JP7079150B2

JP7079150B2 - コンデンサ素子用の金属化フィルムおよびそれを用いた金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP7079150B2
Application number: JP2018102232A
Authority: JP
Inventors: 岳堀口
Original assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Current assignee: Nichicon Capacitor Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2022-06-01
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: JP2019207931A

Description

本発明は、コンデンサ素子用の金属化フィルムおよびそれを用いた金属化フィルムコンデンサにおいて、その金属化フィルムの蒸着パターンの改良に関する。

ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や産業機械に用いられる金属化フィルムコンデンサの技術分野においては、小型・軽量化、低コスト化のために誘電体フィルムの厚みを薄くすることが求められている。誘電体フィルムの薄膜化に当たっては耐電圧性能の向上が求められ、そのための手段として、材料の改良とともに、誘電体フィルム上に形成される蒸着電極の蒸着パターンの改良が行われている。

金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムの絶縁破壊により、絶縁破壊された箇所の周辺の蒸着金属が飛散することで絶縁を回復させる機能（自己回復機能）を有する。周囲の蒸着電極が飛び散ってなくなってしまうので、そこで絶縁破壊された箇所が周囲から隔離されるため、絶縁が回復される。しかし、絶縁破壊数が増える高温・高電圧では自己回復機能が充分に得られないために、コンデンサがショートモードに陥るおそれがある。つまり、誘電体フィルム上に蒸着金属膜を有する金属化フィルムが巻回または積層されてなる金属化フィルムコンデンサにおいては、蒸着金属の飛散が不充分であると、誘電体フィルムの欠陥箇所を介して対向する２層の蒸着金属どうしが導通し、ショートしてしまう。

そこで、複数の分割電極とヒューズからなる保安機構が考案された。金属化フィルムにおいて分割電極を形成すると、金属化フィルムの自己回復機能を超えた絶縁破壊を起こした場合でも、周囲の電極から絶縁破壊を起こした分割電極に過大なヒューズ溶断電流が流れ込み、ヒューズの蒸着金属を飛散させるヒューズ動作により、絶縁破壊を起こした分割電極を他の電極から切り離して絶縁を回復させ、高い安全性を確保する。

一方、ヒューズ動作により容量発現に寄与する有効電極面積が減少することになる。そこで、従来より分割電極を小面積化することによって耐電圧性能の向上を図っている。その手法の一つに、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットを誘電体フィルムの幅方向（以下、「フィルム幅方向」という）に交互に繰り返すパターン技術がある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６－１３４４２０号公報

保安機構を有する金属化フィルムコンデンサにおいて絶縁破壊が発生すると、過大なヒューズ溶断電流が流れ、高抵抗部であるヒューズが発熱・蒸発し、溶断することで絶縁破壊部が隔離される。しかし、使用電圧が低くなると、ヒューズを溶断する上で必要な電流が得られず、ショートが発生してしまう。

この対策としては膜抵抗値を上げる、あるいはヒューズ幅を狭くするといった手法があるが、コンデンサの自己発熱が大きくなってしまうといったトレードオフの問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、金属化フィルムコンデンサにおいて使用電圧が低下するなどの要因で充分なヒューズ溶断電流が得られない場合でも、コンデンサの自己発熱を抑制しながら、確実にヒューズ動作させてコンデンサ寿命の向上を図ることを目的としている。

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。

本発明によるコンデンサ素子用の金属化フィルムは、
蒸着電極が少なくとも片面に形成された誘電体フィルムを備え、
前記蒸着電極には絶縁スリットとヒューズとをもって保安機構を構成するように複数の分割電極が形成され、
前記各分割電極は、前記ヒューズとして機能する前記絶縁スリットに挟まれた前記蒸着電極の極小部分を介して前記蒸着電極の他の領域に対して電気的に接続されており、
さらに、前記蒸着電極は、前記ヒューズの配置領域では薄膜電極領域を構成するようにこのヒューズの非配置領域に比べて局所的により薄肉な膜厚に形成されていることを特徴とする。

本発明の上記の構成によれば、次のような作用が発揮される。

誘電体フィルム上の蒸着電極の膜厚について、ヒューズの非配置領域に対して、ヒューズの配置領域での膜厚を局所的により薄肉に形成している。したがって、このヒューズに対応する薄膜電極領域の膜抵抗値はヒューズの非配置領域に比べてより大きなものとなる（膜抵抗値は膜厚に逆比例する）。その結果、絶縁破壊発生時のヒューズの発熱はより強くなってヒューズの溶断性能が向上し、自己保安機能が優れたものになる。

しかも、局所的な薄膜化であって全面的な薄膜化ではないので、トータルとしての膜抵抗値の増大化は大幅に抑制される。すなわち、ヒューズの配置領域での薄肉化された膜厚と同じ膜厚で全面を薄膜化する場合（図１２参照）に比べると、ヒューズの配置領域やその近傍領域を除くところの蒸着電極の大部分を占めるヒューズの非配置領域では、ヒューズの配置領域よりも厚い膜厚が確保されているので、金属化フィルムコンデンサの自己発熱に対する抑制効果が高く、寿命を延ばす上で大きな効果が発揮される。

なお、上記の構成において、前記ヒューズは誘電体フィルム長手方向に沿って所定のピッチで配列され、前記薄膜電極領域は前記誘電体フィルム長手方向に沿って連続する直線状の凹入溝として形成されている、という構成が好ましい。

例えば真空蒸着法によって、蒸発させた金属微粒子を誘電体フィルムに付着させて金属化フィルムを作製する場合、ロール状に巻回された誘電体フィルムを巻き出しながら直線状に搬送し、その搬送経路の途中に設けた蒸発源加熱炉から金属微粒子を蒸発飛散させて誘電体フィルムの表面に蒸着電極を連続的に成膜する。このとき、蒸発源加熱炉から誘電体フィルムの表面に向かう金属微粒子の飛散経路の途中に膜厚制御用の遮蔽板を配置することにより、薄膜電極領域を形成することができる。遮蔽板にはヒューズの非配置領域に位置対応して開口部が形成され、開口していない遮蔽機能部は薄膜電極領域に位置対応している。すなわち、開口部には金属微粒子の飛散量の抑制はせずに蒸着電極における厚膜領域の成膜に寄与させる一方、遮蔽機能部には金属微粒子の飛散量を抑制して蒸着電極における薄膜電極領域の成膜に寄与させる。

このような成膜工程にあっては、上記構成のように誘電体フィルム長手方向に沿って連続する直線状の凹入溝として薄膜電極領域を形成すれば、そのような膜厚を異にする均一膜厚領域と薄膜電極領域とをもった金属化フィルムの作製が容易に実現できる。

また、上記の構成において、前記蒸着電極は、誘電体フィルム長手方向に沿って相対的な小面積分割状態で展開する小面積電極列領域と誘電体フィルム長手方向に沿って連続状態または相対的な大面積分割状態で展開する大面積電極列領域とのセットが誘電体フィルム幅方向に沿って繰り返し配列された状態に構成され、前記ヒューズは前記直線状の凹入溝内においてその底部に沿って所定のピッチで配列され、前記小面積電極列領域の前記各分割電極は前記ヒューズを介する状態で前記大面積電極列領域に対して電気的に接続されている、という構成が好ましい。

このように構成すれば、分割電極の小面積化が促進され、ヒューズ動作により容量発現に寄与する有効電極面積が減少することになるので、この金属化フィルムを用いるコンデンサ素子の耐電圧性能の向上が図られる。

また、上記の構成において、前記各分割電極は誘電体フィルム幅方向に沿って細長い形状に形成されて、前記細長い形状の分割電極の長手方向が誘電体フィルム長手方向に対して直交状態となっている、という構成が好ましい。

このように構成すれば、上記した所要の作用効果を得るのに、各構成要素をきわめて合理的な配置のもとに展開することが可能となる。

さらに本発明にかかわる金属化フィルムコンデンサは、上記のいずれかのコンデンサ素子用の金属化フィルムを２枚重ね合わせて一対の金属化フィルムを構成した金属化フィルムコンデンサにおいて、前記一対の金属化フィルムのうち一方の金属化フィルムにおける前記大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける前記小面積電極列領域に対向する構成となっている。

本発明によれば、誘電体フィルムの薄膜化傾向のために絶縁破壊が起きやすくなっていた金属化フィルムコンデンサにおいて、蒸着電極膜の全面薄膜化ではなく局所的薄膜化を適用するので、トータルの膜抵抗値の増大化を抑制し、ヒューズの溶断性能の向上によって自己保安機能を改善するとともに、自己発熱の抑制を通じて寿命向上を図ることができる。

本発明の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明の実施例における重ね合わされた２枚のシートの金属化フィルムを示す平面図と断面図本発明の実施例における金属化フィルムの構造を示す斜視図本発明の実施例にかかわる金属化フィルムを用いたコンデンサ素子の斜視図本発明の実施例にかかわる真空蒸着法を概略的に示す断面図本発明の実施例における薄膜電極領域としての直線状の凹入溝の各種形状を示す断面図本発明の他の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明のさらに他の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明のさらに他の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明のさらに他の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明のさらに他の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図本発明に対する比較例における金属化フィルムの構造を示す斜視図

以下、上記構成の本発明のコンデンサ素子用の金属化フィルムにつき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。

図１（ａ）は本発明の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図、図１（ｂ）はその断面図、図２（ａ）は本発明の実施例における重ね合わされた２枚のシートの金属化フィルムを示す平面図、図２（ｂ）はその断面図、図３は本発明の実施例における金属化フィルムの構造を示す斜視図である。

図１、図２および図３において、１は金属化フィルム、２は誘電体フィルム（図１では蒸着電極の一部を剥がした状態を図示）、３はアルミニウム、亜鉛またはそれらの合金などの金属からなる蒸着電極、４は絶縁スリット、４ａは直線状の絶縁スリット、５は分割電極、６はヒューズ、７は電極引き出し接続部、８は絶縁マージン、Ａ１，Ａ２は蒸着電極３の一部を構成する大面積電極列領域、Ｂ１，Ｂ２は蒸着電極３の残りの部分を構成する小面積電極列領域である。また、３Ａは蒸着電極３における均一膜厚領域（ヒューズ非配置領域）、３Ｂ（３Ｂ₁，３Ｂ₂，３Ｂ₃）は蒸着電極３における薄膜電極領域、３ｂは直線状の凹入溝である。

金属化フィルム１は、誘電体フィルム２の表面に蒸着電極３をパターン形成したものである。その蒸着電極３は、２列の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ１，Ｂ１），（Ａ２，Ｂ２）で構成されている。Ａ１は１列目の大面積電極列領域、Ｂ１は１列目の小面積電極列領域であり、これらは１列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ１，Ｂ１）を構成する。Ａ２は２列目の大面積電極列領域、Ｂ２は２列目の小面積電極列領域であり、これらは２列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ２，Ｂ２）を構成する。この例では、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの繰り返し配列は２列となっている。

１列目の大面積電極列領域Ａ１は、誘電体フィルム幅方向（以下、単に「フィルム幅方向」という）Ｙの一方端縁において金属溶射電極（メタリコン）を接続するための電極引き出し接続部７を含んでいる。この電極引き出し接続部７は、フィルム幅方向Ｙの一方端縁において誘電体フィルム長手方向（以下、単に「フィルム長手方向」という）Ｘに沿って連続的に展開している領域（図１の破線の外側の横方向に細長い導電体領域）であり、１列目の大面積電極列領域Ａ１と一体的に連接されている。図１（ｂ）に示すように、電極引き出し接続部７は、その電極厚みが蒸着電極３の他領域と比べて厚くなっている。そのため、電極引き出し接続部７と電極引き出し部１２，１２（メタリコン：図４参照）との接続信頼性が高いものとなっている。この厚肉な電極引き出し接続部７のことをヘビーエッジ部と呼び、それ以外の蒸着電極３の薄肉な領域をアクティブ部と呼ぶ。

１列目の小面積電極列領域Ｂ１では、その絶縁スリット４がいわゆるミュラー・リヤー形に形成されている。すなわち、絶縁スリット４は、所定長さの線分の両端にそれぞれ内向きの矢羽根を有する形状を有している。２列目の小面積電極列領域Ｂ２では、その絶縁スリット４がＹ字形（ミュラー・リヤー形において一端側の内向きの矢羽根が欠損した形状）に形成されている。この２列目の小面積電極列領域Ｂ２は、その絶縁スリット４が金属化フィルム１のフィルム幅方向Ｙの他方端縁において絶縁マージン８と連接している。この絶縁マージン８は、誘電体フィルム２のフィルム幅方向Ｙの他方端縁においてフィルム長手方向Ｘに連続して展開している横方向に細長い絶縁領域である。その他の構成は１列目と同様である。

大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２）はフィルム長手方向Ｘに沿って蒸着電極が連続的に展開している領域である。なお、大面積電極列領域Ａｉはフィルム長手方向Ｘに沿って完全に連続した非分割電極領域で構成してもよく、あるいは小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２）を構成する各分割電極よりも電極面積が充分に大きな複数の分割電極で構成してもよい。小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２）は、その基本構成として、フィルム長手方向Ｘに所定の間隔で配列されたミュラー・リヤー形またはＹ字形の絶縁スリット４により分割形成された複数の分割電極５を有する領域である。そして、大面積電極列領域・小面積電極列領域（Ａｉ，Ｂｉ）のセットがフィルム幅方向Ｙに沿って２セット繰り返し配列されている。また、１列目の小面積電極列領域Ｂ１では、その基本構成としての各分割電極５は、フィルム幅方向Ｙの両側でフィルム長手方向Ｘに隣接する絶縁スリット４に挟まれた金属蒸着膜によるヒューズ６，６（蒸着電極３の極小部分）を介する状態で、両側の大面積電極列領域Ａ１，Ａ２に対して、電気的に接続されている。２列目の小面積電極列領域Ｂ２では、その基本構成としての各分割電極５は、フィルム幅方向Ｙの一側で絶縁スリット４の切れ目における金属蒸着膜によるヒューズ６（蒸着電極３の極小部分）を介する状態で、その片側にある大面積電極列領域Ａ２に対して、電気的に接続されている。

すなわち、誘電体フィルム２上の蒸着電極３は、絶縁スリット４とヒューズ６とをもって保安機構を構成するように多数の分割電極５をもって区画形成されているが、各分割電極５は、隣接する絶縁スリット４に挟まれた蒸着電極３の極小部分からなるヒューズ６を介して蒸着電極３の他の領域に対して電気的に接続されている。

そして、上記のような大面積電極列領域・小面積電極列領域の２セットからなる蒸着電極３が誘電体フィルム２の少なくとも片面に形成されて金属化フィルム１が構成されている。

さらに、本発明の実施例は次のような構成を採用している。以下、本実施例での特徴的な構成について説明する。

蒸着電極３の膜厚について、従来例とはさほど遜色のない膜厚の領域である均一膜厚領域３Ａと、従来例に比べて薄肉化された領域である薄膜電極領域３Ｂとに分かれている。均一膜厚領域３Ａは蒸着電極３の大きな部分を占め、薄膜電極領域３Ｂ（３Ｂ₁，３Ｂ₂，３Ｂ₃）は蒸着電極３のうち均一膜厚領域３Ａを除く局所的な領域となっている。そして、すべてのヒューズ６が薄膜電極領域３Ｂに存在するように配置されている。

本実施例にあっては、薄膜電極領域３Ｂは、特に図３に示すように、フィルム幅方向Ｙの複数箇所においてそれぞれフィルム長手方向Ｘに沿って連続する直線状の凹入溝３ｂとして形成されている。そして、一連の多数のヒューズ６が直線状の凹入溝３ｂ内においてフィルム長手方向Ｘに沿って所定のピッチで配列されている。

直線状の凹入溝３ｂは、溝幅方向（フィルム幅方向Ｙ）での両端の高さ位置が均一膜厚領域３Ａの高さ位置と一致し、溝幅方向での中央部での高さ位置が最も低くなる、全体として滑らかに湾曲凹入した樋形状（左右対称形）を呈するものとなっている（特に図１（ｂ）および図３参照）。多数のヒューズ６は、その直線状で樋形状の凹入溝３ｂの底部（最低部）において配列されている。

なお、絶縁スリット４は誘電体フィルム２に対する蒸着膜の空白部（スリット）であり、金属蒸着時のマスキング（オイル類の転写塗布、帯状テープでの遮蔽）によって誘電体フィルム２上への蒸着膜の付着を抑止したり、あるいはレーザーエネルギーやアーク放電エネルギーにより蒸着膜を除去することで形成される。

大面積電極列領域Ａ１，Ａ２はそれぞれ、フィルム長手方向Ｘに沿って、小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２の分割電極５のピッチよりも大きなピッチの、相対的により大面積分割状態で、複数の分割電極に区画されている。これらが第１の中面積電極ａ１と第２の中面積電極ａ２とである（図２（ａ）参照）。

詳しくは、１列目の大面積電極列領域Ａ１は、フィルム幅方向Ｙに伸びる直線状の絶縁スリット４ａによってフィルム長手方向Ｘで区画されるが、この直線状の絶縁スリット４ａのピッチは小面積電極列領域Ｂ１における絶縁スリット４の１２ピッチ分に相当している（図２（ａ）参照）。また、２列目の大面積電極列領域Ａ２を区画する直線状の絶縁スリット４ａのピッチは、直線状の絶縁スリット４ａの２４ピッチ分に相当している。直線状の絶縁スリット４ａは絶縁スリット４の中央線分の延長線として形成されている（なお、これのみに限定されない）。

１列目の大面積電極列領域Ａ１において隣接する一対の直線状の絶縁スリット４ａ，４ａで仕切られて形成される第１の中面積電極ａ１は、フィルム長手方向Ｘに沿って繰り返しの状態で配列されている。また、２列目の大面積電極列領域Ａ２において隣接する一対の直線状の絶縁スリット４ａ，４ａで仕切られて形成される第２の中面積電極ａ２も、フィルム長手方向Ｘに沿って繰り返しの状態で配列されている。

なお、大面積電極列領域Ａ１，Ａ２のいずれか一方または両方について、直線状の絶縁スリット４ａを設けることなくフィルム長手方向Ｘに連続した領域としてもよい。

上記のように誘電体フィルム２に蒸着電極３が形成されて構成された金属化フィルム１を２シート用意し、図２に示すように、両シートの金属化フィルム１，１どうしを１８０°反転状態で一方の金属化フィルムの電極引き出し接続部７が他方の金属化フィルムの蒸着電極と重ならないように上下２層に重ね合わせる。上層の金属化フィルム１の側縁に沿う１列目の大面積電極列領域Ａ１に対し、その直下に下層の金属化フィルム１の２列目の小面積電極列領域Ｂ２が対向する。電極引き出し接続部７は絶縁マージン８に対向する。上層の金属化フィルム１における２列目の大面積電極列領域Ａ２は下層の金属化フィルム１における１列目の小面積電極列領域Ｂ１に対向する。また、上層の金属化フィルム１における１列目の小面積電極列領域Ｂ１は下層の金属化フィルム１における２列目の大面積電極列領域Ａ２に対向する。上層の金属化フィルム１の２列目の小面積電極列領域Ｂ２に対し、その直下に下層の金属化フィルム１の側縁の１列目の大面積電極列領域Ａ１が対向している。絶縁マージン８は電極引き出し接続部７に対向する。要するに、一方の金属化フィルムにおける小面積電極列領域は他方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域に対し対向している。

ここで、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域と他方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域とが対向すると短絡破壊するおそれがあるため、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける小面積電極列領域に対向することが好ましい。

上記のように上層の金属化フィルム１と下層の金属化フィルム１とを重ね合わせた状態で、図４に示すように、巻芯９の外周部に多重に巻回し、さらに最外層に外装フィルム１０を巻回した上でプレスによって図示のように細長小判状に扁平化し（扁平率が０．７以上）、金属化フィルム多層体１１を得る。さらに、金属化フィルム多層体１１の軸方向両端において金属溶射により電極引き出し部（メタリコン）１２，１２が形成され、高扁平の金属化フィルムコンデンサ素子Ｃを得る。電極引き出し部１２，１２は軸方向両側の電極引き出し接続部７，７に電気的に接続される。

なお、上記のように２枚重ねにした長尺な金属化フィルム１，１を巻回する代わりに、２枚重ねの短尺な金属化フィルム１，１を積層するタイプのコンデンサ素子もある。

図５は真空蒸着法において、ヒューズ６に位置対応する薄膜電極領域３Ｂを誘電体フィルム２上に形成する方法を概略的に示す断面図である。

フィルム長手方向Ｘに沿って所定の速度で直線状に搬送されていく誘電体フィルム２の下方に蒸発源加熱炉１３が配置されている。上下方向で蒸発源加熱炉１３と誘電体フィルム２との中間位置に膜厚制御用の遮蔽板１４が配置されている。膜厚制御用の遮蔽板１４にはフィルム幅方向Ｙの複数箇所に開口部１４ａが形成されている。誘電体フィルム２の下面に蒸着電極３が付着形成されることになるが、均一膜厚領域３Ａは開口部１４ａに位置対応して形成され、薄膜電極領域３Ｂは隣り合う開口部１４ａと開口部１４ａとの間で膜厚制御用の遮蔽板１４の開口していない遮蔽機能部１４ｂに位置対応して形成されることになる。

蒸発源加熱炉１３内に蒸着電極３の材料であるアルミニウムや亜鉛などの金属を投入し、加熱によって金属を溶融し蒸発させる。蒸発源加熱炉１３から蒸発する金属微粒子は上方に飛散し、膜厚制御用の遮蔽板１４に至ると、飛散経路が開口部１４ａを通る経路のみに制限され、開口部１４ａを上方へ通過した金属微粒子が、上方でフィルム長手方向Ｘに搬送されていく誘電体フィルム２の下面に着床し付着して一体化し成膜となる。

開口部１４ａを抜けて上方へ飛散する金属微粒子は、より上方へ進むにつれて飛散経路をフィルム幅方向Ｙの両側に広げながら拡散してゆく。そして開口部１４ａの両端相当位置から両側に離れるほど、その微粒子密度が減少してゆく。隣り合う開口部１４ａ，１４ａに挟まれた遮蔽機能部１４ｂに位置対応する誘電体フィルム２上の領域である薄膜電極領域３Ｂにおいては、左右両側の開口部１４ａ，１４ａからの金属微粒子が重なり合うことになる。したがって、薄膜電極領域３Ｂではその中央部ほど膜厚が薄く、中央部から左右方向に離れるに従って膜厚が徐々に増えてゆき、両端では均一膜厚領域３Ａでの膜厚にほぼ一致する。すなわち、これは、薄膜電極領域３Ｂとしての凹入溝３ｂの形状について前述したところの、溝幅方向での両端の高さ位置が均一膜厚領域３Ａの高さ位置と一致し、中央部での高さ位置が最も低くなる、全体として滑らかに湾曲凹入した樋形状（左右対称形）を呈するものとなる。

上記のように構成された本実施例の金属化フィルムコンデンサにおいては、蒸着電極３が片面に形成された誘電体フィルム２を備え、蒸着電極３には絶縁スリット４とヒューズ６とをもって保安機構を構成するように複数の分割電極５が形成され、各分割電極５は、絶縁スリット４に挟まれた蒸着電極３の極小部分からなるヒューズ６を介して蒸着電極３の他の領域に対して電気的に接続されている。そして、蒸着電極３の膜厚について、均一膜厚領域３Ａと薄膜電極領域３Ｂとに区画されている。すなわち、ヒューズ６の配置領域では薄膜電極領域３Ｂを構成するように均一膜厚領域（ヒューズの非配置領域）３Ａにおける均一な膜厚に比べて局所的により薄肉な膜厚に形成されている。

ヒューズ６に対応する薄膜電極領域３Ｂにおける膜抵抗値は、均一膜厚領域３Ａにおける膜抵抗値よりも大きい。なぜなら、膜抵抗値は膜厚に逆比例するからである。

絶縁破壊が発生した場合に、ヒューズ溶断電流による発熱でヒューズ６を溶断させ、保安動作を起こさせるのであるが、使用電圧が低いと絶縁破壊時のヒューズ溶断電流が不充分となり、ヒューズ６の溶断を引き起こせなくなってしまう（保安機能の失効）。この不都合を回避する対策として、例えば図１２に示すように、蒸着電極３の膜厚を全体的に減少させて（つまり電極引き出し接続部７を除くアクティブ部の全面にわたって均一な薄い膜厚状態とすることにより）膜抵抗値を上げるという手法を採用すると、今度はコンデンサの自己発熱が大きくなってしまうといったトレードオフの問題がある。

また、上記不都合の別の対策としては、ヒューズ６の寸法を小さくして、低いヒューズ溶断エネルギーでもヒューズを溶断させるという手法を採用することが考えられる。しかし、誘電体フィルムに最初から存在する絶縁欠陥部を起点とした絶縁破壊や経年劣化による絶縁破壊といった、コンデンサの自己回復のみで絶縁回復が可能な小規模な絶縁破壊に対してもヒューズ６が溶断してしまい、コンデンサの寿命性能の低下といったトレードオフの問題がある。

このような状況のもと、本発明においては、蒸着電極３を均一膜厚領域３Ａと薄膜電極領域３Ｂとに分けた上で、薄膜電極領域３Ｂにヒューズ６を配置しているので、たとえ使用電圧が低くなったとしても、絶縁破壊時のヒューズの溶断を確実化して保安機構を有効化するとともに、トータルとしての膜抵抗値の増大化の抑制によって、金属化フィルムコンデンサの自己発熱を抑えることができる。その結果として、寿命の向上を図ることができる。

さらに、次のような利点もある。金属化フィルム１におけるヒューズ６の数は非常に多い。そのヒューズ６を均一膜厚領域３Ａよりも薄肉な薄膜電極領域３Ｂに配置するのに、個々のヒューズ６ごとに他とは非連続な凹入部を対応させる、あるいは、比較的少数の平面２次元的に広がりをもって分布する複数個のヒューズ６のまとまりごとに他とは非連続な凹入部を対応させるといった構造では、誘電体フィルム２を連続的に搬送しながらの凹入部の形成は難しいものとなる。もっともこの方式を本発明は除外するものではない。

これに対して本実施例のように、薄膜電極領域３Ｂを、フィルム長手方向Ｘに沿って連続する直線状の凹入溝３ｂとして形成し、一連の多数のヒューズ６を直線状の凹入溝３ｂ内でフィルム長手方向Ｘに沿って所定のピッチで配列すれば、上記したように、ロール状に巻回した誘電体フィルム２を巻き出しながら直線状に搬送し、その搬送経路の途中に設けた蒸発源加熱炉１３から金属微粒子を蒸発飛散させて誘電体フィルム２の表面に、均一膜厚領域３Ａと薄膜電極領域３Ｂとを備えた蒸着電極３を連続的に成膜することができる。蒸発源加熱炉１３と誘電体フィルム２との間に複数の開口部１４ａを形成した膜厚制御用の遮蔽板１４を配置しておくだけの簡単で低コストな設備を用意するだけで、容易に対応することができる。これは、フィルム幅方向Ｙの複数箇所において、それぞれフィルム長手方向Ｘに沿って連続する直線状の凹入溝３ｂを形成する場合でも同様である。

上記の実施例では、薄膜電極領域３Ｂとしての直線状の凹入溝３ｂを樋形状の断面形状に形成したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図６に示すように種々の断面形状のもので形成してもよい。図６（ａ）では、凹入溝３ｂの断面形状がテーパー状に傾斜する２つの斜面が溝の最低部（左右の中央部）で交わるような薄手の三角形状となっている。図６（ｂ）では、凹入溝３ｂの断面形状が溝の底部が誘電体フィルム２の表面と平行な一定の幅を有し、その底部の幅方向両端から比較的急な角度で傾斜する逆台形状となっている。なお、その他の断面形状であってもよい。

また、本発明は上記の実施例の変形例として、次のような実施例も含むものである。

図７に示す実施例の場合、小面積電極列領域Ｂ２における個々の分割電極５の両サイドの絶縁スリット４，４がそれぞれの途中部で分断され、その分断部の位置にヒューズ６ａ，６ａが形成されている。フィルム長手方向Ｘで隣接する分割電極５，５どうしはヒューズ６ａを介して電気的に接続されている。

大面積電極列領域Ａ１と小面積電極列領域Ｂ１との境界部に展開する薄膜電極領域３Ｂ₁、小面積電極列領域Ｂ１と大面積電極列領域Ａ２との境界部に展開する薄膜電極領域３Ｂ₂、および大面積電極列領域Ａ２と小面積電極列領域Ｂ２との境界部に展開する薄膜電極領域３Ｂ₃については、図１～図３の実施例の場合と同様のものとなっている。

さらに、小面積電極列領域Ｂ２において、フィルム長手方向Ｘで隣接する分割電極５，５どうし間のヒューズ６ａがフィルム長手方向Ｘに沿って直線状に配列された薄膜電極領域３Ｂ₄に形成されている。

図８に示す実施例の場合、小面積電極列領域Ｂ２における個々の分割電極５を２つの細分化小電極５ａ，５ｂから構成している。細分化小電極５ａと細分化小電極５ｂとの間に一対の絶縁スリット４，４の中間部から垂直（フィルム長手方向Ｘ）に延出された仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂが形成され、仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂの延出端どうし間にヒューズ６ｂが形成されている。細分化小電極５ａと細分化小電極５ｂとはヒューズ６ｂを介して電気的に接続されている。さらに、細分化小電極５ｂの両サイドの絶縁スリット４，４がそれぞれの途中部で分断され、その分断部の位置にヒューズ６ａ，６ａが形成されている。フィルム長手方向Ｘで隣接する細分化小電極５ｂ，５ｂどうしはヒューズ６ａを介して電気的に接続されている。

さらに、フィルム長手方向Ｘで隣接する細分化小電極５ｂ，５ｂどうし間のヒューズ６ａがフィルム長手方向Ｘに沿って直線状に配列された薄膜電極領域３Ｂ₄に形成されている。また、仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂの延出端どうし間のヒューズ６ｂがフィルム長手方向Ｘに直線状に配列された薄膜電極領域３Ｂ₅に形成されている。薄膜電極領域３Ｂ₅には仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂも配置されている。

図９に示す実施例の場合、図８の実施例の形態に対して、小面積電極列領域Ｂ１を変形したものに相当している。すなわち、小面積電極列領域Ｂ１における個々の分割電極５を２つの細分化小電極５ａ，５ｂから構成している。細分化小電極５ａと細分化小電極５ｂとの間に一対の絶縁スリット４，４の中間部から垂直（フィルム長手方向Ｘ）に延出された仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂが形成され、仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂの延出端どうし間にヒューズ６ｂが形成されている。細分化小電極５ａと細分化小電極５ｂとはヒューズ６ｂを介して電気的に接続されている。

さらに、仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂの延出端どうし間のヒューズ６ｂがフィルム長手方向Ｘに直線状に配列された薄膜電極領域３Ｂ₆に形成されている。薄膜電極領域３Ｂ₆には仕切り用の絶縁スリット４ｂ，４ｂも配置されている。

図１０に示す実施例は、小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２における細分化小電極５ａ，５ｂ，５ｃの数を３つに増やしたものとなっている。フィルム長手方向Ｘに沿って配列されるヒューズ６の列のいずれもが薄膜電極領域３Ｂに配置されている。

図１１に示す実施例では、大面積電極列領域Ａ１，Ａ２に接するヒューズ６の列のみが薄膜電極領域３Ｂに配置されている。

本発明は、誘電体フィルムの薄膜化傾向のために絶縁破壊が起きやすくなっていた金属化フィルムコンデンサにおいて、使用電圧の低下等のために充分なヒューズ溶断電流が得られない場合でも、コンデンサの自己発熱を抑制しながら、確実にヒューズ動作させてコンデンサ寿命の向上を図る技術として有用である。

１金属化フィルム
２誘電体フィルム
３蒸着電極
３Ａ均一膜厚領域（ヒューズ非配置領域）
３Ｂ薄膜電極領域
３ｂ凹入溝
４，４ａ，４ｂ絶縁スリット
５分割電極
５ａ，５ｂ，５ｃ細分化小電極
６，６ａ，６ｂヒューズ
Ａ１，Ａ２大面積電極列領域
Ｂ１，Ｂ２小面積電極列領域
Ｘフィルム長手方向
Ｙフィルム幅方向

Claims

蒸着電極が少なくとも片面に形成された誘電体フィルムにおける前記蒸着電極には絶縁スリットとヒューズとをもって保安機構を構成するように複数の分割電極が形成され、
前記ヒューズは、隣接する前記分割電極どうし及び前記分割電極群と前記蒸着電極の他の領域を仕切る前記絶縁スリットのうち前記誘電体フィルム長手方向に沿う部分どうし間に挟まれた前記蒸着電極の極小部分であって、前記各分割電極を前記蒸着電極の他の領域に対して電気的に接続するものとして構成され、かつ前記誘電体フィルム長手方向に沿って所定のピッチで配列され、
さらに、前記蒸着電極は、前記ヒューズの配置領域では薄膜電極領域を構成するようにこのヒューズの非配置領域に比べて局所的により薄肉な膜厚に形成され、
前記薄膜電極領域は、前記誘電体フィルム長手方向に沿って連続する直線状の凹入溝であって、当該凹入溝は前記誘電体フィルム幅方向においてその両端部側から前記ヒューズの部分に近づくにつれて前記蒸着電極の膜厚が次第に減少するように形成されていることを特徴とするコンデンサ素子用の金属化フィルム。
前記蒸着電極は、誘電体フィルム長手方向に沿って相対的な小面積分割状態で展開する小面積電極列領域と誘電体フィルム長手方向に沿って連続状態または相対的な大面積分割状態で展開する大面積電極列領域とのセットが誘電体フィルム幅方向に沿って繰り返し配列された状態に構成され、
前記ヒューズは前記直線状の凹入溝内においてその底部に沿って所定のピッチで配列され、
前記小面積電極列領域の前記各分割電極は前記ヒューズを介する状態で前記大面積電極列領域に対して電気的に接続されている請求項１に記載のコンデンサ素子用の金属化フィルム。
前記各分割電極は誘電体フィルム幅方向に沿って細長い形状に形成されて、
前記細長い形状の分割電極の長手方向が誘電体フィルム長手方向に対して直交状態となっている請求項２に記載のコンデンサ素子用の金属化フィルム。
請求項２または請求項３に記載のコンデンサ素子用の金属化フィルムを２枚重ね合わせて一対の金属化フィルムを構成した金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記一対の金属化フィルムのうち一方の金属化フィルムにおける前記大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける前記小面積電極列領域に対向している金属化フィルムコンデンサ。