JP5903647B2 - Metallized film capacitors - Google Patents

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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、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサに関するものである。   The present invention relates to a metallized film capacitor that is used in various electronic devices, electrical devices, industrial devices, automobiles, and the like, and is particularly suitable for smoothing, filtering, and snubbing of a motor drive inverter circuit of a hybrid vehicle.

近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車(以下、HEVと呼ぶ)が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。   In recent years, from the viewpoint of environmental protection, all electric devices are controlled by inverter circuits, and energy saving and high efficiency are being promoted. In particular, in the automobile industry, hybrid vehicles (hereinafter referred to as HEVs) that run on electric motors and engines have been introduced into the market, and the development of technologies relating to energy saving and high efficiency has been activated, which is friendly to the global environment.

このようなHEV用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、この電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。   Since such an electric motor for HEV has a high operating voltage range of several hundred volts, a metalized film capacitor having high withstand voltage and low loss electric characteristics is attracting attention as a capacitor used in connection with this electric motor. In addition, the trend of adopting a metallized film capacitor having a very long life is conspicuous from the demand for maintenance-free in the market.

そして、この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、金属蒸着電極と呼ぶ)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。また金属蒸着電極特有の自己回復機能(欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散し、コンデンサの機能が回復する性能を意味し、一般にセルフヒーリング性と呼ばれる。)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ものである。金属蒸着電極は、薄いほど蒸発・飛散しやすく、セルフヒーリング性が良くなるため、耐電圧が高くなる。   And this metallized film capacitor | condenser is divided roughly into what uses metal foil for an electrode generally, and the thing which uses the vapor deposition metal provided on the dielectric film for an electrode. In particular, a metallized film capacitor using an evaporated metal as an electrode (hereinafter referred to as a metal evaporated electrode) has a smaller volume occupied by the electrode than a metal foil, and can be reduced in size and weight. High reliability against dielectric breakdown due to self-healing function peculiar to metal-deposited electrodes (meaning the ability of the metal-deposited electrodes around the defect to evaporate and scatter and restore the function of the capacitor, generally called self-healing) Therefore, it has been widely used conventionally. The thinner the metal-deposited electrode is, the easier it is to evaporate and scatter, and the better the self-healing property, the higher the withstand voltage.

図4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5(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を示した平面図である。図4と図5に示すように、金属蒸着電極101aと金属蒸着電極101bはポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム102a、102bの片面上に一端の絶縁マージン103a、103bを除いてアルミニウムを蒸着することで形成されている。この金属蒸着電極101aと101bは、誘電体フィルム102a、102bの絶縁マージン103a、103bの反対側の端部において亜鉛を溶射することで形成されたメタリコン104a、104bと接続されており、この構成により外部に電極を引き出している。   FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional metallized film capacitor of this type, and FIGS. 5A and 5B are plan views showing a pair of metallized films used in the metallized film capacitor. is there. As shown in FIGS. 4 and 5, the metal vapor deposition electrode 101a and the metal vapor deposition electrode 101b are formed by vapor-depositing aluminum on one side of dielectric films 102a and 102b such as polypropylene film except for the insulation margins 103a and 103b at one end. Is formed. The metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b are connected to metallicons 104a and 104b formed by spraying zinc at opposite ends of the insulation margins 103a and 103b of the dielectric films 102a and 102b. The electrode is pulled out to the outside.

また、上記金属蒸着電極101a、101b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103a、103b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スリット105a、105bにより複数の分割電極106a、106bに夫々区分され、かつ、有効電極部の幅Wの略中央部から絶縁マージン103a、103bと反対側でメタリコン104a、104bに近い側に位置する誘電体フィルム102a、102bの片面全体に蒸着された金属蒸着電極101a、101bにヒューズ107a、107bで並列接続しているものである。   Further, the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b are non-vapor-deposited having no metal vapor-deposited electrode formed by oil transfer on the side from the substantially central part of the width W of the effective electrode part forming the capacitance toward the insulation margins 103a and 103b. Are divided into a plurality of divided electrodes 106a and 106b by the slits 105a and 105b, and are positioned on the side opposite to the insulation margins 103a and 103b from the substantially central part of the width W of the effective electrode part and closer to the metallicons 104a and 104b. The dielectric films 102a and 102b are connected in parallel to the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b deposited on one surface of the dielectric films 102a and 102b by fuses 107a and 107b.

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、セルフヒーリング性を有し、しかもヒューズ107a、107bにより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101a、101bにおいて通電する電流は、メタリコン104a、104b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、流れる電流の少なくなっていく絶縁マージン103a、103bに近い側にヒューズ107a、107b、分割電極106a、106bを設けているので、流れる電流によるヒューズ107a、107bでの発熱を少なくでき、温度上昇を抑制することができるというものであった。   The conventional metallized film capacitor configured as described above has a self-healing property and can realize a metallized film capacitor with less heat generation by the fuses 107a and 107b. In other words, the current passed through the metal vapor-deposited electrodes 101a and 101b increases as it approaches the metallicons 104a and 104b and decreases as it moves away. Therefore, since the fuses 107a and 107b and the divided electrodes 106a and 106b are provided on the side closer to the insulation margins 103a and 103b where the flowing current decreases, the heat generated in the fuses 107a and 107b due to the flowing current can be reduced, and the temperature rises. It was to be able to suppress.

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。   As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.

特開2004−134561号公報JP 2004-134561 A

金属化フィルムコンデンサは、電極が非常に薄いため水分により酸化劣化しやすく、通常、樹脂外装により水分の浸入を防ぎ、耐湿性能を確保している。   Metallized film capacitors are prone to oxidative degradation due to moisture because the electrodes are very thin, and usually prevent moisture from entering with a resin sheath to ensure moisture resistance.

近年、金属化フィルムコンデンサには、小型化が強く求められており、樹脂外装の厚みを薄くする取組みがなされている。特に、車両に搭載された金属化フィルムコンデンサは、その設置箇所によって過酷な高温高湿環境に晒されることが多く、また、耐電圧が高いために蒸着膜厚を小さくする必要があるため、より高い耐湿性能が求められる。   In recent years, miniaturization of metalized film capacitors has been strongly demanded, and efforts have been made to reduce the thickness of the resin sheath. In particular, metalized film capacitors mounted on vehicles are often exposed to harsh high-temperature and high-humidity environments depending on the installation location, and since the withstand voltage is high, it is necessary to reduce the deposited film thickness. High moisture resistance is required.

そこで本発明は、金属化フィルムコンデンサの耐湿性を向上させることを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to improve the moisture resistance of a metallized film capacitor.

この課題を解決するために本発明は、一対の金属化フィルムの金属蒸着電極のうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、表面にMgAl24膜が形成されたものである。 In order to solve this problem, according to the present invention, at least one of the metal-deposited electrodes of the pair of metallized films is mainly composed of aluminum, and an MgAl 2 O 4 film is formed on the surface.

本発明による金属化フィルムコンデンサは、優れた耐湿性を発揮することができる。   The metallized film capacitor according to the present invention can exhibit excellent moisture resistance.

その理由は、金属蒸着電極の表面にMgAl24膜を形成したことにより、金属蒸着電極の酸化を抑制でき、容量変化を抑制できるからである。またMgAl24膜は薄くても高い耐湿性を有するため、金属蒸着電極の膜厚を小さくすることができ、セルフヒーリング性を高く保つことができる。 The reason is that by forming the MgAl 2 O 4 film on the surface of the metal vapor deposition electrode, the oxidation of the metal vapor deposition electrode can be suppressed and the change in capacity can be suppressed. Moreover, since the MgAl 2 O 4 film has high moisture resistance even if it is thin, the film thickness of the metal vapor deposition electrode can be reduced, and the self-healing property can be kept high.

以上より本発明は、耐電圧特性を損なうことなく、耐湿性を高めることができる。   As described above, the present invention can improve moisture resistance without impairing the withstand voltage characteristics.

本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図Sectional drawing which showed the structure of the metallized film capacitor in the Example of this invention (a)、(b)本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図(A), (b) The top view which showed the structure of the metallized film used for the metallized film capacitor in the Example of this invention 本発明の実施例における金属蒸着電極の組成を示す図The figure which shows the composition of the metal vapor deposition electrode in the Example of this invention 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Sectional view showing the structure of a conventional metallized film capacitor (a)、(b)従来の金属化フィルムコンデンサに使用される金属化フィルムの構成を示した平面図(A), (b) The top view which showed the structure of the metallized film used for the conventional metallized film capacitor

以下、図1〜図2を用いて、本発明の実施例における金属化フィルムコンデンサの構成について説明する。   Hereafter, the structure of the metallized film capacitor in the Example of this invention is demonstrated using FIGS. 1-2.

図1は本実施例の金属化フィルムコンデンサの構成を示した断面図であり、図2(a)、図2(b)は本発明の金属化フィルムコンデンサに用いられる一対の金属化フィルムの平面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the metallized film capacitor of this example. FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan views of a pair of metallized films used in the metallized film capacitor of the present invention. FIG.

図1において、第1の金属化フィルム1はP極用、第2の金属化フィルム2はN極用の金属化フィルムである。そして、これら第1の金属化フィルム1および第2の金属化フィルム2を一対として重ね合わせ、これを複数ターン巻回したものを素子として金属化フィルムコンデンサを形成している。   In FIG. 1, the 1st metallized film 1 is a metallized film for P poles, and the 2nd metallized film 2 is a metallized film for N poles. Then, the first metallized film 1 and the second metallized film 2 are overlapped as a pair, and a metallized film capacitor is formed by using a plurality of turns wound as an element.

図1に示すように、第1の金属化フィルム1は誘電体となるポリプロピレンからなるフィルム3aの片面上に金属蒸着電極4aが形成されている。端部には第2の金属化フィルム2と絶縁するために絶縁マージン5aが設けられている。   As shown in FIG. 1, the first metallized film 1 has a metal vapor-deposited electrode 4a formed on one surface of a film 3a made of polypropylene serving as a dielectric. An insulating margin 5a is provided at the end portion to insulate the second metallized film 2.

この金属蒸着電極4aはメタリコン6aと接続されて電極を引き出す。メタリコン6aは、例えば亜鉛溶射により形成でき、金属蒸着電極4aの端面に形成される。   This metal vapor deposition electrode 4a is connected to the metallicon 6a to draw out the electrode. The metallicon 6a can be formed by, for example, zinc spraying, and is formed on the end face of the metal deposition electrode 4a.

金属蒸着電極4aは、図2(a)に示すように、容量を形成する有効電極部の幅W方向における略中央から絶縁マージン5aに向かう側に、縦マージン7aおよび横マージン8a(図2に図示)が形成されている。縦マージン7aと横マージン8aは、オイル転写により形成され、金属蒸着電極4aが蒸着されていない。これにより金属蒸着電極4aは、メタリコン6a側が大電極部9aとなり、絶縁マージン5a側が縦マージン7aおよび横マージン8aにより複数に区分けされた分割小電極部10aとなる。   As shown in FIG. 2A, the metal vapor-deposited electrode 4a has a vertical margin 7a and a horizontal margin 8a (shown in FIG. (Shown) is formed. The vertical margin 7a and the horizontal margin 8a are formed by oil transfer, and the metal deposition electrode 4a is not deposited. As a result, the metal deposition electrode 4a becomes the large electrode portion 9a on the metallicon 6a side, and becomes the divided small electrode portion 10a divided into a plurality of portions by the vertical margin 7a and the horizontal margin 8a on the insulating margin 5a side.

この分割小電極部10aは図2(a)に示されるように、大電極部9aとヒューズ11aにて電気的に並列に接続されており、また隣接する分割小電極部10aどうしもヒューズ12aにて電気的に並列に接続されている。   As shown in FIG. 2A, the divided small electrode portion 10a is electrically connected in parallel by a large electrode portion 9a and a fuse 11a, and adjacent divided small electrode portions 10a are also connected to the fuse 12a. Are electrically connected in parallel.

ここで、大電極部9aは図2(a)に示されるように、フィルム3aの片面に有効電極部の幅Wの略中央部からメタリコン6aにかけて形成されている。各分割小電極部10aの幅は有効電極部の幅Wの約1/4で、フィルム3aの片面に有効電極部の幅Wの略中央部から絶縁マージン5aにかけて形成されている。なお、この分割小電極部10aは有効電極部(幅W)略中央部から絶縁マージン5aにかけて2つ設けた構成としたが、これに限らず3つ以上設けた構成としてもよい。   Here, as shown in FIG. 2A, the large electrode portion 9a is formed on one surface of the film 3a from the substantially central portion of the width W of the effective electrode portion to the metallicon 6a. The width of each divided small electrode portion 10a is about 1/4 of the width W of the effective electrode portion, and is formed on one side of the film 3a from the substantially central portion of the width W of the effective electrode portion to the insulation margin 5a. The two divided small electrode portions 10a are provided from the substantially central portion of the effective electrode portion (width W) to the insulation margin 5a. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which three or more are provided may be employed.

実使用時において、絶縁の欠陥部分で短絡が生じた場合には短絡のエネルギーで欠陥部分周辺の金属蒸着電極4aが蒸発・飛散して絶縁が復活する。この自己回復機能により、第1の金属化フィルム1、第2の金属化フィルム2間の一部が短絡しても金属化フィルムコンデンサの機能が回復する。また、分割小電極部10aの不具合により分割小電極部10aに大量の電流が流れた場合には、ヒューズ11a、あるいはヒューズ12aが飛散することで不具合の生じている部分の分割小電極部10aの電気的接続が切断され、金属化フィルムコンデンサの電流は正常な状態に戻る。   In the actual use, when a short circuit occurs in the defective part of the insulation, the metal vapor deposition electrode 4a around the defective part is evaporated and scattered by the short circuit energy, and the insulation is restored. With this self-healing function, the function of the metallized film capacitor is recovered even if a part between the first metallized film 1 and the second metallized film 2 is short-circuited. In addition, when a large amount of current flows through the divided small electrode portion 10a due to a defect in the divided small electrode portion 10a, the fuse 11a or the fuse 12a is scattered and the portion of the divided small electrode portion 10a in which the defect is caused is scattered. The electrical connection is broken and the metalized film capacitor current returns to normal.

第2の金属化フィルム2は、第1の金属化フィルム1と同様、図1に示されるように、誘電体となるポリプロピレンのフィルム3bの片面上に一端の絶縁マージン5bを除いて金属蒸着電極4bが形成されている。ただし、第2の金属化フィルム2と第1の金属化フィルム1とではメタリコンに接続される方向が異なり、第2の金属化フィルム2は、第1の金属化フィルム1が接続されたメタリコン6aと対向して配置されたメタリコン6bに接続されている。また、金属蒸着電極4bは、容量を形成する有効電極部の幅Wにおける略中央部から絶縁マージン5bに向かう側に、金属蒸着電極を有しない非蒸着の縦マージン7bおよび横マージン8bにより大電極部9bと複数の分割小電極部10bに区分されている。   As with the first metallized film 1, the second metallized film 2 is a metal-deposited electrode except for one end of the insulation margin 5b on one side of a polypropylene film 3b serving as a dielectric, as shown in FIG. 4b is formed. However, the direction in which the second metallized film 2 and the first metallized film 1 are connected to the metallicon is different, and the second metallized film 2 is a metallicon 6a to which the first metallized film 1 is connected. Are connected to a metallicon 6b arranged opposite to the above. Further, the metal vapor deposition electrode 4b has a large electrode by a non-vapor deposition vertical margin 7b and a horizontal margin 8b which do not have a metal vapor deposition electrode on the side from the substantially central portion in the width W of the effective electrode portion forming the capacitance toward the insulation margin 5b. It is divided into a portion 9b and a plurality of divided small electrode portions 10b.

この分割小電極部10bは、図2(b)に示されるように第1の金属化フィルム1の分割小電極部10aと同様の構成となっており、大電極部9bとヒューズ11bにて並列接続され、また分割小電極部10bどうしもヒューズ12bにて並列接続されている。分割小電極部10b、ヒューズ11b、12bを備えることによる効果も第1の金属化フィルム1と同様である。   As shown in FIG. 2B, the divided small electrode portion 10b has the same configuration as the divided small electrode portion 10a of the first metallized film 1, and is arranged in parallel by the large electrode portion 9b and the fuse 11b. In addition, the divided small electrode portions 10b are connected in parallel by the fuse 12b. The effect obtained by providing the divided small electrode portion 10b and the fuses 11b and 12b is the same as that of the first metallized film 1.

なお本実施例では、金属蒸着電極4a、4bを大電極部9a、9b、分割小電極部10a、10bに区分けしたが、区分けしない場合も、コンデンサとして機能する。   In this embodiment, the metal vapor-deposited electrodes 4a and 4b are divided into large electrode portions 9a and 9b and divided small electrode portions 10a and 10b, but they function as capacitors even when they are not divided.

また本実施例ではフィルム3a、3bとしてポリプロピレンフィルムを用いたが、これ以外にもポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニルサルファイド、ポリスチレンなどを用いてもよい。   In this embodiment, polypropylene films are used as the films 3a and 3b. However, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenyl sulfide, polystyrene, and the like may be used.

本実施例の金属化フィルムコンデンサでは第1の金属化フィルム1または第2の金属化フィルム2の金属蒸着電極4a、4bのうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、表面にMgAl24膜が形成されている。 In the metallized film capacitor of this example, at least one of the metal vapor deposited electrodes 4a and 4b of the first metallized film 1 or the second metallized film 2 is mainly composed of aluminum, and an MgAl 2 O 4 film is formed on the surface. Is formed.

(実施例1)
実施例1の金属化フィルムコンデンサは上述の図1で示したような構成となっており、さらにP極である金属蒸着電極4a、N極である金属蒸着電極4bに用いる電極材料としてアルミニウムとマグネシウムの合金を用いた。なお、本実施例1の第1の金属化フィルム1と第2の金属化フィルム2は、同一の電極材料、誘電体材料(ポリプロピレンのフィルム)を用いて同一の製造方法から形成されるものであるため、下記に述べる本実施例1の金属化フィルムの特徴は第1の金属化フィルム1と第2の金属化フィルム2に共通するものである。
(Example 1)
The metalized film capacitor of Example 1 is configured as shown in FIG. 1 above, and aluminum and magnesium are used as electrode materials used for the metal deposition electrode 4a as the P pole and the metal deposition electrode 4b as the N pole. This alloy was used. In addition, the 1st metallized film 1 and the 2nd metallized film 2 of this Example 1 are formed from the same manufacturing method using the same electrode material and dielectric material (polypropylene film). Therefore, the characteristics of the metallized film of Example 1 described below are common to the first metallized film 1 and the second metallized film 2.

アルミニウムとマグネシウムの合金からなる金属蒸着電極は、例えばアルミニウムとマグネシウムを交互に蒸着するか、あるいは同時に蒸着することで形成できる。   A metal vapor deposition electrode made of an alloy of aluminum and magnesium can be formed, for example, by vapor deposition of aluminum and magnesium alternately or simultaneously.

マグネシウムはアルミニウムよりも金属−酸素結合1molあたりのギブスの標準生成エネルギーが小さい。したがってマグネシウムは、真空度や酸素導入により蒸着膜表面に拡散させることができる。このように、本実施例1の金属蒸着電極は、アルミニウムの層上にMgAl24膜が形成された構成とした。 Magnesium has a lower standard production energy of Gibbs per 1 mol of metal-oxygen bond than aluminum. Therefore, magnesium can be diffused on the surface of the deposited film by the degree of vacuum or oxygen introduction. Thus, metallized electrodes of the first embodiment, and a configuration in which MgAl 2 O 4 layer on the aluminum layer is formed.

図3はX線光電子分光(XPS)分析結果から求めた、金属蒸着電極の表面からの深さ(距離)換算値(nm)と原子濃度(atom%)との関係を示す。金属蒸着電極の表面からの深さ換算値は、同条件における二酸化ケイ素膜のスパッタレートとアルミニウムのスパッタレートの比較から換算した。この結果から本実施例1では表層にMgが存在していることが分かる。   FIG. 3 shows the relationship between the depth (distance) converted value (nm) from the surface of the metal vapor deposition electrode and the atomic concentration (atom%) obtained from the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis result. The depth conversion value from the surface of the metal vapor deposition electrode was converted from the comparison of the sputtering rate of the silicon dioxide film and the sputtering rate of aluminum under the same conditions. From this result, it can be seen that Mg is present in the surface layer in Example 1.

また、X線回折(XRD)の結果から、MgAl24膜の存在が確認されている。 The presence of the MgAl 2 O 4 film is confirmed from the result of X-ray diffraction (XRD).

これらの結果から、蒸着膜の表面にMgAl24膜が存在することが明らかである。 From these results, it is clear that the MgAl 2 O 4 film exists on the surface of the deposited film.

一方、比較のための金属化フィルムコンデンサには、アルミニウムのみを蒸着した金属蒸着電極を用いた。この比較例の金属蒸着電極の表面には酸化膜としてAl23膜を形成した。このAl23膜は、例えば酸素ガスを蒸着機内に導入しながらアルミニウムを蒸着することによって形成するか、あるいはアルミニウムを蒸着した後酸化することで形成できる。 On the other hand, the metallized film capacitor for comparison used a metal vapor-deposited electrode on which only aluminum was vapor-deposited. An Al 2 O 3 film was formed as an oxide film on the surface of the metal vapor deposition electrode of this comparative example. This Al 2 O 3 film can be formed, for example, by vapor-depositing aluminum while introducing oxygen gas into the vapor deposition machine, or by oxidizing after vapor-depositing aluminum.

本実施例1および比較例の金属化フィルムコンデンサを用いて耐湿試験および短時間耐電圧試験を行った。   A moisture resistance test and a short-time withstand voltage test were performed using the metalized film capacitors of Example 1 and Comparative Example.

耐湿試験は、85℃/85%r.h.の高温高湿度の条件下で500Vの電圧を900時間印加し続けた後のコンデンサの容量変化率(%)を求めたものである。すなわち容量変化率は(電圧印加後のコンデンサ容量Ct−電圧印加前のコンデンサ容量C0)/C0を百分率(%)で示すものある。 The moisture resistance test was 85 ° C / 85% r. h. The capacitance change rate (%) of the capacitor after applying a voltage of 500 V for 900 hours under the conditions of high temperature and high humidity is obtained. That is, the rate of change in capacitance indicates (capacitor capacity C t after voltage application−capacitor capacity C 0 before voltage application) / C 0 as a percentage (%).

短時間耐電圧試験は、サンプルの金属化フィルムとレファレンスの金属化フィルムとを用い、100℃雰囲気下、所定時間ごとに一定電圧ずつ昇圧し、コンデンサの容量変化率が−5%になる電圧(耐電圧)を測定し、その電圧から耐電圧性を求めたものである。耐電圧の変化率は(サンプルの耐電圧Vt−レファレンスの耐電圧V0)/V0を百分率(%)で示すものである。レファレンスの金属化フィルムは、蒸着膜表面を酸化させずにアルミニウムを蒸着した金属化フィルムを用いた。 In the short-time withstand voltage test, a sample metallized film and a reference metallized film were used, boosted by a constant voltage at a predetermined time in a 100 ° C. atmosphere, and a voltage (capacitance change rate of −5%) Withstand voltage) is measured, and withstand voltage is obtained from the voltage. The rate of change in withstand voltage is expressed as a percentage (%) of (sample withstand voltage V t -reference withstand voltage V 0 ) / V 0 . As the reference metallized film, a metallized film in which aluminum was deposited without oxidizing the surface of the deposited film was used.

Figure 0005903647
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上記(表1)は本実施例1におけるMgAl24膜からなる酸化膜の膜厚み(nm)と耐湿試験における容量変化率(%)および短時間耐電圧試験における耐電圧変化率(%)との関係を示すものである。また(表2)は比較例のAl23膜からなる酸化膜の膜厚み(nm)と耐湿試験における容量変化率(%)および短時間耐電圧試験における耐電圧変化率(%)との関係を示すものである。各酸化膜の膜厚みは、走査型電子顕微鏡写真の断面観察によって酸素量と膜厚の関係を導出した。 The above (Table 1) shows the thickness (nm) of the oxide film made of the MgAl 2 O 4 film in Example 1, the capacity change rate (%) in the moisture resistance test, and the withstand voltage change rate (%) in the short-time withstand voltage test. It shows the relationship. Table 2 shows the thickness (nm) of the oxide film made of the Al 2 O 3 film of the comparative example, the capacity change rate (%) in the moisture resistance test, and the withstand voltage change rate (%) in the short-time withstand voltage test. It shows the relationship. The film thickness of each oxide film was derived from the relationship between the amount of oxygen and the film thickness by cross-sectional observation of a scanning electron micrograph.

(表1)、(表2)から分かるように、MgAl24膜を用いた実施例1では、Al23膜を用いた比較例と比べて膜厚みが小さくても容量変化を抑えることができ、耐湿性に優れている。また本実施例1では、酸化膜の膜厚みが0.4nm以上で容量変化率が−10%以上となり、特に高い耐湿性を有する。比較例で容量変化率を−10%以上にする場合、Al23膜を20nm以上に厚くする必要があるが、本実施例1では20nmより薄い酸化膜で耐湿性を高めることができる。 As can be seen from (Table 1) and (Table 2), in Example 1 using the MgAl 2 O 4 film, the capacitance change is suppressed even when the film thickness is small compared to the comparative example using the Al 2 O 3 film. It has excellent moisture resistance. Further, in Example 1, the thickness of the oxide film is 0.4 nm or more, and the capacity change rate is −10% or more, which has particularly high moisture resistance. In the comparative example, when the capacity change rate is set to −10% or more, the Al 2 O 3 film needs to be thickened to 20 nm or more. However, in Example 1, the moisture resistance can be improved with an oxide film thinner than 20 nm.

また実施例1では、酸化膜の膜厚みが5nm以下で耐電圧変化率が−4%以上となり、特に高い耐電圧性を有する。また酸化膜の膜厚みが5nmを越えた範囲でも、Al23膜を用いた比較例と比べて耐電圧性が優れている。 In Example 1, the thickness of the oxide film is 5 nm or less, and the withstand voltage change rate is −4% or more, which has particularly high withstand voltage. Even in the range where the thickness of the oxide film exceeds 5 nm, the voltage resistance is excellent as compared with the comparative example using the Al 2 O 3 film.

以上より本実施例1では、酸化膜の膜厚みが20nmより小さい範囲で比較例よりも優れた耐湿性および耐電圧性を有する。また酸化膜の膜厚みが0.4nm以上5nm以下の範囲で容量変化率−10%以上、耐電圧変化率−4%以上となり、特に高い耐湿性および耐電圧性を有する。   As described above, Example 1 has better moisture resistance and voltage resistance than the comparative example when the thickness of the oxide film is less than 20 nm. Further, when the thickness of the oxide film is in the range of 0.4 nm or more and 5 nm or less, the capacity change rate is −10% or more and the withstand voltage change rate is −4% or more, and has particularly high moisture resistance and voltage resistance.

その理由を以下に説明する。すなわちマグネシウムはアルミニウムよりも水との反応が速いため、フィルム中の水分と反応し、酸化膜を形成する。このため、フィルム中の水分が低減し、蒸着膜の酸化劣化が抑制される。また、一旦酸化膜が形成された後は、これ以上酸化が起こりにくくなるため、金属蒸着電極の絶縁化を抑制し、容量変化を低減できる。   The reason will be described below. That is, since magnesium reacts faster with water than aluminum, it reacts with moisture in the film to form an oxide film. For this reason, the water | moisture content in a film reduces and the oxidative degradation of a vapor deposition film is suppressed. Further, once the oxide film is formed, oxidation is less likely to occur, so that the insulation of the metal vapor deposition electrode can be suppressed and the change in capacity can be reduced.

したがって、本実施例1のように金属蒸着電極をアルミニウムとマグネシウムの合金で形成することにより、吸湿時に酸化膜が形成され易く、容量変化を抑制し、耐湿性を高めることができる。   Therefore, by forming the metal vapor-deposited electrode with an alloy of aluminum and magnesium as in the first embodiment, an oxide film can be easily formed at the time of moisture absorption, capacity change can be suppressed, and moisture resistance can be improved.

またMgAl24膜は薄くても高い耐湿性を有するため、金属蒸着電極の膜厚を小さくすることができ、セルフヒーリング性を高く保つことができる。 Moreover, since the MgAl 2 O 4 film has high moisture resistance even if it is thin, the film thickness of the metal vapor deposition electrode can be reduced, and the self-healing property can be kept high.

以上より本実施例1は、耐電圧特性を保ちつつ、耐湿性を高めることができる。   As described above, Example 1 can improve moisture resistance while maintaining withstand voltage characteristics.

またマグネシウムはアルミニウムよりも水との反応性が高いため、マグネシウム単体の酸化膜(MgO膜)もAl23膜より高い耐湿性を有するが、アルミニウムとマグネシウムの合金からなる酸化膜(MgAl24膜)は、MgO膜のような潮解性がないため、吸湿しても耐湿性の低下が小さい。従って表面にMgAl24膜を形成することによって、より高い耐湿特性を実現できる。 Since magnesium has a higher reactivity with water than aluminum, the magnesium oxide film (MgO film) also has higher moisture resistance than the Al 2 O 3 film, but an oxide film made of an alloy of aluminum and magnesium (MgAl 2 Since the O 4 film is not deliquescent like the MgO film, the decrease in moisture resistance is small even when moisture is absorbed. Therefore, by forming the MgAl 2 O 4 film on the surface, higher moisture resistance can be realized.

なお、MgAl24膜は金属蒸着電極4a、4bのいずれに設けてもよく、双方に設けてもよいが、特にP極となる金属蒸着電極4aに設けることが好ましい。MgAl24は絶縁性であるため、P極となる金属蒸着電極4a上に設けることで電圧印加時に陽極酸化しにくくなる。すなわち金属蒸着電極4aのアルミニウムが絶縁性のAl23になるのを抑え、容量低下を抑制できる。 The MgAl 2 O 4 film may be provided on either of the metal vapor deposition electrodes 4a and 4b, or may be provided on both, but it is particularly preferable that the MgAl 2 O 4 film is provided on the metal vapor deposition electrode 4a serving as the P electrode. Since MgAl 2 O 4 is insulative, it is difficult to anodize when a voltage is applied by providing it on the metal vapor deposition electrode 4a serving as the P electrode. In other words, it is possible to suppress the aluminum of the metal vapor-deposited electrode 4a from becoming insulating Al 2 O 3 and to suppress a decrease in capacity.

本発明による金属化フィルムコンデンサは、優れた耐湿性を有しており、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に用いられるコンデンサとして好適に採用でき、特に高耐湿性、高耐電圧特性が求められる自動車用分野に有用である。   The metallized film capacitor according to the present invention has excellent moisture resistance, and can be suitably used as a capacitor used in various electronic equipment, electrical equipment, industrial equipment, automobiles, etc., and particularly has high moisture resistance and high withstand voltage characteristics. This is useful in the field of automobiles that are required.

1 第1の金属化フィルム
2 第2の金属化フィルム
3a、3b フィルム
4a、4b 金属蒸着電極
5a、5b 絶縁マージン
6a、6b メタリコン
7a、7b 縦マージン
8a、8b 横マージン
9a、9b 大電極部
10a、10b 分割小電極部
11a、11b ヒューズ
12a、12b ヒューズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st metallized film 2 2nd metallized film 3a, 3b Film 4a, 4b Metal vapor deposition electrode 5a, 5b Insulation margin 6a, 6b Metallicon 7a, 7b Vertical margin 8a, 8b Horizontal margin 9a, 9b Large electrode part 10a 10b Divided small electrode portion 11a, 11b Fuse 12a, 12b Fuse

Claims (3)

誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、この一対の金属化フィルムに形成された夫々の金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように重ね合わせて巻回または積層した素子と、
この素子の両端面に形成された一対のメタリコン電極からなり、
前記一対の金属化フィルムの金属蒸着電極のうち少なくとも一方は、アルミニウムを主成分とし、表面にMgAl24膜が形成された、金属化フィルムコンデンサ。
A pair of metallized films on which a metal vapor-deposited electrode is formed on a dielectric film, and the metal vapor-deposited electrodes formed on the pair of metallized films are overlapped so as to face each other through the dielectric film, or wound or Stacked elements,
It consists of a pair of metallicon electrodes formed on both end faces of this element,
At least one of the metal-deposited electrodes of the pair of metallized films is a metallized film capacitor in which aluminum is a main component and an MgAl 2 O 4 film is formed on the surface.
前記MgAl24膜の膜厚みは、20nmより小さい、請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。 The metallized film capacitor of claim 1, wherein the MgAl 2 O 4 film has a thickness less than 20 nm. 前記MgAl24膜の厚みは、0.4nm以上5nm以下である、請求項1に記載の金属化フィルムコンデンサ。 The metalized film capacitor according to claim 1, wherein the MgAl 2 O 4 film has a thickness of 0.4 nm to 5 nm.
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