JP4487281B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

この発明は、金属化フィルムコンデンサに関するものである。

誘電体フィルムに形成した蒸着金属を多数の小電極に区画し、ヒューズ部で各小電極を接続した金属化フィルムコンデンサは、容量減少を低く抑えることができるためフィルムの高電位傾度化がはかれ、小型、軽量化が可能で優れた絶縁性能を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３１０３６８号公報

このような多数の小電極を有する保安機構パターンのコンデンサでは、蒸着電極を流れる電流経路が複雑であり、コンデンサとしてのＥＳＲ（等価直列抵抗）が比較的大きくなる。また、自己回復時のヒューズ動作により小電極が切り離された場合、電流経路は近接の小電極に回り込んだものとなるため、ＥＳＲが増大する要因となる。蒸着電極に加わる電圧（コンデンサに加わる電圧）にリップル（小電圧変動）があると、蒸着電極にはそれに対応したリップル電流が流れ、コンデンサは発熱する。この発熱量は、リップル電流の２乗とＥＳＲの積に比例し、コンデンサの発熱を抑制するためには、リップル電流又はＥＳＲを低滅することが必要である。ＥＳＲを小さくできれば、コンデンサは、より大きいリップル電流に対して使用可能な、リップル電流耐量の大きなものになり、同じリップル電流に対しては、発熱がより小さいものとなる。

産業機器用のコンデンサにおいて使用される周囲の環境条件、例えば数十℃位の場合、上記従来のコンデンサは十分に使用可能である。しかし、より厳しい使用環境条件、例えば周囲温度が８０℃を超えるような場合、コンデンサの発熱が加わると、コンデンサは１００℃近くに達し使用が困難な場合がある。このため、多数の小電極を有する保安機構パターンのコンデンサでは、ＥＳＲを低減してリップル電流耐量を増大させ、より厳しい環境条件での使用に耐えられるものが要求されている。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＥＳＲを低減してリップル電流耐量を増し、厳しい環境条件で使用可能な金属化フィルムコンデンサを提供することにある。

そこで請求項１の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムに形成した蒸着電極を金属のないマージン部で複数の小電極に区画し、ヒュ一ズ部で各小電極を接続した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記蒸着電極２は、上記誘電体フィルムの端部側に設けられた引出し部用マージン部４によって、帯状の電極引出し部５と電極部６とに区画され、電極部６は、ヒューズ部１１を介して電極引出し部５と接続され、また、電極部６においては、電極引出し部５の長手方向に延びる第１マージン部７を設けると共に、上記引出し用マージン部４と第１マージン部７との間、及び各第１マージン部７、７間に電極引出し部５の長手方向と交差する方向に延びる第２マージン部８を形成し、これにより電極引出し部５の長手方向に複数の小電極９・・を並設した複数の小電極列１０・・を形成し、かつ、上記隣接する小電極列１０において隣り合う小電極９、９は、電極引出し部５の長手方向に、互いに第２マージン部８、８の間隔より小さい距離だけずれて配設されており、上記各小電極９は、同じ小電極列１０において隣り合う小電極９とは直接導通することなく、隣接する小電極列において隣り合う小電極９とヒューズ部１１を介して導通し、さらに、小電極９どうしを接続する複数のヒューズ部１１を電極引出し部５の長手方向と交差する方向に直線状に並ぶように配置すると共に、電極引出し部５と電極部６とを接続するヒューズ部１１を小電極９どうしを接続するヒューズ部１１の配置方向の延長上に設けたことを特徴としている。

請求項２の金属化フィルムコンデンサは、上記各第２マージン部８、８の間隔は略等しく、隣接する小電極列１０、１０において隣り合う小電極９、９は、電極引出し部５の長手方向に、互いに第２マージン部８、８の間隔の略１／２だけずれて配設されており、上記各ヒューズ部１１は、上記第２マージン部８に対して線対称となる位置に配置されていることを特徴としている。

請求項３の金属化フィルムコンデンサは、上記小電極９は四角形、平行四辺形、又は六角形のいずれかであることを特徴としている。

請求項１の金属化フィルムコンデンサによれば、ヒューズ部を介して電極引出し部の長手方向と交差する方向で隣接する小電極間に電流が流れるため、電流は、ほぼ電極引出し部の長手方向と交差する方向に直線的に流れる。これにより、電流経路が直線的で短いものとなり、ＥＳＲがより低減し、リップル電流耐量を向上できる。また、電極引出し部の長手方向と交差する方向で隣接する小電極どうしを電極引出し部の長手方向に、互いにずらして配置しているため、自己回復時の電流でフィルムの欠陥部位にある小電極が切り離された場合でも、それと隣接する小電極を通る電流は、ほぼ電極引出し部の長手方向と交差する方向に流れる。したがって、ヒューズ動作が生じて小電極の切り離しが発生した場合でも、ＥＳＲの増大を抑制できる。

しかも請求項１、及び請求項２の金属化フィルムコンデンサによれば、電流経路は一段と直線的で短いものとなるため、ＥＳＲがより一段と低減し、リップル電流耐量をさらに向上できると共に、小電極の切り離しが発生した場合でも、ＥＳＲの増大を確実に抑制できる。

請求項３の金属化フィルムコンデンサによれば、その実施に好適である。

次に、この発明の金属化フィルムコンデンサの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、金属化フィルム１は、誘電体フィルムの片面に、蒸着金属のないマージン部３を残して金属が蒸着された蒸着電極２を有している。上記蒸着電極２は、誘電体フィルムの長手方向に沿ってその端部側に設けられた引出し部用マージン部４によって、帯状の電極引出し部５と、電極部６とに区画されている。なお、以下の説明においては、便宜上、電極引出し部５の長手方向をフィルム長手方向と、また電極引出し部５の長手方向と直交（交差）する方向をフィルム幅方向と呼ぶ。電極部６においては、フィルム長手方向に互いに平行に延びる複数（図においては３本）の第１マージン部７を略等間隔に設けている。また、上記引出し用マージン部４と第１マージン部７との間、及び各第１マージン部７、７間にフィルム幅方向に延びる複数の第２マージン部８を形成している。各第２マージン部８、８の間隔は略等しく設定されている。そして、これによりフィルム長手方向に複数の小電極９・・・を並設して成る複数（図においては４列）の小電極列１０・・を形成している。上記小電極９は、フィルムの幅方向に長い四角形となっている。上記隣接する小電極列１０において隣り合う小電極９は、フィルム長手方向に、互いに第２マージン部の間隔の略１／２（小電極９の幅の半分）だけずれて配設されている。上記各小電極９は、隣接する小電極列１０において隣り合う２つの小電極９、９とそれぞれヒューズ部１１を介して導通している。また、電極引出し部５と、これに隣接する小電極９とは２つのヒューズ部１１、１１を介して導通している。ここで留意されたいのは、上記小電極９は、同じ小電極列１０において、フィルムの長手方向に隣り合う小電極９とは、直接導通することなく、第２マージン部８によって、切り離されているということである。そして、上記各ヒューズ部１１は、上記第２マージン部８に対して線対称となる位置に配置されている。つまり、上記各ヒューズ部１１を、フィルム幅方向に直線的に並ぶように配置しているのである。

このような金属化フィルムを用いたコンデンサでは、第２マージン部８によってフィルム長手方向への電流の流れが規制され、ヒューズ部１１を介してフィルム幅方向で隣接する小電極９・９間に電流が流れるため、電流は、ほぼフィルムの幅方向に直線的に流れる。これにより、電流経路が直線的で短いものとなり、従来のパターンに比しＥＳＲがより低減、リップル電流耐量を向上できる。

また、フィルム幅方向で隣接する小電極９・９どうしをフィルム長手方向に、互いにずらして配置しているため、自己回復時の電流でフィルムの欠陥部位にある小電極９、例えば小電極９ａのヒューズ部１１が切断され、小電極９ａが切り離された場合でも、例えば小電極９ｂ、９ｃを通る電流は、ほぼフィルムの幅方向（失印の方向）に流れる。したがって、通常の使用状態又は経年劣化でヒューズ動作が生じ、小電極９ａの切り離しが発生した場合でも、ＥＳＲの増大を抑制できる。また、小電極９は、フィルムの幅方向に長い四角形であり、小電極に流れる電流をフィルム幅方向に沿うよう揃えることができる。

小電極９の形状は四角形に限らず、例えば、図２に示す平行四辺形、図３に示す六角形にしてもよく、この場合にも上記同様の作用、効果を奏することが可能である。また、小電極列１０の数は、２以上であればよく、小電極列１０の数が２の場合、蒸着竃極パターンは、例えば図４のようなものとなる。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、片面金属化フィルムコンデンサ又は両面金属化フィルムコンデンサの両者に適用が可能であり、対向する蒸着電極の一方又は両方を上記のような蒸着パターンにして使用することができる。また、蒸着電極のうちメタリコン電極と接統する側の端部に沿う電極引出し部５を他の部分より低抵抗にしてもよい。コンデンサとしては、巻回型だけでなく積層型でもよい。また、上記において用いる誘電体フィルムは、ＰＰ又はＰＥＴ又はＰＰＳ等のフィルムである。蒸着金属は、Ａ１又はＺｎ又はそれらのアロイ金属又はその他の金属である。

この発明の金属化フィルムコンデンサの第１実施形態を示す平面図である。 この発明の金属化フィルムコンデンサの第２実施形態を示す平面図である。 この発明の金属化フィルムコンデンサの第３実施形態を示す平面図である。 この発明の金属化フィルムコンデンサの第４実施形態を示す平面面図である。

符号の説明

１・・金属化フィルム、２・・蒸着金属、４・・引出し用マージン部、５・・電極引出し部、７・・第１マージン部、８・・第２マージン部、９・・小電極、１０・・小電極列、１１・・ヒューズ部

Claims (3)

1. 誘電体フィルムに形成した蒸着電極を金属のないマージン部で複数の小電極に区画し、ヒュ一ズ部で各小電極を接続した金属化フィルムコンデンサにおいて、上記蒸着電極（２）は、上記誘電体フィルムの端部側に設けられた引出し部用マージン部（４）によって、帯状の電極引出し部（５）と電極部（６）とに区画され、電極部（６）は、ヒューズ部（１１）を介して電極引出し部（５）と接続され、また、電極部（６）においては、電極引出し部（５）の長手方向に延びる第１マージン部（７）を設けると共に、上記引出し用マージン部（４）と第１マージン部（７）との間、及び各第１マージン部（７）（７）間に電極引出し部（５）の長手方向と交差する方向に延びる第２マージン部（８）を形成し、これにより電極引出し部（５）の長手方向に複数の小電極（９・・）を並設した複数の小電極列（１０・・）を形成し、かつ、上記隣接する小電極列（１０）において隣り合う小電極（９）（９）は、電極引出し部（５）の長手方向に、互いに第２マージン部（８）（８）の間隔より小さい距離だけずれて配設されており、上記各小電極（９）は、同じ小電極列（１０）において隣り合う小電極（９）とは直接導通することなく、隣接する小電極列において隣り合う小電極（９）とヒューズ部（１１）を介して導通し、さらに、小電極（９）どうしを接続する複数のヒューズ部（１１）を電極引出し部（５）の長手方向と交差する方向に直線状に並ぶように配置すると共に、電極引出し部（５）と電極部（６）とを接続するヒューズ部（１１）を小電極（９）どうしを接続するヒューズ部（１１）の配置方向の延長上に設けたことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. 上記各第２マージン部（８）（８）の間隔は略等しく、隣接する小電極列（１０）（１０）において隣り合う小電極（９）（９）は、電極引出し部（５）の長手方向に、互いに第２マージン部（８）（８）の間隔の略１／２だけずれて配設されており、上記各ヒューズ部（１１）は、上記第２マージン部（８）に対して線対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１の金属化フィルムコンデンサ。
3. 上記小電極（９）は四角形、平行四辺形、又は六角形のいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかの金属化フィルムコンデンサ。