JP6167306B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

本技術分野は電子機器、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。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。

近年、環境保護の観点から、省エネルギー化、高効率化のためにインバータ回路で制御される電気機器の開発が進められている。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）が開発されている。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。

このようなＨＥＶ用の電気モータの使用電圧領域は高く、数百ボルトである。そのため、電気モータに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用いられる。更にメンテナンスフリー化の要望からも寿命が長い金属化フィルムコンデンサが用いられる。

金属化フィルムコンデンサは、金属箔を電極に用いる金属箔電極方式と、誘電体フィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いる金属蒸着電極方式とに大別される。金属蒸着電極方式の金属化フィルムコンデンサは、金属箔電極方式に比べて電極の占める体積が小さく小型軽量化が可能である。さらに、金属蒸着電極方式では、金属蒸着電極特有の自己回復機能により絶縁破壊に対する信頼性が高い。ここで自己回復機能とは、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機能であり、一般にセルフヒーリング性と呼ばれる。

図７は、従来の金属化フィルムコンデンサの断面図である。図８は、従来の金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムの平面図である。ポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム１０２ａ、１０２ｂの第１面にアルミニウムを蒸着することにより、金属蒸着電極１０１ａと金属蒸着電極１０１ｂが形成されている。ただし、誘電体フィルム１０２ａの一端の絶縁マージン１０３ａには、金属蒸着電極１０１ａが形成されていない。また、誘電体フィルム１０２ｂの一端の絶縁マージン１０３ｂには、金属蒸着電極１０１ｂが形成されていない。誘電体フィルム１０２ａの絶縁マージン１０３ａと反対側の端部において、金属蒸着電極１０１ａとメタリコン電極１０４ａとが接続されている。誘電体フィルム１０２ｂの絶縁マージン１０３ｂと反対側の端部において、金属蒸着電極１０１ｂとメタリコン電極１０４ｂとが接続されている。この構成により外部に各電極が引き出されている。メタリコン電極１０４ａ、１０４ｂは、亜鉛を溶射することにより形成されている。

金属蒸着電極１０１ａは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン１０３ａに向かう側に、スリット１０５ａにより複数の分割電極部１０６ａに分割されている。金属蒸着電極１０１ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン１０３ｂに向かう側に、スリット１０５ｂにより複数の分割電極部１０６ｂに分割されている。金属蒸着電極１０１ａを形成する前に、予め誘電体フィルム１０２ａのスリット１０５ａの位置にオイル層を形成することにより、金属蒸着電極１０１ａが存在しないスリット１０５ａが形成される。金属蒸着電極１０１ｂを形成する前に、予め誘電体フィルム１０２ｂのスリット１０５ｂの位置にオイル層を形成することにより、金属蒸着電極１０１ｂが存在しないスリット１０５ｂが形成される。

分割電極部１０６ａは、金属蒸着電極１０１ａの主電極部１０７ａにヒューズ１０８ａで並列接続されている。分割電極部１０６ｂは、金属蒸着電極１０１ｂの主電極部１０７ｂにヒューズ１０８ｂで並列接続されている。主電極部１０７ａは、有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン１０３ａの反対側でメタリコン電極１０４ａに近い側に位置している。主電極部１０７ｂは、有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン１０３ｂの反対側でメタリコン電極１０４ｂに近い側に位置している。

金属蒸着電極１０１ａは、メタリコン電極１０４ａと接触する側の端部に、厚膜の低抵抗部１０９ａを有している。金属蒸着電極１０１ｂは、メタリコン電極１０４ｂと接触する側の端部に、厚膜の低抵抗部１０９ｂを有している。低抵抗部１０９ａにより、金属蒸着電極１０１ａとメタリコン電極１０４ａとの接続抵抗が低減される。低抵抗部１０９ｂにより、金属蒸着電極１０１ｂとメタリコン電極１０４ｂとの接続抵抗が低減される。低抵抗部１０９ａは、金属蒸着電極１０１ａを形成した後、端部のみにさらにアルミニウムや亜鉛を蒸着することにより形成される。低抵抗部１０９ｂは、金属蒸着電極１０１ｂを形成した後、端部のみにさらにアルミニウムや亜鉛を蒸着することにより形成される。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。

特開平９−１０２４３４号公報 特開平２−２５０３０６号公報

金属化フィルムコンデンサは、第１の誘電体フィルムと、第１の誘電体フィルムの第１面に形成された第１の金属蒸着電極と、第２の誘電体フィルムと、第２の誘電体フィルムの第１面に形成され、第１の誘電体フィルムと対向する第２の金属蒸着電極とを有する。さらに、金属化フィルムコンデンサは、第１の金属蒸着電極の第１端の上と、第２の金属蒸着電極の第１端の上の、少なくとも一方に形成された低抵抗部と、低抵抗部の少なくとも一部を覆う、酸化アルミニウムを主成分とする第１の膜とを有する。さらに、金属化フィルムコンデンサは、第１の金属蒸着電極の第１端に接続されている第１のメタリコン電極と、第２の金属蒸着電極の第１端に接続されている第２のメタリコン電極とを有する。

図１は、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図２は、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムの平面図である。 図３Ａは、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサのアルミニウムと酸化アルミニウムの深さ方向の濃度変化を示すグラフである。 図３Ｂは、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサの亜鉛の深さ方向の濃度変化を示すグラフである。 図４は、本実施の形態における他の金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図５は、本実施の形態における他の金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図６は、本実施の形態における他の金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図７は、従来の金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図８は、従来の金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムの平面図である。

ＨＥＶに金属化フィルムコンデンサを搭載する場合、過酷な環境に曝されることが多く、耐湿性等の耐候性の改善が求められている。

図７に示すメタリコン電極１０４ａ、１０４ｂと誘電体フィルム１０２ａ、１０２ｂの境界部分の隙間から、金属化フィルムコンデンサの内部へ、水分が浸入する場合がある。そのため、メタリコン電極１０４ａ、１０４ｂと接している低抵抗部１０９ａ、１０９ｂは浸入した水分の影響を受けやすい。低抵抗部１０９ａ、１０９ｂが浸入した水分と接触し腐食した場合、金属蒸着電極１０１ａ、１０１ｂとメタリコン電極１０４ａ、１０４ｂとのコンタクト性が低下する。その結果、金属化フィルムコンデンサのコンデンサとしての特性が低下する。したがって、金属化フィルムコンデンサの信頼性を高めるためには、低抵抗部１０９ａ、１０９ｂの耐湿性を高める必要がある。

図１は、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサの断面図である。図２は、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサに用いられる金属化フィルムの平面図である。

金属化フィルムコンデンサは、第１の誘電体フィルム（誘電体フィルム３ａ）と、第１の誘電体フィルムの第１面に形成された第１の金属蒸着電極（金属蒸着電極４ａ）と、第２の誘電体フィルム（誘電体フィルム３ｂ）と、第２の誘電体フィルムの第１面に形成された第２の金属蒸着電極（金属蒸着電極４ｂ）とを有する。さらに、金属化フィルムコンデンサは、第１の金属蒸着電極の第１端の上と、第２の金属蒸着電極の第１端の上の、少なくとも一方に形成された低抵抗部１３ａ、１３ｂと、低抵抗部１３ａ、１３ｂの少なくとも一部を覆う酸化アルミニウムを主成分とする第１の膜（膜１４ａ、１４ｂ）とを有する。第１の誘電体フィルムと第２の金属蒸着電極とは対向している。

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。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が形成されている。ここで、第１の金属化フィルム１と第２の金属化フィルム２は外部電極取り出しのため、お互いが幅方向（図１の横方向）に１ｍｍずれている。

ポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム３ａの第１面の上にアルミニウム等の金属蒸着電極４ａが形成されている。誘電体フィルム３ａの一端には第２の金属化フィルム２と絶縁するために、金属蒸着電極４ａが形成されていない絶縁マージン５ａが設けられている。ここで、絶縁マージン５ａの幅は２ｍｍとしている。誘電体フィルム３ａとして厚み３．０μｍのポリプロピレンフィルムを用いている。

金属蒸着電極４ａがメタリコン電極６ａと接続されることにより、電極が外部に引き出される。メタリコン電極６ａは、例えば亜鉛溶射により誘電体フィルム３ａと金属蒸着電極４ａの端面に形成されている。

図２に示すように、金属蒸着電極４ａは、縦スリット７ａおよび横スリット８ａにより主電極部９ａと複数の分割電極部１０ａに区分されている。金属蒸着電極４ａを形成する前に、予め誘電体フィルム３ａの縦スリット７ａおよび横スリット８ａの位置にオイル層を形成することにより、金属蒸着電極４ａが存在しない縦スリット７ａおよび横スリット８ａが形成される。縦スリット７ａおよび横スリット８ａは、金属蒸着電極４ａの容量を形成する有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン５ａに向かう側に設けられている。

図２に示すように、分割電極部１０ａはヒューズ１１ａを介して主電極部９ａと電気的に並列に接続されている。隣接する分割電極部１０ａは、ヒューズ１２ａを介してお互いに電気的に並列に接続されている。主電極部９ａは、誘電体フィルム３ａの第１面に、有効電極部の幅Ｗ１の略中央部からメタリコン電極６ａにかけて形成されている。分割電極部１０ａの幅Ｗ２は有効電極部の幅Ｗ１の約１／４である。分割電極部１０ａは誘電体フィルム３ａの第１面に、有効電極部の幅Ｗ１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、本実施の形態では、有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン５ａにかけて、２つの分割電極部１０ａが形成されている。しかし、これに限らず、３つ以上の分割電極部１０ａが形成されていてもよい。

使用時において、誘電体フィルム３ａ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（セルフヒーリング性）。例えば、誘電体フィルム３ａに微小な絶縁破壊が発生し、貫通孔が生じ、元々誘電体フィルム３ａにより絶縁されていた金属蒸着電極４ａが短絡する場合がある。この場合、貫通孔の周囲の金属蒸着電極４ａが短絡のエネルギーで蒸発することにより、貫通孔の周囲には金属蒸着電極４ａが存在しない状態となる。この結果、短絡が解消され、金属蒸着電極４ａの絶縁性が回復する。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の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、分割電極部１０ａの不具合により分割電極部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。その結果、不具合の生じている部分の分割電極部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。

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、ポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム３ｂの第１面に金属蒸着電極４ｂが形成されている。誘電体フィルム３ｂの一端に金属蒸着電極４ｂが形成されていない絶縁マージン５ｂが設けられている。ここで、絶縁マージン５ｂの幅は２ｍｍとしている。第２の金属化フィルム２は、メタリコン電極６ｂに接続されている。第２の金属化フィルム２と第１の金属化フィルム１とではメタリコン電極に接続される方向が異なる。すなわち、図１において、第１の金属化フィルム１の左端がメタリコン電極６ａに接続されており、第２の金属化フィルム２の右端がメタリコン電極６ｂに接続されている。メタリコン電極６ｂは、メタリコン電極６ａと、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を介して、対向して配置されている。金属蒸着電極４ｂは、容量を形成する有効電極部の幅Ｗ１の略中央部から絶縁マージン５ｂに向かう側に設けられている。金属蒸着電極４ｂを形成する前に、予め誘電体フィルム３ｂの縦スリット７ｂおよび横スリット８ｂの位置にオイル層を形成することにより、金属蒸着電極４ｂが存在しない縦スリット７ｂおよび横スリット８ｂが形成される。縦スリット７ｂおよび横スリット８ｂにより主電極部９ｂと複数の分割電極部１０ｂが区分されている。

図２に示すように、分割電極部１０ｂは、第１の金属化フィルム１の分割電極部１０ａと類似の構成である。分割電極部１０ｂは、ヒューズ１１ｂを介して、主電極部９ｂと並列接続されている。隣接する分割電極部１０ｂは、ヒューズ１２ｂを介して、お互いに並列接続されている。第２の金属化フィルム２が、分割電極部１０ｂ、ヒューズ１１ｂ、１２ｂを備えることによる効果は、第１の金属化フィルム１と同様である。

低抵抗部１３ａは、メタリコン電極６ａと接触する金属蒸着電極４ａの端部の上に形成されている。低抵抗部１３ｂは、メタリコン電極６ｂと接触する金属蒸着電極４ｂの端部の上に形成されている。そのため、金属蒸着電極４ａのメタリコン電極６ａと接触する側は、金属蒸着電極４ａの中央領域よりも厚くなっている。金属蒸着電極４ｂのメタリコン電極６ｂと接触する側は、金属蒸着電極４ｂの中央領域よりも厚くなっている。低抵抗部１３ａ、１３ｂにより、金属蒸着電極４ａ、４ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとのコンタクト性が高まり、接続抵抗が低減される。

なお、低抵抗部１３ａ、１３ｂは、それぞれ金属蒸着電極４ａ、４ｂ上に亜鉛を蒸着させることにより形成している。低抵抗部１３ａ、１３ｂは後述する理由により亜鉛により形成することが好ましい。しかし、亜鉛以外にも金属蒸着電極４ａ、４ｂと同様にアルミニウムを用いて形成してもよい。

低抵抗部１３ａ、１３ｂは、それぞれ酸化アルミニウムを主成分とする膜１４ａ、１４ｂ（第１の膜）で覆われている。ただし、膜１４ａ、１４ｂはその特性を損なわない程度に窒素等の成分を不純物として含んでいてもよい。なお、「主成分」とは、膜１４ａ、１４ｂを構成する成分のうち最も原子比率の大きい成分を示す。

すなわち、本実施の形態の第１の金属化フィルム１は、誘電体フィルム３ａ、金属蒸着電極４ａ、低抵抗部１３ａを積層した構造である。そして低抵抗部１３ａが膜１４ａにより覆われている。また、第２の金属化フィルム２は、誘電体フィルム３ｂ、金属蒸着電極４ｂ、低抵抗部１３ｂを積層した構造である。そして低抵抗部１３ｂが膜１４ｂにより覆われている。

図１では、低抵抗部１３ａ、１３ｂの上面が、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで覆われている。しかし、本実施の形態はこれに限定されない。例えば低抵抗部１３ａ、１３ｂが、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで完全に覆われていてもよい。すなわち、図１で示す低抵抗部１３ａ、１３ｂの上面に加え、側部も、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで覆われていてもよい。低抵抗部１３ａ、１３ｂが、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで完全に覆われている方が、信頼性の観点からより好ましい。

次に、第１の金属化フィルム１の金属蒸着電極４ａ、低抵抗部１３ａ、膜１４ａの組成を図３Ａ、図３Ｂを用いて詳しく説明する。金属蒸着電極４ａはアルミニウム、低抵抗部１３ａは亜鉛、膜１４ａは酸化アルミニウムで形成されている。

図３Ａは、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサのアルミニウムと酸化アルミニウムの深さ方向の濃度変化を示すグラフである。図３Ｂは、本実施の形態における金属化フィルムコンデンサの亜鉛の深さ方向の濃度変化を示すグラフである。

図３Ａにおけるｉ〜ｖのグラフはアルミニウムと酸化アルミニウムの深さ方向（膜１４ａから金属蒸着電極４ａへの方向）の元素濃度の変化を示している。元素濃度の変化は、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）およびイオンスパッタリングを交互に繰り返すとともにスペクトルの変化を追跡し、各深度における結合エネルギーのピーク位置ならびに強度を測定することで求めている。なお、ｉ〜ｖのグラフはｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖの順で深くなっており、ｉが表層部、ｖが最深部を示している。また、図３Ｂにおけるｉ〜ｖのグラフは亜鉛の深さ方向の元素濃度の変化を示しており、ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖの順で深くなっている。図３Ｂのｉ〜ｖのグラフの深度は、図３Ａのｉ〜ｖのグラフと同じ深度である。

図３Ａ、図３Ｂのｉのグラフは膜１４ａの表層の組成を示しており、この位置においては酸化アルミニウムが最も多く存在している。一方で、ｉのグラフから膜１４ａの層にはアルミニウムや亜鉛も僅かながら存在していることがわかる。ｉｉ、ｉｉｉのグラフは低抵抗部１３ａの組成を示している。この深度においては亜鉛の濃度が大幅に高くなっている。ｉｉｉのグラフにおいてはアルミニウムの濃度も亜鉛と同様に高くなっていることから、低抵抗部１３ａの層においては若干亜鉛とアルミニウムが混じりあった状態となっていることがわかる。ｉｖ、ｖのグラフは金属蒸着電極４ａの組成を示している。金属蒸着電極４ａにおいては亜鉛の濃度が減少し、アルミニウムが殆どを占めている。

なお、上記の説明では第１の金属化フィルム１の金属蒸着電極４ａ、低抵抗部１３ａ、膜１４ａについて説明した。しかし、第２の金属化フィルム２も第１の金属化フィルム１とメタリコン電極との接続方向が異なるだけで、同じ製造方法で作製した金属化フィルムが用いられる。そのため、金属蒸着電極４ｂ、低抵抗部１３ｂ、膜１４ｂも金属蒸着電極４ａ、低抵抗部１３ａ、膜１４ａと基本的に同様の構成である。

次に、実施の形態の金属化フィルムコンデンサの膜１４ａ、１４ｂの厚みを種々変更し、膜１４ａ、１４ｂの厚みが金属化フィルムコンデンサの特性に与える影響について（表１）を用いて説明する。

（表１）は、酸化アルミニウムのアルミニウムに対する結合エネルギーの強度比（Ａｌ_２Ｏ_３／Ａｌ）が１よりも小さくなる深さがそれぞれ、０ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍである試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用意し、各試料の耐湿試験の前後のｔａｎδを計測した結果を示している。ここでｔａｎδとは、誘電正接のことであり、理想のコンデンサの電流をＩｃ、エネルギー損失をＩｒとしたときに、Ｉｒ／Ｉｃで表される値である。本実施の形態では、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＬＣＲメーター（Ｅ４９８０Ａ）を用いて、周波数が１ｋＨｚでのｔａｎδを測定している。試料Ａは膜１４ａ、１４ｂが形成されておらず、試料Ａから試料Ｅの順に膜１４ａ、１４ｂの厚さが厚くなっている。表１では、試料Ａ〜試料Ｄの耐湿試験前後のｔａｎδを示している。各試料のｔａｎδは試料Ａの耐湿試験前のｔａｎδを基準（１．００）とした指標で示している。なお、耐湿試験では、８５℃／８５％ｒ．ｈ．の高温高湿度の条件下で５００Ｖの電圧を２０００時間印加し続けている。

（表１）からわかるように、耐湿試験後のｔａｎδは、試料Ａよりも膜１４ａ、１４ｂを設けた試料Ｂ〜試料Ｅの方が小さくなっている。このことより、本実施の形態の金属化フィルムコンデンサは耐湿性に優れ、信頼性が高いことがわかる。

しかしながら、強度比が１よりも小さくなる深度が３０ｎｍ、４０ｎｍで、膜１４ａ、膜１４ｂが比較的厚い試料Ｄ、試料Ｅでは初期（耐湿試験前）のｔａｎδがやや大きく、１．２０、１．５０である。これは絶縁体である酸化アルミニウムの膜１４ａ、膜１４ｂが厚いため、亜鉛で形成された低抵抗部１３ａ、１３ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとのコンタクト性が低下するためであると推測される。このことより、酸化アルミニウムのアルミニウムに対する強度比が１よりも小さくなる深さが、０ｎｍよりも大きく、２５ｎｍ以下となるように膜１４ａ、膜１４ｂを形成することが好ましい。

なお、低抵抗部１３ａ、１３ｂにはアルミニウム等の金属を用いることもできるが、亜鉛を用いるのが好ましい。亜鉛は比較的融点が低いので、誘電体フィルム３ａ、３ｂへの熱負荷が小さい状態で、厚い金属蒸着膜の上に形成できる。そのため、低抵抗部１３ａ、１３ｂおよび金属蒸着電極４ａ、４ｂが良好に形成される。したがって、亜鉛で形成された低抵抗部１３ａ、１３ｂを用いると金属蒸着電極４ａ、４ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとのコンタクト性が良好になる。しかしながら、亜鉛蒸着膜はアルミニウム等の金属に比べ空気中で錆び易く、長期的な信頼性は劣る。

本実施の形態では亜鉛を用いた低抵抗部１３ａ、１３ｂが、それぞれ酸化アルミニウムを主成分とした膜１４ａ、１４ｂで覆われている。この構成により、亜鉛で形成された低抵抗部１３ａ、１３ｂの腐食が抑制される。そのため、亜鉛による金属蒸着電極４ａ、４ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとの優れたコンタクト性を長期間にわたって維持できる。以上の理由から、本実施の形態は、低抵抗部１３ａ、１３ｂとして亜鉛を用いた金属化フィルムコンデンサに対して特に有用である。

以上説明したように、本実施の形態の金属化フィルムコンデンサは低抵抗部１３ａ、１３ｂの腐食の促進を抑制することができ、優れた信頼性を示す。

すなわち、本実施の形態の金属化フィルムコンデンサは酸化アルミニウムの膜１４ａ、１４ｂによって、低抵抗部１３ａ、１３ｂに水分が浸入することを防ぐことができ、低抵抗部１３ａ、１３ｂの腐食の促進を抑制できる。そのため、低抵抗部１３ａ、１３ｂは金属蒸着電極４ａ、４ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとの良好なコンタクト性を保つことができる。その結果、金属化フィルムコンデンサのコンデンサ特性の低下が抑制され、信頼性が向上する。

次に、図４を用いて本実施の形態の他の金属化フィルムコンデンサの構成について説明する。なお、図１と実質的に同様の構成については、その説明を省略する。図４は、本実施の形態における他の金属化フィルムコンデンサの断面図である。

図４に示す金属化フィルムコンデンサは、図１に示す金属化フィルムコンデンサの膜１４ａの上に第２の膜１５ａ、膜１４ｂの上に第２の膜１５ｂが形成されている。

図４では、第２の膜１５ａ、１５ｂが、それぞれ膜１４ａ、１４ｂの上部を完全に覆っている。しかし、第２の膜１５ａ、１５ｂが、それぞれ膜１４ａ、１４ｂの一部を覆った構成でもよい。

第２の膜１５ａ、１５ｂは、酸化マグネシウムを主成分としている。ただし、第２の膜１５ａ、１５ｂは、その特性を損なわない程度に窒素等の成分を不純物として含んでいてもよい。また「主成分」とは、第２の膜１５ａ、１５ｂを構成する成分のうち最も原子比率の大きい成分を示している。

膜１４ａ、１４ｂを、それぞれさらに第２の膜１５ａ、１５ｂで覆うことにより、低抵抗部１３ａ、１３ｂの腐食が抑制され、金属蒸着電極４ａ、４ｂとメタリコン電極６ａ、６ｂとの優れたコンタクト性をより長期間にわたり維持できる。

なお、酸化マグネシウムで形成された第２の膜１５ａ、１５ｂの内部には、酸化されていない状態のマグネシウムが存在していてもよい。金属の水に対する熱力学的安定性を示すプールベ（Ｐｏｕｒｂａｉｘ）インデックスによると、水に対する反応のしやすさはＭｇ＞Ｂｅ＞Ｔｉ＞Ａｌ＞Ｍｎ＞・・・であり、マグネシウムはアルミニウムよりも水に対する反応性が高い。したがって、マグネシウムは金属化フィルムコンデンサの内部に浸入してきた水分を取り除く性質に優れている。そのため、第２の膜１５ａ、１５ｂを設けることにより、内部に浸入した水分と低抵抗部１３ａ、１３ｂの接触をより抑制できる。そのため、低抵抗部１３ａ、１３ｂの腐食の促進を抑制でき、優れた信頼性が得られる。

なお、図４に示す金属化フィルムコンデンサにおいては膜１４ａ、１４ｂの両方が、それぞれ第２の膜１５ａ、１５ｂで覆われている。しかし、これに限らず、膜１４ａ、１４ｂのいずれか一方が、酸化マグネシウムを主成分とする第２の膜で覆われていてもよい。

なお、本実施の形態では、酸化マグネシウムを主成分とする膜を、第２の膜１５ａ、１５ｂとして用いた。しかし、これに限らず、アルミニウムよりも水に対する反応性が高い物質により構成される膜を、第２の膜１５ａ、１５ｂとして用いてもよい。すなわち、酸化ベリリウムまたは酸化チタンを主成分とする膜を、第２の膜１５ａ、１５ｂとして用いてもよい。

また、図５に示すように、誘電体フィルム３ａの第１面に、金属蒸着電極４ａ、低抵抗部１３ａ、膜１４ａを形成し、誘電体フィルム３ａの第１面の裏面である第２面に、金属蒸着電極４ｂ、低抵抗部１３ｂ、膜１４ｂを形成してもよい。

また、図６に示すように、図５に示す金属化フィルムコンデンサの膜１４ａの上に第２の膜１５ａが形成され、膜１４ｂの上に第２の膜１５ｂが形成されていてもよい。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、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、図１、図４〜図６において、低抵抗部１３ａ、１３ｂの両方が、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで覆われている。しかし、この構成に限らず、低抵抗部１３ａ、１３ｂのどちらか一方が酸化アルミニウムを主成分とする膜で覆われていても一定の効果がある。また、低抵抗部１３ａ、１３ｂの上部全面ではなく、上部の一部が、それぞれ膜１４ａ、１４ｂで覆われていても一定の効果がある。さらに、低抵抗部１３ａ、１３ｂのどちらか一方だけが形成されていてもよい。

また、本実施の形態では誘電体フィルム３ａ、３ｂとしてポリプロピレンフィルムを用いている。しかし、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。また、本実施の形態では、アルミニウムを蒸着させて金属蒸着電極４ａ、４ｂを形成している。しかし、これ以外にも亜鉛や、アルミニウムとマグネシウムの合金等を蒸着させて、形成してもよい。特に、金属蒸着電極４ａ、４ｂとしてアルミニウムとマグネシウムの合金を用いた場合は、マグネシウムが誘電体フィルム３ａ、３ｂであるポリプロピレンフィルム中の水分と反応し酸化膜を形成する。そのため、耐湿性向上の効果に加え、金属化フィルムコンデンサ全体の耐湿性を向上できる。

また、本実施の形態では巻回型の金属化フィルムコンデンサを用いて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく積層型の金属化フィルムコンデンサにも適用できる。

本実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、優れた信頼性を有している。そのため、電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に設置されるコンデンサに用いられ、特に高耐湿性が求められる自動車用分野のコンデンサに有用である。

１ 第１の金属化フィルム
２ 第２の金属化フィルム
３ａ，３ｂ 誘電体フィルム
４ａ，４ｂ 金属蒸着電極
５ａ，５ｂ 絶縁マージン
６ａ，６ｂ メタリコン電極
７ａ，７ｂ 縦スリット
８ａ，８ｂ 横スリット
９ａ，９ｂ 主電極部
１０ａ，１０ｂ 分割電極部
１１ａ，１１ｂ ヒューズ
１２ａ，１２ｂ ヒューズ
１３ａ，１３ｂ 低抵抗部
１４ａ，１４ｂ 膜
１５ａ，１５ｂ 第２の膜

Claims (12)

1. 第１の誘電体フィルムと、
   前記第１の誘電体フィルムの第１面に形成された第１の金属蒸着電極と、
   第２の誘電体フィルムと、
   前記第２の誘電体フィルムの第１面に形成され、前記第１の誘電体フィルムと対向する第２の金属蒸着電極と、
   前記第１の金属蒸着電極の第１端の上と、前記第２の金属蒸着電極の第１端の上の、少なくとも一方に形成された低抵抗部と、
   前記第１の金属蒸着電極の前記第１端に接続されている第１のメタリコン電極と、
   前記第２の金属蒸着電極の前記第１端に接続されている第２のメタリコン電極と、
   前記低抵抗部の表面にのみ形成され、かつ、前記低抵抗部の少なくとも一部を覆う、酸化アルミニウムを主成分とする第１の膜と、
   を有する、
   金属化フィルムコンデンサ。
2. アルミニウムよりも水に対する反応性が高い物質により構成される第２の膜をさらに有し、
   前記第２の膜は、前記第１の膜の少なくとも一部を覆う、
   請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
3. 酸化マグネシウムを主成分とする第２の膜をさらに有し、
   前記第２の膜は、前記第１の膜の少なくとも一部を覆う、
   請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
4. 前記第１の金属蒸着電極および前記第２の金属蒸着電極はアルミニウムを主成分とし、
   前記第１の膜はアルミニウムを含有し、
   前記第１の膜の酸化アルミニウムの前記アルミニウムに対する結合エネルギーの強度比が１よりも小さくなる深さが０ｎｍよりも大きく、２５ｎｍ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。
5. 前記第１の金属蒸着電極と、前記第２の金属蒸着電極の、少なくとも一方がアルミニウムとマグネシウムの合金で形成されている、
   請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
6. 前記低抵抗部は亜鉛により形成されている、
   請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
7. 第１の誘電体フィルムと、
   前記第１の誘電体フィルムの第１面に形成された第１の金属蒸着電極と、
   前記第１の誘電体フィルムの前記第１面の裏側の第２面に形成された第２の金属蒸着電極と、
   前記第１の金属蒸着電極の第１端の上と、前記第２の金属蒸着電極の第１端の上の、少なくとも一方に形成された低抵抗部と、
   前記第１の金属蒸着電極の前記第１端に接続されている第１のメタリコン電極と、
   前記第２の金属蒸着電極の前記第１端に接続されている第２のメタリコン電極と、
   前記低抵抗部の表面にのみ形成され、かつ、前記低抵抗部の少なくとも一部を覆う、酸化アルミニウムを主成分とする第１の膜と、
   を有する 、
   金属化フィルムコンデンサ。
8. アルミニウムよりも水に対する反応性が高い物質により構成される第２の膜をさらに有し、
   前記第２の膜は、前記第１の膜の少なくとも一部を覆う、
   請求項７記載の金属化フィルムコンデンサ。
9. 酸化マグネシウムを主成分とする第２の膜をさらに有し、
   前記第２の膜は、前記第１の膜の少なくとも一部を覆う、
   請求項７記載の金属化フィルムコンデンサ。
10. 前記第１の金属蒸着電極および前記第２の金属蒸着電極はアルミニウムを主成分とし、
    前記第１の膜はアルミニウムを含有し、
    前記第１の膜の酸化アルミニウムの前記アルミニウムに対する結合エネルギーの強度比が１よりも小さくなる深さが０ｎｍよりも大きく、２５ｎｍ以下である、
    請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。
11. 前記第１の金属蒸着電極と、前記第２の金属蒸着電極の、少なくとも一方がアルミニウムとマグネシウムの合金で形成されている、
    請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。
12. 前記低抵抗部は亜鉛により形成されている、
    請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。

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