JP5294123B2

JP5294123B2 - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP5294123B2
Application number: JP2009124893A
Authority: JP
Inventors: 千一小笹; 健吾藤原; 徹美濃; 隆平小山
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: JP2010272779A

Description

この発明は、誘電体フィルムに蒸着電極を形成した金属化フィルムを巻回又は積層してなる金属化フィルムコンデンサに関する。

保安機能を持たせた従来の金属化フィルムコンデンサの一例を、図５に示している（例えば、特許文献１参照）。このコンデンサは、一対となる第１及び第２金属化フィルム３１Ａ、３１Ｂを重ね合わせた構造のものである。両金属化フィルム３１Ａ、３１Ｂは、略同様のものであるため、ここでは便宜上、第１金属化フィルム３１Ａについて説明する。この第１金属化フィルム３１Ａには、その長手方向に沿う一側部に絶縁マージン３２が形成されており、絶縁マージン３２とは反対側の側部は、メタリコン電極が形成される接続部３３となされている。

また、第１金属化フィルム３１Ａの接続部３３の近傍には、絶縁スリット３４が長手方向に断続的に設けられていて、絶縁スリット３４、３４間にヒューズ部３５が形成されている。そして、この断続的に設けられた絶縁スリット３４の中央部と絶縁マージン３２とを結ぶようにフィルム幅方向に延びる分割マージン３６を、長手方向に所定の間隔で並設することによって、第１金属化フィルム３１Ａに複数の分割電極３７・・が形成されている。そして、このような構造の第１金属化フィルム３１Ａと第２金属化フィルム３１Ｂとを、絶縁マージン３２が互いに逆の側部に位置するように重ね合わせて、巻回又は積層することによって金属化フィルムコンデンサが形成されている。このとき、相対向する一対の分割電極３７、３７で単位コンデンサが構成される。

上記構造の金属化フィルムコンデンサにおいては、絶縁マージン３２、分割マージン３６、３６及び絶縁スリット３４、３４で囲まれた分割電極３７がヒューズ部３５を介して、メタリコン電極と接続されているため、分割電極３７に異常（絶縁破壊）が生じた場合、ヒューズ部３５の蒸着金属が飛散消失して電気的な接続を絶ち、コンデンサのショートや発火を抑えることができる。

特開２０００−１２３６８号公報

上記構造の金属化フィルムコンデンサにおいては、蒸着金属を絶縁マージン３２、分割マージン３６、３６、絶縁スリット３４によって区切ることにより複数の分割電極３７・・が形成されているが、この金属化フィルムコンデンサに対して、高温下で高電圧を印加し続けると、図６に示すように、絶縁マージン３２の蒸着金属側端部（蒸着エッジ部）Ｅに電界集中が生じ、この蒸着エッジ部Ｅと対向する部分の分割電極３７が消失してしまうことがある。その際、分割電極３７の消失部分Ｄと分割マージン３６又は分割マージン３６の端部とが繋がると、分割電極３７に異常が生じていないにも拘らず、絶縁マージン３２と分割マージン３６、３６と分割電極３７の消失部分Ｄとで囲まれた分割電極３７が絶縁された状態となり、その結果、コンデンサの静電容量が急激に低下するという虞があった。

また、ヒューズ部３５が接続部３３付近に配置されているため、ヒューズ部３５に大きな電流が流れることとなり、ヒューズ部３５における発熱量が大きくなって、蒸着エッジ部Ｅの電界集中による問題を助長する高温状態を作り出していた。

そこで、この発明は、上記の不具合を解消して、良好な保安性を確保した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。

上記課題を解決するため、本発明の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの一方の端部に絶縁マージン４を設け、他方の端部にメタリコン電極との接続部５を形成した第１蒸着電極３Ａを誘電体フィルムの一方側に配置し、誘電体フィルムの他方の端部に絶縁マージン４を設け、一方の端部にメタリコン電極との接続部５を形成した第２蒸着電極３Ｂを誘電体フィルムの他方側に配置した金属化フィルムコンデンサであって、上記第１蒸着電極３Ａ及び第２蒸着電極３Ｂの有効電極幅のほぼ中央部に絶縁スリット７を誘電体フィルムの長手方向に断続して設けてヒューズ部９を形成し、前記絶縁スリット７から前記絶縁マージン４に向かう側には長手方向に第１分割電極１１を配置し、前記絶縁スリット７から前記接続部５に向かう側には長手方向に第２分割電極１２を配置するとともに、上記第２分割電極１２を区分するマージン６又はマージン６の端部Ｎが、対向する誘電体フィルムの絶縁マージン４の蒸着電極側端部Ｅと重ならないよう配置され、且つ、上記第２分割電極１２は、その接続部５側の端部の全幅をそのまま接続部５に接続したことを特徴としている。

また、フィルム幅方向における絶縁マージン４の幅をＭ、第２分割電極１２の電極幅をＳ、第２分割電極１２を区分するマージン６の端部Ｎと接続部５との間の幅をＣとしたとき、
Ｍ＜Ｃ＜（Ｓ×０．４）
であることを特徴としている。

さらに、上記第２分割電極１２の幅が、上記第１分割電極１１の幅より広いことを特徴としている。

この発明の金属化フィルムコンデンサにおいては、高温下で高電圧を印加し続けることにより、絶縁マージン４の蒸着電極側端部Ｅに対向する部分の分割電極が消失しても、マージン６又はマージン６の端部Ｎと分割電極の消失部分とが繋がることがないので、分割電極の絶縁による静電容量の低下を防止することができる。また、絶縁スリット７を第１及び第２蒸着電極３Ａ、３Ｂの有効電極幅のほぼ中央部に、誘電体フィルムの長手方向に断続して設けてヒューズ部９を形成することで、メタリコン電極付近にヒューズ部９を設けた場合に比べ、ヒューズ部９に流れる電流を抑えることができ、その結果、ヒューズ部９の自己発熱を抑え、コンデンサの温度上昇を抑制することができる。さらに、第２分割電極１２を、その接続部５側の端部の全幅をそのまま接続部５に接続しているので、接続部５を分割してメタリコン電極に接続する場合に比べて、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を小さくすることができるとともに、接続部５近傍で、蒸着電極側端部Ｅの電界集中による分割電極の消失が生じても、接続範囲が広いため、メタリコン電極との接続を安定した状態で保つことができる。

また、第２分割電極１２を区分するマージン６の端部Ｎと接続部５との間の幅Ｃを、絶縁マージン４の幅Ｍより大きくすることで、対向する絶縁マージン４の蒸着電極側端部Ｅが幅Ｃ内に位置することとなり、絶縁マージン４の蒸着電極側端部Ｅに対向する部分の分割電極が消失しても、マージン６又はマージン６の端部Ｎと消失部分との繋がりを確実に防止でき、分割電極の絶縁による静電容量の低下を防止できる。また、幅Ｃを第２分割電極１２のフィルム幅方向の電極幅Ｓの０．４倍より小さく形成することによって、マージン６を介して隣接する各第２分割電極１２・・を区分し、絶縁スリット７、７の間に形成されたヒューズ部９を良好に動作させて、保安性を高めることができる。

さらに、メタリコン電極に近い部分には大きな電流が流れ、離れるほど電流は小さくなっていくものであるから、第２分割電極１２の幅を第１分割電極１１の幅より広く形成することで、大きな電流に対応可能となる。また、ヒューズ部９の動作を確実なものにして保安機能を向上できる。

この発明の一実施形態に係る金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムを示した平面図である。同じくその蒸着金属の消失状態を示す平面図である。異なる実施形態の金属化フィルムを示した平面図である。異なる実施形態の蒸着金属の消失状態を示す平面図である。従来の金属化フィルムコンデンサの平面図である。従来の金属化フィルムコンデンサの蒸着金属の消失状態を示す平面図である。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の第１の実施形態に係る金属化フィルムコンデンサは、図１に示すように、一対となる第１及び第２金属化フィルム１Ａ、１Ｂを重ね合わせた構造のものである。両金属化フィルム１Ａ、１Ｂは、第１及び第２誘電体フィルム２Ａ、２Ｂにアルミや亜鉛等からなる第１及び第２蒸着電極３Ａ、３Ｂを蒸着したもので、両者は略同様なものであるため、ここでは便宜上、第１金属化フィルム１Ａについて説明する。

第１蒸着電極３Ａは、容量を形成する有効電極部となる蒸着電極からなり、その長手方向に沿う一側部に、フィルム幅方向に対して幅Ｍの絶縁マージン４（蒸着金属の無い部分）を、また絶縁マージン４の反対側の他側部にメタリコン電極が接続される接続部５がそれぞれ形成されている。また、第１蒸着電極３Ａには、上記有効電極部の略中央部に、絶縁スリット７（蒸着金属の無い部分）が、長手方向に所定の間隔を置いて断続的に設けられている。さらに、第１蒸着電極３Ａには、フィルム幅方向に延びる分割マージン６（蒸着金属の無い部分）が長手方向に所定間隔で形成されている。分割マージン６は、一方の端部が絶縁マージン４に接続され、他方の端部Ｎが接続部５とは接続されず、他方の端部Ｎと接続部５との間に、絶縁マージン４の幅Ｍより広幅であり、且つ絶縁スリット７と接続部５とのフィルム幅方向の幅（後述する第２分割電極１２のフィルム幅方向の幅）Ｓの０．４倍より狭幅となる幅Ｃを有した状態で形成されている。

絶縁スリット７は、その中央部が分割マージン６と交差している。そして、絶縁スリット７、７間にヒューズ部９が形成されている。なお、このような状態は、絶縁スリット７が連続的に形成され、絶縁スリット７の適所に蒸着金属によってヒューズ部９が形成されているとも言える。

上記構造を有する結果、絶縁スリット７から接続部５に向かう側には、分割マージン６によって区画された第２分割電極１２が長手方向に配置され、絶縁スリット７から絶縁マージン４に向かう側には、分割マージン６によって区画された第１分割電極１１が長手方向に配置された構造となる。すなわち、１個の第２分割電極１２に対して、１個の第１分割電極１１が配置され、第１分割電極１１は、第２分割電極１２にヒューズ部９を介して接続されることになる。

また、第２蒸着電極３Ｂは、第１蒸着電極３Ａとは絶縁マージン４側と接続部５側とを互いに逆にして配置した構造であり、第１金属化フィルム１Ａと第２金属化フィルム１Ｂとを重ね合わせると、第２金属化フィルム１Ｂの上面に位置する第１金属化フィルム１Ａの分割マージン６もしくは分割マージン６の接続部５側の端部Ｎが、第１金属化フィルム１Ａの下面に位置する第２金属化フィルム１Ｂの絶縁マージン４の第１分割電極１１側の端部（蒸着エッジ部）Ｅに重なる（対向する）ことはなく、この状態において、第１金属化フィルム１Ａと第２金属化フィルム１Ｂとを巻回、あるいは積層することによって金属化フィルムコンデンサが形成される。

上記の実施形態の金属化フィルムコンデンサにおいては、図２に示すように、高温下で高電圧を印加し続けることにより、万一、蒸着エッジ部Ｅに重なる（対向する）部分の第１蒸着電極３Ａが消失しても、分割マージン６と第１蒸着電極３Ａの消失部分Ｄとが繋がることがないので、第１分割電極１１及び第２分割電極１２の絶縁による静電容量の低下を防止することができる。また、蒸着電極の略中央部に絶縁スリット７を設けることで、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が低下し、耐電流性が向上するとともに、抵抗による発熱が抑えられることから、接続部５近傍の誘電体フィルム２Ａ、２Ｂの膨張が抑えられて、耐熱衝撃性を向上させることができる。また、絶縁マージン４側にヒューズ部９及び第１分割電極１１を配置しているため、ヒューズ部９の発熱を少なくでき、コンデンサの温度上昇を抑制できる。また、幅Ｃが幅Ｓの０．４倍より狭幅であるため、ヒューズ動作性の調整機能を有効に働かせることができる。

次に、第２の実施形態について詳細に説明する。この実施形態の金属化フィルムコンデンサは、図３に示すように、分割マージン６は、３個毎に、その中央部が絶縁スリット７と交差し、残り２個の絶縁スリット７、７の中央部と絶縁マージン４との間には、幅方向に延びる区画マージン８、８（蒸着金属の無い部分）が形成されている。

上記構造を有する結果、分割マージン６によって区画された領域をさらに区画マージン８、８によって３個に区画された第１分割電極１１が長手方向に配置された構造となる。すなわち、広幅の１個の第２分割電極１２に対して、狭幅の３個の第１分割電極１１、１１、１１が配置され、各第１分割電極１１は、第２分割電極１２にヒューズ部９を介して接続されることになる。なお、分割マージン６及び区画マージン８を除くその他の形態は、第１の実施形態と同様であり、その説明を省略している。

上記第２の実施形態においても、図４に示すように、高温下で高電圧を印加し続けることにより、蒸着エッジ部Ｅに対向する第１蒸着電極３Ａが消失しても、分割マージン６と第１蒸着電極３Ａの消失部分Ｄとが繋がることがないので、第１分割電極１１及び第２分割電極１２の絶縁による静電容量の低下を防止することができる。また、第１分割電極１１より第２分割電極１２の面積を広くなるように形成しているので、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が低下し、耐電流性が向上するとともに、抵抗による発熱が抑えられることから、接続部５近傍の誘電体フィルム２Ａ、２Ｂの膨張が抑えられて、耐熱衝撃性を向上させることができる。さらに、１個の第２分割電極１２に対して３個の第１分割電極１１、１１、１１を対応して配置しているので、細分化された各第１分割電極１１において、各ヒューズ部９の動作が確実に行われ、保安機能を確実なものにでき、また、急激な静電容量の低下を抑制できる。

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、この発明は上記実施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可能である。例えば、上記実施例においては、第１誘電体フィルム２Ａに第１蒸着電極３Ａを、第２誘電体フィルム２Ｂに第２蒸着電極３Ｂをそれぞれ形成して、これらを重ね合わせて巻回又は積層してコンデンサを形成していたが、これに限らず、誘電体フィルムの両面に第１蒸着電極３Ａ及び第２蒸着電極３Ｂを形成した両面金属化フィルムと、金属の蒸着されていない誘電体フィルムとを重ね合わせて巻回又は積層することによってコンデンサを形成しても良い。また、第１蒸着電極３Ａ及び第２蒸着電極３Ｂは、アルミや亜鉛の他にも種々の金属を用いて形成しても良い。また、一段と良好なヒューズ動作性を確保するため、さらに第１分割電極１１の幅方向（絶縁マージン４及び絶縁スリット７と平行）にもヒューズ部９を介して分割しても良い。さらに、ヒューズ部９は、分割マージン６や区画マージン８の適所に必要な個数だけ配置するようにしても良い。また、蒸着電極の蒸着パターンは種々あり適宜変更である。例えば、上記第２の実施形態においては、区画マージン８で分割することによって、１つの第２分割電極１２に対して３つの第１分割電極１１、１１、１１が対応する構造となっていたが、区画マージン８で区画することなく、１つの第２分割電極１２に対して１つの第１分割電極１１とし、絶縁スリット７を有効電極部の略中央部から絶縁マージン４方向にずらして配置することで、第２分割電極１２の面積を第１分割電極１１の面積より大となるように形成しても良い。このように、第２分割電極１２の面積を第１分割電極１１の面積より広く形成することで、大きな電流に対応可能となるとともに、ヒューズ部９の動作を確実なものにして保安機能を向上できる。

３Ａ・・第１蒸着電極、３Ｂ・・第２蒸着電極、４・・絶縁マージン、５・・接続部、６・・分割マージン、７・・絶縁スリット、９・・ヒューズ部、１１・・第１分割電極、１２・・第２分割電極、Ｃ、Ｍ、Ｓ・・幅、Ｅ・・蒸着電極側端部、Ｎ・・分割マージン端部

Claims

誘電体フィルムの一方の端部に絶縁マージン（４）を設け、他方の端部にメタリコン電極との接続部（５）を形成した第１蒸着電極（３Ａ）を誘電体フィルムの一方側に配置し、誘電体フィルムの他方の端部に絶縁マージン（４）を設け、一方の端部にメタリコン電極との接続部（５）を形成した第２蒸着電極（３Ｂ）を誘電体フィルムの他方側に配置した金属化フィルムコンデンサであって、上記第１蒸着電極（３Ａ）及び第２蒸着電極（３Ｂ）の有効電極幅のほぼ中央部に絶縁スリット（７）を誘電体フィルムの長手方向に断続して設けてヒューズ部（９）を形成し、前記絶縁スリット（７）から前記絶縁マージン（４）に向かう側には長手方向に第１分割電極（１１）を配置し、前記絶縁スリット（７）から前記接続部（５）に向かう側には長手方向に第２分割電極（１２）を配置するとともに、上記第２分割電極（１２）を区分するマージン（６）又はこのマージン（６）の端部（Ｎ）が対向する誘電体フィルムの絶縁マージン（４）の蒸着電極側端部（Ｅ）と重ならないよう配置され、且つ、上記第２分割電極（１２）は、その接続部（５）側の端部の全幅をそのまま接続部（５）に接続したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
フィルム幅方向における絶縁マージン（４）の幅をＭ、第２分割電極（１２）の電極幅をＳ、第２分割電極（１２）を区分するマージン（６）の端部（Ｎ）と接続部（５）との間の距離をＣとしたとき、
Ｍ＜Ｃ＜（Ｓ×０．４）
であることを特徴とする請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
上記第２分割電極（１２）の幅が、上記第１分割電極（１１）の幅より広いことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属化フィルムコンデンサ。