JP6356936B2 - フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌 - Google Patents

Description

本開示は、フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車輌に関する。

フィルムコンデンサは、例えば、ポリプロピレン樹脂をフィルム化した誘電体フィルムの表面に蒸着によって形成された金属膜を電極として有している。このような構成により、フィルムコンデンサの絶縁破壊を防止できる（自己回復性）という利点を有している。

このため、フィルムコンデンサは電気回路が短絡した際の発火や感電を防止することができるという点が注目され、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明等の電源回路への適用を始め、ハイブリッド自動車のモータ駆動や太陽光発電のインバータシステム等に用途が拡大しつつある。

フィルムコンデンサでは、絶縁欠陥部で短絡が生じ、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属膜が蒸発、飛散することで、上述のような自己回復性が発現する。金属膜が蒸発、飛散した際にガスが発生するため、自己回復性を機能させる上でガスの抜け性が重要となる。特に、隣接する誘電体フィルム同士が密着するいわゆる絶縁マージン部近傍ではガスが抜けにくいため、例えば特許文献１には、マージン部の誘電体フィルムの表面粗さを粗くしてガスの抜け性を確保する方法が開示されている。また、特許文献２には、誘電体フィルムの表面に凹凸を形成して表面粗さを粗くすることにより、フィルムの滑り性が向上し、誘電体フィルムを金属膜とともに捲回してフィルムコンデンサを形成する際の表面摩擦抵抗を低減する効果が得られることが開示されている。

特開２０１５−２０１５２７号公報 特開２０１３−２０７１５８号公報

本開示のフィルムコンデンサは、捲回された誘電体フィルムと、該誘電体フィルムの一方の面上に配置された金属膜を有する本体部と、該本体部の軸長方向に位置する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極と、を具備し、前記誘電体フィルムの幅方向における前記金属膜の表面粗さをＳ１とし、前記誘電体フィルムの長さ方向における前記金属膜の表面粗さをＳ２としたとき、前記Ｓ１および前記Ｓ２が、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有するとともに、前記金属膜のしわによる凹凸境界線のフラクタル次元の平均値が１．０８以上である。

本開示の連結型コンデンサは、複数のフィルムコンデンサと、該複数のフィルムコンデンサを接続するバスバーと、を備え、前記フィルムコンデンサが、上述のフィルムコンデンサである。

本開示のインバータは、スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備え、前記容量部が上述のフィルムコンデンサまたは連結型コンデンサである。

本開示の電動車輌は、電源と、該電源に接続された上述のインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている。

フィルムコンデンサの構成を模式的に示した展開斜視図である。 金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）分析結果を二値化処理した一例を示し、上はフラクタル次元が１．０８となる場合の図であり、下はフラクタル次元が１．２３となる場合の図である。 第１実施形態における本体部の軸長方向に垂直な断面図である。 図３Ａの破線で囲まれた部分を拡大した断面図である。 第２実施形態のフィルムコンデンサを模式的に示した斜視図である。 第２実施形態の本体部の軸長方向に垂直な断面図である。 図５Ａの破線で囲まれた部分の一例を拡大した断面図である。 図５Ａの破線で囲まれた部分の別の例を拡大した断面図である。 第２実施形態の別の例において、図５Ｂに対応する巻芯の軸長方向に垂直な断面図である。 第２実施形態の別の例において、図５Ｃに対応する巻芯の軸長方向に垂直な断面図である。 第２実施形態の別の例における巻芯の斜視図である。 第３実施形態の一対の金属膜付きフィルムの長さ方向に垂直な断面図である。 第３実施形態の金属膜付きフィルムの長さ方向に垂直な断面図である。 図８Ａの破線部を拡大した金属膜の平面図である。 図８Ａの破線部を拡大したもので、本体部の外周近傍に配置された金属膜の平面図である。 図８Ａの破線部を拡大したもので、本体部の中心近傍に配置された金属膜の平面図である。 第３実施形態のフィルムコンデンサの軸長方向に垂直な断面図である。 連結型コンデンサの構成を模式的に示した斜視図である。 インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。 電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。

図１に示すフィルムコンデンサＡは、誘電体フィルム１ａ、金属膜２ａ、誘電体フィルム１ｂおよび金属膜２ｂがこの順に重ねられ、捲回された本体部３の軸長方向における対向する端面に、一対の外部電極４ａ、４ｂとしてメタリコン電極が設けられている。なお、図１においては、理解を容易にするために、引き出した誘電体フィルム１ａ、１ｂおよび金属膜２ａ、２ｂの厚みを紙面の手前にくる程厚くなるように描いている。なお、誘電体フィルムや金属膜の符号のａ、ｂは省略する場合がある。

図１においては、誘電体フィルム１ａ、１ｂおよび金属膜２ａ、２ｂの幅方向をｘ方向、長さ方向をｙ方向、厚さ方向をｚ方向として示している。なお、捲回体である本体部３については、軸長方向をｘ方向、捲回の周方向をｙ方向、径方向をｚ方向と称する場合もある。

金属化フィルム５ａは、誘電体フィルム１ａの一方の面上に金属膜２ａを形成したものであり、一方の面上の一部には誘電体フィルム１ａが露出したいわゆる絶縁マージン部６ａを有している。絶縁マージン部６ａは、金属化フィルム５ａの幅方向（ｘ方向）の一端部側に、長手方向（ｙ方向）に連続するように設けられている。金属化フィルム５ｂは、誘電体フィルム１ｂの一方の面上に金属膜２ｂを形成したものであり、一方の面上の一部には誘電体フィルム１ｂが露出したいわゆる絶縁マージン部６ｂを有している。これらの金属化フィルム５ａ、５ｂは、図１に示すように、少し幅方向（ｘ方向）にずれた状態で積層捲回されている。絶縁マージン部６ｂは、金属化フィルム５ｂの幅方向（ｘ方向）の一端側に、長手方向（ｙ方向）に連続するように設けられている。

このように、フィルムコンデンサＡは、誘電体フィルム１ａおよび金属膜２ａにより構成される金属化フィルム５ａと、誘電体フィルム１ｂおよび金属膜２ｂにより構成される金属化フィルム５ｂとが、図１に示すように重ねられ捲回されている。

金属膜２ａ、２ｂは、本体部３の軸長方向（ｘ方向）に位置する互いに異なる端部に露出した接続部において、それぞれ外部電極４ａ、４ｂに接続している。

＜第１実施形態＞
フィルムコンデンサＡの第１実施形態における金属膜２は、その表面に凹凸を有している。誘電体フィルム１の幅方向（ｘ方向）における金属膜２の表面粗さをＳ１とし、誘電体フィルム１の長さ方向（ｙ方向）における金属膜の表面粗さをＳ２とする。このとき、本実施形態の金属膜２は、Ｓ１がＳ２より大きい（Ｓ１＞Ｓ２）ものである。換言すれば、金属膜２はその表面に、長さ方向（ｙ方向）にのびるしわ（ひだ）を有している。なお、誘電体フィルム１の厚さはおおむね一定であり、そのバラツキは金属膜２の表面粗さＳ１、Ｓ２に対して充分小さい。

このように、金属膜２の長さ方向（ｙ方向）の表面粗さＳ２に対して幅方向（ｘ方向）の表面粗さＳ１を大きくすることにより、金属化フィルム５の滑り性を向上させることができる。金属化フィルム５の滑り性を向上させることで、たとえば捲回後に本体部３を偏平加工する熱プレス工程において、誘電体フィルム１における歪の発生を抑制することができる。その結果、フィルムコンデンサＡの絶縁破壊電界（耐電圧）を維持することができる。

なお、図１のように金属膜２が誘電体フィルム１の一方の面上だけに設けられている場合、誘電体フィルム１の金属膜２が設けられていない他方の面の表面粗さをＳ３とする。このとき、Ｓ１およびＳ２はいずれも、Ｓ３よりも大きくてもよい。

表面粗さＳ１、Ｓ２、およびＳ３は、いずれも算術平均高さＳａ（ＩＳＯ２５１７８に準拠）であり、たとえば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いて測定できる。

さらに、本実施形態では、金属膜２の凹凸境界線のフラクタル次元の平均値が、１．０８以上である。フラクタル次元とは、図形の複雑さを示すパラメータである。直線の場合、フラクタル次元は１である。曲線の場合、曲線が蛇行し平面を埋め尽くすに従い、その曲線のフラクタル次元は２に近づく。フラクタル次元を用いることで、線（ここでは、図２に示すような金属膜２の凹凸境界線）の複雑さを数値化することがきる。たとえば、凹凸が一方向に配列して凹凸境界線が直線となるような場合、そのフラクタル次元は１である。

たとえば、金属膜２の凹凸が一方向（特に幅方向（ｘ方向））に配列し、フラクタル次元が１となる場合、凹部または凸部は長さ方向（ｙ方向）に延び、金属化フィルム５ａ、５ｂ上の凹部同士、凸部同士が複数の捲回面Ｌ（図３Ａを参照）にわたって重なりあった状態となる可能性が高い。なお、捲回面Ｌとは、捲回された金属化フィルム５の金属膜２の面を指す。７は巻芯である。さらに、捲回時に金属化フィルム５の位置ずれなどが生じた場合、金属化フィルム５ａ、５ｂの一方の凸部と他方の凹部とが重なりあった状態となる懸念がある。たとえば、金属膜２ａ（捲回面Ｌａ）の凸部８ａと金属膜２ｂ（捲回面Ｌｂ）の凹部８ｂとが、誘電体フィルム１ｂを介して対向する部分（Ｐ、図３Ｂを参照）、または金属膜２ａの凹部と金属膜２ｂの凸部とが誘電体フィルム１ａを介して対向する部分（Ｐ、図示せず）が生じ、Ｐにおいては、誘電体フィルム１の厚さが薄くなる。Ｐでは誘電体フィルム１の厚さが薄いために、誘電体フィルム１の絶縁破壊電界（ＢＤＶ、耐電圧）が低下する。さらにこのようなＰが長さ方向（ｙ方向）に延び、複数の捲回面Ｌにわたって重なりあった状態では、Ｐのいずれか１か所で発生した絶縁破壊が複数の捲回面Ｌにわたって拡がる懸念がある。

本実施形態では、金属膜２の凹凸境界線のフラクタル次元の平均値（以下、単にフラクタル次元という場合もある）を、１．０８以上とし、特には１．２３以上とするのがよい。フラクタル次元を１．０８以上とすることで、金属化フィルム５ａ、５ｂを捲回しても、金属膜２ａの凸部８ａと金属膜２ｂの凹部８ｂとが誘電体フィルム１ｂを介して対向する部分（Ｐ）、または金属膜２ａの凹部８ｂと金属膜２ｂの凸部８ａとが誘電体フィルム１ａを介して対向する部分（Ｐ）が生じる可能性を低減できる。また、Ｐが生じて、そのＰが長さ方向に延びたとしても、そのＰが複数の捲回面Ｌにわたって重なりあう可能性を低減でき、フィルムコンデンサの耐電圧を高く維持できる。

フラクタル次元は、ボックスカウンティング法（例えば、特開平１０−１４４９４４号公報を参照）により求めることができる。具体的には、まず、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いて金属膜２の表面の凹凸像を得る。得られた凹凸像を、画像処理ソフトを用いてバイナリ（二値化）処理を行い、凹凸境界線を得る。得られた各凹凸境界線に対し、ボックスカウンティング法を適用し、フラクタル次元を計算すればよい。

金属膜２（２ａ、２ｂ）は、外部電極４（４ａ、４ｂ）との接続部の近傍にヘビーエッジ構造を有していてもよい（以下、金属膜２の外部電極４との接続部の近傍を、ヘビーエッジ部という場合もある）。ヘビーエッジ構造とは、金属膜２ａ、２ｂが重なり合う有効領域に対して、外部電極４との接続部の近傍における金属膜２の厚さを厚くした構造である。ヘビーエッジ部における金属膜２の厚さは、有効領域の２〜４倍とすればよい。

金属膜２の厚さは、有効領域において、例えば２０ｎｍ以下、特には５〜１５ｎｍの範囲とするのがよい。金属膜２をこのような厚さとすることで、面積抵抗（シート抵抗）が１８〜５０Ω／□となり、自己回復性を発揮できる。

金属膜２（２ａ、２ｂ）は、外部電極４（４ａ、４ｂ）との接続部の近傍にヘビーエッジ構造を有していてもよい。ヘビーエッジ構造とは、金属膜２ａ、２ｂ同士が重なり合う有効領域に対して、外部電極４との接続部の近傍における金属膜２の抵抗を低くした構造（通常は外部電極４との接続部近傍において金属膜２の厚さを厚くした構造）である。外部電極４との接続部近傍における金属膜２の厚さは、有効領域の２〜４倍、すなわち１０〜８０ｎｍの範囲とすることができる。

金属膜２の平均厚さは、金属化フィルム５の断面をイオンミリング加工し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて評価すればよい。

また、金属膜２の幅方向の表面粗さＳ１は、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすればよい。表面粗さＳ１を２０ｎｍ以上とすることで、滑り性を確保することができ、捲回後の熱プレス工程において誘電体フィルム１の歪の発生を抑制し、絶縁破壊電圧の低下を抑制できる。表面粗さＳ１を１００ｎｍ以下とすることで、誘電体フィルム１の厚さに対する凹部８ｂの深さが所定の範囲に限定され、凹部８ｂによる誘電体フィルム１の厚さへの影響が低減され、絶縁破壊電圧の低下を抑制できる。

金属膜２の幅方向の凹凸のピッチ（凹部と凹部との間隔、または凸部と凸部との間隔）は、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲であればよい。以下、金属膜２の幅方向の凹凸のピッチを、単に凹凸のピッチという場合もある。凹凸のピッチを０．０１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲とすることで、金属化フィルム５の滑り性を確保することができる。

金属膜２の凹凸のピッチは、たとえば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いて確認できる。たとえば金属膜２の幅方向に、長さ１００μｍの任意の線を引いて、その線上において、周期的に配列された凸部８ａと凸部８ａとの間隔、または凹部８ｂと凹部８ｂとの間隔を確認すればよい。また、金属膜２の幅方向に引いた長さ１００μｍの任意の線上における、上述の凹凸境界線の間隔ｄ（図２を参照）から確認してもよい。

誘電体フィルム１に用いる絶縁性の樹脂の材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、およびシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などが挙げられる。特にポリアリレート（ＰＡＲ）は、絶縁破壊電圧が高いことから好ましい。

本実施形態の金属化フィルム、およびフィルムコンデンサは、以下のように作製すればよい。

まず、誘電体フィルム１を準備する。誘電体フィルム１は、例えば絶縁性の樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液を、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基体の表面にシート状に成形し、乾燥して溶剤を揮発させること（溶液キャスト法）により得られる。成形方法としては、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等、周知の成膜方法から適宜選択すればよい。成形に使用する溶剤としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、又は、これらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いるのがよい。また、溶融押し出し法で作製した樹脂のフィルムを延伸加工してもよい。

誘電体フィルム１の厚さは、例えば５μｍ以下とすればよい。特に０．５〜４μｍの厚さの誘電体フィルム１を用いるのがよい。

誘電体フィルム１は、上述の絶縁性の樹脂のみにより構成されていてもよいが、他の材料を含んでいてもよい。誘電体フィルム１に含まれる樹脂以外の構成要素としては、例えば上述の有機溶剤や無機フィラーが挙げられる。無機フィラーには、例えば、アルミナ、酸化チタン、二酸化珪素などの無機酸化物、窒化珪素など無機窒化物、ガラスなどを用いることができる。特に、ペロブスカイト型構造を有する複合酸化物など比誘電率の高い材料を無機フィラーとして用いた場合には、誘電体フィルム１全体の比誘電率が向上し、フィルムコンデンサＡを小型化することができる。また、無機フィラーと樹脂との相溶性を高める上で、無機フィラーにシランカップリング処理やチタネートカップリング処理等の表面処理を行ってもよい。

誘電体フィルム１にこのような無機フィラーを用いる場合、無機フィラーを５０質量％未満、樹脂を５０質量％以上含有する複合フィルムとするのがよい。無機フィラーを５０質量％未満、樹脂を５０質量％以上含有することで、樹脂の可撓性を維持したまま、無機フィラーによる比誘電率向上などの効果を得ることができる。また、無機フィラーのサイズ（平均粒径）は、４〜１０００ｎｍとすることができる。

作製した誘電体フィルム１の一方の面に、アルミニウム（Ａｌ）などの金属成分を蒸着して金属膜２を形成し、金属化フィルム５とする。

ヘビーエッジ構造を形成する場合は、上述の金属化フィルム５のヘビーエッジを形成する部分以外をマスクし、上述の蒸着した金属成分のうちマスクの無い部分の上にさらに、たとえば亜鉛（Ｚｎ）を蒸着して形成する。このとき、ヘビーエッジとして蒸着する膜の厚さは、上述の蒸着した金属成分の１〜３倍の厚さとする。

次に、基体が収縮する温度にて、基体とともに金属化フィルム５の熱処理を行う。このとき、金属化フィルム５の長さ方向（ｙ方向）に張力をかけながら熱処理を行うことで、誘電体フィルム１を基体と共に幅方向（ｘ方向）に収縮させる。このとき、金属膜２は、誘電体フィルム１および基体とは異なり、幅方向（ｘ方向）に収縮しないため、金属膜２には長さ方向（ｙ方向）にのびる凹凸が形成される。その結果、金属膜２は、幅方向（ｘ方向）の表面粗さＳ１が長さ方向（ｙ方向）の表面粗さＳ２に対して大きくなる。また、熱処理温度を高くすることで、金属膜２にはフラクタル次元の大きい複雑な凹凸形状が形成される。

金属化フィルム５の熱処理温度は、１５０〜１８０℃とすればよい。金属化フィルム５の熱処理温度を１５０〜１８０℃とすることで、基体が収縮して金属膜２に凹凸を形成することができる。なお、熱処理温度が１８０℃以上の場合は、基体が変形して誘電体フィルム１の厚さのばらつきが大きくなり、絶縁破壊電圧が低下する懸念がある。

金属膜２には、必要に応じてパターンを形成してもよい。金属膜２のパターン形成には、金属蒸着膜を飛ばして絶縁スリットの形成が可能な、レーザーマーカー機またはレーザートリマー機を用いる。レーザーとしては、グリーンレーザー、ＹＡＧレーザーおよびＣＯ_２レーザーのうちいずれかを用いればよい。絶縁スリットの幅は０．０１〜０．２０ｍｍとすればよい。絶縁スリットの幅を０．０１〜０．２０ｍｍとすることで、ガスの抜け性を確保できる。

次いで、熱処理により凹凸が形成された金属化フィルム５を基体とともに、所望の幅にスリット加工する。その後、金属化フィルム５から基体を剥離する。一方の面に金属膜２（２ａ、２ｂ）を有する金属化フィルム５（５ａ、５ｂ）は、２枚を一組として、図１に示すように、少し幅方向（ｘ方向）にずれた状態で重ねて巻芯７に捲回し、本体部３を得る。必要に応じ、本体部３から巻芯７を抜き取り、熱プレスにより偏平加工する。

得られた本体部３の両端面に外部電極４としてメタリコン電極を形成することで、フィルムコンデンサＡが得られる。外部電極４の形成には、例えば、金属の溶射、スパッタ法、メッキ法などの方法を用いればよい。

次いで、必要に応じ、外部電極４を形成した本体部３の表面を外装部材（図示せず）で覆うこともできる。

金属膜２の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）などの金属や合金などが挙げられる。

また、メタリコン電極の材料としては、亜鉛、アルミニウム、銅およびハンダから選ばれる少なくとも１種の金属材料などが挙げられる。

＜第２実施形態＞
図４は、フィルムコンデンサＡの第２実施形態の外観を模式的に示した斜視図であり、図５Ａ〜図５Ｃは、本体部３の軸長方向（ｘ方向）に垂直な断面図である。

本実施形態では、図４および図５Ａ〜図５Ｃに示すように、本体部３の少なくとも内部の捲回面Ｌ１に凸部または凹部を備えている。ここで、捲回面Ｌ１とは、捲回された金属化フィルム５の面であり、図５Ａに示すように、本体部３の径方向（ｚ方向）の外側の面を指すものとする。

凸部または凹部は、内部の捲回面Ｌ１だけではなく本体部３の外周面Ｌ０に備えられていてもよい。以下、本体部３の内部の捲回面Ｌ１または外周面Ｌ０の凸部を第１凸部８ａといい、本体部３の内部の捲回面Ｌ１または外周面Ｌ０の凹部を第１凹部８ｂという。なお、図４では、外周面Ｌ０の第１凸部８ａおよび第１凹部８ｂを総じて８として示している。

第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂは、本体部３の軸長方向（ｘ方向）に延びている。第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂは、ｘ方向にひだ状をなしているともいえる。ひだ状とは、シートが屈曲した状態で細長く延びた形状、たとえば布地などにつけた細長い折り目のような形状を指し、ドレープ状、細長く延びたしわ状などということもできる。

捲回された誘電体フィルムには、捲回により圧力がかかっている。本体部３の少なくとも内部の捲回面Ｌ１に、上述のような第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを備えることで、第１凸部８ａ、第１凹部８ｂ、または第１凸部８ａ、第１凹部８ｂの近傍では、他の部分と比べて圧力の低い部分が存在する。

誘電体フィルム１の絶縁欠陥部で短絡が生じ、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属膜２が蒸発、飛散した際には、ガスが発生する。本実施形態では、第１凸部８ａ、第１凹部８ｂ、またはその近傍に圧力が低い部分が存在しており、絶縁欠陥部に生じたガスは、この圧力が低い部分を通じて拡散して本体部３の外部に抜けやすくなる。本実施形態では、このように、ガスの抜け性が向上することで、フィルムコンデンサＡの自己回復性を高めることができる。

第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂは、その少なくとも１つが、本体部３の軸長方向（ｘ方向）の中央部から、少なくともいずれか一方の端部まで延びていてもよい。本体部３の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが、本体部３の軸長方向（ｘ方向）の中央部から端部まで延びていることにより、軸長方向（ｘ方向）の中央部で絶縁欠陥が生じてガスが発生しても、そのガスを第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを通じて、速やかに本体部３の外部に抜けさせることができる。

図５Ｂおよび図５Ｃは、図５Ａの破線で囲まれた部分を拡大した断面図である。なお、図５Ｂ、図５Ｃでは、便宜上、外周面Ｌ０および内部の捲回面Ｌ１を平坦なものとしている。また、図５Ｂ、図５Ｃにおける第１凸部８ａ、第１凹部８ｂの寸法、および金属化フィルム５ａ、５ｂの厚さは、実際の寸法を反映したものではない。

図５Ｂ、図５Ｃに示すように、第１凸部８ａの幅または第１凹部８ｂの幅をｗとする。第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂの幅ｗは、０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲であるのがよい。第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂの幅ｗをこのような範囲とすることで、ガスの抜け性を確保でき、自己回復性に優れたフィルムコンデンサＡとすることができる。また、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを有することにより、本体部３の直径が大きくなるが、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂの幅ｗを２ｍｍ以下とすることで、本体部３の直径を実用上支障のない大きさとすることができる。

また、第１凸部８ａの高さまたは第１凹部８ｂの深さをｈとする。第１凸部８ａの高さ、または第１凹部８ｂの深さｈは、０．０１ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲であるのがよい。第１凸部８ａの高さまたは第１凹部８ｂの深さｈをこのような範囲とすることで、ガスの抜け性を確保でき、自己回復性に優れたフィルムコンデンサＡとすることができる。

また、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを有することにより、本体部３の直径が大きくなる。このとき、第１凸部８ａの高さまたは第１凹部８ｂの深さｈを１ｍｍ以下とすることで、本体部３の直径を実用上支障のない大きさとすることができる。

本体部３は、少なくとも１つの第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを備えていればよい。本体部３が、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを１つだけ備える場合は、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが、本体部３の軸長方向（ｘ方向）の一方の端からもう一方の端にかけて延びていればよい。

本体部３は、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを複数備えていてもよい。また、本体部３は、第１凸部８ａと第１凹部８ｂとを同時に備えていてもよい。本体部３が、複数の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを備える場合は、その一部が軸長方向（ｘ方向）の少なくとも一方の端部まで延びていればよい。

本体部３が、複数の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを備えている場合、隣接する一方の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂと、もう一方の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂとの、本体部３の周方向（ｙ方向）の間隔をｐとする（図５Ｂ、図５Ｃを参照）。ｐは、０．１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下とすればよい。

複数の第１凸部８ａ同士、複数の第１凹部８ｂ同士、または第１凸部８ａと第１凹部８ｂとの間隔ｐを１０ｍｍ以下とすることで、本体部３全体として、ガスの抜け性を確保でき、自己回復性に優れたフィルムコンデンサＡとすることができる。

また、本体部３の外周面上に多数の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが存在すると、本体部３の直径がより大きくなる。このとき、間隔ｐを０．１ｍｍ以上とすることで、本体部３の直径を実用上支障のない大きさとすることができる。

このような第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂは、金属化フィルム５ａ、５ｂ（誘電体フィルム１ａ、１ｂおよび金属膜２ａ、２ｂ）の屈曲により構成されているのがよい。第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが金属化フィルム５ａ、５ｂの屈曲により構成されていることで、第１凸部８ａ、第１凹部８ｂ、またはその近傍において、金属化フィルム５ａ、５ｂ間にわずかな隙間が生じて圧力が低い部分が形成される。そのわずかな隙間（圧力が低い部分）を通じて、金属膜２の蒸発により生じたガスが拡散し、フィルムコンデンサＡの自己回復性を高めることができる。

特に、誘電体フィルム１の材料としてポリアリレート（ＰＡＲ）を用いた場合、フィルム同士の密着性が高く、マージン部６からガスが蒸散しにくい傾向がある。このような誘電体フィルム１を用いたフィルムコンデンサＡにおいて、上述のような第１凸部８ａ、第１凹部８ｂを設けることにより、さらに大きな自己回復性の向上効果が得られる。

なお、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが、金属化フィルム５ａ、５ｂ（誘電体フィルム１ａ、１ｂおよび金属膜２ａ、２ｂ）の厚さの変動により形成されている場合は、上述のようなわずかな隙間（圧力が低い部分）が形成されにくい。そのため、フィルムコンデンサＡの自己回復性に対する寄与が小さくなる。

第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂは、捲回の１層ごとに同じ位置に形成されていてもよいし、捲回の１層ごとに異なる位置に形成されていてもよい。

上述のような第１凸部８ａ、または第１凹部８ｂの形状を確認するには、フィルムコンデンサＡを軸長方向（ｘ方向）に垂直、または平行に切断し、その断面を観察すればよい。また、本体部３の捲回された金属化フィルム５を展開して、内部の捲回面Ｌ１を露出させることで確認してもよい。さらに、展開した金属化フィルム５の表面に残った凹凸の状態を確認してもよい。

本体部３は、図５Ａに示すように、金属化フィルム５ａ、５ｂが、巻芯７に捲回されたものであってもよい。巻芯７は、その外周面Ｌ２に、第２凸部９ａ（図６Ａを参照）または第２凹部９ｂ（図６Ｂを参照）を有していてもよい。第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂは、巻芯７（または本体部３）の軸長方向（ｘ方向）に伸びる線状であってもよい。

巻芯７が、その外周面Ｌ２に第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂを有し、その上に金属化フィルム５ａ、５ｂが捲回されていることにより、捲回された金属化フィルム５ａ、５ｂの捲回面Ｌ１の第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂに対応する位置に、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂが形成される。そして、第１凸部８ａの近傍、または第１凹部８ｂは、他の部分と比べて圧力の低い部分となる。

巻芯７の外周面Ｌ２に第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂを形成することで、外周面Ｌ２に凹凸のない巻芯７を用いた場合よりも、本体部３の内部の捲回面Ｌ１に所望の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを容易に形成できる。

第２凸部９ａ、第２凹部９ｂは、弦巻線状であってもよい。弦巻線（ｈｅｌｉｘ）とは、円柱の側面を回転しながら、円柱の一方の底面から他方の底面へ向かう（軸長方向ｘ）曲線を指し、螺旋とも呼ばれる（図６Ｃを参照）。なお、本体部３の外周面Ｌ０上の第１凸部８ａ、第１凹部８ｂも、弦巻線状であってもよい。

第２凸部９ａ、第２凹部９ｂ（第１凸部８ａ、第１凹部８ｂ）が弦巻線状であることにより、本体部３全体のガス抜け性を向上することができ、誘電体フィルム１の絶縁欠陥部の位置によらず、良好なガス抜け性を確保することができる。このようなフィルムコンデンサＡは、さらに自己回復性が良好なものとなる。

このとき、外周面Ｌ２に第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂを有する巻芯７を用いて、金属化フィルム５を捲回することで、捲回面Ｌ１（さらには外周面Ｌ０）に第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを備える本体部３を得ることができる。本体部３の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂの形状には、巻芯７の第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂの形状が、ほぼ反映される。したがって、本体部３の第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂの幅ｗ、高さ（深さ）ｈ、および間隔ｐは、巻芯７の第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂの形状を調整することにより調整が可能である。

また、巻芯７として、外周面Ｌ２に第２凸部９ａまたは第２凹部９ｂを有していない、すなわち外周面Ｌ２に凹凸のない巻芯７を用いて、金属化フィルム５を捲回する場合は、以下のようにすればよい。巻芯７に金属化フィルム５を捲回する際、通常、本体部３の捲回面Ｌ１および外周面Ｌ０を平坦化するため、タッチロールを捲回体の捲回面Ｌ１に接触させる。タッチロールは、通常、金属化フィルム５ａ、５ｂ間の空隙を少なくするために用いられる。このタッチロールとして、その外周面に凹凸のパターンを有するタッチロールを用いることにより、本体部３の捲回面Ｌ１（さらには外周面Ｌ０）に第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを形成することができる。

また、捲回時の捲回速度や金属化フィルム５のテンションを調整することでも、第１凸部８ａまたは第１凹部８ｂを形成することができ、その形状を調整することもできる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、金属膜２ａは、図７に示すように、ｘ方向の左の端部側に位置する外部電極４ａ（図示せず）に接続された第１部位２ａｃと、右の端部側、すなわち絶縁マージン部６ａの側に位置する第２部位２ａｄと、により構成されていてもよい。同様に、金属膜２ｂは、図７に示すように、ｘ方向の右の端部側に位置する外部電極４ｂ（図示せず）に接続された第１部位２ｂｃと、左の端部側、すなわち絶縁マージン部６ｂの側に位置する第２部位２ｂｄと、により構成されていてもよい。第１部位２ａｃ、２ｂｃと第２部位２ａｄ、２ｂｄとの境界は、おおむね誘電体フィルム１の幅方向の中央部に位置している。

図７に示すように、第１部位２ａｃ、２ｂｃは連続した１枚の金属膜であり、第２部位２ａｄ、２ｂｄは、絶縁スリット１０により分割された、複数の小金属膜により構成されている。

第３実施形態では、図７に示すように、金属化フィルム５ａ、５ｂは、絶縁マージン部６ａ、６ｂが、金属化フィルム５ａ、５ｂの幅方向（ｘ方向）の互いに異なる側に位置するように重ねあわされている。また、金属化フィルム５ａ、５ｂは、幅方向（ｘ方向）の第１部位２ａｃ、２ｂｃが配置された端部が、それぞれ幅方向（ｘ方向）に突出するようにずれた状態で重ねあわされている。このような状態で金属化フィルム５ａ、５ｂが図７に示すように、すなわち、金属化フィルム５ａの第１部位２ａｃと金属化フィルム５ｂの第２部位２ｂｄとが重なり、金属化フィルム５ａの第２部位２ａｄと金属化フィルム５ｂの第１部位２ｂｃとが重なるように積層され、図１のように捲回されて、本体部３を構成している。

金属化フィルム５ａ、５ｂに共通する本実施形態の特徴について説明するため、以下では、図８Ａ、図８Ｂに示すように、ａ、ｂの符号を省略する場合がある。たとえば、図８Ａの符号２ｃは、図７の符号２ａｃのみならず、符号２ｂｃも含むものとして用いている。また、断面図においては、説明を容易にするためにフィルムの厚さ方向（ｚ方向）を拡大して示している。

図８Ａは、金属化フィルム５の長さ方向（ｙ方向）に垂直な断面図、図８Ｂは図８Ａの破線で囲んだ部分を拡大した平面図である。金属膜２の第２部位２ｄは、図８Ｂに示すように、断続的に設けられた網目状の絶縁スリット１０により分割された、複数の小金属膜２ｄｉにより構成されている。隣接する小金属膜２ｄｉは、ヒューズ部１１によりつながれている。さらに、第１部位２ｃと第２部位２ｄとの間には絶縁スリット１０が配置され、第１部位２ｃと、当該第１部位２ｃに隣接する小金属膜２ｄｉとは、ヒューズ部１１によりつながれている。絶縁スリット１０は、レーザー加工により形成できる。

小金属膜２ｄｉは、たとえば図８Ｂに示すように１辺の長さがｍの正方形状を有しており、その面積ＳＡは、図８Ｂの場合、ｍ×ｍである。なお、小金属膜２ｄｉの形状は正方形状のほか、たとえば長方形状、ひし形状、三角形状などであってもよい。また、小金属膜２ｄｉはすべて同じ形状であってもよいが、異なる形状のものを同時に配置してもよい。

本実施形態では、小金属膜２ｄｉの面積ＳＡが、本体部３の中心近傍と外周近傍とで異なる。本体部３の外周近傍に位置する小金属膜２ｄｉを第１小金属膜２ｄｉ（１）、中心近傍に位置する小金属膜２ｄｉを第２小金属膜２ｄｉ（２）とする（図９Ａ、図９Ｂを参照）。ひとつの第１小金属膜２ｄｉ（１）の面積の平均をＳＡ１とし、ひとつの第２小金属膜２ｄｉ（２）の面積の平均をＳＡ２とする。第３実施形態では、ＳＡ２がＳＡ１よりも小さい（ＳＡ２＜ＳＡ１）のがよい。

ここで、本体部３の中心とは、本体部３の捲回軸を指す。本体部３の中心近傍とは、金属化フィルム５ａと５ｂとが重ねあわされて捲回された捲回層のうち、金属膜２ａと２ｂとの間に電圧が印加されて静電容量を発現する有効層であって、かつ、もっとも捲回の内側に位置する捲回層（の内側の層）およびその近傍を指す。

たとえば、金属化フィルム５（５ａ、５ｂ）が巻芯７に捲回されている図１０では、巻芯７と金属化フィルム５との間には金属膜２が設けられていない誘電体フィルム１の捲回層（非有効層１２）が設けられており、金属化フィルム５は、巻芯７に直接接触していない。本体部３の捲回軸Ｏから非有効層１２の最外層までの距離をＲ０とし、本体部３の最外層までの距離をＲ１とする。第２小金属膜２ｄｉ（２）は、捲回軸Ｏからの距離がＲ０からＲ２までの捲回層に配置され、第１小金属膜２ｄｉ（１）は、捲回軸Ｏからの距離がＲ２からＲ１までの捲回層に配置されている。

金属化フィルム５が捲回された本体部３において、金属化フィルム５に加わる圧力は、捲回軸Ｏに近いほど大きいことが知られている。金属化フィルム５に大きい圧力が加わると、金属化フィルム５同士（金属化フィルム５ａと５ｂ）が強く密着し、絶縁破壊時に金属膜２が蒸発しにくくなり、ショートしやすくなる懸念があった。

自己回復エネルギーは、静電容量（小金属膜２ｄｉの面積）に比例するため、小金属膜２ｄｉの面積ＳＡを小さくすることで自己回復エネルギーが小さくなる。したがって、本体部３の中心近傍に位置する第２小金属膜２ｄｉ（２）の面積ＳＡ２を小さくすることで、中心近傍に位置する金属化フィルム５の自己回復エネルギーが小さくなる。すなわち、本体部３の中心近傍で金属化フィルム５に大きな圧力が加わっていても、絶縁欠陥部の金属膜２が蒸発しやすくなる。その結果、ショートが発生しにくくなり、自己回復性が向上する。

また、金属化フィルム５に加わる圧力が大きく、金属化フィルム５同士（金属化フィルム５ａと５ｂ）が強く密着していた場合、金属膜２が蒸発しても、発生したガスが素子の外に抜けにくく、絶縁不良（ＩＲ低下）を起こしやすくなる傾向にある。小金属膜２ｄｉの面積ＳＡを小さくすると、第２部位２ｄにおける絶縁スリット１０の比率が大きくなり、金属膜２が蒸発して発生したガスの抜け道が増加する。したがって、本体部３の中心近傍に位置する第２小金属膜２ｄｉ（２）の面積ＳＡ２を小さくすることで、金属化フィルム５に大きな圧力が加わっていても、発生したガスが素子の外に抜けやすくなる。その結果、絶縁不良（ＩＲ低下）が起きにくくなり、自己回復性が向上する。

さらに、絶縁破壊が発生した部位（絶縁欠陥部）に大きい圧力が加わっていた場合、絶縁欠陥部を有する捲回層のみならず、他の複数の捲回層まで絶縁破壊が拡がる傾向にある。小金属膜２ｄｉの面積ＳＡを小さくして自己回復エネルギーが小さくなることで、絶縁欠陥部に大きい圧力が加わっていても、絶縁破壊が他の捲回層に拡がることを抑制でき、自己回復性が向上する。

ＳＡ１に対するＳＡ２の比（ＳＡ２／ＳＡ１）は、０．１５〜０．５０の範囲とするのがよい。特に、０．２〜０．３とするのがよい。（ＳＡ２／ＳＡ１）を０．５０以下とすることで、自己回復性の向上効果が得られる。（ＳＡ２／ＳＡ１）を０．１５以上とすることで、十分な初期容量を確保できる。

たとえば、第２小金属膜２ｄｉ（２）が、捲回軸Ｏからの距離がＲ０からＲ２までの部位（捲回層）に配置され、第１小金属膜２ｄｉ（１）が、捲回軸Ｏからの距離がＲ２からＲ１までの部位（捲回層）に配置されているとする。非有効層１２の最外層から外周までの距離（有効層の厚さ）をｔ１（＝Ｒ１−Ｒ０）とし、第２小金属膜２ｄｉ（２）が配置された部位の厚さをｔ２（＝Ｒ２−Ｒ０）としたとき、ｔ１に対するｔ２の比（ｔ２／ｔ１）は、０．３〜０．７の範囲とするのがよい。ｔ２／ｔ１は、特に０．３５〜０．５０の範囲とするのがよい。

なお、図１０では、巻芯７を有する本体部３を示したが、本体部３は巻芯を有していなくてもよい。たとえば、金属化フィルム５を巻芯７に捲回した後、巻芯７を抜き取って本体部３としてもよい。またさらに、巻芯７を抜き取った本体部３を偏平加工してもよい。本体部３は非有効層１２を有していなくてもよく、その場合、ｔ１＝Ｒ１、ｔ２＝Ｒ２とすればよい。

なお、本体部３を構成する金属化フィルム５（５ａ、５ｂ）は、いずれも図９Ａ、図９Ｂに示す構造を有するのがよい。また、金属化フィルム５（５ａ、５ｂ）は、いずれも第２小金属膜２ｄｉ（２）が本体部３の中心近傍に配置され、第１小金属膜２ｄｉ（１）が本体部３の外周近傍に配置されるように捲回されているのがよい。

図１１は、連結型コンデンサの一実施形態の構成を模式的に示した斜視図である。図１１では、構成を分かりやすくするために、ケースおよびコンデンサ表面を覆う樹脂を省略して記載している。本実施形態の連結型コンデンサＣは、複数個のフィルムコンデンサＡが、一対のバスバー２１、２３により並列接続された構成となっている。バスバー２１、２３は、外部接続用の端子部２１ａ、２３ａと、引出端子部２１ｂ、２３ｂと、により構成されている。引出端子部２１ｂ、２３ｂは、フィルムコンデンサＡの外部電極４ａ、４ｂにそれぞれ接続される。

連結型コンデンサＣに、上記したフィルムコンデンサＡを適用すると、自己回復性に優れた連結型コンデンサＣを得ることができる。

連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサＡを複数個（本実施形態においては４個）並べた状態で、フィルムコンデンサＡの外部電極４ａ、４ｂに、バスバー２１、２３を、接合材を介して取り付けることによって得ることができる。

なお、フィルムコンデンサＡや連結型コンデンサＣは、ケースに収納したのちケース内の空隙に樹脂を充填し、樹脂モールド型（ケースモールド型）のコンデンサとすることもできる。

図１１に示した連結型コンデンサＣは、フィルムコンデンサＡの断面の長径の方向に配置したものである。フィルムコンデンサＡは、断面の短径の方向に積み上げた構造であってもよい。また、図１１に示した連結型コンデンサＣは、軸長方向（ｘ方向）を水平に配置したものであるが、軸長方向（ｘ方向）を鉛直に配置してもよい。

図１２は、インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。図１２には、直流から交流を作り出すインバータＤの例を示している。本実施形態のインバータＤは、図１２に示すように、ブリッジ回路３１と、容量部３３とを備えている。ブリッジ回路３１は、スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor））とダイオードにより構成される。容量部３３は、電圧安定化のためにブリッジ回路３１の入力端子間に配置される。ここで、容量部３３として上記のフィルムコンデンサＡまたは連結型コンデンサＣが適用される。

インバータＤは、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路３５に接続されることになる。ブリッジ回路３１は駆動源となるモータジェネレータ（モータＭ）に接続されることになる。

図１３は、電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。図１３には、電動車輌Ｅとしてハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の例を示している。

図１３にの符号４１は駆動用のモータ、４３はエンジン、４５はトランスミッション、４７はインバータ、４９は電源（電池）、５１ａ、５１ｂは前輪および後輪である。

電動車輌Ｅは、駆動源として、モータ４１またはエンジン４３、もしくは両方を備えている。駆動減の出力は、トランスミッション４５を介して左右一対の前輪５１ａに伝達される。電源４９は、インバータ４７を介してモータ４１に接続されている。

また、図１３に示した電動車輌Ｅには、電動車輌Ｅ全体の統括的な制御を行う車輌ＥＣＵ５３が設けられている。
車輌ＥＣＵ５３には、電動車輌Ｅからの駆動信号が入力される。電動車輌Ｅからの駆動信号とは、運転者等が、イグニッションキー５５、図示しないアクセルペダル、またはブレーキ等を操作することにより発生する駆動信号である。車輌ＥＣＵ５３は、この駆動信号に基づいて、指示信号をエンジンＥＣＵ５７、電源４９、および負荷としてのインバータ４７に出力する。エンジンＥＣＵ５７は、指示信号に応答してエンジン４３の回転数を制御し、電動車輌Ｅを駆動する。

本実施形態のフィルムコンデンサＡまたは連結型コンデンサＣを容量部３３として適用したインバータＤを、例えば、図１３に示すような電動車輌Ｅに搭載すると、静電容量が長期間に渡り維持できる。その結果、インバータ４７等で発生するスイッチング・ノイズを長期間にわたり低減することができる。これは、フィルムコンデンサＡまたは連結型コンデンサＣが、自己回復性に優れたものであることによる。

なお、本実施形態のインバータＤは、上記のハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のみならず、電気自動車（ＥＶ）や燃料電池車、あるいは電動自転車、発電機、太陽電池など種々の電力変換応用製品に適用できる。

有機樹脂として、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ、分子量：Ｍｗ＝２００００、比誘電率２．２）とポリアリレート（ＰＡＲ、Ｕ−１００、ユニチカ製、比誘電率３．１）を準備した。溶媒として、シクロヘキサンおよびトルエンを準備した。シクロオレフィンポリマーをシクロヘキサンに溶解させて、樹脂溶液を調整した。また、ポリアリレートをトルエンに溶解し、樹脂溶液を調整した。これらの樹脂溶液を、それぞれコータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基体フィルム上に塗布してシート状に成形した。

＜実施例Ｉ＞
作製したシクロオレフィンポリマーの誘電体フィルム（試料Ｎｏ．Ｉ−１〜Ｉ−９）のうち１８０℃で熱処理（第１の熱処理）し、シクロヘキサンを除去したものを試料Ｎｏ．Ｉ−１、Ｉ−５、Ｉ−６、Ｉ−８とした。また、ポリアリレートの誘電体フィルム（試料Ｎｏ．Ｉ−１０〜Ｉ−１３）のうち１３０℃で熱処理（第１の熱処理）し、トルエンを除去したものを試料Ｎｏ．Ｉ−１０、Ｉ−１２とした。

次に、試料Ｎｏ．５、６の誘電体フィルムを、１８０℃に加熱した表面に凹凸がある金属ロールに押し当て、その金属ロールを回転させることで、フィルム表面に凹凸を形成した。試料Ｎｏ．Ｉ−５とＩ−６に用いた金属ロールは、それぞれピッチが異なるものとした。

次に、真空蒸着法により誘電体フィルムの片面に、アルミニウムを主成分とする金属膜（Ａｌ金属膜）を形成し、金属化フィルムを得た。金属膜の形状は、メタルマスクを用いて３００ｍｍ×１０ｍｍとした。試料Ｎｏ．Ｉ−１〜Ｉ−６は、金属膜の厚さが７０ｎｍ、シート抵抗が３．０Ω／□であった。試料Ｎｏ．Ｉ−７〜Ｉ−１３は、金属膜の厚さが１４ｎｍ、シート抵抗が２１Ω／□であった。これらの金属膜の厚さは、イオンミリング加工した金属化フィルムの断面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより得た。金属膜のシート抵抗（Ｒｓ）は、金属膜の幅（Ｗ）１０ｍｍ、長さ（Ｌ）３００ｍｍの領域の両端間の抵抗値（Ｒ）を二端子法で測定し、式Ｒｓ＝Ｒ×Ｗ／Ｌを用いて算出した。

金属化フィルムのうち、試料Ｎｏ．Ｉ−２〜Ｉ−４、Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１１およびＩ−１３を、張力をかけながらそれぞれ表１に示す温度で熱処理（第２の熱処理）し、溶媒を除去した。この第２の熱処理により、これらの試料には、金属膜に長さ方向に延びるしわが形成された。

得られた金属化フィルムを、３００ｍｍ×１１．５ｍｍの大きさに切りだし、３００ｍｍ×１．５ｍｍのマージン部を有する金属化フィルムを得た。

熱処理後の誘電体フィルムの平均厚さを表１に示す。誘電体フィルムの平均厚さは、その一部を切り取り、１０等分した領域を測定した平均値より求めた。

金属化フィルムの金属膜の表面粗さＳａを、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定した。幅方向（ｘ方向）の表面粗さＳ１と長さ方向（ｙ方向）の表面粗さＳ２のうち、大きい方の符号とその値を表１に記載した。なお、Ｓ１とＳ２とに有意差がない試料については、符号を「−」として、Ｓ１とＳ２の平均値を記載した。

また、凹凸を有する金属膜（試料Ｎｏ．Ｉ−２〜Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１１およびＩ−１３）については、ＡＦＭによる凹凸像を用いて、幅方向（ｘ方向）における凹凸のピッチを測定した。また、ＡＦＭによる凹凸像の画像処理により、凹凸境界線の画像を得た。得られた各凹凸境界線に対し、ボックスカウンティング法を適用して、フラクタル次元を計算した。このときのボックスサイズは２，３，４，６，８，１２，１６，３２，６４とした。なお、表面粗さＳａが１０ｎｍ以下の場合は、明確な凹凸境界線が得られなかったため、凹凸の平均ピッチを「測定不可」とし、フラクタル次元を「算出不可」とした。

金属化フィルムの滑り性は、以下のようにして評価した。まず、１０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの金属化フィルムおよび金属板をそれぞれ２枚ずつ用意した。一方の金属化フィルムは、誘電体フィルム側を一方の金属板に両面テープを用いて貼り付け、もう一方の金属化フィルムは、金属膜側のもう一方の金属板に両面テープを用いて貼り付けた。２枚の金属板にそれぞれ貼り付けた２枚の金属化フィルムを、金属膜と誘電体フィルムとが向かい合うように重ねあわせたのち、オートグラフを用いて互いに異なる方向に一定速度で移動させた。この時、荷重を１０ｇｆから５００ｇｆまで５段階で調整した。その結果、いずれの荷重においても、移動幅が２ｍｍ未満のものを（Ｉ）、移動幅が２〜４ｍｍのものを（ＩＩ）、移動幅が４ｍｍ超を（ＩＩＩ）とした。試料数は各１０個とした。表１には、１０個中６個以上が（Ｉ）であったものを滑り性なし（×）とし、１０個中６個以上が（ＩＩＩ）であったものを滑り性良（○）とし、他を（△）として示した。

次に、金属化フィルム２枚を一組として、金属膜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捲回し、捲回体を作製した。なお、一対の金属化フィルムは、幅方向（ｘ方向）に互いにずれた状態とし、絶縁マージン部を幅方向（ｘ方向）の異なる側にそれぞれ配した状態で捲回して、捲回体（本体部）を得た。本体部の金属膜が露出した対向する端面に亜鉛と錫との合金を溶射することによりメタリコン電極を形成し、フィルムコンデンサを作製した。

（評価）
直流での絶縁破壊電界値（ＤＣ−ＢＤＥ）は、絶縁破壊電圧値（ＤＣ−ＢＤＶ）を誘電体フィルムの厚さで除した値を求めることで評価した。実施例Ｉにおける絶縁破壊電圧は、絶縁抵抗計を用いて、フィルムコンデンサに０Ｖから毎秒１０Ｖの昇圧速度で直流電圧を印加する昇圧試験を行い、対向電極間の静電容量が、０Ｖの値から５%以上低下する直前の電圧値とした。このとき静電容量は、電圧の昇圧試験において、ショートによるリーク電流が認められた場合に電圧を０Ｖに戻したのち、ＬＣＲメータを用いて測定した。静電容量の測条件は、ＡＣ１０Ｖ、１ｋＨｚとした。また、ＤＣ−ＢＤＥ評価後のフィルムコンデンサを解体し、破壊源を観察した。

表１の結果より、試料Ｎｏ．Ｉ−２〜Ｉ−４、Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１１およびＩ−１３は、滑り性が良好で、フィルムコンデンサのＤＣ−ＢＤＥが比較的高いものであった、特に、フラクタル次元が最も高い試料Ｎｏ．Ｉ−４は、ＤＣ−ＢＤＥが最も高かった。

一方、凹凸が小さい（測定できない）試料Ｎｏ. Ｉ−１、Ｉ−８、Ｉ−１０およびＩ−１２、凹凸のピッチが大きい試料Ｎｏ．Ｉ−６は滑り性に劣り、フィルムコンデンサのＤＣ−ＢＤＥも低かった。また、フラクタル次元の小さい試料Ｎｏ．Ｉ−５もフィルムコンデンサのＤＣ−ＢＤＥが低かった。

破壊源を観察すると、試料Ｎｏ. Ｉ−１、Ｉ−６、Ｉ−８は熱プレスによる歪の大きい部分に破壊が集中しており、試料Ｎｏ．５では流れ方向のライン状に偏在していた。試料Ｎｏ．Ｉ−２も試料Ｎｏ．Ｉ−５と同様に流れ方向のライン状に破壊が偏在していたが、その数は僅かであった。一方、試料Ｎｏ．Ｉ−３、Ｉ−４、Ｉ−７、Ｉ−９、Ｉ−１１、Ｉ−１３は、破壊源が点在しており、ＤＣ−ＢＤＥは捲回前の誘電体フィルムと同等の結果であった。

＜実施例ＩＩ＞
実施例Ｉで作製した試料Ｎｏ．Ｉ−１０の誘電体フィルムを基体から剥離し、１３０ｍｍ幅にスリット加工した。その後、誘電体フィルムの一方または両方の主面に金属膜としてＡｌ金属膜を真空蒸着法により形成した。Ａｌ金属膜の幅は、メタルマスクを用いて９７ｍｍ幅とした。

次いで、グリーン・レーザーマーカーを用いて金属膜にパターンを形成した。レーザー照射条件は、出力４Ｗ、周波数１４０ｋＨｚ、スキャン速度４ｍ／秒とした。

１３０ｍｍ幅の金属化フィルムをさらにスリット加工し、１．５ｍｍの絶縁マージン部を有する５０ｍｍ幅の金属化フィルムとした。

（実施例ＩＩ−１）
巻芯として、外径５ｍｍ、長さ５０ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）製の円柱を用いた。５０ｍｍ幅の一対の金属化フィルムを、金属膜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芯に捲回し、捲回体を作製した。捲回速度は２００ｒｐｍ、捲回時のテンションは２．０Ｎとした。

（実施例ＩＩ−２）
巻芯として、外径５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、のポリプロピレン（ＰＰ）製の円柱を用い、円柱の外表面に、弦巻線状の第２凸部（幅１．０ｍｍ、高さ０．１ｍｍ）を形成したものを用いた。第２凸部のピッチは、軸長方向（ｘ方向）に１０ｍｍとした。

５０ｍｍ幅の一対の金属化フィルムを、金属膜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芯に捲回し、捲回体を作製した。捲回速度は１００ｒｐｍ、捲回時のテンションは０．５Ｎとした。

（比較例）
巻芯として、外径５ｍｍ、長さ５０ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）製の円柱を用いた。５０ｍｍ幅の一対の金属化フィルムを、金属膜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芯に捲回し、捲回体を作製した。捲回速度は１００ｒｐｍ、捲回時のテンションは０．５Ｎとした。

なお、一対の金属化フィルムは、いずれも幅方向（ｘ方向）に互いに０．５ｍｍずれた状態とし、絶縁マージン部を幅方向（ｘ方向）の異なる側にそれぞれ配した状態で捲回し、円柱状の捲回体（本体部）を得た。捲回数は１００回とした。

捲回体（本体部）の金属膜が露出した対向する端面に亜鉛と錫との合金を溶射し、外部電極であるメタリコン電極を形成してフィルムコンデンサとした。

（評価）
作製したフィルムコンデンサについて、第１凸部の有無と、その形状を評価した。第１凸部の形状は、作製した捲回体の外形をシリコン系のゴムを用いて型取りし、得られた型の断面を用いて測定した。本体部内部の捲回面の状態は、他の評価が終了ししたのち、フィルムコンデンサを切断し、その断面の観察により確認した。

フィルムコンデンサの直径は、ノギスを用いて測定した。フィルムコンデンサの軸長方向（ｘ方向）の中央部を、ノギスを用いて５回測定して平均値Ｄｍを求め、設計値Ｄｄに対する比率Ｄｍ／Ｄｄ（％）として表した。

フィルムコンデンサの自己回復性の指標として、最大自己回復電界強度を求めた。まず、作製したフィルムコンデンサに、０Ｖから毎秒１０Ｖの昇圧速度で直流電圧を印加する昇圧試験を行い、１０ｍＡ以上の電流が流れた時の電圧を、実施例ＩＩにおける破壊電圧とした。破壊電圧を測定したフィルムコンデンサに対し、デジタル超絶縁／微少電流計（日置電機社製、ＤＳＭ−８１０４）を用いて絶縁抵抗を測定し、１００ＭΩ以上の抵抗値を有する状態を自己回復状態にあるものとした。自己回復状態となった破壊電圧の最大値を、誘電体フィルムの厚さで除した値を、最大自己回復電界強度とした。

実施例ＩＩ−１および実施例ＩＩ−２は、本体部内部の捲回面および外周面に第１凸部を有していた。実施例ＩＩ−１では、第１凸部の寸法は、外周部に対して１／２の半径の捲回面で、ｗ：０．５ｍｍ、ｈ：０．０５ｍｍ（外周面ではｗ：０．６ｍｍ、ｈ：０．０４ｍｍ、）、ｐ：１０ｍｍ、Ｄｍ／Ｄｄ：１０２％であった。実施例２では、第１凸部の寸法は、外周部に対して１／２の半径の捲回面で、ｗ：１．１ｍｍ、ｈ：０．０８ｍｍ（外周面ではｗ：１．２ｍｍ、ｈ：０．０６ｍｍ）、軸長方向（ｘ方向）のピッチ：１０ｍｍ、Ｄｍ／Ｄｄ：１０４％であった。比較例では、第１凸部は形成されず、本体部内部の捲回面および外周面は平滑で、Ｄｍ／Ｄｄ：１００％であった。

最大自己回復電界強度は、実施例ＩＩ−１では２３０Ｖ／μｍ、実施例ＩＩ−２では３５０Ｖ／μｍと、比較例の５０Ｖ／μｍに対し、大幅に向上していた。

＜実施例ＩＩＩ＞
実施例Ｉで作製した試料Ｎｏ．Ｉ−１２の誘電体フィルムを基体から剥離し、１３０ｍｍ幅にスリット加工した後、誘電体フィルムの一方の主面に金属膜として、Ａｌ金属膜を真空蒸着法により形成した。Ａｌ金属膜の幅は、メタルマスクを用いて９７ｍｍ幅とした。

得られた金属膜に、グリーン・レーザーマーカーを用いて図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂに示すような絶縁スリットを形成した。レーザー照射条件は、出力４Ｗ、周波数１４０ｋＨｚ、スキャン速度４ｍ／秒とした。なお、第１小金属膜はいずれも大きさ２ｍｍ×２ｍｍ、ヒューズ部の幅を０．２ｍｍとし、第２小金属膜は、表２に示す大きさとし、ヒューズ部の幅を０．１ｍｍとした。

１３０ｍｍ幅の金属膜付きフィルムをさらにスリット加工し、第１小金属膜および第２小金属膜を有する５０ｍｍ幅の金属膜付きフィルムとした。第１小金属膜および第２小金属膜の構成（ＳＡ２／ＳＡ１、ｔ２／ｔ１）を表２に示す。なお、試料Ｎｏ．ＩＩＩ−１は第１小金属膜のみで構成されるものとし、試料Ｎｏ．ＩＩＩ−４、ＩＩＩ−８、ＩＩＩ−１１は、第２小金属膜のみで構成されるものとした。

巻芯として、外径５ｍｍ、長さ５０ｍｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製の円柱を用いた。５０ｍｍ幅の一対の金属膜付きフィルムを、金属膜が誘電体フィルムを介して対向するように重ね合わせ、試料Ｎｏ．ＩＩＩ−２〜ＩＩＩ−１１は第２小金属膜を有する部分から巻芯に捲回し、捲回体を作製した。なお、一対の金属膜付きフィルムは、幅方向（ｘ方向）に互いに０．５ｍｍずれた状態とし、絶縁マージン部を幅方向（ｘ方向）の異なる側にそれぞれ配した状態で捲回し、捲回体（本体部）を得た。捲回数は７００回とした。

捲回体（本体部）の金属膜が露出した対向する端面に亜鉛と錫との合金を溶射し、外部電極であるメタリコン電極を形成してフィルムコンデンサとした。

作製したフィルムコンデンサの初期静電容量、耐電圧、耐電圧試験後の容量維持率、および絶縁抵抗を測定した。静電容量は、ＬＣＲメータを用いてＡＣ１Ｖ、１ｋＨｚの条件で測定した。絶縁抵抗および耐電圧は、絶縁抵抗計を用いて測定した。耐電圧は、絶縁抵抗計を用いて、フィルムコンデンサに０Ｖから毎秒１０Ｖの昇圧速度で直流電圧を印加する昇圧試験を行い、１０ｍＡ以上の電流が流れた時の電圧とした。

試料Ｎｏ．ＩＩＩ−２〜ＩＩＩ−３、ＩＩＩ−５〜ＩＩＩ−７、ＩＩＩ−９〜ＩＩＩ−１０は、十分な初期静電容量を有し、耐電圧試験後の容量維持率が高く、絶縁抵抗の低下が小さく、自己回復性に優れたものであった。一方、試料Ｎｏ．ＩＩＩ−１は、耐電圧試験後に絶縁抵抗が大きく低下し、自己回復性が充分に機能しなかった。試料Ｎｏ．ＩＩＩ−４、ＩＩＩ−８、ＩＩＩ−１１は、初期容量が小さいものであった。

Ａ：フィルムコンデンサ
Ｃ：連結型コンデンサ
Ｄ：インバータ
Ｅ：電動車輌
１、１ａ、１ｂ：誘電体フィルム
２、２ａ、２ｂ：金属膜
２ｃ：金属膜の第１部位
２ｄ：金属膜の第２部位
２ｄｉ：小金属膜
２ｄｉ（１）：第１小金属膜
２ｄｉ（２）：第２小金属膜
３：本体部
４、４ａ、４ｂ：外部電極
５、５ａ、５ｂ：金属化フィルム
６、６ａ、６ｂ：絶縁マージン部
７：巻芯
８ａ：凸部、第１凸部
８ｂ：凹部、第１凹部
９ａ：第２凸部
９ｂ：第２凹部
１０：絶縁スリット
１１：ヒューズ部
２１、２３：バスバー
３１：ブリッジ回路
３３：容量部
３５：昇圧回路
４１：モータ
４３：エンジン
４５：トランスミッション
４７：インバータ
４９：電源
５１ａ：前輪
５１ｂ：後輪
５３：車輌ＥＣＵ
５５：イグニッションキー
５７：エンジンＥＣＵ
Ｓ１：金属膜２の表面粗さ（幅方向）
Ｓ２：金属膜２の表面粗さ（長さ方向）
ＳＡ１：第１小金属膜の平均面積
ＳＡ２：第２小金属膜の平均面積

Claims (15)

1. 捲回された誘電体フィルムと、該誘電体フィルムの一方の面上に配置された金属膜を有する本体部と、該本体部の軸長方向に位置する一対の端部にそれぞれ設けられた外部電極と、を具備し、
   前記誘電体フィルムの幅方向における前記金属膜の表面粗さをＳ１とし、前記誘電体フィルムの長さ方向における前記金属膜の表面粗さをＳ２としたとき、前記Ｓ１および前記Ｓ２が、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有するとともに、
   前記金属膜のしわによる凹凸境界線のフラクタル次元の平均値が１．０８以上である、フィルムコンデンサ。
2. 前記Ｓ１が、２０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
3. 前記金属膜の前記しわによる凹凸の前記幅方向の平均ピッチが、０．０１μｍ以上、１０μｍ以下である、請求項１または２に記載のフィルムコンデンサ。
4. 前記本体部が、少なくとも内部の捲回面に、前記軸長方向に延びる、１つ以上の第１凸部または１つ以上の第１凹部を備えている、請求項１〜３のうちいずれかにフィルムコンデンサ。
5. 前記第１凸部および前記第１凹部のうち少なくとも１つが、前記軸長方向に位置する前記一対の端部間の中央部から、少なくともいずれか一方の前記端部まで延びている、請求項４に記載のフィルムコンデンサ。
6. 前記第１凸部、または前記第１凹部を複数備える、請求項４または５に記載のフィルムコンデンサ。
7. 前記本体部が、外周面に１つ以上の第２凸部または１つ以上の第２凹部を有する巻芯を具備し、
   前記第２凸部または前記第２凹部は、前記軸長方向に延びている、請求項４〜６のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
8. 前記第２凸部または前記第２凹部が、弦巻線状である、請求項７に記載のフィルムコン
   デンサ。
9. 前記金属膜が、いずれか一方の前記端部において前記外部電極に接続する第１部位と、他方の前記端部側に位置する第２部位と、を有し、
   該第２部位は、断続的に設けられた網目状の絶縁スリットにより分割された複数の小金属膜と、該小金属膜間をつなぐヒューズ部とにより構成され、
   複数の前記小金属膜は、前記本体部の外周近傍に位置する第１小金属膜と、前記本体部の中心近傍に位置する第２小金属膜と、により構成され、
   ひとつの前記第１小金属膜の面積の平均をＳＡ１とし、ひとつの前記第２小金属膜の面積の平均をＳＡ２としたとき、ＳＡ２がＳＡ１よりも小さい、請求項１〜８のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサ。
10. 前記ＳＡ１に対する前記ＳＡ２の比（ＳＡ２／ＳＡ１）が、０．１５以上、０．５０以下の範囲である、請求項９に記載のフィルムコンデンサ。
11. 前記本体部において、前記金属膜を有する部位の、捲回の径方向の厚さをｔ１とし、前記第２小金属膜を有する部位の、捲回の径方向の厚さをｔ２としたとき、
    前記ｔ１に対する前記ｔ２の比（ｔ２／ｔ１）が、０．３以上、０．７以下の範囲である、請求項９または１０に記載のフィルムコンデンサ。
12. 複数のフィルムコンデンサと、該複数のフィルムコンデンサを接続するバスバーと、を備え、前記フィルムコンデンサが、請求項１〜１１のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサである、連結型コンデンサ。
13. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備え、前記容量部が請求項１〜１１のうちいずれかに記載のフィルムコンデンサである、インバータ。
14. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備え、前記容量部が請求項１２に記載の連結型コンデンサである、インバータ。
15. 電源と、該電源に接続された請求項１３または請求項１４に記載のインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている、電動車輌。

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