JP2969961B2 - 金属化フィルムコンデンサの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は誘電体フィルムの表面に
金属電極面を蒸着法などにより形成した金属化フィルム
を巻回して構成される金属化フィルムコンデンサの製造
方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属化フィルムコンデンサにおい
ては、図３（ａ），（ｂ）に示すように誘電体フィルム
１の片面または両面に蒸着法やスパッタリング法などに
より金属電極４および５を誘電体フィルム１の幅方向の
端部に０．５〜５mm程度の第１の絶縁溝部２および３を
設けて形成することにより金属化フィルム６ａ，６ｂを
得ている。そして、この金属化フィルムを巻回するか、
または積層することによりコンデンサ素子を形成してい
るが、生産設備の簡易性および生産性から巻回型が現在
のコンデンサの主流になっている。

【０００３】巻回型の場合、図３（ａ）のように誘電体
フィルム１の片面に金属電極４を形成した金属化フィル
ム６ａを互いに第１の絶縁溝部２が反対側にくるように
２枚以上重ねて巻回するか、または図３（ｂ）のように
誘電体フィルム１の両面に金属電極４，５を形成した金
属化フィルム６ｂに、金属電極を形成していない誘電体
フィルムを重ねて巻回し、その両端面に電極引き出し部
を形成する方法が行なわれている。

【０００４】ところで、このような巻回型の金属化フィ
ルムコンデンサは、使用中に何らかの異常により金属化
フィルムの一部が絶縁破壊現象を起こした場合、破壊部
周辺の金属電極が飛散することにより絶縁破壊部の絶縁
が回復する。これを自己回復作用と称する。しかし、こ
の絶縁破壊部の面積が大きい場合、この一部の絶縁破壊
部分を核として周囲に破壊が進行し、遂には発火、発煙
に至る場合がある。このため巻回型の金属化フィルムコ
ンデンサにおいては、何らかの安全装置を付加しなけれ
ば、充分な安全性を確保することができない。

【０００５】このような巻回型の金属化フィルムコンデ
ンサにおける問題点を解決する手段として、図４
（ａ），（ｂ）に示すように、金属化フィルム６ａ，６
ｂの幅方向の端部に設けた第１の絶縁溝部２および３と
は別に、金属電極を長さ方向に複数の矩形の島状に分離
するように第２の絶縁溝部７を形成する方法が行なわれ
ている。

【０００６】このように金属化フィルムを構成すると、
コンデンサは島状に分離された小容量コンデンサが並列
に集積された構造となる。このコンデンサの一部が欠陥
で瞬時破壊が生じた場合、金属電極の電極引き出し部と
の接続部分が、その接触抵抗により瞬時破壊時の異常電
流で発熱し、接続部の金属電極が気化消失してコンタク
トが失われる。したがって瞬時破壊を生じた小容量コン
デンサのみ切り離され、それ以上の破壊の進行を防止し
コンデンサの発火、発煙を防ぐことが可能となり、コン
デンサ素子自体に保安機構を具備させることができる。

【０００７】ところで、誘電体フィルムの両面に金属電
極を形成した金属化フィルム６ａ，６ｂに金属電極を形
成しない誘電体フィルムを重ねて巻回してコンデンサ素
子を形成するコンデンサにあっては、巻回開始部および
巻回終了部のフィルム端部は図３（ｂ）、図４（ｂ）に
示すような状態で露出した切断部を有し、対向する金属
電極相互間の電気絶縁は誘電体フィルムの厚み分の空気
層の耐圧に依存することとなり、電気絶縁性が非常に不
安定である。

【０００８】一般に金属化フィルムコンデンサでは、そ
の生産工程中で電圧印加処理を行ない、微小欠陥部を自
己回復作用により除去することが行なわれる。この際、
巻回開始部および巻回終了部の金属化フィルム切断部に
おいても相対する金属電極間で放電を生じ、絶縁不安定
部の金属電極を飛散させる。しかし、放電領域が広いた
め、切断部の全幅において均一に放電させるのは難し
い。また、一度飛散した金属が再度折出する場合もあ
る。さらに生産工程においてコンデンサ素子は熱的、機
械的、電気的なストレスが加えられる。巻回開始部は最
もこのストレスを受ける部分であり、均一な放電が起こ
りにくい。また、電圧印加処理以降に、この切断部に構
造的変化が生じ、再び絶縁不安定部が発生する場合があ
る。

【０００９】さらに、このフィルム切断部における放電
は、大きな短絡電流は伴わない場合が多く、前記の保安
機構を素子自体に具備させたコンデンサであっても、こ
の切断部を有する島状の小容量コンデンサが放電により
端子電極と切り離されないことがある。

【００１０】このためコンデンサの初期特性および実際
の使用状態での誘電特性において誘電正接の増大や絶縁
抵抗の低下という特性劣化を生じ易いという問題があ
る。これは上記のように、とくに巻回開始端部での絶縁
状態の影響が大である。

【００１１】この対策としては、コンデンサ生産工程で
の電圧印加処理条件の調整や、コンデンサ素子、とくに
巻回開始端部に加わる各種のストレスを緩和するような
対策が講じられているが、いずれも抜本的な対策となっ
ていないのが実状であり、生産性を低下させる場合が多
い。

【００１２】また、従来から巻回型金属化フィルムコン
デンサにおいて、金属化フィルムの巻回終了端部の電極
膜を除去し、このフィルムを連続して巻回することによ
り保護用外層絶縁材とすることが一般に行われている。
例えば実開昭６０−７１１３１号公報にこの構成を開示
している。しかし、この構成は金属化フィルムを巻回し
た後、別の保護用外層絶縁材を挿入巻回すると、その挿
入部に空隙を生じ、この空隙により放電や絶縁破壊を生
ずる。この空隙による放電を防止しようとするもので、
この目的を満足させるには構造上１回転以上電極膜を除
去することが条件となる。さらに、この対策は巻回終了
部に限定される。

【００１３】さらに、巻回型コンデンサにおいてこれ迄
抜本的対策が講じられなかった巻回開始部のフィルム切
断部の電気絶縁状態に起因する特性劣化を生産性を低下
させずに根本的に解決し、生産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して、前記金属化フ
ィルムの巻回開始部および巻回終了部の第２の絶縁溝部
７を設けた面で、フィルムの幅方向の端部に設けた第１
の絶縁溝部と反対側の幅方向の端部の金属電極面に任意
の幅で、フィルム切断部から第２の絶縁溝部を１回以上
横切る長さで第３の絶縁溝部を形成した金属化フィルム
コンデンサが特願平２−４４８７９号公報に開示されて
いる。

【００１４】この第３の絶縁溝部を形成する方法とし
て、（１）金属電極を誘電体フィルム上に形成するとき
に、第３の絶縁溝部となる部分にマスキングを施すこと
などにより、あらかじめ第３の絶縁溝部を形成しておく
方法、（２）金属化フィルムを形成後に、化学処理によ
り金属膜を除去する方法、（３）レーザー光線により金
属膜を除去する方法、（４）電圧をフィルムの長さ方向
に印加して金属膜を除去する方法などが考えられてい
た。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の第３の絶縁溝部の形成方法は、上記の（１）
の方法では、第３の絶縁溝部を形成する位置を決定する
ことが非常に困難であり、現実的でない。（２）の方法
では第３の絶縁溝部形成時に薬品塗布と洗浄のための時
間と設備が必要となり生産性を低下させる。（３）の方
法では第３の絶縁溝部にある程度以上の幅が必要である
場合レーザー光線を何回か往復走査させる必要があり、
やはり生産性を低下させるものである。（４）の方法で
は金属化フィルムの巻回時に電圧を印加して放電させ、
第３の絶縁溝部を形成しながら巻回できるため生産性を
低下させることはないが、電極の配置を第２の絶縁溝部
の間隔より狭める必要があるほか、電極が第２の絶縁溝
部の前後へ分かれるような場合に金属膜を除去できず金
属膜が残る部分がある。フィルムの幅方向に金属膜が残
らなければフィルム切断の位置によっては対向する金属
電極相互間の絶縁を保つことができるが、フィルムを切
断する位置を金属膜の除去できている範囲内とする必要
があり切断位置の設定に高度な精度が要求される。ま
た、フィルムの幅方向に金属膜が残らないことが前提と
なるためフィルムの幅が広くなると実施が困難となるな
どの課題があった。

【００１６】本発明は、このような課題を解決するもの
で金属化フィルムに第１および第２の絶縁溝部を設ける
ことによりコンデンサ素子自体に保安機構を持たせ、発
火、発煙を防止した巻回型金属化フィルムコンデンサ
に、巻回開始部のフィルム切断部の状態に起因する特性
劣化を、生産性を低下させる事なく第３の絶縁溝部を設
けることで根本的に解決し、高い生産性の金属化フィル
ムコンデンサを提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は誘電体フィルムの両面に設けた膜状の金属電
極に、幅方向の相対する側の端部に、それぞれ第１の絶
縁溝部を形成し、少なくとも一方の前記金属電極を前記
誘電体フィルムの長さ方向に複数個の島状に分離する第
２の絶縁溝部部を設けて金属化フィルムを構成し、この
金属化フィルムに絶縁フィルムを重ねて巻回してコンデ
ンサ素子を形成し、両端面に電極引き出し部を形成した
金属化フィルムコンデンサにあって、巻回時に、巻回終
了部および巻回開始部において、フィルムの進行方向に
対して同一位置で、かつ、前記金属化フィルムの長さ方
向に直角に、金属電極面との接触抵抗の小さい第１の電
極と、金属電極面との接触抵抗の大きい第２の電極から
なる電気的に分離された電極対を、前記第２の絶縁溝部
を形成した金属電極面に接するように、第２の電極が前
記第１の絶縁溝部と反対側の端部の金属電極面と任意の
幅で接し、かつ、第２の電極と金属電極面との接触幅が
第１の電極と金属電極面との接触幅より小さくなるよう
に配設し、電極対の電極間に電圧を印加して第２の電極
と接する金属電極面の金属膜を気化消失させることによ
り、任意の幅で、かつ第２の絶縁溝部を２本以上横切る
長さで第３の絶縁溝部を形成する工程を有し、３の絶縁
溝部の前方が巻取りを終わった素子の巻終わり最終部に
第３の絶縁溝部の後方が次に巻取りを行なう素子の巻回
開始部に、それぞれ巻き込まれるように巻取りを行なう
ようにしたものである。

【００１８】また、金属化フィルムに絶縁フィルムを重
ねて巻回する装置と、巻回装置の前方に設けられ、フィ
ルムの進行方向に対して同一位置で、かつ、前記金属化
フィルムと直角をなす位置に、金属電極面との接触抵抗
の小なる第１の電極および金属電極面との接触抵抗の大
なる第２の電極からなる電気的に分離された電極対を、
前記第２の絶縁溝部を形成した金属電極面に接するよう
に、第２の電極が前記第１の絶縁溝部と反対側の端部の
金属電極面と任意の幅で接し、かつ、第２の電極と金属
電極面との接触幅が第１の電極と金属電極面との接触幅
より小さくなるように配設した電極部と、巻回開始部お
よび巻回終了部において、電極部の電極対の電極間に、
第２の電極と接する金属電極面の金属膜を気化消失させ
ることにより、任意の幅で、かつ、第２の絶縁溝部を２
本以上横切る長さで第３の絶縁溝部を形成するに要する
電圧を供給する電圧制御部とを備えた製造装置を用いた
ものである。

【００１９】

【作用】この構成により、第３の絶縁溝部が複数の第２
の絶縁溝部をまたいで設けられ、巻回時には、その中間
で切断され巻回される。その結果、コンデンサ素子の巻
回開始部と巻回終了部の両端に第３の絶縁溝部が形成さ
れる。この絶縁溝部により、フィルム切断部で発生する
放電に基因するコンデンサの破壊を最初の１ブロックの
金属電極に留め、それ以上に拡散することが防止でき
る。また、本発明の製造装置により、第３の絶縁溝部を
精度よく、高い生産性で形成することができ、金属化フ
ィルムコンデンサを高品位で安価に生産できることとな
る。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明の一実施例の金属化フィルム
コンデンサの製造方法および製造装置について図面を参
照しながら説明する。

【００２１】図１に本発明の一実施例の金属化フィルム
の製造方法を示す。図２（ａ）は図１の製造方法で作成
した金属化フィルムを用して巻回したフィルムコンデン
サの構成を示す。図２（ｂ）は金属化フィルムの巻回開
始部の構成を示す。図に示すように、金属化フィルム６
は１枚の誘電体フィルム１の両面に、それぞれの面の幅
方向の端部に第１の絶縁溝部２，３を設けて電極となる
金属を蒸着して電極膜４，５を形成する。電極膜４，５
のいずれか一方、例えば電極膜４にフィルムの長さ方向
に第２の絶縁溝部７を当間隔に複数個島状に形成する。
この金属化フィルム６は、図１に示すように、これより
幅の狭い誘電体フィルム８と重ねて巻回装置１４で巻回
軸１９を中心に巻回され、巻回終了後、軸交換装置２１
を回転させ巻回軸２０に位置を交換後、切断刃１８でフ
ィルムを切断しコンデンサ素子を得る。巻回装置１４の
前方に、誘電性ゴムを表面に配置したゴムローラー電極
１５とアルミ箔電極１６とアルミ箔を誘電体フィルム１
に押圧する押圧ローラー１８とで構成される電極対１７
が第２の絶縁溝部７が形成された電極膜４に接するよう
に設置されている。この電極対間に電圧制御部２２より
電圧を印加することにより、電極膜４のアルミ箔電極１
６と接している部分が気化消失し、第３の絶縁溝部１３
が形成される。ゴムローラー電極１５は押圧ローラー１
８とフィルム幅方向に同軸方向に並んで配置され、アル
ミ箔１６〜電極膜４〜ゴムローラー１５の回路を形成す
る。アルミ箔電極１６は電極膜４とも定められた幅で接
触し、フィルム進行方向に向かってフィルム端部となす
角度が９０〜１００°の範囲で押圧ローラー１８を介し
て屈曲するよう設置されている。フィルム切断工程で
は、第３の絶縁溝部１３をフィルムの進行方向に向かっ
て前方と後方に、それぞれ第２の絶縁溝部７を１本以上
含む位置で切断を行なう。得られたコンデンサ素子は図
２（ａ）に示すように、両側端部に電極引出部９（反対
側の電極引出部は図示せず）を形成し、両端にリード線
１０を接続する。図２（ｂ）に示すように、金属化フィ
ルム６と誘電体フィルム８の巻回開始端のフィルム切断
部１１，１２は構成される。

【００２２】本実施例の製造方法と製造装置では、第３
の絶縁溝部１３の幅をアルミ箔電極の接触幅で任意に設
定できる。また、第３の絶縁溝部１３は長さは、電圧制
御部２２による電圧印加時間の制御で任意に設定するこ
とができる。この結果、適当な長さの第３の絶縁溝部１
３を形成することができるので、切断位置に余裕ができ
る。また、巻回開始部だけではなく、巻回終了部にも第
３の絶縁溝部の形成が可能である。本実施例では気化さ
れた電極膜はアルミ箔電極表層へ折出し、アルミ箔電極
の気化能力は低下するが、アルミ箔電極を少しずつ動か
し、常に接触面をきれいに保ち電極の能力低下を防いで
いる。このようにして、アルミ箔１６を巻回しながら第
３の絶縁溝部を形成できるため、生産性の低下を生じな
い。

【００２３】なお、本実施例においては、両面金属化フ
ィルムの片面に第２，第３の絶縁溝部を設けたが、両面
に設けても差し支えない。

【００２４】また、電極対については、導電性ゴムある
いはアルミ箔に限定されるものではなく、電極膜との接
触抵抗の差により一方の電極との接触部の電極膜を除去
できる材質であればよい。

【００２５】また、印加電圧は直流でも交流でも、その
他脈流などでもよい。さらに、印加電圧を印加開始の瞬
間だけ、定常時の印加電圧の数倍のパルス的な高電圧印
加することにより、電極膜は気化消失しやすくなる。

【００２６】

【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、両面金属化フィルムを用いて形成さ
れる巻回型フィルムコンデンサ素子において、巻回開始
部と終了部のフィルム切断部に基因するコンデンサの特
性劣化を解決するために、第３の絶縁溝部を形成する製
造設備として、巻回装置、電極対、電圧制御部を設ける
ことにより、任意の幅と長さで第３の絶縁溝を形成でき
る。この製造方法により生産性を低下させずにコンデン
サを製造することができ、信頼性の高い高品質のフィル
ムコンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の金属化フィルムコンデンサ
の製造方法と製造装置の斜視図

【図２】（ａ）は同コンデンサの構成を示す斜視図 （ｂ）は同金属化フィルムの構成を示す斜視図

【図３】（ａ）は従来の片面金属化フィルムの端面の斜
視図 （ｂ）は同両面金属化フィルムの端面の斜視図

【図４】（ａ）は同片面金属化フィルムの第３の絶縁溝
部を示す斜視図 （ｂ）は同両面金属化フィルムの第３の絶縁溝部を示す
斜視図

【符号の説明】

１ 誘電体フィルム ２，３ 第１の絶縁溝部 ４，５ 金属電極 ６ 金属化フィルム ７ 第２の絶縁溝部 ８ 絶縁フィルム ９ 電極引出し部 １０ リード線 １１，１２ 巻回開始部のフィルム切断部 １３ 第３の絶縁溝部 １４ 巻回装置 １５ ゴムローラー電極 １６ アルミ箔電極 １７ 電極対 １８ 切断刃 １９，２０ 巻回軸 ２１ 軸交換装置 ２２ 電圧制御部 ２３ 押圧ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 晴美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 有田 幹良 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 野々村 清 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−246919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−31216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−71131（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 4/00 - 13/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体フィルムの両面に設けた膜状の金
   属電極に、幅方向の相対する側の端部に、それぞれ第１
   の絶縁溝部を形成し、少なくとも一方の面の前記金属電
   極を前記誘電体フィルムの長さ方向に複数個の島状に分
   離する第２の絶縁溝部を設けて金属化フィルムを構成
   し、この金属化フィルムに絶縁フィルムを重ねて巻回し
   てコンデンサ素子を形成し、両端面に電極引き出し部を
   形成した金属化フィルムコンデンサにあって、巻回時
   に、巻回終了部および巻回開始部において、フィルムの
   進行方向に対して同一位置で、かつ、前記金属化フィル
   ムの長さ方向に直角に、金属電極面との接触抵抗の小さ
   い第１の電極と、金属電極面との接触抵抗の大きい第２
   の電極からなる電気的に分離された電極対を、前記第２
   の絶縁溝部を形成した金属電極面に接するように、第２
   の電極が前記第１の絶縁溝部と反対側の端部の金属電極
   面と任意の幅で接し、かつ、第２の電極と金属電極面と
   の接触幅が第１の電極と金属電極面との接触幅より小さ
   くなるように配設し、電極対の電極間に電圧を印加して
   第２の電極と接する金属電極面の金属膜を気化消失させ
   ることにより、任意の幅で、かつ第２の絶縁溝部を２本
   以上横切る長さで第３の絶縁溝部を形成する工程を有
   し、３の絶縁溝部の前方が巻取りを終わった素子の巻終
   わり最終部に第３の絶縁溝部の後方が次に巻取りを行な
   う素子の巻回開始部に、それぞれ巻き込まれるように巻
   取りを行なう金属化フィルムコンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 第３の絶縁溝部をフィルムの進行方向に
   向かって前方と後方に、それぞれ第２の絶縁溝部を１本
   以上含む位置でフィルムを切断する工程を有し、第３の
   絶縁溝部の前方が巻取りを終わった素子の巻終わり最終
   部に、第３の絶縁溝部の後方が次に巻取りを行なう素子
   の巻回開始部に、それぞれ巻き込まれるように巻取りを
   行なう請求項１記載の金属化フィルムコンデンサの製造
   方法。
3. 【請求項３】 誘電体フィルムの両面に設けた膜状の金
   属電極に、幅方向の相対する側の端部に、それぞれ第１
   の絶縁溝部を形成し、少なくとも一方の面の前記金属電
   極を前記誘電体フィルムの長さ方向に複数個の島状に分
   離する第２の絶縁溝部を設けて金属化フィルムを構成
   し、この金属化フィルムに絶縁フィルムを重ねて巻回す
   る装置と、巻回装置の前方に設けられ、フィルムの進行
   方向に対して同一位置で、かつ、前記金属化フィルムと
   直角をなす位置に、金属電極面との接触抵抗の小なる第
   １の電極および金属電極面との接触抵抗の大なる第２の
   電極からなる電気的に分離された電極対を、前記第２の
   絶縁溝部を形成した金属電極面に接するように、第２の
   電極が前記第１の絶縁溝部と反対側の端部の金属電極面
   と任意の幅で接し、かつ、第２の電極と金属電極面との
   接触幅が第１の電極と金属電極面との接触幅より小さく
   なるように配設した電極部と、巻回開始部および巻回終
   了部において、電極部の電極対の電極間に、第２の電極
   と接する金属電極面の金属膜を気化消失させることによ
   り、任意の幅で、かつ、第２の絶縁溝部を２本以上横切
   る長さで第３の絶縁溝部を形成するに要する電圧を供給
   する電圧制御部とを備えた金属化フィルムコンデンサの
   製造装置。
4. 【請求項４】 第３の絶縁溝部をフィルムの進行方向に
   向かって前方と後方に、それぞれ第２の絶縁溝部を１本
   以上含む位置でフィルムを切断するフィルム切断部を備
   えた請求項３記載の金属化フィルムコンデンサの製造装
   置。
5. 【請求項５】 第２の電極と金属電極面との接触面がフ
   ィルム端部となす角度がフィルムの進行方向に対して９
   ０〜１００°の角度に第２の電極を配設した請求項１ま
   たは請求項２記載の金属化フィルムコンデンサの製造方
   法。
6. 【請求項６】 第２の電極と金属電極面との接触面がフ
   ィルム端部となす角度がフィルムの進行方向に対して９
   ０〜１００°の角度に第２の電極を配設した請求項３ま
   たは請求項４記載の金属化フィルムコンデンサの製造装
   置。