JPH0770418B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は進相用やモーター駆動用等の電力用，電気機器
用さらに各種電源回路や通信機器に使われる電子機器用
の金属化フィルムコンデンサに関するものである。

従来の技術 ポリプロピレン（PP）フィルムを用いたコンデンサは、
ポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムのコンデ
ンサ等より誘電損失が低く、また電気的耐圧も優れてい
ることより電力用，電気機器用，電子機器用等のコンデ
ンサとして広範囲に使用されてきている。電極に蒸着金
属を用いた金属化PPフィルムコンデンサは電極として金
属箔を用いたコンデンサより小型軽量であり、生産性も
優れていることから、中電圧，低電圧用途のコンデンサ
の主流を占めてきている。また、この金属化フィルムコ
ンデンサでは蒸着金属化層を分割することにより、コン
デンサを小さな静電容量をもつ小片部の集合体とし、コ
ンデンサの破壊時には破壊した小片部が導出用メタリコ
ン部から開放されることによりコンデンサの安全性を確
保する保安機能性が提案され工業化されてきている。こ
こでは通常の電圧課電では各々の小片部は開放されるこ
となく、コンデンサが電気破壊を起した時のみ、その破
壊個所の小片部が開放されることが極めて重要なことで
ある。

特に金属化フィルムコンデンサには特有の自己回復機能
がある。つまり、フィルム中のピンホールや不純物等に
よる電気的弱点部を有する個所が課電下でショートある
いは局部的な破壊を起しかけても、そこで発生するジュ
ール熱で瞬間的にその小さな局部の蒸着電極金属層を飛
散し、コンデンサとしての絶縁性を回復する自己回復機
能を有している。通電寿命試験においてもこの自己回復
が発生するが、フィルム製膜技術の進歩も手伝って、今
日では自己回復での蒸着電極金属層の飛散面積は極めて
小さく、通電寿命試験での静電容量の減少に大きく影響
することはなくなってきている。

ところが、分割小片部からなる保安機能を有する金属化
フィルムコンデンサでは、この自己回復発生時に自己回
復エネルギーにより、自己回復発生個所を有する小片部
が導出用メタリコン部から開放されると静電容量の減少
を来たし、コンデンサとしての品質，信頼性を低下させ
ることになる。

従って自己回復発生時での自己回復発生小片部の導出用
メタリコン部からの開放を抑制して通電時の未破壊状態
での静電容量減少を少なくし、且つ、コンデンサ破壊時
での破壊小片部の開放性を良くするという技術的困難さ
を有している。このため金属化層の分割幅や導出用メタ
リコン側の端部近辺の金属化層部に非金属化部個所を設
ける工夫や、導出用メタリコンの粒子径及びメタリコン
付着強度等、メタリコン吹付条件など、色々な提案がさ
れてきている。

２葉の片面金属化PPフィルムを重ねて積層巻回してなる
保安機能付コンデンサの巻取素子の一例を第１図に示
す。図中、１は分割された電極金属化層３を有する片面
金属化PPフィルム、２は分割してない電極金属化層４を
有する片面金属化PPフィルムである。５は分割された金
属化面で導出用メタリコン側の端部近辺に設けられた非
金属化部である。分割幅Ｄと非金属化部幅の和（d₁＋
d₂）の比率を非金属化占積率Ｐとすると、 となり、Ｐが大きくなると非金属化部５のある端部側で
は導出用メタリコンからコンデンサを形成する金属化面
３に流れる電流密度が非金属化でない部所で増大する。
従って分割小片部で破壊が発生した場合、その分割小片
部が導出用メタリコン部から開放され易くなるのであ
る。この非金属化占積率は使用PPフィルムの厚さやコン
デンサの使用電圧等に応じて最適な値で設計されてきて
いる。

発明が解決しようとする課題 前述の如く、分割電極層による保安機能性をもつ金属化
フィルムコンデンサでは、通電寿命試験における静電容
量減少の抑制と破壊時における保安機能の動作性向上の
両立が必要であるが、金属化PPフィルムコンデンサでは
高温領域における場合、あるいはフィルムを薄く高電位
傾度化した場合、保安機能性が低下する問題点を有して
いた。導出用メタリコンのコンタクトを弱める方法や前
記非金属化占積率を増やす方法等が考えられているが、
これらは破壊時における導出用メタリコンからの開放性
を上げ、保安機能性の向上には効果的であるが、通電寿
命試験での静電容量減少が大きくなる。

保安機能性と、通電寿命試験での静電容量減少抑制の両
者に最適なメタリコンコンタクト力や非金属化占積率は
極めて裕度の狭いものとなり、生産製造のばらつきを考
慮すると極めて困難なものであった。

この問題点を解決するため、保安機能性に関する研究を
進め、数多くの保安機能性試験で不動作となるコンデン
サを深く分析研究した結果、破壊時に保安機能が働かな
いコンデンサの破壊形態は複数の層に渡って同一個所が
破壊する、謂ゆる貫通型破壊を起していることが判明し
た。このことを踏え、本発明者は更に研究を進め従来に
なく通電寿命試験での静電容量減少も極めて小さく、且
つ保安機能性も優れた金属化PPフィルムコンデンサを得
た。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の金属化フィルムコン
デンサは、一方のPPフィルムの厚さが他方のPPフィルム
の厚さの1.2倍以上である厚さの異なる２葉の片面金属
化PPフィルムを対として積層巻回され、少くとも一方の
蒸着電極が保安機能性を具備すべく分割処理がされてな
るものである。

実施例 （実施例−１） 厚さ５μm,5.5μm,6μm,7μｍの片面アルミニウム金属P
Pフィルムを用い、組合せを変えて２葉を対として積層
巻回し、Ｃ＝30μＦのコンデンサを製作した。どちらか
一方の金属化層は分割により小片電極に区切られた構造
で、分割の幅は60mmとした。また分割された金属化層に
は適切な非金属化部が設けられている。

コンデンサは各々15個製作し、各々10個はJISに基いて
保安機能試験を周囲温度85℃で行い、各々残りの５個は
80℃での通電寿命試験を行った。片面金属化PPフィルム
の組合せとそれぞれの保安機能試験結果を第１表に示
す。通電寿命試験の結果は第２図に示す。

第２図は通電寿命時間に対する静電容量の減少を％で示
しており（ΔC/C（％））、，，，，は第１
表のコンデンサ記号である。プロット点は各々５個のコ
ンデンサの平均値をプロットしている。第１表と第２図
の結果から、本発明の構造（，タイプのもの）にお
いては、保安機能性の高い、且つ、通電寿命試験での静
電容量減少の少いコンデンサを提供することが明らかで
ある。

更にの組合せに関して保安機能性を重視し分割された
金属化層の非金属化占積率を大きくした場合のコンデン
サを同様に製作したが、保安機能試験結果は良好である
が、通電寿命試験では500時間で−10％以上の静電容量
減少をきたした。

（実施例−２） 片面亜鉛金属化PPフィルムの厚さを変えて、Ｃ＝50μＦ
のコンデンサを製作した。どちらか一方の金属化層は分
割により小片電極に区切られた構造で、分割の幅は40mm
とした。また分割された金属化層には適切な幅で非金属
化部が設けられている。製作したコンデンサを周囲温度
85℃でJISに基づき、保安機能試験を行った。金属化PP
フィルムの組合せとそれぞれの保安機能試験結果を第２
表に示す。第２表の結果からも本発明構造（，タイ
プのもの）において優れた保安機能性を有していること
が明らかである。

発明の効果 以上のように、本発明の構造により、従来困難であった
高温度領域や高電位傾度設計時での優れた保安機能を有
する金属化PPフィルムコンデンサを実現することができ
た。

これは単なるPPフィルム厚さの組合せによったものでな
く、保安機能性を探求する中、保安機能試験の不動作時
の破壊形態を追求し、それが主に複数層に渡り同一個所
で起る貫通型破壊であることを見極め、破壊を起したPP
フィルムに隣接する他方のPPフィルムが1.2倍以上の厚
さであれば貫通型破壊に進展しないことを見い出し、コ
ンデンサに具現化したもので、極めて発明性のあるもの
であり、新規、且つ産業効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は保安機能付コンデンサの展開斜視図、第２図は
同コンデンサにおける通電寿命試験時の容量変化を示す
特性図である。 1,2……片面金属化PPフィルム、３……分割電極金属化
層、４……電極金属化層、５……非金属化部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方のポリプロピレンフィルムの厚さが他
   方のポリプロピレンフィルムの厚さの1.2倍以上である
   厚さの異なる２葉の片面金属化ポリプロピレンフィルム
   を対として積層巻回され、少なくとも一方の蒸着電極が
   保安機能性を具備すべく分割処理がされている金属化フ
   ィルムコンデンサ。