JP5025924B2

JP5025924B2 - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP5025924B2
Application number: JP2005237168A
Authority: JP
Inventors: 茂男奥野; 和弘中坪; 喜也永田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2025-08-18
Also published as: JP2007053223A

Description

本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用される金属化フィルムコンデンサに関するものである。

金属化フィルムコンデンサは、一般に金属箔を電極に用いるものと、誘電体フィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いるものとに大別される。中でも、蒸着金属を電極（以下、金属蒸着電極という）とする金属化フィルムコンデンサは、金属箔のものに比べて電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることと、金属蒸着電極特有の自己回復機能（絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する性能）により絶縁破壊に対する信頼性が高いことから、従来から広く用いられている。

図３はこの種の従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図、図４(ａ)、（ｂ）は同金属化フィルムコンデンサに使用される一対の金属化フィルムの構成を示した平面図であり、図３と図４において１０ａと１０ｂは金属蒸着電極であり、この金属蒸着電極１０ａと１０ｂは、巻回形の金属化フィルムコンデンサを構成する一方の金属化フィルムと他方の金属化フィルムの誘電体フィルム１３ａ，１３ｂの片面上に一端の絶縁マージン１４ａ，１４ｂを除いてアルミニウムの金属を夫々蒸着することにより形成され、両端面のメタリコン１６ａ，１６ｂを介して電極を引き出すようにしているものである。

また、上記金属蒸着電極１０ａと１０ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン１４ａ，１４ｂに向かう側に、オイル転写により形成した金属蒸着電極を有しない非蒸着の長手方向のスリット１５ａ，１５ｂと、同幅方向のスリット１８ａ，１８ｂにより複数の分割電極１２ａ，１２ｂに夫々区分し、かつ有効電極部の幅Ｗの略中央部から絶縁マージン１４ａ，１４ｂと反対側でメタリコン１６ａ，１６ｂに近い側に位置する誘電体フィルム１３ａ，１３ｂの片面全体に蒸着された金属蒸着電極１０ａ，１０ｂにヒューズ１７ａ，１７ｂで並列接続されている。

このように構成された従来の金属化フィルムコンデンサは、自己保安機能を有し、しかもヒューズ１７ａ，１７ｂによる発熱の少ない金属化フィルムコンデンサを実現できる。すなわち、金属蒸着電極１０ａ，１０ｂにおいて通電する電流は、メタリコン１６ａ，１６ｂに近いほど大きく、離れるほど小さくなっていくものである。従って、メタリコン１６ａ，１６ｂに近い側の金属蒸着電極１０ａ，１０ｂは、流れる電流の大きさに対応して誘電体フィルム１３ａ，１３ｂの片面全体に蒸着し、そしてメタリコン１６ａ，１６ｂより離れた位置で流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン１４ａ，１４ｂに近い側にヒューズ１７ａ，１７ｂ、分割電極１２ａ，１２ｂを設けているので流れる電流によるヒューズ１７ａ，１７ｂでの発熱を少なくでき、温度上昇を抑制できるというものであった。

また、図５（ａ）、（ｂ）は分割電極をさらに細分化した一対の金属化フィルムの構成を示した平面図であり、図５において、２０ａと２０ｂは図示しない誘電体フィルム上に形成された金属蒸着電極、２１ａと２１ｂは一端に設けられた絶縁マージン、２２ａと２２ｂは分割電極、２３ａと２３ｂは金属非蒸着部からなるスリット、２４ａと２４ｂはヒューズであり、このように形成されることにより、複数の分割電極２２ａ，２２ｂが金属蒸着電極２０ａ，２０ｂに並列接続された金属化フィルムが構成され、より高性能化が図れるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−１３４５６１号公報

しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、電極パターンが同形状に形成された一対の金属化フィルムを重ね合わせて巻回した構成であるために、金属蒸着電極１０ａ，１０ｂ、分割電極１２ａ，１２ｂ、スリット１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ、ヒューズ１７ａ，１７ｂも当然ながら略同位置に重なり合うようになる。従って、最も発熱が大きいヒューズ１７ａ，１７ｂの部分においては更に発熱が大きくなり、この発熱が他の部分にも影響を与えてしまうために、結果的に耐熱性が劣るという課題があった。

また、これらの電極パターンは、同パターンを設けた転写ローラを用いて誘電体フィルム１３ａ，１３ｂ上にアルミニウムの金属を蒸着するようにしたものであるが、この際、金属非蒸着部からなるスリット１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ部分にはオイルを転写することによって金属が蒸着されないようにしているものである。従って、分割電極１２ａ，１２ｂを細分化して複雑なパターンを形成し、より高性能化を図ろうとするとスリット１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂやヒューズ１７ａ，１７ｂが極めて狭幅のものになり、このために所望のパターンが高い寸法精度で形成されずに部分的に細くなったり、途中で途切れたりする、いわゆる、かすれ現象が発生し、これにより所望の性能が発揮されないという課題も併せ持つものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、耐熱性に優れると共に、微細な電極パターンを精度良く形成して高性能化を図ることが可能な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。

上記課題を解決するために本発明は、誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成すると共に、容量を形成する有効電極部の幅の略１／３の部分から前記誘電体フィルムの一端の絶縁マージンに向かう側に、幅方向の金属非蒸着部によるスリットと、長手方向の金属非蒸着部によるスリットとを、設けることにより分割電極を形成すると共に、上記スリットの一部にヒューズを設けて分割電極を金属蒸着電極に並列接続した金属化フィルムを、金属蒸着電極と分割電極が誘電体フィルムを介して対向するように一対で重ね合わせて巻回し、両端に取り出し電極を夫々設けた金属化フィルムコンデンサにおいて、上記取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極にヒューズにて接続された分割電極を挟む前記長手方向に延びる２本のスリットを共に蛇腹状に形成し、かつ、これら２本のスリットを互いに平行となるように配置し、上記一対の金属化フィルムを重ね合わせた状態で上記誘電体フィルムを介して分割電極の一部が重なり合うように配置し、かつ、上記一対の金属化フィルムの内、一方の金属化フィルムの、取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極との境界に設けたスリットの一部に配設されたヒューズと、他方の金属化フィルムの、取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極との境界に設けたスリットの一部に配設されたヒューズとは、どの場所においても重なり合わないようにした構成のものである。

以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサは、長手方向に設けるスリットを蛇腹状にしたことにより、重なり合う同一部分における電極パターンが同一にならないようになり、このために最も発熱が大きいヒューズによる発熱が分散されるようになって耐熱性の向上を図ることができる。さらに、スリットが同一線上に連続しなくなるために、かすれ現象が発生し難くなり、微細なパターンの電極を精度良く形成して高性能化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一実施の形態による金属化フィルムコンデンサに使用される一対の金属化フィルムの構成を示した平面図であり、図１において、１ａと１ｂは金属蒸着電極であり、この金属蒸着電極１ａと１ｂは図示しない誘電体フィルムの片面上に一端の絶縁マージン３ａ，３ｂを除いてアルミニウムの金属を夫々蒸着することにより形成され、上記絶縁マージン３ａ，３ｂの反対側の端面が電極引き出し部となるものである。

２ａと２ｂは分割電極であり、この分割電極２ａ，２ｂは容量を形成する有効電極部の幅Ｗの略１／３の部分から上記絶縁マージン３ａ，３ｂに向かう側に、オイル転写により形成された金属蒸着電極を有しない非蒸着の幅方向のスリット４ａ，４ｂと、長手方向のスリット５ａ，５ｂによって複数の分割電極２ａ，２ｂに夫々区分され、かつ、上記金属蒸着電極１ａと１ｂに電極引き出し側のヒューズ６ａ，６ｂ、ならびに電極引き出し側から遠い側のヒューズ７ａ，７ｂを介して夫々並列接続された構成のものである。

そして、このように構成された図１（ａ）、（ｂ）の２種類の金属化フィルムを、金属蒸着電極１ａ，１ｂと分割電極２ａ，２ｂが誘電体フィルムを介して対向するように一対で重ね合わせて巻回し、両端面に図示しない取り出し電極を形成することにより金属化フィルムコンデンサが構成されるものであり、このように２種類の金属化フィルムを重ね合わせた状態で、誘電体フィルムを介して分割電極２ａ，２ｂの一部が重なり合い、かつ、長手方向のスリット５ａ，５ｂに設けた電極引き出し側のヒューズ６ａ，６ｂがどの場所においても重なり合わないようになるものである。

このように構成された本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、分割電極２ａ（２ｂ）を構成する幅方向のスリット４ａ（４ｂ）と長手方向のスリット５ａ（５ｂ）のうち、長手方向に設けるスリット５ａ（５ｂ）を蛇腹状にしたことにより、重なり合う同一部分における電極パターンが同一にならないようになり、このために最も発熱が大きい電極引き出し側のヒューズ６ａ，６ｂによる発熱が分散されるようになって耐熱性の向上を図ることができるようになるものである。

また、幅方向に設けるヒューズ８ａ（８ｂ）は、絶縁マージン３ａ（３ｂ）と、この絶縁マージン３ａ（３ｂ）に最も近い長手方向の蛇腹状のスリット５ａ（５ｂ）の略中点に設けた構成としているために、ヒューズ本来の目的である自己回復機能を最も効率良く発揮することができるようになるものである。

さらに、長手方向に伸びるスリット５ａ，５ｂが同一線上に連続しなくなるために、かすれ現象が発生し難くなり、微細なパターンの電極を精度良く形成して高性能化を図ることが可能になるものである。

このようにして得られた本実施の形態による金属化フィルムコンデンサの温度特性を測定した結果を比較例として従来品と比較して図２に示す。

図２から明らかなように、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、所定のリプル電流を印加した際の温度上昇において、従来品の約７５％程度に温度上昇を低減させることができ、発熱を低減させる効果が発揮されていることが分かるものである。さらに、スリットが同一線上に連続しなくなるために、かすれ現象が発生し難くなり、微細なパターンの電極を精度良く形成して高性能化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。

本発明による金属化フィルムコンデンサは、耐熱性に優れると共に、微細な電極パターンを精度良く形成して高性能化を図ることができるという効果を有し、特に、厳しい使用環境が要求される車載用の金属化フィルムコンデンサ等として有用である。

（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１による金属化フィルムコンデンサに使用される一対の金属化フィルムの構成を示した平面図同金属化フィルムコンデンサの温度特性を示した特性図従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図（ａ）、（ｂ）従来の金属化フィルムコンデンサに使用される一対の金属化フィルムの構成を示した平面図（ａ）、（ｂ）同分割電極をさらに細分化した一対の金属化フィルムの構成を示した平面図

符号の説明

１ａ，１ｂ金属蒸着電極
２ａ，２ｂ分割電極
３ａ，３ｂ絶縁マージン
４ａ，４ｂ幅方向のスリット
５ａ，５ｂ長手方向のスリット
６ａ，６ｂ電極引き出し側のヒューズ
７ａ，７ｂ電極引き出し側から遠い側のヒューズ
８ａ，８ｂ幅方向に設けたヒューズ

Claims

誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成すると共に、容量を形成する有効電極部の幅の略１／３の部分から前記誘電体フィルムの一端の絶縁マージンに向かう側に、幅方向の金属非蒸着部によるスリットと、長手方向の金属非蒸着部によるスリットとを、設けることにより分割電極を形成すると共に、
上記スリットの一部にヒューズを設けて分割電極を金属蒸着電極に並列接続した金属化フィルムを、金属蒸着電極と分割電極が誘電体フィルムを介して対向するように一対で重ね合わせて巻回し、両端に取り出し電極を夫々設けた金属化フィルムコンデンサにおいて、
上記取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極にヒューズにて接続された分割電極を挟む前記長手方向に延びる２本のスリットを共に蛇腹状に形成し、かつ、これら２本のスリットを互いに平行となるように配置し、
上記一対の金属化フィルムを重ね合わせた状態で上記誘電体フィルムを介して分割電極の一部が重なり合うように配置し、
かつ、上記一対の金属化フィルムの内、一方の金属化フィルムの、取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極との境界に設けたスリットの一部に配設されたヒューズと、他方の金属化フィルムの、取り出し電極を設ける電極引き出し側の金属蒸着電極との境界に設けたスリットの一部に配設されたヒューズとは、どの場所においても重なり合わないようにした金属化フィルムコンデンサ。
幅方向のスリットに設けるヒューズは、誘電体フィルム上の一端に設けられた金属非蒸着部による絶縁マージンと、この絶縁マージンに最も近い長手方向の蛇腹状のスリットの略中点に設けた請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。