JP5809455B2 - フィルムコンデンサ用金属蒸着フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
この様な保安機構付金属蒸着フィルムコンデンサには、通常、金属蒸着電極を横マージンによって長手方向に複数個に分割し、分割された個々の分割電極のメタリコン側に近い個所に、縦マージンによるヒューズ部を形成した保安機構マージンを有する金属蒸着フィルムが少なくとも一枚は用いられている。保安機構マージン付きフィルムコンデンサは、異常電圧が進入するとヒューズ部の金属蒸着電極が発熱し、ヒューズ部が溶断する。このため分割電極内で絶縁破壊が起こる前に、分割電極は他の金属蒸着電極から絶縁される。この作用により、発煙・発火が防止される。
この様な保安機構マージンパターンは、基体となる誘電体フィルム上への金属の蒸着前にオイルをパターン付着させ蒸着金属を付着させない方式、または、金属の蒸着後にYAGレーザーにより蒸着膜の一部をパターン除去する方式で形成されている。
また、保安機構マージン付き金属蒸着フィルムは、必要に応じて電圧印加処理によるプレヒーリングが施され、蒸着金属がフィルム欠陥部に入り込んでいる不良部をスパークさせ、その周辺部の金属を蒸発させると共に、スパークにより生じた電流にて、その分割区画部に存在するヒューズを切断し、初期不良を少なくすることも行われている。
特許文献2には、両面に金属膜が形成された金属化フィルムにプレヒーリング処理を行ってもフィルム体の絶縁性を劣化させないように、両面に金属膜が形成された金属化フィルムを搬送しながら、その一方の面の金属膜の一部をバーンオフ用ローラの1回転毎に除去することで複数の分割電極を形成し、正極側のプレヒーリング用ローラに印可された電圧を分割電極側から絶縁欠陥部を介して金属化フィルムの反対面側及び負極側のプレヒーリング用ローラに導通させることで絶縁欠陥部周辺の金属膜を除去することが開示されている。
特許文献3には、比較的簡単な構成で、両面に金属膜が形成されたフィルムコンデンサに存在する絶縁欠陥部周辺の蒸着金属を除去するために、導通検出ユニットにより、電圧が印加される第1の分割電極と、残りの第1の分割電極とが電気的に絶縁されているかを検出し、この検出結果に基づいて、電圧印加ユニットにより第1の分割電極同士が絶縁状態であるときにのみ、第1の分割電極に対して電圧を印加することが開示されている。
また、金属蒸着フィルムに電圧印加によるプレヒーリング処理を施して絶縁破壊区画箇所を処理し検出した後に、レーザー加工機にて、処理された絶縁破壊区画箇所以外の区画箇所に保安機構マージン部を形成することにより、低い初期不良率で高信頼性を有するフィルムコンデンサ用の金属蒸着フィルムを確実に得ることを目的とする。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
電極ロール間の距離が100〜200mmであり、電極ロールの直径が80〜100mmφであり、電極ロールのフィルム抱き角が90〜180°であることにより、プレヒーリング時に流れる電流が最適に調整され、絶縁破壊区画箇所が属する保安機構マージン部の間を高い確率で切断することにより更に保安機能が増し、金属蒸着フィルムが、フィルムコンデンサとして使用された場合の初期不良率を低下させ信頼性を向上させる。
電極ロール間の距離が100mm未満では、電極ロールの直径を小さくせねばならず、200mmを超えると、抵抗が高くなり充放電効率が悪化する。
電極ロールの直径が、80mmφ未満では、フィルム抱き角を大きく出来ず、100mmφを超えると、ロール重量が増し処理スペースが大きくなり扱いづらくなる。
電極ロールのフィルム抱き角が90°未満では、充放電効率が悪化し、180°を超えると、物理的な設定が難しくなる。本発明では、フィルム抱き角とは、図3に示すように、電極ロールと保安機構マージン部が形成された金属蒸着フィルムとの接触している円弧部分の角度であり、これらの接触面積との相関を表す指標である。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
電極ロール間の距離が100〜200mmであり、電極ロールの直径が80〜100mmφであり、電極ロールのフィルム抱き角が90〜180°であることにより、プレヒーリング時に流れる電流が最適に調整され、絶縁破壊区画箇所が属する保安機構マージン部の間を高い確率で切断することにより更に保安機能が増し、金属蒸着フィルムが、フィルムコンデンサとして使用された場合の初期不良率を低下させ信頼性を向上させる。
電極ロール間の距離が100mm未満では、電極ロールの直径を小さくせねばならず、200mmを超えると、抵抗が高くなり充放電効率が悪化する。
電極ロールの直径が、80mmφ未満では、フィルム抱き角を大きく出来ず、100mmφを超えると、ロール重量が増し処理スペースが大きくなり扱いづらくなる。
電極ロールのフィルム抱き角が90°未満では、充放電効率が悪化し、180°を超えると、物理的な設定が難しくなる。
図1は、本発明の製造方法により製造されたフィルムコンデンサ用金属蒸着フィルムの平面を示しており、このフィルムコンデンサ用金属蒸着フィルム1は、誘電体からなる高分子フィルムの少なくとも片面にアルミニウム等の金属膜が蒸着されるとともに、長さ方向に沿う余白部2と、連続的に配置された平面視T型の保安機構マージン部3とが形成され、各保安機構マージン部3の間に金属膜が分割されてなる電極4が長さ方向に多数形成されており、後述するようにプレヒーリングにより絶縁破壊区画箇所5においてフィルム欠陥部に入り込んだ蒸着金属が除去され、その絶縁破壊区画箇所5における保安機構マージン部3の間が切断された状態とされている。符号6は、保安機構マージン部3の間の切断部を示している。
図2は、金属蒸着フィルムを形成するための真空蒸着装置を示しており、この真空蒸着装置11は、真空容器12内においてロール13から高分子フィルム14を巻き出して蒸着ロール15上に案内し、蒸着ロール15上で抵抗加熱されたボート16からのアルミニウム等の金属を蒸着して高分子フィルム14の片面に金属膜17を形成した後、その金属蒸着フィルム18をロール19に巻き取る構成である。この場合、余白部となる側縁部には予めオイルが付着され、金属膜17が蒸着されずに余白部2が形成される。
次に、このようにして高分子フィルム14の片面に金属膜17を形成した金属蒸着フィルム18を走行させながら、その金属膜17にレーザー加工機(図示略)にてT型の保安機構マージン部3を形成する。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
電極ロール23,24間の距離Lが100〜200mmであり、電極ロール23,24の直径D1,D2が80〜100mmφであり、電極ロール23,24のフィルム抱き角θ1,θ2が90〜180°であることにより、プレヒーリング時に流れる電流が最適に調整され、絶縁破壊区画箇所5が属するT型保安機構マージン部3の間を高い確率で切断することにより更に保安機能が増し、金属蒸着フィルム1が、フィルムルムコンデンサとして使用された場合の初期不良率を低下させ信頼性を向上させる。
電極ロール23,24間の距離Lが100mm未満では、電極ロール23,24の直径を小さくせねばならず、200mmを超えると、抵抗が高くなり充放電効率が悪化する。
電極ロール23,24の直径D1,D2が、80mmφ未満では、フィルム抱き角を大きく出来ず、100mmφを超えると、ロール重量が増し処理スペースが大きくなり扱いづらくなる。
電極ロール23,24のフィルム抱き角θ1,θ2が90°未満では、充放電効率が悪化し、180°を超えると、物理的な設定が難しくなる。本発明では、フィルム抱き角θ1,θ2とは、図3に示すように、電極ロール23,24と金属蒸着フィルム18との接触している円弧部分の角度であり、これらの接触面積との相関を表す指標である。
すなわち、第2実施形態では、高分子フィルムに金属膜を蒸着する前に、オイルを余白部及び保安機構マージン部の形状にパターン付着してマスキングしておき、その後に金属膜を蒸着することにより、オイルを付着した部分に金属膜が蒸着されないマージン部が形成される。
このようにして金属膜及びマージン部を形成した金属蒸着フィルム18に、第1実施形態と同様に図3に示すプレヒーリング装置21を使用し、金属蒸着フィルム18を長手方向に所定の距離を有して挟み込む電極ロール23,24間に300〜600Vの直流電圧を印加することによりプレヒーリング処理する。この場合も、電極ロール23,24間の距離Lは100〜200mmであり、電極ロール23,24の直径D1,D2が80〜100mmφであり、電極ロール23,24のフィルム抱き角θ1,θ2が90〜180°である。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
電極ロール23,24間の距離Lが100〜200mmであり、電極ロール23,24の直径D1,D2が80〜100mmφであり、電極ロール23,24のフィルム抱き角θ1,θ2が90〜180°であることにより、プレヒーリング時に流れる電流が最適に調整され、絶縁破壊区画箇所5が属するT型保安機構マージン部3の間を高い確率で切断することにより更に保安機能が増し、金属蒸着フィルム1が、フィルムルムコンデンサとして使用された場合の初期不良率を低下させ信頼性を向上させる。
電極ロール23,24間の距離Lが100mm未満では、電極ロール23,24の直径を小さくせねばならず、200mmを超えると、抵抗が高くなり充放電効率が悪化する。
電極ロール23,24の直径D1,D2が、80mmφ未満では、フィルム抱き角を大きく出来ず、100mmφを超えると、ロール重量が増し処理スペースが大きくなり扱いづらくなる。
電極ロール23,24のフィルム抱き角θ1,θ2が90°未満では、充放電効率が悪化し、180°を超えると、物理的な設定が難しくなる。
プレヒーリング時に絶縁破壊区画箇所を検出する方法としては、両電極ロール23,24間の電流値の変動等を検知することにより行うことができ、その変動等が検出されていないときに所定のタイミングでレーザー加工機32により保安機構マージン部を形成し、電流値の変動等により絶縁破壊区画箇所が検知されたときには保安機構マージン部を形成しないようにする。なお、この図4に示す保安機構マージン部形成装置は、図3に示すプレヒーリング装置を応用して構成されており、図3と共通する要素には同一符号を付して説明を省略する。
直流電圧印加が300V未満では、プレヒーリング効果は不充分であり、600Vを超えると素材である高分子フィルムに悪影響を及ぼす傾向がある。
金属蒸着フィルムに直流電圧印加によるプレヒーリング施して絶縁破壊区画箇所を処理し、絶縁破壊区画箇所を検出して、レーザー加工機にて、検出された絶縁破壊区画箇所以外の区画箇所にT型保安機構マージン部を形成することにより、その金属蒸着フィルムが、フィルムルムコンデンサとして使用された時の初期不良率を低下させ信頼性を向上させる。
そのフィルムの絶縁破壊区画箇所数とT型マージン部切断箇所数を自動画像処理装置(50倍)にて測定した。その結果を表1に示す。
その絶縁破壊区画箇所数とT型マージン部切断箇所数を自動画像処理装置(50倍)にて測定した。その結果を表2に示す。
保安機構マージン部の形状としては、平面視T型が一般的であるが、必ずしもT型に限定されるものではなく、保安機構マージン部の間でヒューズとしての機能を有する形状であれば、ストレート状に形成されるものでもよい。また、そのマージン部の形成方法として、オイル印刷によるマスキング法及びレーザー加工機を用いた方法を例示したが、これらに限るものではなく、例えば、蒸着金属を放電によって飛散させる工法等も可能である。余白部は、プレヒーリングの前に形成しておいてもよいし、プレヒーリングの後に保安機構マージン部と同時に形成してもよい。
2 余白部(オイルマージン部)
3 保安機構マージン部(T型マージン部)
4 電極
5 絶縁破壊区画箇所
6 切断部
11 真空蒸着装置
12 真空容器
13 ロール
14 高分子フィルム
15 蒸着ロール
16 ボート
17 金属膜
18 金属蒸着フィルム(絶縁破壊区画箇所の処理前)
19 ロール
21 プレヒーリング装置
22 ロール
23,24 電極ロール
25 ロール
26 巻き取りロール
31 保安機構マージン部形成装置
32 レーザー加工機
Claims (2)
- 高分子フィルムの少なくとも片面に金属膜を蒸着して金属蒸着フィルムを形成した後、レーザー加工機にて保安機構マージン部を形成し、前記保安機構マージン部が形成された前記金属蒸着フィルムを長手方向に所定の距離を有して挟み込む電極ロール間に300〜600Vの直流電圧を印加することにより前記金属蒸着フィルムにプレヒーリングを施して絶縁破壊区画箇所を処理し、この際の前記電極ロール間の距離が100〜200mmであり、前記電極ロールの直径が80〜100mmφであり、前記電極ロールのフィルム抱き角が90〜180°であり、前記プレヒーリングにて流れる電流により、前記処理された絶縁破壊区画箇所が属する保安機構マージン部の間を切断することを特徴とする低い初期不良率で高信頼性を有するフィルムコンデンサ用金属蒸着フィルムの製造方法。
- 高分子フィルムの少なくとも片面に金属膜を蒸着するとともに保安機構マージン部を形成した後に、前記保安機構マージン部が形成された金属蒸着フィルムを長手方向に所定の距離を有して挟み込む電極ロール間に300〜600Vの直流電圧を印加することにより前記金属蒸着フィルムにプレヒーリングを施して絶縁破壊区画箇所を処理し、この際の前記電極ロール間の距離が100〜200mmであり、前記電極ロールの直径が80〜100mmφであり、前記電極ロールのフィルム抱き角が90〜180°であり、前記プレヒーリングにて流れる電流により、前記処理された絶縁破壊区画箇所が属する保安機構マージン部の間を切断することを特徴とする低い初期不良率で高信頼性を有するフィルムコンデンサ用金属蒸着フィルムの製造方法。
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