JP3767436B2

JP3767436B2 - Metallized film capacitors

Info

Publication number: JP3767436B2
Application number: JP2001267270A
Authority: JP
Inventors: 浩平塩田; 敏宏佐々木; 繁雄岡部
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003077753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、両面金属化ポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属を蒸着したプラスチックフィルムからなるコンデンサ（以下、金属化フィルムコンデンサという）は、従来から広く用いられている。なかでもポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサは、すぐれた電気特性（誘電損失が小さい、耐電圧が高い、また誘電率の温度変化や周波数変化が少ないなど）をもつことから、携帯機器に代表される小型電子部品用途から、電車の駆動モータ制御や高圧進相等の大型産業用途に至るまで幅広く適用されている。
【０００３】
図４は、従来の、ポリプロピレンフィルムを用いた金属化フィルムコンデンサの断面図である。片面に金属４１を蒸着したポリプロピレンフィルム４２から構成される片面金属化ポリプロピレンフィルム４３を２枚重ねて巻回または積層し、両端面から金属を溶射して、メタリコン３４を設けコンデンサが形成されている。
【０００４】
蒸着金属４１としては、アルミニウムや亜鉛、またはその混合物が広く用いられてきたが、アルミニウムを用いた場合には、メタリコン３４との接着強度が弱く、また長期にわたって交流電圧を印加した際に、アルミニウムの酸化劣化により容量が減少してしまう問題点があることから、近年では、亜鉛を主成分とする蒸着金属を用いたり、亜鉛の耐湿性を改善するために亜鉛とアルミニウムの混合物からなる蒸着金属を用いたりする場合が多い。
【０００５】
なお、蒸着金属４１としては、図４に示したように、容量形成部の蒸着金属膜厚を薄くして自己回復性（フィルムが局部的に絶縁破壊した場合にも、周囲の蒸着金属が蒸発飛散して電気的に遮断され、コンデンサとしての機能が回復すること）を高め、かつメタリコン３４と接する部分を厚くしてメタリコン３４との接触強度を高めたヘビーエッジ構造が広く採用されている。
【０００６】
従来の構成においては、片面に金属４１を蒸着したポリプロピレンフィルム４２を２枚用いているため、それぞれのフィルムに対して蒸着工程が必要となり、工数がかかっていた。
【０００７】
ここで、１回の蒸着工程でポリプロピレンフィルムの両面に金属を蒸着し（以下、両面金属化ポリプロピレンフィルム）、蒸着していないポリプロピレンフィルム（以下合わせ用ポリプロピレンフィルム）と重ねる構造（図１参照）ができれば、蒸着工程が半減できるが、ポリプロピレンフィルムは濡れ性が低いために蒸着金属との接着力が弱く、また蒸着後の巻き絞まり（蒸着された両面金属化ポリプロピレンフィルムのロールに蓄積される応力）が強いことから、両面の蒸着金属同士が接着して剥離し合うブロッキングの問題があり、特に亜鉛の場合に前記ブロッキングが著しいことが知られている（（表１）の従来例参照）。
【０００８】
この点に鑑みて、ポリプロピレンフィルムの両面に亜鉛を蒸着した場合のブロッキングを低減する試みが従来から提唱されてきた。
【０００９】
例えば、米国特許第３８９５１２９号公報には、ポリプロピレンフィルムの両面に亜鉛を蒸着する製造方法として、片側の蒸着面に空気を吹き付けて蒸着金属表面を酸化させた後に製品ロールに巻き取ることが開示されている。
【００１０】
また、特公平７−６２２３８号公報には、合成樹脂フィルムの両面に亜鉛、亜鉛合金またはその他の金属を真空蒸着する製造方法として、空気や酸素等の酸化性気体を真空チャンバ内の、隔壁により蒸着室から分離されたフィルム巻取り室に注入する製造方法が記載されている。すなわち、まずポリプロピレンフィルムの片側に蒸着した後、ポリプロピレンフィルムの蒸着面に酸化性ガスを吹き付けて蒸着膜を酸化させ、次に反対側の面に蒸着した後、同様に酸化性ガスを吹き付けてから巻き取ることが開示されている。
【００１１】
また、特公平７‐２４２５１号公報には、融点が１５６℃以上の酸化防止剤を混入したポリオレフィンフィルムの両面に亜鉛を蒸着し、その上層にアルミニウム層を形成した両面金属化ポリオレフィンフィルムと合せフィルムを具備する両面金属化ポリオレフィンフィルムコンデンサが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、米国特許第３８９５１２９号公報や特公平７−６２２３８号公報で開示された方法を用いた場合にも、ブロッキングが完全に無くなったわけではなく、光学顕微鏡等で観察すると、微細な面積で蒸着膜が剥離されている部分が存在する場合があることが知られていた。
【００１３】
すなわち、ブロッキングは前述のように両面金属化ポリプロピレンフィルムのロールの巻き絞まりに起因することから、前記ロールの外周部ではブロッキングが無い場合でも、巻き締りによる応力の蓄積するロールの内周部では蒸着膜が剥離されている場合があった。特に、蒸着時にポリプロピレンフィルムにかけるテンションを上げると巻き絞まりも増大するため、内周部でのブロッキングも増大しやすいことが知られていた。
【００１４】
さらに、ブロッキングは蒸着膜同士が接着して巻き出し時に剥離し合う現象であるから、前記ロールの状態で長時間保管した場合には、時間とともに蒸着膜同士の接着が進行し、剥離する面積も増大することも知られていた。
【００１５】
ここで、ブロッキングが発生した両面金属化ポリプロピレンフィルムを用いてコンデンサを作製した場合には、蒸着電極の剥離により有効面積が減少するだけでなく、コンデンサとしての電気特性まで影響を受ける場合があった。特に前記ヘビーエッジ構造においては、容量形成部の蒸着電極の膜厚が薄いために、微細な面積で電極が剥離した場合でも蒸着電極の抵抗値が大きく上昇して電極としての機能が損なわれてしまうことから、ｔａｎδ（誘電損失）が増大し、金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ本来の低損失な特性が得られないという課題があった。
【００１６】
また、特公平７‐２４２５１号公報に記載のごとく、ポリプロピレンフィルムの両面に亜鉛を蒸着し、その上層にアルミニウム層を形成した場合には、亜鉛蒸着膜同士が接触することは無くなることからブロッキングは改善されるが、電極引き出し部までアルミニウムでおおわれるために、亜鉛蒸着の特長であるメタリコンとの良好なコンタクトが損なわれてしまうという課題があった。
【００１７】
また一般に亜鉛を蒸着する場合、銅、銀、アルミニウム等の高融点金属をまず核金属として微量（通常、亜鉛に対して１重量％以下）を蒸着することが必要なため、図５に記載されたように蒸着機内の蒸着金属の蒸発源が多くなり設備費用も増大するという課題もあった。
【００１８】
なお、図５の２１はフィルム原反、２２，２２ａはクーリングキャン、２３は蒸着フィルム原反、２４，２４ａは核金属、２５，２５ａは亜鉛、２６，２６ａはアルミニウムである。
【００１９】
さらに、１回の工程でポリプロピレンフィルムの両面に高融点な核金属と亜鉛とアルミニウムを蒸着すると、蒸着金属の熱によりポリプロピレンフィルムが変形し、ロールにしわが入りやすくなる（以下、ポリプロピレンフィルムの熱負けと呼ぶ）ことも課題であった。
【００２０】
本発明は、このような課題を解決し、蒸着工程が半減できて、しかも金属化ポリプロピレンフィルムコンデンサ本来の低損失な電気特性と亜鉛蒸着本来の良好なメタリコンコンタクト性を保った金属化フィルムコンデンサを実現することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、両面金属化ポリプロピレンフィルムを用いたコンデンサの特性とブロッキングの関係を鋭意研究した結果、蒸着電極として亜鉛を主成分としヘビーエッジ構造からなる両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムを巻回もしくは積層したコンデンサにおいては、容量形成部の蒸着電極が剥離した面積の割合がどちらの面においても４％以下であれば、低損失な電気特性と良好なメタリコンコンタクト性を有する金属化フィルムコンデンサを実現できることを見出した。
【００２２】
すなわち、課題を解決するために本発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサは、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が上層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることを特徴としている。
【００２３】
また請求項２記載の金属化フィルムコンデンサは、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が上層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部の抵抗値が前記蒸着電極の電極引き出し部の抵抗値より高くかつ容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることを特徴としている。
【００２６】
また本発明の請求項３記載の金属化フィルムコンデンサは、請求項１または２のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサにおいて、容量形成部の端部に絶縁マージンを介して蒸着金属が形成されたことを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサによれば、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が上層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることから、容量形成部の抵抗値増大によるｔａｎδの悪化がなく、ポリプロピレンフィルム本来の誘電特性である低損失な金属化ポリプロピレンフィルムを実現することができる。また、蒸着電極は、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着された後に亜鉛が上層として蒸着されたことから、耐湿性に優れしかもメタリコンコンタクトも良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００２８】
また本発明の請求項２記載の金属化フィルムコンデンサによれば、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が上層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部の抵抗値が前記蒸着電極の電極引き出し部の抵抗値より高くかつ容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることから、容量形成部の抵抗値増大によるｔａｎδの悪化がなく、ポリプロピレンフィルム本来の誘電特性である低損失な金属化ポリプロピレンフィルムを実現することができる。また、蒸着電極は、銅、銀、アルミニウムのいずれかを下層として蒸着された後に亜鉛を上層として蒸着されたことから、耐湿性に優れ、しかも良好なメタリコンコンタクト性を得ることができる。
【００３１】
また本発明の請求項３記載の金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１または２のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサにおいて、容量形成部の端部に絶縁マージンを介して蒸着金属が形成されたことから、両面金属化ポリプロピレンフィルムとメタリコンとの接着力が高められるため、よりメタリコンコンタクト性に優れた金属化フィルムコンデンサが実現できる。
【００３２】
（実施の形態１）
以下に本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は本実施の形態１のコンデンサの断面図を示しており、ポリプロピレンフィルム３２の両面に亜鉛を主成分とする蒸着電極３１を設けた両面金属化ポリプロピレンフィルム３６と、合せ用ポリプロピレンフィルム３３が巻回もしくは積層され、両端部にメタリコン３４が形成されている。両面金属化ポリプロピレンフィルム３６としては、蒸着電極３１が、どちらの面においても、容量形成部の厚みが電極引き出し部より薄く、剥離した面積の割合が４％以下であるものが用いられている。
【００３４】
このため、蒸着工程が１回しかかからず、しかも低損失でメタリコンコンタクトも良好な金属化フィルムコンデンサが実現できる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２は本実施の形態２のコンデンサの断面図を示しており、３８は両面金属化ポリプロピレンフィルムでポリプロピレンフィルム３２に、容量形成部である蒸着電極３５と、この端部に絶縁マージンを介して蒸着金属３７とが形成されている。これにより、両面金属化ポリプロピレンフィルム３８のメタリコン３４とのコンタクト部のどちらの面にも蒸着金属３５，３７が存在することになるため、メタリコン３４との接着強度が高まることにより、さらに前記コンタクト性を高めることができる。
【００３６】
（比較検討）
次に本実施の形態１からなる金属化フィルムコンデンサの特性を、従来技術と対比しながら説明する。
【００３７】
本実施の形態として、まず、厚みが６μｍのポリプロピレンフィルム３２の両面に、アルミニウムを下層とし亜鉛を上層とする蒸着金属３１を、容量形成部の蒸着膜の抵抗値が約１０Ω／□、電極引き出し部の抵抗値が５Ω／□となる条件で蒸着した。次に、蒸着からスリッタまでの時間（ロール状態での保管時間）を１時間〜１週間の範囲で変えて、ブロッキングによる剥離面積の割合が異なる両面金属化ポリプロピレンフィルム３６を作製した。
【００３８】
次に、スリッタされた両面金属化ポリプロピレンフィルム３６の容量形成部における蒸着膜抵抗値と蒸着膜が剥離した面積の割合を調べた。抵抗値は、三菱化学(株)製抵抗率計ハイレスターを用いて、ＪＩＳＫ７１９４に準拠して測定した。また蒸着膜が剥離した面積の割合は、ＣＣＤカメラを取り付けた光学属顕微鏡（倍率５０倍）を用いて両面金属化ポリプロピレンフィルム３６の容量形成部を透過光で撮影し、得られた画像をコンピュータに取り込んでデジタル処理することにより、蒸着金属３１が剥離した部分と剥離していない部分に２値化して求めた。なお、両面金属化ポリプロピレンフィルム３６をそのまま透過光により撮影すると、両面の蒸着膜が重なって観察されてしまうため、まず、０.１規定の塩酸を片面に滴下してその面の蒸着金属を除去することにより、残された側（反対側）の蒸着金属だけを観察できるようにした。この操作を表裏で繰り返すことにより、表裏それぞれの面における、剥離した面積の割合を求めることができる。
【００３９】
上述の方法で得られた蒸着膜抵抗値と蒸着膜が剥離した面積の割合を、図３に示す。剥離した面積の割合が４％以下の場合には、蒸着時の抵抗値とほぼ等しい抵抗値が得られたのに対し、割合が４％を超えると抵抗値が急激に増大して電極としての機能が損なわれていることがわかる。
【００４０】
次に、前述の方法で作製した両面金属化ポリプロピレンフィルム３６と合せ用ポリプロピレンフィルム３３を用いて、図１に示した構成からなる金属化フィルムコンデンサを作製し、蒸着金属３１が剥離した面積の割合と、コンデンサの誘電損失の関係を調べた。
【００４１】
得られた結果を、（表１）に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
（表１）には、前述の方法で光学顕微鏡により撮影した容量形成部の蒸着電極の画像と、剥離した面積の割合および蒸着膜の抵抗値も示した。なお、（表１）には蒸着電極の画像例として、前述の方法で撮影した、両面金属化ポリプロピレンフィルム３６の１次側の蒸着面（蒸着機内で最初に蒸着された方の蒸着面）の写真を示したが、２次側（蒸着機内で後から蒸着された方の蒸着面）についても、同様の画像を撮影して、表中の値を得た。
【００４４】
（表１）より明らかに、両面金属化ポリプロピレンフィルム３６のどちらの面においても蒸着電極の容量形成部において剥離した面積の割合が４％以下のときに低損失な金属化フィルムコンデンサが得られることがわかる。
【００４５】
次に、蒸着金属の組成を変えて、金属化フィルムコンデンサの特性を調べた。まず、厚みが４μｍのポリプロピレンフィルム３２の両面に、銅、銀、アルミニウムのいずれかを核金属とする亜鉛蒸着膜を形成して、前述の両面金属化ポリプロピレンフィルム３６のロールを作製した。次に、前記ロールの外周部から内周部でサンプリング位置を変えて、蒸着金属３１が剥離した面積の割合が異なる両面金属化ポリプロピレンフィルム３６を得た。これを用いて、図１に示す構成からなる金属化フィルムコンデンサを作成し、容量形成部における剥離した面積の割合と、コンデンサの誘電損失の関係を調べた。結果を（表２）に示す。
【００４６】
【表２】

【００４７】
（表２）より明らかに、容量形成部において剥離した面積の割合が４％以下であれば、核金属の種類にかかわらず低損失な金属化フィルムコンデンサが得られることがわかる。
【００４８】
なお、実施の形態１においては、４μｍおよび６μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを用いて説明したが、他の厚みのポリプロピレンフィルムを使った場合にも、同様の結果を得た。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。本実施の形態として、アルミニウムを下層とし亜鉛を上層とする蒸着金属３５，３７をそれぞれ容量形成部の蒸着膜の抵抗値が約１０Ω／□、電極引き出し部の抵抗値が５Ω／□となる条件で蒸着した６μｍ厚みの両面金属化ポリプロピレンフィルム３８を用いて、図１および図２に示した構成からなる金属化フィルムコンデンサを作製した。
【００５０】
比較のために、従来例として、前記剥離した面積の割合が４％を超える両面金属化ポリプロピレンフィルム３６を用いた図１に示した構成からなる金属化フィルムコンデンサを作成した。また、片面金属化ポリプロピレンフィルム４３を２枚重ねた図４に示した構成からなる金属化フィルムコンデンサも作製した。また、特公平７‐２４２５１号公報に示された如く、ポリオレフィンフィルムの両面に銅を核金属として亜鉛を蒸着し、さらにその上層にアルミニウム層を形成した両面金属化ポリオレフィンフィルムを用いた、図１に示した構成よりなる金属化フィルムコンデンサも作製した。
【００５１】
これらのコンデンサに、まずＤＣ９００Ｖを充電した後、銅板により強制短絡させる充放電試験を２０回行い、誘電損失を測定した。
【００５２】
（表３）に結果を示す。
【００５３】
【表３】

【００５４】
実施例２１，２２と２３および従来例２１との比較より、容量形成部において剥離した面積の割合が４％以下の金属化フィルムコンデンサにおいて、容量形成部の端部側に絶縁マージンを介して蒸着金属３７を設けた場合には、両面金属化ポリプロピレンフィルム３８とメタリコン３４とのコンタクト性が向上することから、充放電試験でも劣化の少ない、耐電流性の優れたコンデンサが得られることがわかる。
【００５５】
また、従来例２２（片面蒸着）や従来例２３（アルミ上層）は、蒸着金属の剥離が無いことから初期の誘電損失は低いものの、メタリコンとのコンタクト性が劣るために充放電試験後には誘電損失が悪化したが、実施例２１，２２では誘電損失の悪化は小さかった。
【００５６】
なお、実施の形態２においては、６μｍ厚みのポリプロピレンフィルム３２を用いたが、他の厚みにおいても同様の効果を得た。また、蒸着金属として銅、銀、アルミニウムのいずれかを核金属とした場合にも、容量形成部の端部側に絶縁マージンを介して蒸着金属３７を設けることにより、良好なコンタクト性を得た。
【００５７】
また、実施の形態１、２において、容量形成部の蒸着膜の抵抗値が約１０Ω／□、電極引き出し部の抵抗値が５Ω／□の場合を主に説明したが、本発明の形態はこれに限定されるものではない。亜鉛を主成分とする蒸着電極を設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、蒸着電極の容量形成部の抵抗値が電極引き出し部より高く、しかも容量形成部の蒸着電極が剥離した面積の割合が４％以下であれば、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサによれば、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が上層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることから、１回の蒸着工程で、容量形成部の抵抗値増大によるｔａｎδの悪化がなく、ポリプロピレンフィルム本来の誘電特性である低損失な金属化ポリプロピレンフィルムを実現することができる。また、蒸着電極は銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着された後に亜鉛が上層として蒸着されたことから、耐湿性に優れしかもメタリコンコンタクトも良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。また前述のように、亜鉛を下層としてアルミニウムを上層とした場合に比べて、蒸着機内の蒸発源も少なく、設備費用も低減できる。
【００５９】
また本発明の請求項２記載の金属化フィルムコンデンサによれば、銅、銀、アルミニウムのいずれかが下層として蒸着され、亜鉛が下層として蒸着された蒸着電極を両面に設けた両面金属化ポリプロピレンフィルムと合せ用ポリプロピレンフィルムとが２枚１対として巻回もしくは積層して形成され、両面金属化ポリプロピレンフィルムのどちらの面においても、前記蒸着電極の容量形成部の抵抗値が前記蒸着電極の電極引き出し部の抵抗値より高くかつ容量形成部での剥離した蒸着膜の面積の割合が４％以下であることから、１回の蒸着工程で、容量形成部の抵抗値増大によるｔａｎδの悪化がなく、ポリプロピレンフィルム本来の誘電特性である低損失な金属化ポリプロピレンフィルムを実現することができる。また、蒸着電極は、銅、銀、アルミニウムのいずれかを下層として蒸着された後に亜鉛を上層として蒸着されたことから、耐湿性に優れ、しかも良好なメタリコンコンタクト性を得ることができる。
【００６２】
また本発明の請求項３記載の金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１または２のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサにおいて、容量形成部の端部に絶縁マージンを介して蒸着金属が形成されたことから、両面金属化ポリプロピレンフィルムとメタリコンとの接着力が高められるため、よりメタリコンコンタクト性に優れた金属化フィルムコンデンサが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図２】同実施の形態２における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図３】蒸着膜の剥離した面積の割合と蒸着膜の抵抗値の関係図
【図４】従来の金属化フィルムコンデンサの断面図
【図５】従来の別の金属化フィルム作成装置の正面図
【符号の説明】
３１，３５蒸着金属
３２ポリプロピレンフィルム
３３合わせ用ポリプロピレンフィルム
３４メタリコン
３６，３７両面金属化ポリプロピレン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metallized film capacitor using a double-sided metallized polypropylene film.
[0002]
[Prior art]
Capacitors made of plastic films deposited with metal (hereinafter referred to as metallized film capacitors) have been widely used. Among these, metallized film capacitors using polypropylene film are representative of portable devices because they have excellent electrical characteristics (low dielectric loss, high withstand voltage, low dielectric constant temperature change and low frequency change, etc.). It is widely applied from small electronic component applications to large industrial applications such as train drive motor control and high voltage phase advancement.
[0003]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional metallized film capacitor using a polypropylene film. Two single-sided metallized polypropylene films 43 composed of a polypropylene film 42 having a metal 41 vapor-deposited on one side are overlapped and wound or laminated, and metal is thermally sprayed from both end faces to provide a metallicon 34 to form a capacitor. .
[0004]
As the vapor deposition metal 41, aluminum, zinc, or a mixture thereof has been widely used. However, when aluminum is used, the adhesive strength with the metallicon 34 is weak, and when an AC voltage is applied over a long period of time, aluminum is used. In recent years, there has been a problem that the capacity is reduced due to oxidative degradation of zinc. Therefore, in recent years, a vapor-deposited metal composed of a mixture of zinc and aluminum is used in order to improve the moisture resistance of zinc. Is often used.
[0005]
As shown in FIG. 4, the deposited metal 41 is self-healing by reducing the deposited metal film thickness of the capacity forming portion (the surrounding deposited metal is evaporated even when the film is locally broken down). A heavy edge structure is widely adopted in which it is scattered to be electrically cut off and the function as a capacitor is restored), and the portion in contact with the metallicon 34 is thickened to increase the contact strength with the metallicon 34.
[0006]
In the conventional configuration, since two polypropylene films 42 each having a metal 41 deposited on one side are used, a deposition process is required for each film, which requires man-hours.
[0007]
Here, there is a structure (see FIG. 1) in which a metal is vapor-deposited on both sides of a polypropylene film in a single vapor deposition step (hereinafter referred to as double-sided metallized polypropylene film) and overlapped with an undeposited polypropylene film (hereinafter referred to as a polypropylene film for alignment). If possible, the deposition process can be halved, but the polypropylene film has low wettability, so the adhesion to the deposited metal is weak, and winding after the deposition (stress accumulated in the roll of the vapor-deposited double-sided metallized polypropylene film) Therefore, it is known that the blocking is remarkable particularly in the case of zinc (see the conventional example of (Table 1)).
[0008]
In view of this point, attempts have been proposed in the past to reduce blocking when zinc is deposited on both sides of a polypropylene film.
[0009]
For example, U.S. Pat. No. 3,895,129 discloses a method for depositing zinc on both sides of a polypropylene film, in which air is blown onto one deposition surface to oxidize the deposited metal surface and then wound around a product roll. ing.
[0010]
Japanese Patent Publication No. 7-62238 discloses a manufacturing method for vacuum-depositing zinc, a zinc alloy or other metal on both surfaces of a synthetic resin film by using an oxidizing gas such as air or oxygen by partition walls in a vacuum chamber. A manufacturing method is described for pouring into a film winding chamber separated from the deposition chamber. That is, after first vapor-depositing on one side of the polypropylene film, oxidizing gas is sprayed on the vapor deposition surface of the polypropylene film to oxidize the vapor-deposited film, and then vapor-depositing on the opposite side, and then the oxidizing gas is sprayed in the same manner. Winding is disclosed.
[0011]
Japanese Patent Publication No. 7-24251 discloses a film laminated with a double-sided metallized polyolefin film in which zinc is vapor-deposited on both sides of a polyolefin film mixed with an antioxidant having a melting point of 156 ° C. or more and an aluminum layer is formed on the upper layer. A double-sided metallized polyolefin film capacitor is disclosed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the methods disclosed in US Pat. No. 3,895,129 and Japanese Patent Publication No. 7-62238 are used, the blocking is not completely eliminated. When observed with an optical microscope or the like, the deposited film has a fine area. It has been known that there may be a part where is peeled off.
[0013]
That is, as described above, since blocking is caused by the squeezing of the roll of the double-sided metallized polypropylene film as described above, even when there is no blocking at the outer peripheral portion of the roll, vapor deposition is performed at the inner peripheral portion of the roll where stress is accumulated by winding. In some cases, the film was peeled off. In particular, it has been known that when the tension applied to the polypropylene film during vapor deposition is increased, the winding and tightening also increases, so that blocking at the inner peripheral portion tends to increase.
[0014]
Furthermore, since the blocking is a phenomenon in which the deposited films adhere to each other and peel off at the time of unwinding, when stored for a long time in the state of the roll, the adhesion between the deposited films proceeds with time, and the area to be peeled off also increases. It was also known to increase.
[0015]
Here, when a capacitor was produced using a double-sided metallized polypropylene film in which blocking occurred, not only the effective area decreased due to peeling of the deposited electrode, but also the electrical characteristics as a capacitor might be affected. . In particular, in the heavy edge structure, since the film thickness of the vapor deposition electrode in the capacity forming portion is thin, even when the electrode is peeled off in a fine area, the resistance value of the vapor deposition electrode is greatly increased and the function as the electrode is impaired. Therefore, tan δ (dielectric loss) is increased, and there is a problem that the characteristic low loss inherent to the metallized polypropylene film capacitor cannot be obtained.
[0016]
Moreover, as described in Japanese Patent Publication No. 7-24251, when zinc is vapor-deposited on both surfaces of a polypropylene film and an aluminum layer is formed on the upper layer thereof, the zinc vapor-deposited films do not come into contact with each other, so blocking is not possible. Although improved, since the electrode lead-out portion is covered with aluminum, there is a problem that good contact with the metallicon, which is a feature of zinc vapor deposition, is impaired.
[0017]
In general, when depositing zinc, it is necessary to deposit a trace amount (usually 1 wt% or less with respect to zinc) using a high melting point metal such as copper, silver, or aluminum as a core metal. As described above, there is a problem that the evaporation source of the vapor deposition metal in the vapor deposition machine increases and the equipment cost increases.
[0018]
In FIG. 5, 21 is a film original, 22, 22a is a cooling can, 23 is a deposited film original, 24 and 24a are core metals, 25 and 25a are zinc, and 26 and 26a are aluminum.
[0019]
Furthermore, when high melting point core metal, zinc, and aluminum are deposited on both sides of the polypropylene film in a single process, the polypropylene film is deformed by the heat of the deposited metal, and the roll is likely to wrinkle (hereinafter referred to as heat loss of the polypropylene film). It was also an issue.
[0020]
The present invention solves such a problem, and a metallized film capacitor in which the vapor deposition process can be halved and the low-loss electrical characteristics inherent in metallized polypropylene film capacitors and the good metallicon contact properties inherent in zinc vapor deposition are maintained. It is intended to be realized.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnest research on the relationship between the characteristics of capacitors using double-sided metallized polypropylene film and the blocking effect, the present inventor has obtained a double-sided metallized polypropylene film composed mainly of zinc as a deposition electrode and a heavy edge structure, and a polypropylene film for matching. In a wound or laminated capacitor, if the ratio of the area where the vapor deposition electrode of the capacitor forming part is peeled is 4% or less on either side, the metallized film has low loss electric characteristics and good metallicon contact properties. It was found that a capacitor can be realized.
[0022]
That is, in order to solve the problem, the metallized film capacitor according to claim 1 of the present invention is provided with a vapor deposition electrode in which either copper, silver or aluminum is deposited as a lower layer and zinc is deposited as an upper layer . A double-sided metallized polypropylene film and a laminated polypropylene film are formed by winding or laminating as a pair, and on both sides of the double-sided metallized polypropylene film, the vapor deposition separated at the capacity forming portion of the vapor deposition electrode The ratio of the area of the film is 4% or less.
[0023]
The metallized film capacitor according to claim 2, copper, silver, or aluminum is deposited as the lower layer, a polypropylene film for zinc combined with double-sided metallized polypropylene film provided with deposited electrodes deposited as a top layer on both sides Are wound or laminated as a pair of two sheets, and the resistance value of the capacitance forming portion of the vapor deposition electrode is greater than the resistance value of the electrode lead portion of the vapor deposition electrode on either side of the double-sided metallized polypropylene film. it is characterized in that the ratio of the area of the peeled deposited film at high and capacitance forming portion is less than 4%.
[0026]
The metallized film capacitor according to claim 3 of the present invention is the metallized film capacitor according to claim 1 or 2 , wherein the deposited metal is formed at the end of the capacitance forming part via an insulating margin. It is characterized by that.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the metallized film capacitor according to the first aspect of the present invention, copper, silver, or aluminum is deposited as the lower, double-sided metallized polypropylene film provided with a deposition electrode zinc is deposited as a top layer on both sides The laminated polypropylene film is formed by winding or laminating as a pair of two sheets, and the ratio of the area of the peeled vapor deposition film at the capacity forming portion of the vapor deposition electrode on either side of the double-sided metallized polypropylene film is Since it is 4% or less, there is no deterioration of tan δ due to an increase in the resistance value of the capacitance forming portion, and a low-loss metallized polypropylene film that is the inherent dielectric property of the polypropylene film can be realized . Further, steam Chakudenkyoku copper, silver, since the zinc after one of aluminum was deposited as a lower layer is deposited as a top layer, excellent moreover also meth silicon contacts to achieve good metalized film capacitor in moisture resistance Can do.
[0028]
According to the metallized film capacitor of claim 2 of the present invention, a double-sided metallized polypropylene film provided with a deposited electrode on either side of which copper, silver, or aluminum is deposited as a lower layer and zinc is deposited as an upper layer. The laminated polypropylene film is wound or laminated as a pair of two sheets, and the resistance value of the capacitance forming portion of the vapor deposition electrode is the electrode lead-out of the vapor deposition electrode on either side of the double-sided metallized polypropylene film. since the ratio of the peeled area of the deposited film was in high and capacitance forming part than the resistance value of the part is not more than 4%, no deterioration in tanδ due to the resistance value increased capacity forming portion, a polypropylene film with inherent dielectric properties A low loss metallized polypropylene film can be realized. Moreover, since the vapor deposition electrode was vapor-deposited by making zinc into an upper layer, after vapor-depositing any one of copper, silver, and aluminum as a lower layer, it is excellent in moisture resistance, and can obtain favorable metallicon contact property.
[0031]
According to a metallized film capacitor according to claim 3 of the present invention, in the metallized film capacitor according to claim 1 or 2 , vapor deposited metal is formed at an end portion of the capacitance forming portion via an insulation margin. As a result, the adhesive force between the double-sided metallized polypropylene film and the metallicon can be increased, so that a metallized film capacitor with better metallicon contact properties can be realized.
[0032]
(Embodiment 1)
The present embodiment will be described below with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the capacitor according to the first embodiment. A double-sided metallized polypropylene film 36 provided with vapor-deposited electrodes 31 mainly composed of zinc on both sides of a polypropylene film 32 and a matching polypropylene film 33 are shown. Metallicons 34 are formed on both ends by winding or stacking. As the double-sided metallized polypropylene film 36, the vapor-deposited electrode 31 has a capacity forming portion thinner than the electrode lead-out portion on either side, and a peeled area ratio of 4% or less is used.
[0034]
Therefore, it is possible to realize a metallized film capacitor that requires only one vapor deposition step, and that has low loss and good metallicon contact.
[0035]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the capacitor according to the second embodiment. Reference numeral 38 denotes a double-sided metallized polypropylene film, a polypropylene film 32, a vapor deposition electrode 35 as a capacity forming portion, and an insulating margin at this end portion. A vapor-deposited metal 37 is formed. As a result, the vapor-deposited

metals

35 and 37 are present on both sides of the contact portion of the double-sided metallized polypropylene film 38 with the metallicon 34. Therefore, the contact property is further increased by increasing the adhesive strength with the metallicon 34. Can be increased.
[0036]
(Comparison)
Next, the characteristics of the metallized film capacitor according to the first embodiment will be described in comparison with the prior art.
[0037]
In this embodiment, first, a vapor deposition metal 31 having aluminum as a lower layer and zinc as an upper layer is formed on both surfaces of a polypropylene film 32 having a thickness of 6 μm, and the resistance value of the vapor deposition film of the capacity forming portion is about 10Ω / □. The vapor deposition was performed under the condition that the resistance value of the part was 5Ω / □. Next, the time from vapor deposition to slitter (storage time in a roll state) was changed within a range of 1 hour to 1 week, and double-sided metallized polypropylene films 36 having different ratios of peeled areas due to blocking were produced.
[0038]
Next, the deposited film resistance value in the capacity forming part of the slitted double-sided metallized polypropylene film 36 and the ratio of the area where the deposited film peeled were examined. The resistance value was measured according to JISK7194 using a resistivity meter Hi-Lester manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The ratio of the area where the deposited film was peeled off was obtained by photographing the capacitance forming portion of the double-sided metallized polypropylene film 36 with transmitted light using an optical microscope (50 × magnification) equipped with a CCD camera. And digitized to obtain a binarized portion where the vapor-deposited metal 31 peeled and a portion where the vapor-deposited metal 31 did not peel. If the double-sided metallized polypropylene film 36 is directly photographed with transmitted light, the vapor-deposited films on both sides will be overlapped and observed. First, 0.1N hydrochloric acid is dropped on one side to remove the vapor-deposited metal on that side. By doing so, only the deposited metal on the remaining side (opposite side) can be observed. By repeating this operation on the front and back, the ratio of the peeled area on each of the front and back surfaces can be determined.
[0039]
FIG. 3 shows the ratio of the deposited film resistance value obtained by the above method and the area where the deposited film is peeled off. When the ratio of the peeled area was 4% or less, a resistance value almost equal to the resistance value at the time of vapor deposition was obtained. On the other hand, when the ratio exceeded 4%, the resistance value increased abruptly. It can be seen that the function is impaired.
[0040]
Next, by using the double-sided metallized polypropylene film 36 and the matching polypropylene film 33 produced by the above-described method, a metallized film capacitor having the configuration shown in FIG. And the relationship between the dielectric loss of the capacitors.
[0041]
The obtained results are shown in (Table 1).
[0042]
[Table 1]

[0043]
(Table 1) also shows an image of the vapor deposition electrode of the capacitance forming portion taken with an optical microscope by the method described above, the ratio of the peeled area, and the resistance value of the vapor deposition film. In Table 1, as an image example of the vapor deposition electrode, the primary side vapor deposition surface of the double-sided metallized polypropylene film 36 (the vapor deposition surface that was first vapor-deposited in the vapor deposition machine) photographed by the method described above. Although the photograph was shown, the same image was image | photographed also about the secondary side (the vapor deposition surface of the side vapor-deposited later in a vapor deposition machine), and the value in a table | surface was obtained.
[0044]
Obviously from (Table 1), a low-loss metallized film capacitor can be obtained when the ratio of the area peeled off at the capacitance forming portion of the vapor deposition electrode on either side of the double-sided metallized polypropylene film 36 is 4% or less. I understand.
[0045]
Next, the characteristics of the metallized film capacitor were examined by changing the composition of the deposited metal. First, a zinc vapor deposition film having copper, silver, or aluminum as a core metal was formed on both surfaces of a polypropylene film 32 having a thickness of 4 μm, and the roll of the double-sided metallized polypropylene film 36 was produced. Next, the sampling position was changed from the outer peripheral part to the inner peripheral part of the roll to obtain a double-sided metallized polypropylene film 36 in which the ratio of the area where the deposited metal 31 was peeled was different. Using this, a metallized film capacitor having the configuration shown in FIG. 1 was prepared, and the relationship between the ratio of the peeled area in the capacitance forming portion and the dielectric loss of the capacitor was examined. The results are shown in (Table 2).
[0046]
[Table 2]

[0047]
Clearly (Table 2), it can be seen that when the ratio of the area peeled at the capacitance forming portion is 4% or less, a low-loss metallized film capacitor can be obtained regardless of the type of the core metal.
[0048]
In the first embodiment, the description has been made using the polypropylene films having thicknesses of 4 μm and 6 μm, but similar results were obtained when polypropylene films having other thicknesses were used.
[0049]
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described. In the present embodiment, the

vapor deposition metals

35 and 37 with aluminum as the lower layer and zinc as the upper layer have conditions that the resistance value of the vapor deposition film of the capacitance forming portion is about 10Ω / □ and the resistance value of the electrode lead portion is 5Ω / □, respectively. A metallized film capacitor having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was produced using the 6 μm-thick double-sided metallized polypropylene film 38 deposited in (1).
[0050]
For comparison, a metallized film capacitor having the configuration shown in FIG. 1 using a double-sided metallized polypropylene film 36 having a peeled area ratio exceeding 4% was prepared as a conventional example. In addition, a metallized film capacitor having a configuration shown in FIG. 4 in which two single-sided metallized polypropylene films 43 were stacked was also produced. In addition, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-24251, a double-sided metallized polyolefin film in which zinc is deposited on both sides of a polyolefin film using copper as a core metal and an aluminum layer is further formed thereon is used. A metallized film capacitor having the structure shown in FIG.
[0051]
These capacitors were first charged with DC 900 V, and then subjected to a charge / discharge test in which the copper plate was forcibly short-circuited 20 times, and dielectric loss was measured.
[0052]
The results are shown in (Table 3).
[0053]
[Table 3]

[0054]
In comparison with Examples 21, 22 and 23 and Conventional Example 21, in a metallized film capacitor having a peeled area ratio of 4% or less in the capacitance forming portion, vapor deposition was performed on the end side of the capacitance forming portion through an insulating margin. When the metal 37 is provided, since the contact property between the double-sided metallized polypropylene film 38 and the metallicon 34 is improved, it can be seen that a capacitor having excellent current resistance with little deterioration can be obtained even in a charge / discharge test.
[0055]
Conventional Example 22 (single-sided vapor deposition) and Conventional Example 23 (aluminum upper layer) have low initial dielectric loss because there is no peeling of the deposited metal, but the contact property with metallicon is inferior. Although the loss deteriorated, in Examples 21 and 22, the deterioration of the dielectric loss was small.
[0056]
In Embodiment 2, the 6 μm-thick polypropylene film 32 was used, but the same effect was obtained at other thicknesses. Further, even when any one of copper, silver, and aluminum is used as the vapor deposition metal, good contact property is obtained by providing the vapor deposition metal 37 through the insulating margin on the end side of the capacitance forming portion. .
[0057]
In the first and second embodiments, the case where the resistance value of the vapor deposition film of the capacitance forming portion is about 10Ω / □ and the resistance value of the electrode lead portion is 5Ω / □ is mainly described. It is not limited to. On either side of the double-sided metallized polypropylene film provided with a vapor deposition electrode mainly composed of zinc, the resistance value of the capacitance forming portion of the vapor deposition electrode is higher than that of the electrode lead portion, and the area where the vapor deposition electrode of the capacitance formation portion has peeled off If the ratio is 4% or less, the same effect can be obtained.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the metallized film capacitor of the first aspect of the present invention, the deposition electrodes on which either copper, silver or aluminum is deposited as a lower layer and zinc is deposited as an upper layer are provided on both sides . A double-sided metallized polypropylene film and a laminated polypropylene film are formed by winding or laminating as a pair, and on both sides of the double-sided metallized polypropylene film, the vapor deposition separated at the capacity forming portion of the vapor deposition electrode Since the ratio of the area of the film is 4% or less, a low loss metallized polypropylene film that does not deteriorate tan δ due to an increase in the resistance value of the capacitance forming portion in one vapor deposition process and is an inherent dielectric property of the polypropylene film. Can be realized . Further, the steam Chakudenkyoku copper, silver, be any of aluminum from the zinc after being deposited as a lower layer is deposited as a top layer, also excellent Moreover meth silicon contact resistance to moisture to achieve good metalized film capacitor it can. Further, as described above, there are fewer evaporation sources in the vapor deposition machine and equipment costs can be reduced as compared with the case where zinc is the lower layer and aluminum is the upper layer.
[0059]
According to the metallized film capacitor of claim 2 of the present invention, a double-sided metallized polypropylene film provided with a deposition electrode on which both copper, silver and aluminum are deposited as a lower layer and zinc is deposited as a lower layer. The laminated polypropylene film is wound or laminated as a pair of two sheets, and the resistance value of the capacitance forming portion of the vapor deposition electrode is the electrode lead-out of the vapor deposition electrode on either side of the double-sided metallized polypropylene film. since the ratio of the peeled area of the deposited film was in high and capacitance forming part than the resistance value of the part it is not more than 4%, in one deposition process, there is no deterioration in tanδ due to the resistance value increased capacity forming portion, It is possible to realize a low-loss metallized polypropylene film which is the inherent dielectric property of the polypropylene film . Further, steam Chakudenkyoku copper, silver, since the zinc after one of aluminum was deposited as the lower layer was deposited as the upper layer, can be excellent in moisture resistance, yet obtain a good meta silicon contact resistance.
[0062]
According to a metallized film capacitor according to claim 3 of the present invention, in the metallized film capacitor according to claim 1 or 2 , vapor deposited metal is formed at an end portion of the capacitance forming portion via an insulation margin. As a result, the adhesive force between the double-sided metallized polypropylene film and the metallicon can be increased, so that a metallized film capacitor with better metallicon contact properties can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a metallized film capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a metallized film capacitor according to Embodiment 2. FIG. Fig. 4 is a cross-sectional view of a conventional metallized film capacitor. Fig. 5 is a front view of another conventional metallized film production apparatus.
31, 35 Vapor deposited metal 32 Polypropylene film 33 Polypropylene film for alignment 34

Metallicon

36, 37 Double-sided metallized polypropylene

Claims

A double-sided metallized polypropylene film with either of copper, silver, or aluminum deposited as the lower layer and zinc deposited as the upper layer on both sides, and a pair of polypropylene films are wound or laminated as a pair. A metallized film capacitor in which the ratio of the area of the vapor deposited film peeled off at the capacity forming portion of the vapor deposition electrode is 4% or less on either side of the double-sided metallized polypropylene film.

A double-sided metallized polypropylene film with either of copper, silver, or aluminum deposited as the lower layer and zinc deposited as the upper layer on both sides, and a pair of polypropylene films are wound or laminated as a pair. formed Te, in either of both surfaces metalized polypropylene film, a deposited film resistance value of the capacitor forming portion of the deposition electrode is peeled off at high and capacitance forming part than the resistance value of the electrode lead portions of the deposition electrode Metalized film capacitor with an area ratio of 4% or less.

Metalized film capacitor according to claim 1 or 2, deposited metal is formed via an insulation margin end of the capacitor forming portion.