JP2973777B2

JP2973777B2 - フィルムコンデンサ

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Publication number: JP2973777B2
Application number: JP5108849A
Authority: JP
Inventors: 良平柴田; 達雄阿部
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1993-04-12
Filing date: 1993-04-12
Publication date: 1999-11-08
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JPH06302468A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフィルムコンデンサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】フィルムコンデンサは、例えば、基本的
にはポリエチレンテレフタレートフィルムやポリプロピ
レンフィルム等にアルミや亜鉛等の金属を蒸着して金属
層を形成したフィルムを巻回し、端面にメタリコン部を
形成し、このメタリコン部に端子を接続した構造になっ
ている。

【０００３】フィルムには、通常、ピンホールや塵埃、
傷等からなる絶縁の欠陥部がある。そのため、フィルム
コンデンサに電圧を印加すると、この欠陥部で破壊が起
り表面に積層している部分の金属層が蒸発する。この金
属層の蒸発により欠陥部が他の正常な部分から絶縁され
る。すなわち、このセルフヒーリング作用によってフィ
ルムコンデンサは正常なコンデンサとしての機能を維持
する。

【０００４】しかし、フィルムの欠陥部がセルフヒーリ
ング作用によっても絶縁されない場合、そのままフィル
ムコンデンサに電圧をかけた状態にすると、欠陥部に大
電流が流れる。そのためにフィルムコンデンサは発煙し
たり発火したりする。

【０００５】従来のフィルムコンデンサは、この発煙や
発火を防止するために、例えば図９に示す通りの構造の
金属化フィルム８０を用いている。すなわち、金属層８
１を、幅方向に形成した非金属部８２によって長手方向
に複数個に分割する。そして分割した個々の金属層８１
には、メタリコン側に近い箇所に、幅の狭い部分８３を
設けている。この構造のフィルムコンデンサは、フィル
ムの欠陥部に大電流が流れると、金属層８１の幅の狭い
部分８３が溶断する。そのため、この金属層８１は他の
金属層８１から絶縁される。この作用によってフィルム
コンデンサは、大電流が流れなくなり、発煙や発火に至
るのを防止できる。

【０００６】また、金属層の金属材料を適当な種類にし
たり、金属層を適当な厚さにしたり、欠陥部が少なく耐
電圧が高いフィルムを用いることによって、セルフヒー
リング作用そのものを減らし、フィルムコンデンサの保
安機能を改善することも考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９の保安機
能を有するフィルムコンデンサは、耐電圧や tanδ、容
量、絶縁抵抗検査等の商用検査を行った時や、基板への
実装時に流れる電流によって幅の狭い部分が溶断するこ
とがある。幅の狭い部分が溶断すると、その金属層はメ
タリコン部から絶縁される。そのため、フィルムコンデ
ンサは、その分だけ容量が減少し、なかには容量不良と
なるものも生じる欠点がある。

【０００８】また、金属層の幅の狭い部分が商用検査等
によって容易には溶断しないようにするためには、この
部分の幅を広くすればよい。しかし、幅を広くすると、
欠陥部に大電流が流れても幅の狭い部分が溶断し難くな
る。そのため、フィルムコンデンサは、発煙・発火を防
止できる保安機能が低下する欠点がある。

【０００９】さらに、金属層の金属材料を選択等したり
する手段では、製造が困難になり易く、製造コストが上
昇し易い欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、以上の欠点を改良し、容
量不良を防止できるとともに、発煙・発火をより確実に
防止でき、製造が容易で、製造コストを低減できるフィ
ルムコンデンサを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、フィルムに金属層を積層し、この金属
層を前記フィルムの少なくとも幅方向に設けた非金属部
により長手方向の側端部を残して分割して形成した金属
化フィルムを有し、端面にメタリコン部を形成したフィ
ルムコンデンサにおいて、金属層に設けられ非金属部に
より挟まれた長さが短く幅の狭い部分と、この部分に続
けて前記金属層に設けられ非金属部により挟まれた長さ
の長い高抵抗の部分とを形成するものである。

【００１２】なお、幅の狭い部分（以下ヒューズ部とい
う）や高抵抗の部分（以下高抵抗部という）は２箇所以
上設けてもよい。そして、ヒューズ部の間に高抵抗部を
設けたり、高抵抗部の間にヒューズ部を設ける構成にし
てもよい。

【００１３】また、高抵抗部はメタリコン部から１０mm
以内とする方が、熱放出が良くなり、フィルムコンデン
サの熱劣化を軽減できる。

【００１４】金属化フィルムは、フィルムの長手方向に
直線状の非金属部を設け、この非金属部の両側に対称な
金属層のパターンを設けた構成としてもよい。

【００１５】金属化フィルムには、同一あるいは異なる
パターンの金属層を設けた金属化フィルムやアルミ等の
金属箔を積層する。

【００１６】フィルムコンデンサは巻回形でも、積層形
でもよい。

【００１７】

【作用】金属層にヒューズ部を設けるとともに、これに
続けて高抵抗部を設けているため、ヒューズ部に流れる
電流値を低下できる。従って、分割した金属層の一個に
セルフヒーリングが生じた場合、この金属層に、他の金
属層や外部の回路から流入する電流値が低くなる。すな
わち、セルフヒーリングを生じた金属層には他の金属層
等から供給されるエネルギーが入り難くなる。そのた
め、分割した金属層は、セルフヒーリングの際に瞬間的
に電圧が降下し、セルフヒーリングが止まる。そしてこ
のセルフヒーリングの持続時間は従来に比較して著しく
短かくなる。従って、ヒューズ部は溶断し難くなる。こ
れにより、セルフヒーリングによってフィルムコンデン
サの容量が過渡に減少するのを防止できる。

【００１８】また、セルフヒーリングが短時間で終わる
ため、フィルムコンデンサが発煙・発火に至るのを軽減
できる。しかも、金属層の一部の幅を狭くしたヒューズ
部を設けているため、大電流が流れた場合、このヒュー
ズ部が溶断して、金属層に電流が流れるのを完全に遮断
できる。これにより、フィルムコンデンサの発煙・発火
を完全に防止できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１において、１は厚さ４μｍ、幅５０mmのポリエステ
ルからなるフィルムである。２はこのフィルム１の表面
に積層したＺｎやＡlの金属からなる金属層である。３
は、この金属層２に所定の間隔で設けたＴ字状の第１の
非金属部であり、横棒４をフィルム１の長手方向にそし
て縦棒５を幅方向に配置している。６は、金属層２にか
つ第１の非金属部３の間に設けた第２の非金属部であ
り、縦棒７が第１の非金属部３の縦棒５よりも短かくな
っている。この第１の非金属部３と第２の非金属部６と
により一側端部を残して分割された金属層２はこの部分
の容量が０．１μＦ程度になる大きさにする。８は第１
の非金属部３の横棒４と第２の非金属部６の横棒９との
間に形成した長さの長い高抵抗部である。この高抵抗部
８の抵抗値は、横棒４と横棒９とに挟まれた部分の長さ
を変えることによって増減できる。１０は第１の非金属
部３の縦棒５と第２の非金属部６の横棒９との間に形成
した長さの短いヒューズ部である。１１はフィルム１の
一側端部に設けたマージン部である。

【００２０】図２は、この図１に示す第１の金属化フィ
ルム１２に第２の金属化フィルム１３を積層し、巻回
し、偏平化したコンデンサ素子１４を示す。第２の金属
化フィルム１３は、ポリエステルのフィルム１５の一側
端部にマージン部１６を設けてＺｎ等の金属からなる金
属層１７を積層したものである。１８はコンデンサ素子
１４の端面に設けた引出し電極用のメタリコン部であ
る。

【００２１】次に、上記実施例の製造方法を説明する。
先ず、第１の金属化フィルム１２は、フィルム１にオイ
ルマージン法やマスキング法によってマージン部１１を
設けながらＺｎやＡl等の金属を真空蒸着して金属層２
を積層して形成する。そして金属層２を設けた後、レー
ザー処理をして第１の非金属部３及び第２の非金属部６
を形成する。また、第２の金属化フィルム１３は、オイ
ルマージン法等によってマージン部１６を形成しなが
ら、フィルム１５表面にＺｎ等を真空蒸着等して金属層
１７を形成して製造する。そして第１の金属化フィルム
１２と第２の金属化フィルム１３とを積層し、巻回す
る。巻回後、偏平に加工する。そして端面にメタリコン
を溶射し、メタリコン部１８を形成する。メタリコン部
１８を形成後、真空乾燥する。その後、必要であれば、
マイクロクリスタリンワックス等の含浸剤を含浸する。
そして真空乾燥後あるいは含浸後、メタリコン部１８に
端子を溶接等により接続する。端子を接続後、コンデン
サ素子１４をケースに収納し、エポキシ樹脂等を充填
し、硬化する。

【００２２】上記実施例によれば、分割した金属層２の
一部にセルフヒーリングが生じても、高抵抗部８を設け
ているために、この金属層２には流入する電流の最大値
が低くなり、エネルギーが供給され難くなる。従って、
コンデンサ素子１４が発煙・発火する前にセルフヒーリ
ングが終了し易い。

【００２３】また、金属層２の一部の幅を狭くしてヒュ
ーズ部１０とし、この部分を溶断し易くしている。従っ
て、仮に発煙・発火に至る程度の電流が分割した金属層
２に流れたとしても、ヒューズ部１０が溶断する。その
ため、金属層２に流れる電流を遮断できる。

【００２４】なお、図１において、横棒４の間の幅を狭
くしてヒューズ部としてもよい。この場合、分割した金
属層２０に対してヒューズ部が２箇所となるため、発煙
・発火等をより効果的に防止できる。

【００２５】図３は本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム１９を示す。この実施例では、Ｔ字状の第１の
非金属部２０をフィルム２１の長手方向に所定の間隔で
設ける。そしてこの第１の非金属部２０の間に、横棒２
２と短かい縦棒２３とをＴ字状に組み合わせかつ横棒２
２の両端から縦棒２３と反対向きに短かい縦棒２４を引
き出した第２の非金属部２５を設けている。

【００２６】すなわちこの実施例によれば、第１の非金
属部２０の横棒２６と、第２の非金属部２５の短かい縦
棒２４との間に短く幅の狭いヒューズ部２７を形成して
いる。そして、隣り合う横棒２６の間及び第１の非金属
部２０の縦棒２８と第２の非金属部２５の横棒２２との
間は幅を比較的に広くしてヒューズ部とはしない。ま
た、横棒２６と横棒２２とで挟まれた箇所に長い高抵抗
部２９を形成している。従って、このヒューズ部２７と
高抵抗部２９とにより、フィルムコンデンサの発煙・発
火を防止できる。

【００２７】図４も本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム３０を示す。この実施例では、フィルム３１の
一側端部にマージン部３２を設けるとともに、金属層３
３をその側端部を残して分割する非金属部３４を次の構
成にしている。すなわち、この非金属部３４は、フィル
ム３１の長手方向に２本の横棒３５及び３６を互いに中
心をズラして平行に配置し、これらの横棒３５及び３６
を縦棒３７により連結し、その一端をマージン部３２ま
で延長したものを単位とし、フィルム３１の長手方向に
所定の間隔で設けて形成している。

【００２８】この実施例によっても、隣りあう横棒３５
の間と横棒３６の間の箇所に各々短く幅の狭い第１のヒ
ューズ部３８及び第２のヒューズ部３９を形成してい
る。また、第１のヒューズ部３８と第２のヒューズ部３
９との間でかつ横棒３５と横棒３６とに挟まれた部分に
長い高抵抗部４０を形成している。従って、これらの第
１のヒューズ部３８及び第２のヒューズ部３９及びに高
抵抗部４０により、フィルムコンデンサの発煙・発火を
防止できる。

【００２９】図５も本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム４１を示す。この実施例では、Ｔ字状の第１の
非金属部４２の間に横棒だけの第２の非金属部４３を設
けている。また、第１の非金属部４２の横棒４４の間は
幅を広くしてヒューズ部とはしない。そして縦棒４５と
第２の非金属部４３との間の短い部分の幅を狭くして、
ヒューズ部４６を形成している。また、横棒４４と第２
の非金属部４３との間の長い部分を高抵抗部４７として
いる。従って、ヒューズ部４６と高抵抗部４７とによ
り、フィルムコンデンサの発煙・発火を防止できる。

【００３０】図６も本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム４８を示す。この実施例では、Ｔ字状の第１の
非金属部４９の間に横棒だけの第２の非金属部５０を設
けている。特に、縦棒５１と第２の非金属部５０との間
の幅を広くしてヒューズ部にはしていない。そして横棒
５２の間の短い部分の幅を狭くしてヒューズ部５３を形
成している。また、横棒５２と第２の非金属部５０との
間の長い部分を高抵抗部５４としている。すなわち、こ
のヒューズ部５３と高抵抗部５４とにより、フィルムコ
ンデンサの発煙・発火を防止できる。

【００３１】図７も本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム５５を示す。この実施例では、非金属部５６
を、フィルム５７の長手方向に設けた第１の横棒５８
と、この第１の横棒５８の一端に接続してフィルム５７
の幅方向にマージン部５９まで延長して設けた縦棒６０
と、この縦棒６０の第１の横棒５８に近い位置から第１
の横棒５８と平行にかつ反対方向に引き出した第２の横
棒６１とからなる構成を単位として、フィルム５７の長
手方向に所定の間隔に設けて形成している。そして第１
の横棒５８の間の短い部分の幅を狭くしてヒューズ部６
２としている。また、第１の横棒５８と第２の横棒６１
との間の長い部分を高抵抗部６３としている。そしてこ
のヒューズ部６２と高抵抗部６３とによりフィルムコン
デンサの発煙・発火を防止できる。

【００３２】図８も本発明の他の実施例に用いる金属化
フィルム６４を示す。この実施例では、非金属部６５
を、フィルム６６の長手方向に設けた横棒６７と、この
横棒６７の一端の近傍から引き出しフィルム６６の幅方
向に金属層６８の途中まで延長して設けた第１の縦棒６
９と、横棒６７の他端から引き出しフィルムの幅方向に
マージン部７０まで延長して設けた第２の縦棒７１とか
らなる構成を単位とし、これをフィルム６６の長手方向
に所定の間隔に設けて形成している。この場合、横棒６
７の間の短い部分の幅を狭くしてヒューズ部７２とす
る。そして第１の縦棒６９と第２の縦棒７１との間の長
い部分を高抵抗部７３とする。すなわち、ヒューズ部７
２と高抵抗部７３とによりフィルムコンデンサの発煙・
発火を防止できる。

【００３３】次に、一方に図１、図４及び図５に示した
実施例の金属化フィルム１２，３０及び４１と、図９に
示した従来例の金属化フィルムと、図１において高抵抗
部の箇所もヒューズ部にした比較例としての金属化フィ
ルムとを用いて図２に示す通りにコンデンサ素子を形成
したフィルムコンデンサについて、初期特性を測定する
とともに各種評価試験を行った。

【００３４】フィルムコンデンサの定格は２０μＦ，２
００ＶＡＣとする。また、初期特性は、１ＫＨｚ時の静
電容量、１００ＶＤＣ時の絶縁抵抗、５０Ｈｚ，２００
ＶＡＣ時の tanδを測定する。そして評価試験は次の３
種類について行った。すなわち、１）定格電圧の３倍の
電圧を１０分間印加した後に、静電容量が５％以下減少
した試料数を全試料数に対する割合で表わす（以下評価
１という）。２）ＪＩＳＣ４９０８の耐用性の試験
方法により連続して１０００Ｈｒ試験をした後、静電容
量が５％以上減少した試料数を全試料数に対する割合と
して表わす（以下評価２という）。３）ＪＩＳＣ４
９０８の保安性（Ｉ）と（ＩＩ）の試験を行い、コンデ
ンサの変形や発煙・発火がなく、ケースや充填した樹脂
から、端子やメタリコン、金属化フィルムが露出しない
試料数を全試料数に対する割合で表わす（以下評価３と
いう）。

【００３５】なお、フィルムコンデンサの試料数は、実
施例１〜実施例３６が５個で、その他は１０個とする。
また、金属層は金属の種類によらず４Ω／□の抵抗を有
するものとする。

【００３６】そしてフィルムコンデンサの初期特性及び
評価試験結果とともに、金属化フィルムのヒューズ部と
高抵抗部の寸法及び抵抗、蒸着金属の種類、含浸剤の有
無を表１〜表３に示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】表１〜表３から明らかな通り、図１の金属
化フィルムを用いた実施例１〜実施例３６は、評価１及
び評価２とも０％であり、静電容量が５％以上減少した
ものは無かった。また、評価３−Ｉ，ＩＩが１００％で
あり、全数とも保安機能が良好に働いている。

【００４１】そして図４の金属化フィルムを用いた実施
例３７〜実施例４０は、評価１及び評価２が０％であ
り、評価３が１００％である。

【００４２】図５の金属化フィルムを用いた実施例４１
〜実施例４６は、評価１及び評価２とも０％であり、評
価３−Ｉが７０〜１００％、評価３−ＩＩが９０〜１０
０％である。

【００４３】図９の金属化フィルムを用いた従来例１〜
従来例１０は、評価１及び評価２が０〜１００％であ
り、評価３−Ｉが３０〜１０％、評価３−ＩＩが１０〜
１００％である。

【００４４】さらに、図１において高抵抗部を形成しな
い比較例１及び２は評価１が０％、評価２が１０〜８０
％、そして評価３−Ｉが８０〜９０％、評価３−ＩＩが
１００％である。

【００４５】これらの結果から明らかな通り、本発明の
実施例１〜実施例４６によれば、評価１及び評価２が全
て０個であり、ヒューズ部しか設けていない従来例１〜
従来例１０や比較例１及び比較例２に比べて、容量が安
定していることは明らかである。

【００４５】また、評価３の保安性についても、実施例
１〜実施例４６によれば７０％以上の試料について発煙
・発火等がないのに対して、従来例１〜従来例１０には
１０％しか発煙・発火等を防止できないものもあり、は
るかに前者の方が優れている。

【００４６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、金属化フ
ィルムに金属層の幅の狭いヒューズ部と、これに続けて
高抵抗部を設けているために、容量減少による不良を防
止できるとともに、発煙・発火を防止できるフィルムコ
ンデンサが得られる。また、これらの効果は、金属層の
金属材料によらずに得られ、欠陥部が少なく耐電圧の高
いフィルムを選択する必要等もないので、製造が容易
で、製造コストの安いフィルムコンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いる金属化フィルムの平面
図を示す。

【図２】本発明の実施例のコンデンサ素子の一部を展開
した斜視図を示す。

【図３】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図４】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図５】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図６】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図７】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図８】本発明の他の実施例に用いる金属化フィルムの
平面図を示す。

【図９】従来の金属化フィルムの平面図を示す。

【符号の説明】

１，１５，２１，３１，５７，６６…フィルム、２，
１７，６８…金属層、３，２０，４２，４９…第１の非
金属部、６，２５，４３，５０…第２の非金属部、３
７…第１のヒューズ部、８，２９，４０，４７，５４，
６３，７３…高抵抗部、３８…第２のヒューズ部、１
２…第１の金属化フィルム、１３…第２の金属化フィル
ム、１４…コンデンサ素子、１９，３０，４１，４
８，５５，６４…金属化フィルム、１０，２７，４６，
５３，６２，７２…ヒューズ部、３４，５６，６５…非
金属部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルムに金属層を積層し、この金属層
を前記フィルムの少なくとも幅方向に設けた非金属部に
より長手方向の側端部を残して分割して形成した金属化
フィルムを有し、端面にメタリコン部を形成したフィル
ムコンデンサにおいて、金属層に設けられ非金属部によ
り挟まれた長さが短く幅の狭い部分と、この部分に続け
て前記金属層に設けられ非金属部により挟まれた長さの
長い高抵抗の部分とを有することを特徴とするフィルム
コンデンサ。