JPH07169637A - 直列型フィルムコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

直列型フィルムコンデンサおよびその製造方法

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JPH07169637A
JPH07169637A JP6252268A JP25226894A JPH07169637A JP H07169637 A JPH07169637 A JP H07169637A JP 6252268 A JP6252268 A JP 6252268A JP 25226894 A JP25226894 A JP 25226894A JP H07169637 A JPH07169637 A JP H07169637A
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dielectric
film capacitor
series
thickness
conductive layers
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JP6252268A
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Kevin J Doll
ジェイ ドール ケビン
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Philips Electronics NV
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/015Special provisions for self-healing

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センターマージン電極のギャップ近傍におけ
る耐酸化特性を改善した直列型金属化フィルムコンデン
サを提供する。 【構成】 金属層16,17 の厚さを、低酸化領域よりも高
酸化領域において厚くなるように変化させた直列型の金
属化フィルムコンデンサ。特に、センターマージン電極
15のギャップ11を画成するエッジ部分20,21 で、センタ
ーマージン電極15の残りの部分9,10よりも厚くする。こ
のエッジ部分20,21 で厚さを厚くすることで、酸化作用
を低減すると共に、それに関連するギャップ11間の電位
によって生じるキャパシタンスの減少を低減する。この
ように、厚さを変えることで、エッジ部分20,21 での酸
化作用を減少させると同時に、低酸化領域での自己回復
作用を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属化フィルムコン
デンサ、特に、金属化フィルム直列型コンデンサおよび
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、金属化フィルムコンデンサは、
誘電体物質よりなる複数のシートを有し、各シートは、
誘電体物質上に、コンデンサ電極を構成する層、通常金
属よりなる導電層を有する。導電層は、一般に、誘電体
の一方の側にのみ形成され、この誘電体上の導電層は、
隣接する誘電体のコーティングが施されていない側に対
向して配置される。したがって、導電層は、電荷を保持
する誘電体によって互いに電気的に絶縁されている。
【0003】直列型の金属化フィルムコンデンサは、図
1に示すように、センターマージン電極およびフローテ
ィング電極を有する。センターマージン電極15は、二
つの隣接する導電層16,17を形成し、これら導電層
16,17はギャップ11によって互いに分離されてい
る。フローティング電極は、第2の誘電体19を有し、
その上に二つの層16,17と対向して導電層13を有
する。第1のキャパシタンスは、センターマージン電極
の第1の導電層16、誘電体12およびフローティング
電極13によって形成される。第2のキャパシタンス
は、センターマージン電極の第2の導電層17、誘電体
12およびフローティング電極13によって形成され
る。共通のフローティング電極は、二つのキャパシタン
スを直列に接続して、センターマージン電極のギャップ
11を渡って、導電層16,17間に電位を生じさせ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】金属化フィルムコンデ
ンサは、自己回復作用を持つことが知られており、それ
により、誘電体の対向する導電層間で、誘電体内の欠陥
によって生じる短絡回路を、除去、すなわち自己回復す
る。自己回復作用は、直列型コンデンサにおいて、誘電
体12内の欠陥がセンターマージン電極15をフローテ
ィング電極13に短絡させるときに、電極の金属を酸化
させるように生じる。この酸化は、短絡を回復する絶縁
体として機能する。しかしながら、センターマージン電
極を構成する金属があまり厚いと、金属を酸化および/
または気化するのに要する熱によって、センターマージ
ン電極は誘電体を通してフローティング電極に溶け込
み、内部短絡は回復しない。
【0005】上記の金属化フィルム直列型コンデンサに
関連する問題は、センターマージン電極のギャップに生
じる。ギャップ間に生じる電位は、センターマージン電
極の近傍において、ギャップに隣接する金属を酸化させ
る。この酸化は、導電層16および17の有効領域を減
少させ、コンデンサの全体のキャパシタンスを低下させ
る。
【0006】この発明の目的は、センターマージン電極
のギャップ近傍における耐酸化特性を改善した直列型金
属化フィルムコンデンサを提供しようとするものであ
る。
【0007】この発明の他の目的は、金属化フィルムコ
ンデンサの自己回復作用を有し、かつセンターマージン
電極のギャップ近傍における耐酸化特性を改善したセン
ターマージン電極を提供しようとするものである。
【0008】さらに、この発明の他の目的は、センター
マージン電極のギャップ近傍における耐酸化特性を改善
した多段直列型金属化フィルムコンデンサを提供しよう
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、金属
化フィルム直列型コンデンサが得られる。直列型コンデ
ンサは、誘電体と、この誘電体の一方の側に設けた第1
および第2の隣接する導電層とを有する。隣接する導電
層は、それら間にギャップを形成するように互いに分離
される。第3の導電層は、第1および第2の導電層とは
反対側の誘電体の他方の側に配置される。第1および第
2の隣接する導電層は、それらの主要な部分の公称厚さ
よりも厚い、ギャップを画成するエッジ部分を有する。
【0010】この発明は、センターマージン電極の隣接
する導電層間のギャップ間電位が、ギャップを画成する
導電層のエッジ部分に沿ってのみ、金属の酸化を生じさ
せるという認識に基づいている。導電層の全体にわたっ
て金属の厚さを増加させると、酸化作用は減少するが、
逆に、コンデンサの自己回復作用に影響を及ぼすことに
なる。対向する導電層間に電気的短絡が生じると、誘電
体に微小な孔が形成される。この短絡は、孔の周囲にお
いて、短絡で生じた熱による導電層の部分の酸化および
/または気化によって除去される。センターマージン電
極の導電層の全幅にわたる金属を、上記のエッジ部分で
の酸化を防止するのに十分に厚くすると、短絡を除去す
るのに要する熱は、厚い導電層を誘電体を経て、酸化よ
りもむしろ溶解するようになり、短絡は回復しない。ギ
ャップを画成するエッジ部分に沿ってのみ、金属の厚さ
を厚くすることによって、酸化およびその結果としての
キャパシタンスの減少が解消される一方、コンデンサの
主要部分において自己回復作用が保持される。
【0011】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2826
481号明細書には、電極のリード端を、リード線に物
理的に良好に接続するために、部分的に厚くした金属化
フィルムコンデンサが記載されている。しかし、この文
献では、センターマージン電極に沿った酸化や自己回復
作用については、考慮されていない。
【0012】この発明の実施例において、巻回型の直列
型コンデンサは、スパイラル構造からなり、第1および
第2の導電層を有する第1の誘電体が、第3の導電層を
有する第2の誘電体と、スパイラル構造のラジアル方向
に交互に配置される。
【0013】また、この発明の実施例において、多段直
列コンデンサは、誘電体層上に多数のセンターマージン
電極を含む。
【0014】
【実施例】図2は、この発明に係る巻回型の直列金属化
コンデンサを示すもので、終端はその構造を示すために
巻回していない。図1と同じ参照番号は、同様の素子を
示す。また、図面は、この発明を理解し易くするため
に、一定の比率では描いていない。この直列型コンデン
サは、センターマージン電極15を有するシート状の第
1の誘電体12と、フローティング電極13を有するシ
ート状の第2の誘電体19とを有する。センターマージ
ン電極15は、誘電体12に隣接し、かつギャップ11
によって分離された、第1の導電層16および第2の導
電層17を有する。フローティング電極13は、誘電体
19上に一つの導電層を有する。上記の各導電層は、特
に、ZnまたはAlに、0.5〜1.0%のAg,C
u,Fe,Sn等の核形成物質を含む金属をもって構成
する。この金属は、種々の方法で形成できるが、公知の
真空蒸着技術によって形成するのが好適である。誘電体
層は、ポリエステル、ポリカーボネート、四フッ化エチ
レン(商品名;テフロン)等の種々の物質で形成するこ
とができる。これらの物質の中で、ポリプロピレンは好
適である。
【0015】第2の誘電体シートは、電極13を誘電体
12の被覆されていない側に対向させて配置する。二枚
の誘電体シート12,19は、一緒にスパイラル状に巻
回して、それらの電極が巻回構造のラジアル方向に交互
に配置されるようにする。
【0016】導電層16,17の各々は、二つのキャパ
シタンスの一つに一致する。第1のキャパシタンスは、
導電層16、誘電体12および導電層13によって決定
され、第2のキャパシタンスは、導電層17、誘電体1
2および導電層13によって決定される。これら二つの
キャパシタンスは、フローティング電極13を介して電
気的に直列に接続される。
【0017】従来の電極において、導電層16,17お
よび13は、コンデンサが自己回復作用を持つように設
定された公称厚さを有する。誘電体シートが、対向する
導電層を短絡させる小さな欠陥を有すると、短絡により
その接触部分の金属領域を酸化させて、短絡を解消す
る。このような自己回復作用は、上記の公称厚さが、誘
電体の厚さの約0.5%よりも薄いときに生じる。
【0018】コンデンサの直列接続で、電荷がコンデン
サに保持されると、二つの導電層16,17間のギャッ
プ11を通して電位が生じる。この電位は、ギャップ1
1を画成するエッジ部分20,21に沿って導電層1
6,17を酸化させることを確かめた。この酸化は、導
電層16,17の導電領域を減少させ、コンデンサの全
体としてのキャパシタンスを減少させる。この発明にお
いては、導電層16,17の厚さ18を、最も酸化され
易いエッジ部分20,21においてのみ、公称厚さより
も厚くする。この場合でも、エッジ部分において酸化が
生じるが、厚さを増加させれば、その厚さ全体に亘って
酸化されることはないので、電荷保持領域は減少しない
ようになる。導電層16,17の残りの主要部分9,1
0は、公称厚さとする。したがって、自己回復作用は、
この電極の主要部分において保持され、酸化によるキャ
パシタンスの減少は阻止される。
【0019】導電層16,17および13を真空蒸着に
よって形成する場合には、エッジ部分20,21の厚さ
を、主要部分9,10に比べて、それらの主要部分9,
10をマスクすることにより増加させることができる。
【0020】図3は、多数の直列接続したキャパシタン
スを得るために、誘電体12上に多数のセンターマージ
ン電極15を形成した多段直列コンデンサを示すもので
ある。この実施例において、全てのセンターマージン電
極15のエッジ部分20,21,22は、改良された酸
化抵抗を得るために、厚さを増加させる。フローティン
グ電極13も、図示しないが、それぞれのエッジ部分に
おいて、厚さを増加させることができる。センターマー
ジン電極15の総数は、必要とされるキャパシタンスに
応じて増加または減少することができる。フローティン
グ電極13の総数は、センターマージン電極15の総数
に依存する。
【0021】図2に示すコンデンサは、1.8μF、A
C660ボルトの直列型コンデンサである。誘電体1
2,19は、ほぼ8μmの厚さのポリプロピレンからな
る。センターマージン電極15は、0.5%のAgを含
むAgを核とするZnで形成し、残りの主要部分は、ポ
リプロピレンの上面に、Znを厚さ23がほぼ0.02
μmに真空蒸着して形成する。しかし、ギャップ11を
画成するエッジ部分20,21の厚さ18は、ほぼ0.
04μmとする。ギャップ11は、5mmの幅W1を有
する。エッジ部分20,21の各々は、1mmの幅W2
を有し、主要部分9,10の各々は、21.9mmの幅
W3を有する。センターマージン電極のエッジ部分2
0,21の金属は、ほぼ3〜5Ω/mm2 の抵抗を有す
るが、電極の公称厚さの主要部分9,10は、ほぼ6〜
10Ω/mm2 の抵抗を有する。
【0022】寿命試験によれば、この発明に係るコンデ
ンサは、図1に示した従来のコンデンサと比較して、キ
ャパシタンスの経時的な減少がかなり小さいことが明ら
かとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の金属化フィルム直列型コンデンサの断面
図である。
【図2】この発明の一実施例における巻回型の金属化フ
ィルム直列型コンデンサの斜視図である。
【図3】この発明の他の実施例における多段直列コンデ
ンサの斜視図である。
【符号の説明】
11 ギャップ 12,19 誘電体 13 フローティング電極(導電層) 15 センターマージン電極 16,17 導電層 20,21,22 エッジ部分

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体と、この誘電体の一方の側におい
    て、ギャップを介して分離された第1および第2の隣接
    する導電層と、前記誘電体の他方の側において、前記第
    1および第2の導電層の双方に対向する第3の導電層と
    を有する直列型フィルムコンデンサにおいて、 前記第1および第2の導電層は、主要部分では公称厚さ
    を有し、前記ギャップを画成するエッジ部分では、前記
    公称厚さよりも大きい厚さを有することを特徴とする直
    列型フィルムコンデンサ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の直列型フィルムコンデン
    サにおいて、前記ギャップを画成するエッジ部分は、前
    記公称厚さのほぼ2倍の厚さを有することを特徴とする
    直列型フィルムコンデンサ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の直列型フィルム
    コンデンサにおいて、前記誘電体はポリプロピレンから
    なり、前記第1および第2の導電層は、前記ポリプロピ
    レン上に金属を真空蒸着してなることを特徴とする直列
    型フィルムコンデンサ。
  4. 【請求項4】 請求項2または3記載の直列型フィルム
    コンデンサにおいて、前記公称厚さは、ほぼ0.02μ
    m、前記エッジ部分の厚さは、ほぼ0.04μm、前記
    誘電体は、ほぼ8μmの厚さであることを特徴とする直
    列型フィルムコンデンサ。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の直列型
    フィルムコンデンサにおいて、前記コンデンサは、前記
    誘電体の一方の側に、多数の第1および第2の隣接する
    導電層を有する多段直列コンデンサであることを特徴と
    する直列型フィルムコンデンサ。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の直列型
    フィルムコンデンサにおいて、前記第1および第2の導
    電層は、前記誘電体の一方の側に真空蒸着した金属から
    なり、前記第3の導電層は、第2の誘電体の一方の側に
    真空蒸着した金属からなることを特徴とする直列型フィ
    ルムコンデンサ。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の直列型フィルムコンデン
    サにおいて、前記コンデンサは、スパイラル構造を有
    し、前記第1および第2の導電層を有する前記第1の誘
    電体が、前記スパイラル構造のラジアル方向において、
    前記第3の導電層を有する前記第2の誘電体と交互に配
    置したことを特徴とする直列型フィルムコンデンサ。
  8. 【請求項8】 金属化フィルム直列型コンデンサを製造
    するにあたり、 第1の誘電体の一方の側に、ギャップを形成するように
    第1および第2の隣接する導電層を、それぞれ主要部分
    では公称厚さに、前記ギャップを画成するエッジ部分で
    は前記公称厚さよりも大きい厚さで被覆する工程と、 第2の誘電体上に第3の導電層を被覆する工程と、 前記第3の導電層を前記第1の誘電体の他方の側に対向
    させて、前記第1および第2の誘電体を互いに対向して
    位置させる工程とを有することを特徴とする直列型フィ
    ルムコンデンサの製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の直列型フィルムコンデン
    サの製造方法において、前記第1および第2の導電層を
    有する前記第1の誘電体が、スパイラル構造のラジアル
    方向において、前記第3の導電層を有する前記第2の誘
    電体と交互に配置されるスパイラル構造を形成するよう
    に、前記第1および第2の誘電体を互いに巻回する工程
    を有することを特徴とする直列型フィルムコンデンサの
    製造方法。
JP6252268A 1993-10-21 1994-10-18 直列型フィルムコンデンサおよびその製造方法 Pending JPH07169637A (ja)

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