JP3070607U - 巻回コンデンサ― - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気腐蝕に耐性な導電性層を有し且つコロナ
放電後のセルフヒーリング性が改良されたコンデンサー
を提供する。 【解決手段】 不導性基材、前記基材の表面の大部分の
上に配置された導電性材料、および前記導電性材料の表
面の大部分の上に配置された、非付着性成分を含む不導
性材料、を含む筒状に巻かれた容量性材料の第一シー
ト、並びに、前記第一シートと同様の構造であり、且
つ、容量性材料の第一シートとともに筒状に巻かれてい
る容量性材料の第二シート、を含むコンデンサー。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 本考案は金属化フィルムコンデンサーに関し、そしてより詳細には、非付着性 を有するシート状容量性材料から形成された金属化フィルムコンデンサーに関す る。

【０００２】 電気コンデンサーは、様々な用途においてエネルギーを貯蔵するために使用さ れる。このような素子のための操作電圧は、小さい電子回路で使用されるような 数ボルトから電力ユーティリティー用途で使用されるような数千ボルトの範囲で ある。

【０００３】 非常に概略的には、コンデンサーは誘電性材料により分離されている、一対の 導電性「プレート」または電極を有する。導電性の電極は、通常、銅、銀、アル ミニウムホイルまたは真空蒸着亜鉛若しくはアルミニウムを含む。コンデンサー は、セラミック材料、金属酸化物、特に酸化タンタル、プラスティックシート若 しくはフィルムおよび紙といった範囲の様々な誘電体を使用する。

【０００４】 低圧および中圧（一般に６００ボルト未満）には金属化シート誘電体は一般に 使用される。このような金属化シート誘電体から形成されるコンデンサーは、ロ ールに巻いた一対の金属化シート誘電体から形成されることができる。詳細には 、このようなコンデンサーは、一対のポリマーフィルム上に導電性材料の薄い層 を付着させて、金属化シートを各々形成すること、および、一対の金属化シート を一緒にロールへと巻くこと、により形成されることができる。

【０００５】 高圧コンデンサーは、一般に、アルミニウムホイル電極および熱可塑性ポリプ ロピレンおよびポリエステルフィルムのようなシート状誘電性材料から形成され ている。約６００ボルトを越える電圧での使用が意図されているコンデンサーは 、良好なガス吸収性を有する液体で完全に含浸されている。良好なガス吸収性を 有する典型的な誘電性液体は、ＰＸＥ（フェニルキシリルエタン）、ＭＩＰＢ（ モノイソプロピルビフェニル）、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）、ヒマシ油、 ポリプロピレングリコールおよび鉱油である。

【０００６】 このように形成されたコンデンサーは、金属化層の薄い厚さおよび選択される 導電性材料の反応性のために、大気腐蝕に悩まされることが知られている。金属 化シートの腐蝕を最少化するために、金属シート表面上に不導性材料の薄い膜を 付着させることが知られている。しかし、このような不導性材料を含んで形成さ れたコンデンサーは、金属化シートのコロナ放電からのセルフヒーリング（self -healing) に対する低い能力を示す。コンデンサーの放電の間に、しばしば、金 属化シートは、金属化シートの一部分をポリマーフィルムから吹き飛ばしまたは 剥離してしまうコロナ放電を経験する。不導性材料は金属化層に隣接した粘着層 を形成し、それはセルフヒーリングを阻害する。というのは、それは、吹き飛ば された金属化層を保持し、そして、金属化層に戻ることを妨げるためである。従 って、このようなコンデンサーの放電容量およびその為可使寿命は使用の間に常 に減じられる。

【０００７】 それ故、大気腐蝕に耐性である金属化層を有し且つコロナ放電の影響からのセ ルフヒーリング性が改良された金属化薄膜コンデンサーを製造することが望まれ る。

【０００８】 金属化薄膜コンデンサーを製造するために使用される、本考案の原理により製 造されたシート状容量性材料は、ストリップの形態の不導性基材を含む。導電性 材料の層は基材の大部分上に配置されており、基材の第一長手縁から基材の第二 長手縁付近の位置まで延びており、このように、第二長手縁付近の基材表面部分 は露出したままである。導電性材料層は、第一長手縁に沿って、導電性材料層の 残りの部分よりも厚く、接触領域を形成している。比較的に厚い接触領域を形成 すると、腐蝕によるコンデンサーの破損を防止することができる。

【０００９】 不導性材料の層は、導電性材料層の表面の大部分上および上記の露出した基材 表面に配置されている。不導性材料は接触領域上には配置されていない。不導性 材料は非付着性成分を含み、それは、容量性材料のシートが渦巻き状に巻かれて コンデンサーを形成するときに、不導性材料が隣接表面に付着することを防止す る。

【００１０】 容量性材料の第一シートおよび容量性材料の第二シートは、各シートの接触領 域が反対側の基材の長手縁上に配置されているように、各々、反対側に向かい合 った構造になっている。各シートの接触領域が反対の長手縁にあり、且つ、同一 の方向に向かって対面しているように第一および第二シートは互いに重ねられる 。各シートの接触領域が露出しており、そして覆われていないように第一および 第二シートは互い違いに重ならないようにずらしてある。第一および第二シート は一緒に渦巻き状に巻かれ、接触領域が各ロール末端からはみ出しているロール が形成される。各ロールの末端での接触領域は、溶融金属でスプレーされて薄膜 コンデンサーの電極が形成される。

【００１１】 本考案のシート状容量性材料から形成される薄膜コンデンサーは、他の公知の 薄膜コンデンサー構造体と比較して、改良された耐腐蝕性および改良されたセル フヒーリング性を有する。

【００１２】 本考案は、一巻き以上のシート状コンデンサー材料からロール状に形成された 金属化薄膜コンデンサーに関し、ここで、各シートは、誘電性フィルム基材、前 記フィルム上に配置された導電性材料、および、前記導電性材料層の表面の一部 分上に配置された不導性材料を含む。

【００１３】 図１を参照し、本考案の原理により製造されたコンデンサー10は、カン12、タ ップ状巻物等の形態のほぼ円筒状の形状を有する。カン12の末端は、切断され、 カンの内部の一巻以上のシート状容量性材料14が見えている。各シート14は、筒 状のロールに巻かれており、そして、密な渦巻き状に巻かれた誘電性フィルム、 導電性材料および不導性材料の交互の層を含む。導電性材料の層はコンデンサー の電極を形成し、そして電極の間の誘電性フィルムおよび不導性材料の層はコン デンサー中の帯電を可能にする。所望ならば、高電圧での使用が意図されている このようなコンデンサーは、上記のような誘電性液体が満たされていてよい。適 切な誘電性液体は、フェニルキシレンエタン（ＰＸＥ）、モノイソプロピルビフ ェニル（ＭＩＰＢ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ヒマシ油、ポリプロピ レングリコールおよび鉱油を含む。

【００１４】 図２を参照して、巻回コンデンサーのために使用される単一の容量性材料16の 断面が図示されている。図において、シート容量性材料およびそれを形成するた めに使用される様々な層は模式的に描かれており、そして実際の材料のスケール でなく、図示するのに適切なスケールで描かれていることが認識できるであろう 。巻回コンデンサーのために適切なシート容量性材料16は、各々、誘電性熱可塑 性基材18、前記基材の表面上に配置された導電性材料20の層、および前記導電性 材料20の表面の大部分上に配置された不導性材料22の層を含む。

【００１５】 基材18を参照して、安定な誘電率および高耐電圧を有する不導性材料、例えば 、ポリプロピレンまたはポリエステルの薄いシートから形成されることが望まし い。適切な基材は、このような材料のコポリマーおよび同時押出シートをも含む 。好ましい態様において、基材は、ポリプロピレンまたはポリエステル等の薄い フィルムから形成され、好ましくは約４〜１２マイクロメートルの範囲の厚さで ある。

【００１６】 導電性材料20を参照して、材料は金属または合金からなる群より選ばれること が望ましい。好ましい導電性材料は、アルミニウム、亜鉛およびそれらの合金で ある。選択される導電性材料は、好ましくは、真空蒸着またはスパッタリング技 術によって基材の表面に適用されうるものである。導電性材料層の厚さは、約10 0 〜1,000 Åの範囲であることが望ましい。導電性材料層は、各シート状容量性 材料のための下層の基材表面の大部分上に配置され、シートの長手縁に沿った部 分は残りの基材表面よりも比較的に厚い断面を有する。参照の目的で、導電性材 料20の比較的に厚い領域を電極接触領域24として参照し、そして、接触領域24か ら反対側の長手縁へ横断して幅方向に広がっている導電性材料の比較的に薄い領 域を活性領域26として参照する。

【００１７】 導電性材料層20の接触領域24は活性領域26よりも少なくとも30％厚いことが望 ましく、そして好ましくは２倍の厚さである。好ましい態様において、導電性材 料層20の厚さは、アルミニウムまたは亜鉛でできているときには、活性領域26で 150 〜500 Åであり、そして、接触領域24で約300 〜1,000 Åの範囲である。活 性領域の望ましい厚さは、上限に関しては経済性および製造時間により支配され 、そして下限に関しては、望ましい抵抗値により支配される。約150 Å未満の厚 さの活性領域は所望されるよりも低い抵抗値を示す。約500 Åよりも厚い活性領 域はコロナ放電からの望ましい程度のセルフヒーリングを示さず、結果的に、こ のように形成された薄膜コンデンサーの可使時間が短くなるであろう。

【００１８】 接触領域の望ましい厚さは、上限に関しては、経済性および製造時間に支配さ れ、そして下限に関しては、所望の程度の耐腐蝕性を付与することの必要性によ り支配される。

【００１９】 接触領域は活性領域よりも少なくとも30％高い抵抗値を有することが望ましい 。アルミニウムまたは亜鉛から形成された導電性材料20では、活性領域26は約２ 〜20オーム／スクエアの範囲の表面抵抗（a flat surface resistivity) を有し 、そして接触領域24は約０．５〜３オーム／スクエアの表面抵抗を有する。

【００２０】 導電性材料層20は、下層の基材表面の長手縁28に沿った小部分以外の全てに配 置されており、その為、導電性材料層は、シート状容量性材料16の片側の長手縁 のみが端に接している。各シート状容量性材料16は、基材18の片側の長手縁のみ に沿って配置された導電性材料層20を有して形成されており、その為、渦巻き形 状に巻かれたときに、各シート状容量性材料はその長手縁に沿って配置された単 一の電極のみを有する。

【００２１】 不導性材料層22に関して、材料は、隣接表面に面して配置されるとき、例えば 、別のシート状容量性材料とともに巻かれて、基材の裏面に面して配置されると きに、硬化後に非付着性を有するアクリレートからなる群より選ばれることが望 ましい。適切なアクリレートは、フッ素化基のような非付着性成分または硬化し たアクリレートに非付着性を付与する他のタイプの成分を有する１成分のアクリ レートであることができる。または、非付着性成分を有するアクリレートと、非 付着性成分を有しない従来のアクリレートとの混合物であることができる。

【００２２】 下層の薄い導電性材料層20の腐蝕性を低下しおよび／または腐蝕を防止し、且 つ、耐引掻性を改良する目的で、下層の導電性材料の表面上に非付着性成分を有 するアクリレート材料の薄い層を付着させることが望ましい。不導性層22は約１ マイクロメートル未満の厚さを有することが望ましく、好ましくは約0.05〜0.2 マイクロメートルであり、そしてより好ましくは約0.1 マイクロメートルである 。不導性層はコンデンサーの可使寿命を結果的に短縮するような望ましくないコ ンデンサーの加熱を起こす損失正接に大きな影響を及ぼさないようにできるだけ 薄いことが望ましい。

【００２３】 非付着性成分を含まない不導性材料層22を形成するのに有用なアクリレートの 例は、米国特許第5,440,446 号に開示されているものを含み、ここで、参照によ りそれを本明細書中に取り入れる。非付着性成分を含まない導電性材料層22を形 成するのに有用なアクリレートの例は、アクリレート材料と非アクリレート材料 、例えば、油および非硬化性材料とのブレンドをも含む。例としては、約150 〜 600 の範囲の分子量を有するアクリレート樹脂モノマーが含まれる。好ましくは 、モノマーは、200 〜400 の範囲の分子量を有する。もし分子量が約150 を下回 るならば、モノマーは揮発性すぎて、そしてモノマーフィルムを形成するのにう まく凝縮しない。所望の基材上に凝縮しないモノマーは、真空ポンプを汚染し、 そして樹脂を重合するために使用される電子ガンの操作を阻害する。もし分子量 が約600 より大きければ、モノマーはモノマーの分解温度より低い安全な温度で フラッシュ蒸留器内で容易に蒸発しない。

【００２４】 適切なアクリレートは、適切な範囲の分子量を有するだけでなく、金属層への 付着および湿潤化を阻害しない「化学的性質」をも有する。一般に、より極性の 大きなアクリレートであるほど、極性の小さいモノマーよりも金属層への付着性 が良好である。

【００２５】 フラッシュ蒸留に使用される典型的なモノマーは、架橋を促進するために、評 価できる量のジアクリレートおよび／またはトリアクリレートを含む。望ましい 蒸発／凝縮特性、および金属に対する湿潤／付着性、並びに、付着したフィルム の重合の間の収縮の抑制を達成するために、アクリレートのブレンドは使用され てよい。

【００２６】 適切なモノマーは、モノマーの熱分解温度より低く、且つ、蒸発温度で数秒間 以内に重合が起こる温度より低い温度で、真空チャンバー内でフラッシュ蒸留さ れうるものである。フラッシュ蒸留装置内でのモノマーの平均時間は、通常、１ 秒以内である。蒸発装置の汚染を低下するために、熱分解または重合は避けられ るべきである。選択されるモノマーは、紫外線または電子線照射時に容易に架橋 することができるべきである。

【００２７】 モノマー組成物は、モノアクリレートおよびジアクリレートの混合物を含んで よい。トリアクリレートは、反応性である傾向があり、そして蒸発温度で重合し うる。一般的にいって、収縮はより高い分子量の材料ほど低い。

【００２８】 一般に、蒸発するアクリレートモノマーの少なくとも過半部分は架橋のための 多官能性アクリレートであることが望ましい。重合したアクリレート膜の重要な 特徴は、コンデンサー中の誘電性液体による攻撃を阻止するための良好な耐溶剤 性を有することである。好ましくは、アクリレートは、少なくとも70% の多官能 性アクリレート、例えば、ジアクリレートまたはトリアクリレートを含む。架橋 度が低すぎると、重合したアクリレート層は十分な耐溶剤性を有せず、または、 十分な硬化速度を有しない。

【００２９】 アクリレートモノマーの半分未満が多官能性アクリレートである場合がある。 例えば、乾燥コンデンサーフィルムにおいて、ある組成物は約80％のモノアクリ レートおよび20％のジアクリレートを含む。モノアクリレートは高い誘電率を有 するので、高比率のモノアクリレートが使用される。ジアクリレートは架橋して 層に強度を付与するが、より多量の多官能性アクリレートを使用するときほど層 は強くない。

【００３０】 好ましくは、アクリレートモノマーの分子量は200 〜400 の範囲である。もし 分子量が約200 未満であるならば、モノマーは容易に蒸発するが、基材の冷却な しには基材上に定量できるほどには凝縮しないであろう。もし分子量が約400 よ り大きいならば、モノマーは蒸発するのが益々困難になり、より高い蒸発温度が 必要になる。上記のように、より高い分子量のあるフッ素化メタクリレートは、 より低い分子量のフッ素化されていないアクリレートと同等である。

【００３１】 好ましくは、アクリレートモノマーは25℃における１〜20μｍＨｇの範囲の蒸 気圧を有する。もし蒸気圧が１μｍより低いならば、合理的な塗膜速度でシート 基材上に膜を形成するために十分な材料を蒸発させるためには例外的に高い温度 が必要であろう。高温はモノマーの熱分解または早期硬化をもたらしうる。蒸気 圧が約20μｍＨｇより高いならば、基材上に膜を形成するためのモノマーの凝縮 では実用塗膜操作のためには効率が低すぎるであろう。十分な効率は、基材の表 面がモノマーの凝固点より低く冷却されるまで得られず、この場合、材料は適切 に重合しえないであろう。

【００３２】 組成物中に含まれてよい、少なくとも５種のモノアクリレート、10種のジアク リレート、10〜15種のトリアクリレートおよび２種または３種のテトラアクリレ ートがある。最も好ましくは、アクリレートは、分子量226 のヘキサンジオール ジアクリレート（ＨＤＤＡ）および／または分子量約300 のトリプロピレングリ コールジアクリレート（ＴＲＰＧＤＡ）を含む。他のアクリレートは、時々組み 合わせて使用されてよく、例えば、モノアクリレートである2-フェノキシエチル アクリレート（M.W.192 ）; ジアクリレートであるジエチレングリコールジアク リレート（M.W.214 ）、ネオペンチルグリコールジアクリレート（M.W.212 ）、 プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート（M.W.328 ）およびポリ エチレングリコールジアクリレートのテトラエチレングリコールジアクリレート (M.W.302);およびトリアクリレートであるトリメチロールプロパントリアクリレ ート(M.W.296) 、エトキシル化トリメチロールトリアクリレート(M.W.428) 、プ ロピル化トリメチロールプロパントリアクリレート(M.W.470) およびペンタエリ トリトールトリアクリレート(M.W.298) である。モノメタクリレートであるイソ ボルニルメタクリレート(M.W.222) および2-フェノキシエチルメタクリレート(M .W.206) 、および、ジメタクリレートであるトリエチレングリコールジメタクリ レート(M.W.286) および1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート(M.W.254) も有 用であることができるが、硬化が遅すぎて高速塗膜操作のためには有用でないで あろう。

【００３３】 高分子量成分を含むアクリレートを使用することにより、シートおよびアクリ レート膜の間の付着性が改良されることが知られている。実用上、非常に高い分 子量のオリゴマーは、通常、低分子量モノマーと混合される。オリゴマーは、通 常、1,000 より大きい分子量を有し、そしてしばしば10,000またはそれ以上であ る。モノマーは膜の粘度を下げるための希釈剤として使用され、そして得られる 膜の硬化速度、硬度および耐溶剤性を上げるためのアクリレート基の数を増加す る。

【００３４】 一般に、非常に低い蒸気圧および高い粘度のために高分子量アクリレートを蒸 発させることが実現可能でないと考えられている。蒸発されるアクリレート膜は 低分子量のモノマーに制限され、一般に約400 未満の分子量で且つ低粘度のもの である。一般に、粘度は50センチストークス未満である。例えば、アミンアクリ レートであるHenkel 4770 は、十分に高い分子量を有し、それは25℃で約1000セ ンチストークスの粘度を有する。この材料は、蒸発前に蒸発器内で硬化する。20 0 センチストークスより高い粘度を有するβ- カルボキシエチルアクリレート(B CEA)も蒸発器内で硬化する。

【００３５】 しかし、非常に低い粘度の材料と非常に高い粘度の材料とを混合することによ り、フラッシュ蒸留、凝縮および硬化が達成されうることが判った。例えば、70 % のHenkel 4770 および30% のジエチレングリコールジアクリレートの混合物は 約12センチストークスの粘度を有し、そしてうまく蒸発し、凝縮し、そして硬化 することができる。70% のトリプロピレングリコールジアクリレート(TRPGDA)お よび30% のβ- カルボキシエチルアクリレート(BCEA)の混合物は約15センチスト ークスの温度を有し、そして容易に蒸発し、凝縮し、そして硬化することができ る。低粘度成分はブレンドの粘度を下げ、蒸発器内での噴霧化を改良し、高粘度 のアクリレートのフラッシュ蒸留を補助する。

【００３６】 高分子量アクリレートおよび低分子量アクリレートの分子量( この為、粘度) の間には本質的に規則がある。一般に、低分子量成分の分子量および粘度が小さ いほど、より高い分子量および粘度の高分子量成分が満足できるように蒸発およ び凝縮することができる。

【００３７】 フラッシュ蒸留器中での良好な噴霧化の理由は単純である。これは本質的にブ レンドの粘度に対する物理的効果である。蒸留がうまくいく理由はさほど明確で ない。低分子量アクリレートは、本質的に高分子量材料を希釈し、そして低分子 量材料の高エネルギーの蒸発が高分子量材料を有効に蒸発させるものと推定され る。

【００３８】 高分子量および低分子量のアクリレートのブレンドが使用されるときに、ブレ ンドの重量平均分子量は200 〜600 の範囲であることができ、そして好ましくは 約400 以下である。このことは、蒸発器中で合理的な温度でブレンドの良好な蒸 発ができることを確保する。

【００３９】 低分子量アクリレートの幾つかの例は、ヘキサンジオールジアクリレート、ジ エチレングリコールジアクリレート、プロパンジアクリレート、ブタンジオール ジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリ コールジアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレ ートおよびラウリルアクリレートである。高分子量アクリレートの幾つかの例は ビスフェノールＡジアクリレート、Radcure7100(Radcure, Atlanta Georgiaから 入手可能なアミンアクリレートである) 、Radcure 169 、Radcure 170 、Henkel 4770(Henkel Corporation, Amber, Pennsylvania から入手可能なアクリレート ) およびグリセロールプロポキシトリアクリレートである。酸タイプのアクリレ ートは、損失正接を上げるインパクトがあるので、コンデンサー用途では一般に 好ましくない。

【００４０】 上記のアクリル樹脂は、非付着性成分を含む特定量のアクリル若しくは他の樹 脂または油、例えば、ハロゲン含有材料から選ばれたものと混合される。望まし い非付着性のアクリレートは、約200 〜2,000 の範囲の分子量を有するフッ素化 アクリレート、例えば、フッ素化モノアクリレート、ジアクリレートおよびメタ クリレート等を含む。より高い分子量のフッ素化アクリレートは、通常のフッ素 化されていないアクリレートよりも揮発性であり、それ故、不導性層の硬化時間 を不利に上げないので使用されることができる。

【００４１】 不導性材料層22を形成するアクリレートの混合物は、約50〜98重量% の従来の 非付着性アクリレートを含み、そして約2 〜50重量% は非付着性成分を含むアク リレートを含むことができる。好ましい態様において、不導性材料は、約90重量 % のヘキサンジオールジアクリレートおよび約10重量% のフッ素化モノアクリレ ートを含む。特に好ましいフッ素化モノアクリレートは、例えば、3M Chemical Co., Saint Paul, MinnesotaからFX-189の商品名で入手可能のものであり、それ は約650 の分子量を有する。

【００４２】 非付着性成分を含むアクリレートまたはアクリレート混合物の使用は、巻回コ ンデンサーを形成するために使用されるシート状容量性材料の隣接した表面、例 えば、基材の裏面に対して、硬化したアクリレート層が付着することを防止する ために望ましい。シート状容量性材料を巻き、そして硬化温度、例えば、約100 ℃で熱処理した後に、従来のアクリレートを使用するときには付着が起こること が知られている。付着は巻回の中心で最も顕著であり、それはこの位置でシート 間の圧力が高いからである。このような付着は、コロナ放電後に導電性材料層の 一部分が基材から吹き飛ばされたときにコンデンサーがセルフヒールすることが できる能力に不利な影響を及ぼすので望ましくない。アクリレート層の付着は、 吹き飛ばされた導電性材料粒子を捕獲し、そして導電性材料層に戻ること、即ち 、ヒールすること妨げるので、アクリレート層の付着はセルフヒール性を無くす ものと信じられる。

【００４３】 非付着性成分を含むアクリレートまたはアクリレート混合物を使用すると、不 導性材料層へ吐出した導電性材料がその中に捕獲されずに、導電性材料層に戻る ことができるので、セルフヒーリング性を上がる。非付着性成分を含む不導性層 の使用によりもたらされる、コロナ誘導放電からの改良されたセルフヒーリング 性は、それから形成されたコンデンサーの性能および可使寿命を結果的に上げる ものである。

【００４４】 図2 を更に参照すると、不導性層22は、シートの長手縁28から活性領域26の部 分を横断して接触領域24まで延びている下層の導電性材料層20の大部分上に配置 されており、ここで、接触領域24が露出されている。各シート16の接触領域24は 、シート状容量性材料が渦巻き状に巻かれるときに電極接触として使用すること を容易にするために露出したままになっている。

【００４５】 図3 を参照すると、本考案の原理により製造されたシート状容量性材料30は、 最初に、導電性材料層32を基材34の表面に適用することにより製造される。基材 34は、ポリマーフィルムのストリップの形態である。導電性材料層32は基材表面 の離散した部分に従来の技術、例えば、真空蒸着またはスパッタリングにより適 用される。導電性材料層32は、長手縁36および38に隣接した表面部分を除いて基 材表面の大部分に沿って配置されている。好ましい態様において、基材表面の約 2 〜5 ミリメートルの範囲においては、隣接した各長手縁は露出したままであり 、そして好ましくは約3 ミリメートルが露出したままである。

【００４６】 導電性材料層32は、基材表面の中心に配置されている接触領域40を含む。接触 領域40は活性領域42を形成している導電性材料層32の残りの部分よりも厚くなっ ている。前で述べたように、一般的なルールは、接触領域40が活性領域42の約2 倍の厚さであることである。活性領域および接触領域の両方に望ましい厚さを提 供するように導電性材料層を適用するプロセスの間にマスクが使用される。好ま しい態様において、接触領域40は基材表面を横切って幅方向に約4 〜25ミリメー トルの範囲で広がっている。この範囲の幅の接触領域は活性領域のサイズを不利 に犠牲にすることなく、最適な量の電極表面積を提供する。約25mmより大きな幅 の接触領域は活性領域のサイズを必ず低下し、そのことはコンデンサーの容量を 減じるものである。

【００４７】 不導性層44は接触領域40以外の下層の導電性材料層32の大部分に適用される。 不導性層は従来の適用方法により適用され、好ましくは、米国特許第5,440,446 号に記載されているような蒸発および重合技術により適用され、前記特許明細書 を参照により本明細書中に取り入れる。スロット状ノズルは不導性材料層が接触 領域40上に適用されるのを防止するために使用される。不導性材料層44は基材34 の露出した長手縁36および38の両方および導電性材料層の接触領域40以外全てを 被覆するように適用される。好ましい態様において、各長手縁での基材表面は約 2 〜5 ミリメートルの範囲の、好ましくは約3 ミリメートルの幅で露出している 。露出した基材表面の目的は、導電性材料層の活性領域がシート状容量性材料か らはみ出さないように、活性領域の末端の境界を絶縁するものである。

【００４８】 不導性材料層の表面は、シート容量性材料を渦巻き状にロールするという次の 工程を容易にするために、接触領域表面の平面と同一平面上にあるか、またはそ の平面より上にあることが望ましい。

【００４９】 基材34は基材幅の真ん中に沿って( 分割線で示したように) 長手方向に切断さ れて、2 種の対称の逆のリボンのシート容量性材料46および48が形成され、その 各々は長手方向のシート縁に沿って配置された接触領域40を有する。参照および 図示の目的で部分断面で示してあるが、製造を容易にし、および／または、特定 の用途の要求に合うように、どのような望ましい長さにも基材ストリップを形成 してよいことが理解される。好ましくは、基材ストリップは、導電性材料層を付 着させ、そして不導性材料層を付着させそして硬化させるためのストリップの通 路に沿って順次に配列された異なるステーションを通過する連続ストリップの形 態である。

【００５０】 図4 を参照して、基材ストリップをスリットすることにより形成されたシート 状容量性材料46および48は一緒に組み合わされて、金属化薄膜コンデンサーを形 成する。詳細には、第一シート状容量性材料46は、導電性材料層52の接触領域50 の表面が図4 の右側に向かって並んでいるシート46の長手縁に沿って上を向いて いるように配置される。第二シート状容量性材料48は、第一シート状容量性材料 46の不導性材料54の表面の上に配置されており、接触領域56の表面は、図4 の左 側に向かって並んでいるシート48の長手縁に沿って上を向いている。第一シート 状容量性材料46の上にある第二シート状材料48の幅方向の位置は、各シートの接 触領域を露出するように、約2 〜10ミリメートルの範囲でずれている。もしシー トが約10ミリメートルを越える量でずれているならば、接触領域が折り返されて しまうことがあり、コンデンサーの電極を形成する工程の間に、スプレーされる 金属がうまく侵入できなくなってしまうことがある。もしシートが約2 ミリメー トル未満でしかずれていないならば、接触領域の表面の露出が制限されているの で、金属スプレー工程の間に良好な電気接触を作ることができる能力を阻害する であろう。

【００５１】 組み合わされた第一および第二シート状容量性材料46および48は円筒状ロール 58の形態に、密の渦巻き状に巻かれる。望むならば、高電圧コンデンサー(100ボ ルトを越える) における使用のために、シート状容量性材料のロール58はケース 内に挿入され、そしてその性能を高めるために絶縁オイルで充填されることがで きる。しかし、本考案の原理により製造された、シート容量性材料を含む薄膜コ ンデンサーは、通常の方法で製造された乾燥形態または絶縁オイルを含まない薄 膜コンデンサーと比較して、改良された性能を有することが理解されるべきであ る。

【００５２】 ロールの反対側の末端60および62からはみ出している各シート状容量性材料の 露出した接触領域はコンデンサーの電極を形成する。溶融金属はロールの各末端 にスプレーされ、それぞれの露出した接触領域50および56の接触を形成し、そし てそれぞれの電極を形成する( スクーピング(Schooping) と呼ばれる方法) 。電 極を形成するために好ましい金属は亜鉛および鉛- 錫ハンダである。接続リード 線は、比較的に厚い接触材料に溶接されるかまたはハンダ付けされる。亜鉛また はハンダスクーピングは外見上明らかに金属化プラスティックシートの間に入り 、そしてシートの一部分を溶融し、シート上の薄い金属化層に機械および電気接 触を作ることができる。スクーピング法の間に、それぞれのシート状容量性材料 の接触領域にのみ電気接触を形成し、そして不導性材料層の絶縁効果のために、 隣接したシート状容量性材料とは電気接触を形成しない。

【００５３】 驚くべきことに、アクリレートおよびポリプロピレンプラスティックにより金 属化層を実質的に完全に包囲したにもかかわらず、電気接触部がロールの末端上 でスプレーされたときに良好な電気接触が形成される。熱可塑性誘電性シートの 少量部分が溶融し、それにより金属化層と良好な電気接触を確保するものと信じ られる。ポリプロピレンは約165 ℃の溶融温度を有し、そして架橋したアクリレ ートは溶融しない。金属化された層は、高温に耐えられる重合したアクリレート により実質的に支持される。良好な電気接触は標準10KHz 損失正接試験により示 された。

【００５４】 本考案の原理により製造されるシート状容量性材料から製造される薄膜コンデ ンサーの重要な特徴は、導電性材料層の活性領域を被覆するために不導性材料を 使用すると、コロナ放電に応答してセルフヒールするコンデンサーの能力が大き く改良されることである。このような改良されたセルフヒーリングはコンデンサ ーの可使寿命を長くするように作用する。

【００５５】 本考案の原理により製造されるシート状容量性材料から製造される薄膜コンデ ンサーの別の重要な特徴は、比較的に厚い接触領域を使用することであり、その ことはコンデンサーの電極および活性領域の両方の耐腐蝕性を改良する。耐腐蝕 性の改良もコンデンサーの可使寿命を長くする。

【００５６】 金属化薄膜コンデンサーを形成するために使用されるシート状容量性材料を製 造することの多くの変更は当業者に明らかであろう。シート状容量性材料を製造 するための上記の方法は例示および参照の目的であり、そして、製造効率を上げ るためのこのような方法の変更は本考案の範囲に入ることが意図されると理解さ れるべきである。例えば、基材上にある数の同一導電性材料層を付着させ、そし て同一の数の不導性材料層を前記導電性材料層に付着させ、そして基材を所望の 数の対称に向かい合ったシート状容量性材料へと基材をスリットすることにより 、一度に2 以上のシート状材料を製造することがきできる。

【００５７】 それ故、添付の請求項の範囲内で、本考案は詳細に記載されたのと別の方法で 実施されることができることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理により製造された、シート状導電
性材料を含む金属化シートコンデンサーの略図である。

【図２】本考案の原理により製造された、巻回コンデン
サーに適切な、シート状導電性材料を含むシート状容量
性材料の断面図である。

【図３】本考案の原理により製造されたシート状容量性
材料の断面図である。

【図４】シート状容量性材料が組み合わされて形成され
た巻回金属化薄膜コンデンサーの断面図である。

【符号の説明】

１０…コンデンサー １２…カン １４…シート状容量性材料 １６…シート状容量性材料 １８…基材 ２０…導電性材料層 ２２…不導性材料層 ２４…接触領域 ２６…活性領域 ２８…長手縁 ３０…シート状容量性材料 ３２…導電性材料層 ３４…基材 ３６…長手縁 ３８…長手縁 ４０…接触領域 ４２…活性領域 ４４…不導性層 ４６…シート容量性材料 ４８…シート状容量性材料 ５０…接触領域 ５２…導電性材料層 ５４…不導性材料 ５６…接触領域 ５８…円筒状ロール ６０…反対側末端 ６２…反対側末端

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 不導性基材、前記基材の表面の大部分の
   上に配置された導電性材料、および前記導電性材料の表
   面の大部分の上に配置された、非付着性成分を含む不導
   性材料、を含む筒状に巻かれた容量性材料の第一シー
   ト、並びに、 前記第一シートと同様の構造であり、且つ、容量性材料
   の第一シートとともに筒状に巻かれている容量性材料の
   第二シート、を含むコンデンサー。
2. 【請求項２】 誘電性基材、 前記基材の表面の大部分の上に配置された金属化導電性
   層、ここで、前記導電性層は、基材の第一長手縁に沿っ
   た部分が、層の残りの部分よりも厚い、および、前記長
   手縁に沿った導電性層の厚い部分を除く、前記金属化導
   電性層の表面上にある重合したアクリレートの層、を含
   み、前記厚い部分の幅は４〜２５ミリメートルである、
   巻回コンデンサーを形成するための金属化容量性シー
   ト。
3. 【請求項３】 不導性基材、基材第一長手縁から基材第
   二長手縁付近の位置にまで幅方向に広がっている基材の
   表面の大部分の上に配置された導電性材料層であって、
   前記第二長手縁付近の基材の部分は露出されたままであ
   り、前記第一長手縁を被覆している前記導電性材料層は
   層の残りの部分よりも厚く、そして接触領域を形成して
   いる、前記導電性材料層、および、 前記接触領域を除いて、導電性層の表面上に配置されて
   いる不導性材料層、を含む、筒状に巻かれた容量性材料
   の第一シート、並びに、 容量性材料の第一シートとともに巻かれた、容量性材料
   の第一シートと同様の構造である容量性材料の第二シー
   トを含み、 第一シートおよび第二シートの各々の接触領域は各シー
   トの反対側の長手縁に配置されており、前記接触領域の
   幅は４〜２５ミリメートルである、巻回コンデンサー。