thinner with the miniaturization. Since the thinning of the film leads to the breakdown voltage deterioration, measures for improving the breakdown voltage are necessary.

そこで本発明は、金属化フィルムコンデンサの耐電圧を向上させることを目的とするものである。   Then, this invention aims at improving the withstand voltage of a metallized film capacitor.

この課題を解決するために本発明は、一対の金属化フィルムの金属蒸着電極のうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、誘電体フィルムとの接合面に形成された酸化膜層と、この酸化膜層上に形成されたマグネシウム含有層とを有し、マグネシウムの原子濃度比率がマグネシウム含有層において最大となるものである。   In order to solve this problem, the present invention provides an oxide film layer formed on a joint surface with a dielectric film, wherein at least one of a pair of metallized electrodes of a metallized film contains aluminum as a main component, and the oxidized film layer. A magnesium-containing layer formed on the film layer, and the atomic concentration ratio of magnesium is maximized in the magnesium-containing layer.

本発明による金属化フィルムコンデンサは、優れた耐電圧性を発揮することができる。   The metallized film capacitor according to the present invention can exhibit excellent voltage resistance.

その理由は、金属蒸着電極の下面側に作製したマグネシウム含有層はアルミニウム単体からなる層よりもセルフヒーリング性が高いからである。またそのマグネシウム含有層は、酸化膜層により保護されているため、酸化の影響を小さくすることができる。   The reason is that the magnesium-containing layer produced on the lower surface side of the metal vapor deposition electrode has higher self-healing property than the layer made of aluminum alone. Further, since the magnesium-containing layer is protected by the oxide film layer, the influence of oxidation can be reduced.

以上より本発明は、耐電圧を高めることができる。   As described above, the present invention can increase the withstand voltage.

本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the metallized film capacitor in the Example of this invention (a)、(b)本発明の実施例におけ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(A), (b) The top view which showed the structure of the metallized film used for the metallized film capacitor in the Example of this invention (a)本発明の実施例における金属蒸着電極の組成を示す図、(b)図3(a)の要部拡大図(A) The figure which shows the composition of the metal vapor deposition electrode in the Example of this invention, (b) The principal part enlarged view of Fig.3 (a). 本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの漏れ連流を示す図The figure which shows the leakage continuous flow of the metallized film capacitor in the Example of this invention 本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの耐電圧を示す図The figure which shows the withstand voltage of the metallized film capacitor in the Example of this invention 従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図Sectional view showing the structure of a conventional metallized film capacitor (a)、(b)従来の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(A), (b) The top view which showed the structure of the metallized film used for the conventional metallized film capacitor

以下、図1〜図2を用いて、本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの構成について説明する。   Hereafter, the structure of the metallized film capacitor in the Example of this invention is demonstrated using FIGS. 1-2.

図1は本実施例の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図2(a)、図2(b)は本発明の金属化フィルムコンデンサに用いられる一対の金属化フィルムの平面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the metallized film capacitor of this example. FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan views of a pair of metallized films used in the metallized film capacitor of the present invention. FIG.

図1において、第1の金属化フィルム1はP極用、第2の金属化フィルム2はN極用の金属化フィルムである。そして、これら第1の金属化フィルム1および第2の金属化フィルム2を一対として重ね合わせ、これを複数ターン巻回したものを素子として金属化フィルムコンデンサを形成している。   In FIG. 1, the 1st metallized film 1 is a metallized film for P poles, and the 2nd metallized film 2 is a metallized film for N poles. Then, the first metallized film 1 and the second metallized film 2 are overlapped as a pair, and a metallized film capacitor is formed by using a plurality of turns wound as an element.

図1に示すように、第1の金属化フィルム1は誘電体となるポリプロピレンからなる誘電体フィルム3aの片面上に金属蒸着電極4aが形成されている。端部には第2の金属化フィルム2と絶縁するために絶縁マージン5aが設けられている。   As shown in FIG. 1, the first metallized film 1 has a metal vapor-deposited electrode 4a formed on one surface of a dielectric film 3a made of polypropylene as a dielectric. An insulating margin 5a is provided at the end portion to insulate the second metallized film 2.

この金属蒸着電極4aはメタリコン6aと接続されて電極を引き出す。メタリコン6aは、例えば亜鉛溶射により形成でき、金属蒸着電極4aの端面に形成される。   This metal vapor deposition electrode 4a is connected to the metallicon 6a to draw out the electrode. The metallicon 6a can be formed by, for example, zinc spraying, and is formed on the end face of the metal deposition electrode 4a.

金属蒸着電極4aは、図2(a)に示すように、容量を形成する有効電極部の幅W方向における略中央から絶縁マージン5aに向かう側に、縦マージン7aおよび横マージン8aを形成されている。縦マージン7aと横マージン8aは、オイル転写により形成され、金属蒸着電極4aが蒸着されていない。これにより金属蒸着電極4aは、メタリコン6a側が大電極部9aとなり、絶縁マージン5a側が縦マージン7aおよび横マージン8aにより複数に区分けされた分割小電極部10aとなる。   As shown in FIG. 2A, the metal vapor-deposited electrode 4a has a vertical margin 7a and a horizontal margin 8a formed on the side from the approximate center in the width W direction of the effective electrode portion forming the capacitance toward the insulating margin 5a. Yes. The vertical margin 7a and the horizontal margin 8a are formed by oil transfer, and the metal deposition electrode 4a is not deposited. As a result, the metal deposition electrode 4a becomes the large electrode portion 9a on the metallicon 6a side, and becomes the divided small electrode portion 10a divided into a plurality of portions by the vertical margin 7a and the horizontal margin 8a on the insulating margin 5a side.

この分割小電極部10aは図2(a)に示されるように、大電極部9aとヒューズ11aにて電気的に並列に接続されており、また隣接する分割小電極部10aどうしもヒューズ12aにて電気的に並列に接続されている。   As shown in FIG. 2A, the divided small electrode portion 10a is electrically connected in parallel by a large electrode portion 9a and a fuse 11a, and adjacent divided small electrode portions 10a are also connected to the fuse 12a. Are electrically connected in parallel.

ここで、大電極部9aは図2(a)に示されるように、誘電体フィルム3aの片面に有効電極部の幅Wの略中央部からメタリコン6aにかけて形成されている。各分割小電極部10aの幅は有効電極部の幅Wの約1/4で、誘電体フィルム3aの片面に有効電極部の幅Wの略中央部から絶縁マージン5aにかけて形成されている。なお、この分割小電極部10aは有効電極部(幅W)略中央部から絶縁マージン5aにかけて2つ設けた構成としたが、これに限らず3つ以上設けた構成としてもよい。   Here, as shown in FIG. 2A, the large electrode portion 9a is formed on one surface of the dielectric film 3a from the substantially central portion of the width W of the effective electrode portion to the metallicon 6a. The width of each divided small electrode portion 10a is about ¼ of the width W of the effective electrode portion, and is formed on one surface of the dielectric film 3a from the substantially central portion of the width W of the effective electrode portion to the insulation margin 5a. The two divided small electrode portions 10a are provided from the substantially central portion of the effective electrode portion (width W) to the insulation margin 5a. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which three or more are provided may be employed.

実使用時において、絶縁の欠陥部分で短絡が生じた場合には短絡のエネルギーで欠陥部分周辺の金属蒸着電極4aが蒸発・飛散して絶縁が復活する。この自己回復機能により、第1の金属化フィルム1、第2の金属化フィルム2間の一部が短絡しても金属化フィルムコンデンサの機能が回復する。また、分割小電極部10aの不具合により分割小電極部10aに大量の電流が流れた場合には、ヒューズ11a、あるいはヒューズ12aが飛散することで不具合の生じている部分の分割小電極部10aの電気的接続が切断され、金属化フィルムコンデンサの電流は正常な状態に戻る。   In the actual use, when a short circuit occurs in the defective part of the insulation, the metal vapor deposition electrode 4a around the defective part is evaporated and scattered by the short circuit energy, and the insulation is restored. With this self-healing function, the function of the metallized film capacitor is recovered even if a part between the first metallized film 1 and the second metallized film 2 is short-circuited. In addition, when a large amount of current flows through the divided small electrode portion 10a due to a defect in the divided small electrode portion 10a, the fuse 11a or the fuse 12a is scattered and the portion of the divided small electrode portion 10a in which the defect is caused is scattered. The electrical connection is broken and the metalized film capacitor current returns to normal.

第2の金属化フィルム2は、第1の金属化フィルム1と同様、図1に示されるように、誘電体となるポリプロピレンの誘電体フィルム3bの片面上に一端の絶縁マージン5bを除いて金属蒸着電極4bが形成されている。ただし、第2の金属化フィルム2と第1の金属化フィルム1とではメタリコンに接続される方向が異なり、第2の金属化フィルム2は、第1の金属化フィルム1が接続されたメタリコン6aと対向して配置されたメタリコン6bに接続されている。また、金属蒸着電極4bは、容量を形成する有効電極部の幅Wにおける略中央部から絶縁マージン5bに向かう側に、金属蒸着電極を有しない非蒸着の縦マージン7bおよび横マージン8bにより大電極部9bと複数の分割小電極部10bに区分されている。   Like the first metallized film 1, the second metallized film 2 is made of metal except for an insulating margin 5b at one end on one side of a dielectric film 3b made of polypropylene as a dielectric, as shown in FIG. A vapor deposition electrode 4b is formed. However, the direction in which the second metallized film 2 and the first metallized film 1 are connected to the metallicon is different, and the second metallized film 2 is a metallicon 6a to which the first metallized film 1 is connected. Are connected to a metallicon 6b arranged opposite to the above. Further, the metal vapor deposition electrode 4b has a large electrode by a non-vapor deposition vertical margin 7b and a horizontal margin 8b which do not have a metal vapor deposition electrode on the side from the substantially central portion in the width W of the effective electrode portion forming the capacitance toward the insulation margin 5b. It is divided into a portion 9b and a plurality of divided small electrode portions 10b.

この分割小電極部10bは、図2(b)に示されるように第1の金属化フィルム1の分割小電極部10aと同様の構成となっており、大電極部9bとヒューズ11bにて並列接続され、また分割小電極部10bどうしもヒューズ12bにて並列接続されている。分割小電極部10b、ヒューズ11b、12bを備えることによる効果も第1の金属化フィルム1と同様である。   As shown in FIG. 2B, the divided small electrode portion 10b has the same configuration as the divided small electrode portion 10a of the first metallized film 1, and is arranged in parallel by the large electrode portion 9b and the fuse 11b. In addition, the divided small electrode portions 10b are connected in parallel by the fuse 12b. The effect obtained by providing the divided small electrode portion 10b and the fuses 11b and 12b is the same as that of the first metallized film 1.

なお本実施例では、金属蒸着電極4a、4bを大電極部9a、9b、分割小電極部10a、10bに区分けしたが、区分けしない場合も、コンデンサとして機能する。   In this embodiment, the metal vapor-deposited electrodes 4a and 4b are divided into large electrode portions 9a and 9b and divided small electrode portions 10a and 10b, but they function as capacitors even when they are not divided.

また本実施例では誘電体フィルム3a、3bとしてポリプロピレンフィルムを用いたが、これ以外にも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、ポリフェニルサルファイド、ポリスチレンなどを用いてもよい。   In this embodiment, polypropylene films are used as the dielectric films 3a and 3b. However, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenyl sulfide, polystyrene, and the like may be used.

本実施例の金属化フィルムコンデンサでは第1の金属化フィルム1または第2の金属化フィルム2の金属蒸着電極4a、4bのうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、誘電体フィルム3a(3b)との接合面に形成された酸化膜層と、この酸化膜層上に形成されたマグネシウム含有層とを有する。マグネシウム含有層は、酸化物としてではなく金属としてのマグネシウムを含む層である。マグネシウム含有層上にはアルミニウムの層が形成されている。この金属蒸着電極4a(4b)において、マグネシウムの原子濃度分布は、マグネシウム含有層で最大値となる。単位面積あたりの金属蒸着電極4a、4b中におけるマグネシウムの含有量は2.0wt%〜40wt%とした。マグネシウムを一定以上含有させることにより、自然酸化が進んでも上述の金属として存在するマグネシウム含有層を残存させることができる。またマグネシウムが多すぎると抵抗が大きくなる為、上記範囲とすることが適当である。   In the metallized film capacitor of this example, at least one of the metal vapor deposited electrodes 4a and 4b of the first metallized film 1 or the second metallized film 2 is mainly composed of aluminum, and the dielectric film 3a (3b). And an oxide film layer formed on the bonding surface, and a magnesium-containing layer formed on the oxide film layer. The magnesium-containing layer is a layer containing magnesium as a metal, not as an oxide. An aluminum layer is formed on the magnesium-containing layer. In this metal vapor deposition electrode 4a (4b), the atomic concentration distribution of magnesium becomes the maximum value in the magnesium-containing layer. The magnesium content in the metal vapor deposition electrodes 4a and 4b per unit area was set to 2.0 wt% to 40 wt%. By containing magnesium at a certain level or more, the magnesium-containing layer existing as the above-described metal can be left even if natural oxidation proceeds. Moreover, since resistance will become large when there is too much magnesium, it is suitable for the said range.

(実施例1)
実施例1の金属化フィルムコンデンサは上述の図1で示したような構成となっており、さらにP極である金属蒸着電極4a、N極である金属蒸着電極4bに用いる電極材料としてアルミニウムとマグネシウムの合金を用いた。なお、本実施例1の第1の金属化フィルム1と第2の金属化フィルム2は、同一の電極材料、誘電体材料(ポリプロピレンの誘電体フィルム)を用いて同一の製造方法から形成されるものであるため、下記に述べる本実施例1の金属化フィルムの特徴は第1の金属化フィルム1と第2の金属化フィルム2に共通するものである。
Example 1
The metalized film capacitor of Example 1 is configured as shown in FIG. 1 above, and aluminum and magnesium are used as electrode materials used for the metal deposition electrode 4a as the P pole and the metal deposition electrode 4b as the N pole. This alloy was used. In addition, the 1st metallized film 1 and the 2nd metallized film 2 of the present Example 1 are formed from the same manufacturing method using the same electrode material and dielectric material (polypropylene dielectric film). Therefore, the characteristics of the metallized film of Example 1 described below are common to the first metallized film 1 and the second metallized film 2.

本実施例1の金属蒸着電極は、単位面積あたりの金属蒸着電極中におけるマグネシウムの含有量(wt%)が4.9wt%であり、アルミニウムの層の下にマグネシウム含有層が形成され、マグネシウム含有層の下に酸化物層が形成された構成とした。   The metal vapor deposition electrode of Example 1 has a magnesium content (wt%) in the metal vapor deposition electrode per unit area of 4.9 wt%, and a magnesium-containing layer is formed under the aluminum layer. The oxide layer was formed under the layer.

図3はX線光電子分光(XPS)分析結果から求めた、金属蒸着電極の表面からの深さ(距離)換算値(nm)と原子濃度(atom%)との関係を示す。金属蒸着電極の表面からの深さ換算値は、同条件における二酸化ケイ素膜のスパッタレートとアルミニウムのスパッタレートの比較から換算した。この結果から本実施例1ではアルミニウムの濃度分布が最大値となる位置よりも深い位置でマグネシウムの濃度分布が最大値となることが分かる。すなわち、アルミニウムの層の下にマグネシウムが存在していることが分かる。また、マグネシウムの濃度分布が最大値となる位置よりも深い位置で、酸素の濃度分布がピーク値をとる。   FIG. 3 shows the relationship between the depth (distance) converted value (nm) from the surface of the metal vapor deposition electrode and the atomic concentration (atom%) obtained from the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis result. The depth conversion value from the surface of the metal vapor deposition electrode was converted from the comparison of the sputtering rate of the silicon dioxide film and the sputtering rate of aluminum under the same conditions. From this result, it can be seen that in Example 1, the magnesium concentration distribution becomes the maximum value at a position deeper than the position where the aluminum concentration distribution becomes the maximum value. That is, it can be seen that magnesium is present under the aluminum layer. Further, the oxygen concentration distribution takes a peak value at a position deeper than the position where the magnesium concentration distribution becomes the maximum value.

さらに、図4は、高温下(100 ℃)での印加電圧(V)と漏れ電流(mA)の関係を示す。従来例1として、アルミニウムの層のみからなる従来の金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを用いた。比較例1として、マグネシウム含有層を含まず、アルミニウムの層の下に酸化マグネシウムからなる酸化物層が形成された金属蒸着電極の金属化フィルムを用いた。比較例1の単位面積あたりの金属蒸着電極中におけるマグネシウムの含有量(wt%)は、2.0%未満とした。   Furthermore, FIG. 4 shows the relationship between applied voltage (V) and leakage current (mA) at high temperature (100 ° C.). As Conventional Example 1, a metallized film on which a conventional metal vapor deposition electrode composed only of an aluminum layer was formed was used. As Comparative Example 1, a metallized film of a metal-deposited electrode in which an oxide layer made of magnesium oxide was formed under an aluminum layer without including a magnesium-containing layer was used. The magnesium content (wt%) in the metal vapor deposition electrode per unit area of Comparative Example 1 was less than 2.0%.

この結果、従来例1、比較例1、実施例1の順に漏れ電流が小さくなっていることが分かる。これは、アルミニウムの層の下に形成されたマグネシウムの層の一部がフィルム中の水分と結合しフィルム中の水分が低下しているためであると考えられる。そしてアルミニウムの層の下において、マグネシウムの含有量が多いほど、漏れ電流が減ったものと考えられる。   As a result, it can be seen that the leakage current decreases in the order of Conventional Example 1, Comparative Example 1, and Example 1. This is considered to be because a part of the magnesium layer formed under the aluminum layer is bonded to the moisture in the film and the moisture in the film is lowered. And under the aluminum layer, it is considered that the leakage current decreased as the magnesium content increased.

これらの結果から、金属蒸着電極の誘電体フィルムとの接合面には、マグネシウムの酸化膜層が存在すると推測できる。また、今回は簡易的にマグネシウムの酸化膜を採用したが、マグネシウム以外の金属による酸化膜を形成しても同様にマグネシウムの層の酸化を抑制できると考えられる。例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化マンガンなどを用いることができる。   From these results, it can be inferred that a magnesium oxide film layer exists on the joint surface of the metal vapor-deposited electrode with the dielectric film. In addition, although a magnesium oxide film is simply adopted this time, it is considered that the oxidation of the magnesium layer can be similarly suppressed even if an oxide film made of a metal other than magnesium is formed. For example, aluminum oxide, titanium oxide, silicon oxide, manganese oxide, or the like can be used.

また本実施例1と、前述の従来例1および比較例1の金属化フィルムコンデンサを用いて短時間耐電圧試験を行った。その結果を、図5に示す。   Further, a short-time withstand voltage test was performed using the metallized film capacitor of Example 1 and the above-described Conventional Example 1 and Comparative Example 1. The result is shown in FIG.

短時間耐電圧試験は、本実施例の金属化フィルムと従来例1、比較例1の金属化フィルムとを用い、100℃雰囲気下、所定時間ごとに一定電圧ずつ昇圧し、コンデンサの容量変化率が−5%になる電圧(耐電圧)を測定し、その電圧から耐電圧性を求めたものである。耐電圧の変化率は(実施例1または比較例1の耐電圧Vt−従来例1の耐電圧V0)/V0を百分率(%)で示すものである。 In the short-time withstand voltage test, the metallized film of this example and the metallized films of Conventional Example 1 and Comparative Example 1 were boosted by a constant voltage every predetermined time in an atmosphere of 100 ° C., and the capacitance change rate of the capacitor Is a voltage (withstand voltage) at which −5% is obtained, and the withstand voltage is obtained from the voltage. The rate of change of withstand voltage indicates (withstand voltage V t of Example 1 or Comparative Example 1−withstand voltage V 0 of Conventional Example 1) / V 0 in percentage (%).

Figure 2013065747
Figure 2013065747

上記表1は、短時間耐電圧試験における本実施例1および比較例1の耐電圧変化率(%)を示すものである。   Table 1 shows the withstand voltage change rate (%) of Example 1 and Comparative Example 1 in the short-time withstand voltage test.

表1から分かるように、耐電圧が1426Vであった実施例1では、耐電圧が1359Vであった従来例1と比べて耐電圧が4.9%上昇している。また比較例1よりも本実施例の方が、耐電圧性が向上している。   As can be seen from Table 1, in Example 1 in which the withstand voltage was 1426V, the withstand voltage increased by 4.9% compared to Conventional Example 1 in which the withstand voltage was 1359V. In addition, the withstand voltage is improved in this example compared to Comparative Example 1.

その理由を以下に説明する。すなわちマグネシウムはアルミニウムよりも飛散時のクリアリングエネルギーが小さく、セルフヒーリング性が高いため、金属蒸着電極と誘電体フィルム接合面側でセルフヒーリングが発生しやすくなり、耐圧が向上する。そのため、耐電圧が向上する。ここで、マグネシウムはアルミニウムよりも水との反応が早いため、空気中の水分等により自然酸化されてしまう。そこで、酸化膜層をマグネシウム含有層の下に形成することでマグネシウム含有層の酸化を抑制する。この酸化膜層は0.1nm以上15nm以下と非常に薄く、また絶縁物であるため、セルフヒーリング性には影響しない。   The reason will be described below. That is, magnesium has a lower clearing energy when scattered than aluminum, and has higher self-healing properties. Therefore, self-healing is more likely to occur on the metal deposition electrode and dielectric film bonding surface side, and the withstand voltage is improved. Therefore, the withstand voltage is improved. Here, since magnesium reacts with water faster than aluminum, it is naturally oxidized by moisture in the air. Therefore, the oxidation of the magnesium-containing layer is suppressed by forming the oxide film layer under the magnesium-containing layer. This oxide film layer is very thin with a thickness of 0.1 nm or more and 15 nm or less, and since it is an insulator, it does not affect the self-healing property.

マグネシウム含有層および酸化膜層は金属蒸着電極4a、4bのいずれに設けてもよく、双方に設けてもよい。   The magnesium-containing layer and the oxide film layer may be provided on either of the metal vapor-deposited electrodes 4a and 4b, or may be provided on both.

なお本実施例では、マグネシウム含有層の厚みは、金属蒸着電極の厚みの1/2以下とした。アルミニウムの方がマグネシウムよりも比抵抗が小さいため、アルミニウムの層を厚く(目安として金属蒸着電極の厚みの1/2より厚く)することで、金属蒸着電極全体を薄くしても抵抗を下げることができる。   In this example, the thickness of the magnesium-containing layer was set to 1/2 or less of the thickness of the metal vapor deposition electrode. Since the specific resistance of aluminum is smaller than that of magnesium, the resistance can be lowered even if the thickness of the metal vapor-deposited electrode is reduced by making the aluminum layer thicker (as a guide, thicker than half the thickness of the metal vapor-deposited electrode). Can do.

本発明による金属化フィルムコンデンサは、優れた耐湿性を有しており、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に用いられるコンデンサとして好適に採用でき、特に高耐湿性、高耐電圧特性が求められる自動車用分野に有用である。   The metallized film capacitor according to the present invention has excellent moisture resistance, and can be suitably used as a capacitor used in various electronic equipment, electrical equipment, industrial equipment, automobiles, etc., and particularly has high moisture resistance and high withstand voltage characteristics. This is useful in the field of automobiles that are required.

1 第1の金属化フィルム
2 第2の金属化フィルム
3a、3b 誘電体フィルム
4a、4b 金属蒸着電極
5a、5b 絶縁マージン
6a、6b メタリコン
7a、7b 縦マージン
8a、8b 横マージン
9a、9b 大電極部
10a、10b 分割小電極部
11a、11b ヒューズ
12a、12b ヒューズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st metallized film 2 2nd metallized film 3a, 3b Dielectric film 4a, 4b Metal vapor deposition electrode 5a, 5b Insulation margin 6a, 6b Metallicon 7a, 7b Vertical margin 8a, 8b Horizontal margin 9a, 9b Large electrode Part 10a, 10b Divided small electrode part 11a, 11b Fuse 12a, 12b Fuse

Claims (3)

誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、この一対の金属化フィルムに形成された夫々の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重ね合わせて巻回または積層した素子と、
この素子の両端面に形成された一対のメタリコン電極からなり、
前記一対の金属化フィルムの金属蒸着電極のうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、前記誘電体フィルムとの接合面に形成された酸化膜層と、この酸化膜層上に形成されたマグネシウム含有層とを有し、マグネシウムの原子濃度比率が前記マグネシウム含有層において最大となる金属化フィルムコンデンサ。
A pair of metallized films on which a metal vapor-deposited electrode is formed on a dielectric film, and the metal vapor-deposited electrodes formed on the pair of metallized films are overlapped so as to face each other through the dielectric film, or wound or Stacked elements,
It consists of a pair of metallicon electrodes formed on both end faces of this element,
At least one of the metal-deposited electrodes of the pair of metallized films contains aluminum as a main component, an oxide film layer formed on a bonding surface with the dielectric film, and a magnesium containing film formed on the oxide film layer A metallized film capacitor having a magnesium atomic concentration ratio that is maximized in the magnesium-containing layer.
前記酸化膜層の厚みは、0.1nm以上15nm以下である、請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。 The metalized film capacitor according to claim 1, wherein the oxide film layer has a thickness of 0.1 nm to 15 nm. 前記マグネシウム含有層の厚みは、前記金属蒸着電極の厚みの1/2以下である、請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。 The thickness of the said magnesium content layer is a metallized film capacitor of Claim 1 which is 1/2 or less of the thickness of the said metal vapor deposition electrode.
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