JPH09162062A - Metallized film capacitor - Google Patents

Metallized film capacitor

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JPH09162062A
JPH09162062A JP34583695A JP34583695A JPH09162062A JP H09162062 A JPH09162062 A JP H09162062A JP 34583695 A JP34583695 A JP 34583695A JP 34583695 A JP34583695 A JP 34583695A JP H09162062 A JPH09162062 A JP H09162062A
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Yoshito Kasai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallized film capacitor which can effectively suppress the heat deterioration of a dielectric film caused by corona discharge between an external metallicon electrode and a vapor-deposited metal. SOLUTION: A metallized film capacitor is manufactured by forming a capacitor element 16 by winding a pair of metallized films 14 formed on the surface of a dielectric film 12 except a margin section 24 by vapor deposition around the dielectric film 12 and external electrodes 18 by melt-spraying a metallic material upon both end faces of the element 16. Each metallized film 14 is provided with a thin film section 26 which is grown by using metallic particles as nuclei and an ungrown thin film section 28 to which metallic particles are attracted by an electrostatic interaction, such as the van del Waals force, etc., and the section 28 is formed so that one end 28a side of the section 28 can be brought into contact with the margin section 24 and the other end 28b side with the section 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は金属化フィルムコ
ンデンサに係り、特に金属化フィルムの蒸着金属とメタ
リコン製外部電極との間に生ずるコロナ放電によって、
誘電体フィルムが熱劣化することを抑制するための対策
を講じた金属化フィルムコンデンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metallized film capacitor, and more particularly, to a corona discharge generated between a metallized film vapor-deposited metal and a metallikon external electrode.
The present invention relates to a metallized film capacitor in which measures are taken to suppress thermal deterioration of a dielectric film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の金属化フィルムコンデンサは、ポ
リプロピレンやポリエチレン等より成る誘電体フィルム
の表面に、それぞれアルミニウムや亜鉛等より成る電極
膜を10nm〜80nmの厚さで被着させた金属化フィルムを積
層した後に、巻取機によって巻回して終端部を止着し、
これに加熱及び加圧処理を施してコンデンサ素子を形成
し、該コンデンサ素子の両端面に金属材料を溶射してリ
ード端子接続用の外部電極(メタリコン電極)を形成し
て成る。上記誘電体フィルムの表面には、一方の側辺に
沿って所定の幅でマージン部(すなわち電極膜に覆われ
ない部分)が確保されている。また、他方の誘電体フィ
ルムの表面にも、上記とは反対側の側辺に沿って同様の
マージン部が確保されている。
2. Description of the Related Art A conventional metallized film capacitor is a metallized film in which an electrode film made of aluminum, zinc, or the like is applied to the surface of a dielectric film made of polypropylene, polyethylene, or the like to a thickness of 10 nm to 80 nm. After stacking, wind with a winder to fix the end part,
This is subjected to heat and pressure treatment to form a capacitor element, and a metal material is sprayed on both end surfaces of the capacitor element to form external electrodes (metallikon electrodes) for connecting lead terminals. On the surface of the dielectric film, a margin portion (that is, a portion not covered with the electrode film) is secured with a predetermined width along one side. Further, a similar margin portion is secured on the surface of the other dielectric film along the side opposite to the above.

【0003】図15は、上記のようにして得られた金属
化フィルムコンデンサ70の内部構造を示す断面図であ
り、各電極膜72が、それぞれ誘電体フィルム12を間に介
して対向配置されている様子が描かれている。また、積
層された各電極膜72の一方の端部72aは、それぞれ交互
に左右の外部電極18に接続されている。さらに、各電極
膜72の他方の端部72b(誘電体フィルム12のマージン部
24と接する側の端部)と左右何れかの外部電極18との間
には、空隙32が形成されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing the internal structure of the metallized film capacitor 70 obtained as described above, in which the electrode films 72 are opposed to each other with the dielectric film 12 interposed therebetween. It is drawn that it is. Further, one end portions 72a of the laminated electrode films 72 are alternately connected to the left and right external electrodes 18, respectively. Further, the other end portion 72b of each electrode film 72 (the margin portion of the dielectric film 12 is
A space 32 is formed between the end portion (on the side in contact with 24) and either the left or right external electrode 18.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、各電極膜72
の端部72bと外部電極18との間に形成される上記空隙32
は、本来、上記マージン部24に対応した十分な幅が確保
されるべきであるが、実際には外部電極18の形成に際し
て、溶融したメタリコンが上記空隙32に侵入する結果、
その幅がかなり狭小化することとなる。しかも、侵入し
たメタリコンの表面は不均一な形状となり、尖鋭部が生
じるため、そこに電界が集中し、比較的低い電圧で外部
電極18と電極膜72の端部72bとの間に沿面コロナ放電が
生成される。この沿面コロナ放電は、やがて空隙32にお
ける空間放電に移行し、そのコロナ放電による熱エネル
ギによって、電極膜72が加熱されると共に、誘電体フィ
ルム12が熱劣化し、甚だしい場合には絶縁破壊が生じ
て、当該誘電体フィルム12の上下に配された電極膜72,
72間が短絡することとなる。
By the way, each electrode film 72
The gap 32 formed between the end 72b of the
Originally, a sufficient width corresponding to the margin portion 24 should be ensured, but actually, when the external electrode 18 is formed, the molten metallikon enters the void 32,
The width will be considerably narrowed. Moreover, the surface of the metallikon that has entered has a non-uniform shape and a sharp portion is generated, so that the electric field is concentrated there, and a creeping corona discharge is generated between the external electrode 18 and the end 72b of the electrode film 72 at a relatively low voltage. Is generated. This creeping corona discharge eventually shifts to a space discharge in the air gap 32, and the heat energy of the corona discharge heats the electrode film 72, and the dielectric film 12 is thermally deteriorated, which causes dielectric breakdown in extreme cases. The electrode films 72 disposed above and below the dielectric film 12,
72 will be short-circuited.

【0005】元来、金属化フィルムコンデンサは、誘電
体フィルムに部分的な絶縁破壊が生じて電極膜間が短絡
しても、すぐに絶縁性を回復する自己回復性を備えてい
るのであるが、コロナ放電が頻繁に発生する状況下で
は、部分的絶縁破壊の発生回数も増加し、誘電体フィル
ムの静電容量が変動したり、終局的な熱破壊に至ること
となる。特に、電源の電磁障害防止用コンデンサにあっ
ては、定格電圧250[V]の場合にAC1000
[V]以上の耐電圧が要求されるのであるが、このよう
な高電圧が継続して印加されると非常に高い頻度でコロ
ナ放電が発生するため、何らかの熱対策を講ずることが
不可欠となる。また、電源の電磁障害防止用コンデンサ
でなくとも、フィルムコンデンサには一般に製品の安全
性を考慮して種々の安全規格が定められており、例え
ば、ある安全規格の耐電圧試験では1500Vrmsの試
験電圧を60秒間印加しても絶縁破壊が生じないことや、
絶縁抵抗、静電容量あるいは誘電正接が規格の許容差内
に止まっていることが要求されるため、コロナ放電によ
る誘電体フィルムの熱劣化を最小限に抑える必要があ
る。
Originally, a metallized film capacitor has a self-healing property that immediately recovers the insulating property even if a short circuit occurs between electrode films due to partial dielectric breakdown in the dielectric film. In a situation where corona discharge frequently occurs, the number of occurrences of partial dielectric breakdown also increases, the capacitance of the dielectric film fluctuates, and the final thermal breakdown occurs. Particularly, in the case of a capacitor for preventing electromagnetic interference of a power source, AC1000 is required when the rated voltage is 250 [V].
A withstand voltage of [V] or higher is required, but if such a high voltage is continuously applied, corona discharge occurs at a very high frequency, so it is essential to take some measure against heat. . Also, even if the capacitor is not a capacitor for preventing electromagnetic interference of the power supply, the film capacitor generally has various safety standards set in consideration of product safety. For example, in a withstand voltage test of a certain safety standard, a test voltage of 1500 Vrms is used. Dielectric breakdown does not occur even if applied for 60 seconds,
Since it is required that the insulation resistance, capacitance, or dielectric loss tangent be kept within the standard tolerance, it is necessary to minimize the thermal deterioration of the dielectric film due to corona discharge.

【0006】そのため、誘電体フィルムを厚くして耐
熱性を向上させる、マージン幅を大きく設定してコロ
ナ放電の発生を抑制させる、金属化フィルムを硬く巻
回してメタリコンの浸入を防止する、シリコン系のオ
イルをコンデンサ素子の両端面から真空含浸させて放電
空間たる上記空隙を除去する、等の方策が採られてき
た。
Therefore, the dielectric film is made thick to improve the heat resistance, the margin width is set to be large to suppress the occurrence of corona discharge, the metallized film is wound tightly to prevent the infiltration of the metallikon, the silicon-based material. The above-mentioned measures have been taken such as vacuum impregnation of the oil from both end surfaces of the capacitor element to remove the above-mentioned void as a discharge space.

【0007】しかしながら、上記及びは素子の大型
化やコスト高を招くこととなり、または実効性に劣る
という欠点があった。これに対しの場合は、性能的に
はほぼ満足すべき効果を上げ得るのであるが、含浸工程
自体に相当な手間がかかる上に、含浸後の拭き取り工程
が不可欠である等、作業効率の点で問題があった。ま
た、使用時に含浸剤が漏れ出す危険性もあった。
[0007] However, there is a drawback in that the above-mentioned and (2) lead to an increase in size and cost of the element, or inferior in effectiveness. In this case, the performance can be almost satisfactory, but the impregnation process itself requires a lot of work and the wiping process after impregnation is indispensable. I had a problem with. There was also a risk that the impregnating agent would leak out during use.

【0008】本発明は、従来例の抱える上記の問題を解
決するために案出されたものであり、素子の大型化やコ
ストの上昇、工程の煩雑化を伴うことなく、メタリコン
製外部電極と蒸着金属との間におけるコロナ放電によっ
て誘電体フィルムが熱劣化することを有効に抑制でき、
長寿命で信頼性の高い金属化フィルムコンデンサを実現
することを目的とする。
The present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems of the conventional example, and it is possible to provide an external electrode made of metallikon without enlarging the element, increasing the cost, and complicating the process. It is possible to effectively suppress the thermal deterioration of the dielectric film due to corona discharge between the vapor-deposited metal,
The objective is to realize a metallized film capacitor with long life and high reliability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る金属化フィルムコンデンサは、一対
の誘電体フィルムの表面に、それぞれ一側辺に沿ってマ
ージン部が形成されるように金属材料を蒸着して金属化
フィルムと成し、両金属化フィルムをそれぞれのマージ
ン部が反対側に配されるように積層し、これを巻回して
コンデンサ素子を形成すると共に、該コンデンサ素子の
両端面に金属材料を溶射して外部電極を形成して成る金
属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属化フィルム
は、金属粒子を核成長によって薄膜化させた薄膜成長部
と、金属粒子を静電的相互作用によって吸着させた薄膜
未成長部とを備え、該薄膜未成長部の一端側が上記マー
ジン部と接すると共に、他端側が上記薄膜成長部と接す
るよう構成したことを特徴とする。上記薄膜未成長部の
表面には、絶縁性の酸化膜が形成されていることが望ま
しい。
To achieve the above object, in a metallized film capacitor according to the present invention, a margin portion is formed on each surface of a pair of dielectric films along one side. As described above, a metal material is vapor-deposited to form a metallized film, both metallized films are laminated so that their respective margins are arranged on opposite sides, and this is wound to form a capacitor element, and the capacitor is formed. In a metallized film capacitor formed by spraying a metal material on both end surfaces of an element to form an external electrode, the metallized film includes a thin film growth portion in which metal particles are thinned by nuclear growth and metal particles are electrostatically charged. A thin film ungrown portion adsorbed by dynamic interaction, one end side of the thin film ungrown portion contacts the margin portion, and the other end side contacts the thin film grown portion. The features. It is desirable that an insulating oxide film be formed on the surface of the thin film ungrown portion.

【0010】このように、本来の電極膜に該当する薄膜
成長部とマージン部との間に薄膜未成長部を介在させた
ことにより、外部電極と蒸着金属との間におけるコロナ
放電によって誘電体フィルムが熱劣化することを有効に
回避できる。すなわち、従来の金属化フィルムは、真空
蒸着法により、マージン部との境界部分まで十分に薄膜
成長(核成長)させた電極膜を形成しており、その端面
は金属粒子が略均一に整列された、比較的滑らかな面と
成されていた。このため、外部電極と電極膜の端部との
間でコロナ放電が生成する際には、その端面の内でも比
較的電界集中し易い箇所(成膜過程で偶発的に生じた傷
の部分や金属粒子が不均一に並んだ箇所等)に集中的に
放電が生成される結果、コロナ放電による熱衝撃も誘電
体フィルムの限られた箇所に集中することとなり、それ
だけ損傷の程度も大きくなっていた。また、金属膜中で
は金属粒子同士が極めて緻密かつ強固に結合されている
ため、放電によって加速された電子やイオンがある金属
粒子に衝突した場合には、その衝撃が広く分散すること
がなく、比較的狭い範囲に集中する傾向が見られた。さ
らに、コロナ放電が一旦生成した箇所には、以後何度も
繰り返してコロナ放電が生成される傾向があり、余計に
当該箇所近傍の誘電体フィルムが損傷することとなる。
しかも、当該放電箇所には放電の衝撃によって窪みが生
じるため、ホローカソード効果が生じて放電の持続時間
が長くなり、誘電体フィルムに与えるダメージがさらに
助長されることとなる。
Since the thin film ungrown portion is interposed between the thin film grown portion corresponding to the original electrode film and the margin portion, the dielectric film is formed by corona discharge between the external electrode and the vapor-deposited metal. Can be effectively prevented from being thermally deteriorated. That is, the conventional metallized film has an electrode film that is sufficiently thin-film-grown (nucleus-grown) up to the boundary with the margin part by the vacuum deposition method, and the metal particles are substantially uniformly aligned on the end surface. It had a relatively smooth surface. Therefore, when corona discharge is generated between the external electrode and the end portion of the electrode film, a portion of the end surface where electric field is relatively likely to be concentrated (such as a scratch portion accidentally generated during the film formation process or As a result of concentrated discharge being generated at locations where metal particles are non-uniformly arranged, thermal shock due to corona discharge is also concentrated at limited locations on the dielectric film, and the extent of damage is correspondingly increased. It was Further, in the metal film, since the metal particles are extremely densely and firmly bonded to each other, when the electrons or ions accelerated by the discharge collide with the metal particles, the impact is not widely dispersed, There was a tendency to concentrate in a relatively narrow range. Further, the corona discharge tends to be repeatedly generated at the location where the corona discharge has once been generated, and the dielectric film near the location is additionally damaged.
Moreover, since a hollow is formed at the discharge location due to the impact of the discharge, the hollow cathode effect is generated, the duration of the discharge is extended, and the damage given to the dielectric film is further promoted.

【0011】これに対し、本発明にあっては、上記薄膜
成長部は従来の電極膜と同様、金属粒子が比較的均一か
つ規則的に配列されており、コンデンサ電極本来の機能
を十分発揮し得るのであるが、上記薄膜未成長部の先端
部分及び表面は金属粒子が凸凹に配列された状態となっ
ている。このため、コロナ放電も薄膜未成長部の多数の
箇所と外部電極との間で同時分散的に生成されることと
なり、大きな放電エネルギが局所に加わることがない。
この結果、コロナ放電による熱衝撃も誘電体フィルムの
比較的広い箇所に分散することとなり、特定の箇所が大
きく損傷することを有効に回避できる。
On the other hand, in the present invention, in the above-mentioned thin film growth portion, like the conventional electrode film, the metal particles are arranged relatively uniformly and regularly, and the original function of the capacitor electrode is sufficiently exhibited. What is obtained is that the metal particles are arranged in a concave-convex manner on the tip portion and the surface of the ungrown portion of the thin film. Therefore, corona discharge is also generated in a distributed manner at the same time in a large number of locations in the thin film ungrown portion and the external electrodes, and large discharge energy is not locally applied.
As a result, thermal shock due to corona discharge is also dispersed in a relatively wide area of the dielectric film, and it is possible to effectively avoid a large damage to a specific area.

【0012】しかも、薄膜未成長部の各金属粒子は、膜
成長した金属粒子同士の結合力に比較して極めて弱い粒
子間結合力であるファン・デル・ワールス力(van der
Waals force)等の静電的相互作用によって結合されて
いるため、コロナ放電力によって加速された電子あるい
はイオンがある金属粒子に衝突した場合には、当該金属
粒子は弾性散乱あるいは非弾性散乱を起こして飛散し、
他の複数の金属粒子に連鎖的に衝突して行き、衝突の衝
撃が短時間の内に比較的広い範囲に拡散することとな
る。この結果、放電による熱エネルギの総量は変わらな
いとしても、誘電体フィルムの狭い箇所に熱が集中的に
付加されることを回避できる。
Moreover, the metal particles in the ungrown portion of the thin film have a van der Waals force (van der force), which is an extremely weak interparticle bonding force as compared with the bonding force between the film-grown metal particles.
Since they are bound by electrostatic interaction such as Waals force), when the electrons or ions accelerated by the corona discharge force collide with a metal particle, the metal particle causes elastic or inelastic scattering. And scattered,
The metal particles collide with other metal particles in a chain manner, and the impact of the collision is spread over a relatively wide range within a short time. As a result, even if the total amount of heat energy due to the discharge does not change, it is possible to avoid intensively adding heat to a narrow portion of the dielectric film.

【0013】さらに、薄膜未成長部のある箇所において
一旦コロナ放電が生成すると、その放電による熱エネル
ギによって金属粒子同士が融着し、当該箇所が比較的丸
味を帯びた状態となり、凸凹状態にある他の部分に比べ
て電界集中し難くなるため、次回のコロナ放電が当該箇
所に生成される確率が低くなる。この結果、限られた狭
い箇所に放電が何度も繰り返し生成し、誘電体フィルム
が局所的に損傷することを防止することができる。
Further, once a corona discharge is generated at a portion of the thin film ungrown portion, the heat energy of the discharge causes the metal particles to be fused to each other, and the portion becomes relatively rounded and uneven. Since the electric field is less likely to be concentrated than other portions, the probability that the next corona discharge will be generated at that location is low. As a result, it is possible to prevent electric discharge from being repeatedly generated in a limited narrow place and to locally damage the dielectric film.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1及び図2に示すように、本発
明に係る金属化フィルムコンデンサ10は、ポリプロピレ
ンやポリエチレン等より成る誘電体フィルム12の表面
に、それぞれアルミニウムや亜鉛等の金属材料を蒸着し
て成る一対の金属化フィルム14を積層した後に(図
1)、図示しない巻取機によって巻回して終端部を止着
し、これに加熱及び加圧処理を施して扁平化されたコン
デンサ素子16を形成し、該コンデンサ素子16の両端面に
丹銅や半田等の金属材料を溶射するメタリコンを施し
て、外部電極18を形成して成る(図2)。各外部電極18
には、それぞれ半田20を介してリード端子22が接続され
ている。なお、図示は省略したが、該金属化フィルムコ
ンデンサ10の表面に、樹脂モールド等の適当な絶縁外装
を施すことが望ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIGS. 1 and 2, a metallized film capacitor 10 according to the present invention has a dielectric film 12 made of polypropylene, polyethylene or the like on the surface of which a metal material such as aluminum or zinc is used. After laminating a pair of metallized films 14 formed by vapor-depositing (FIG. 1), they were wound by a winder (not shown) to fix the terminal end, and subjected to heat and pressure treatment to be flattened. The capacitor element 16 is formed, and a metallikon for spraying a metallic material such as copper or solder is applied to both end surfaces of the capacitor element 16 to form the external electrodes 18 (FIG. 2). Each external electrode 18
A lead terminal 22 is connected to each of them via a solder 20. Although not shown in the drawings, it is desirable that the surface of the metallized film capacitor 10 be provided with a suitable insulating exterior such as a resin mold.

【0015】上記金属化フィルム14の表面には、図1に
示すように、それぞれ反対側の側辺に沿って金属材料が
蒸着されていないマージン部24が所定の幅(例えば2m
m)で形成されている。また、図3に示すように、金属
材料が蒸着された部分は、金属粒子を核成長によって薄
膜化した薄膜成長部26と、金属粒子をファン・デル・ワ
ールス力等の静電的相互作用によって吸着させただけ
の、膜成長されていない薄膜未成長部28とから構成され
る。この薄膜未成長部28の一端28aはマージン部24に接
すると共に、他端28bは薄膜成長部26の端部に接してい
る。上記薄膜未成長部28は、上記マージン部24に沿って
所定の幅(例えば0.3mm〜0.1mm)で形成されている。ま
た、薄膜未成長部28は、その全域に亘って均一の厚さ備
えているものではなく、図4に示すように、マージン部
24との境界部分から薄膜成長部26との境界部分に向かっ
て厚さが漸増するように形成されている。
As shown in FIG. 1, on the surface of the metallized film 14, there is provided a margin portion 24 having a predetermined width (for example, 2 m) along which the metal material is not deposited along the opposite sides.
m). Further, as shown in FIG. 3, the portion where the metal material is vapor-deposited is formed by the thin film growth portion 26 in which the metal particles are thinned by the nucleus growth and the metal particles by electrostatic interaction such as van der Waals force. It is composed of a thin film ungrown portion 28 that has just been adsorbed and has not grown. One end 28a of the thin film ungrown portion 28 is in contact with the margin portion 24, and the other end 28b is in contact with the end portion of the thin film grown portion 26. The thin film ungrown portion 28 is formed with a predetermined width (for example, 0.3 mm to 0.1 mm) along the margin portion 24. Further, the thin film ungrown portion 28 does not have a uniform thickness over the entire area, and as shown in FIG.
The thickness is gradually increased from the boundary with 24 to the boundary with the thin film growth portion 26.

【0016】上記薄膜成長部26は、例えば以下のように
形成される。まず、図示しない真空チャンバ(真空度:
約10-4Torr)内に誘電体フィルム12を配置し、その下
方に溶融した金属材料を収容した溶融金属槽を配置す
る。該溶融金属槽を出発した金属粒子は、誘電体フィル
ム12の表面に到達すると、表面のより捕獲されやすい場
所(捕獲中心、すなわち原子的大きさのへこみ、角、段
など)に捕獲され核を形成する。この核はつぎつぎに到
着する金属粒子や、隣接する核の一部あるいは全部と合
体して成長し、ある臨界値以上になると安定した状態と
なる(これを「安定核」という)。そして、誘電体フィ
ルム12の表面に安定核が多数できて互いに接触、合体し
て島状構造(island stage)になり、島がつながって海
峡を残す状態(channel stage)、海峡が穴に縮まった
状態(hole stage)を経て、ついに一様な連続体とな
り、上記薄膜成長部26を構成することとなる。
The thin film growth portion 26 is formed as follows, for example. First, a vacuum chamber (not shown) (degree of vacuum:
The dielectric film 12 is placed in about 10 −4 Torr), and the molten metal tank containing the molten metal material is placed below the dielectric film 12. When the metal particles leaving the molten metal tank reach the surface of the dielectric film 12, they are trapped in a more easily trapped location on the surface (trap center, that is, an atomic size dent, a corner, a step, etc.) to form a nucleus. Form. These nuclei grow by being combined with the next arriving metal particles and some or all of the adjacent nuclei, and become stable at a certain critical value or higher (this is called a “stable nucleus”). Then, a large number of stable nuclei are formed on the surface of the dielectric film 12, contact with each other, and coalesce into an island structure (island stage), the islands are connected to leave a strait (channel stage), and the strait is shrunk into a hole. After going through a hole stage, it finally becomes a uniform continuous body and constitutes the thin film growth portion 26.

【0017】これに対し、上記薄膜が形成される前の段
階で金属粒子の付着を停止すれば、上記薄膜未成長部28
を形成することができる。例えば、図5〜図8に示すよ
うに、誘電体フィルム12の表面(下面)の右端をマスク
テープ30で覆った上で、誘電体フィルム12の表面に図中
下方より金属蒸気αを導き、時間の経過に伴ってマスク
テープ30を右方向にずらして行けば、当初からマスクテ
ープ30に覆われていなかった部分は金属蒸気に十分長く
曝されることとなり、薄膜成長部26が形成される(図
8)。また、最後までマスクテープ30で覆われていた部
分には、一切の金属粒子が到達し得ず、ここがマージン
部24を形成することとなる(図8)。また、マスクテー
プ30の移動によって新たに露出した部分には、その露出
時間に応じた量の金属粒子が付着することとなるが、当
初からマスクテープ30に覆われていなかった部分に比べ
て金属粒子の付着量が少ないため薄膜が形成されるには
至らず、ここが薄膜未成長部28を構成することとなる
(図8)。なお、同じ薄膜未成長部28であっても、その
露出時間に応じて核成長の段階が異なり、最も長く露出
していた部分(すなわち薄膜成長部26と接する部分)に
は比較的厚く金属粒子が付着しており、薄膜形成の一歩
手前の状態なっている。これに対し、最も短く露出して
いた部分(すなわちマージン部24と接する部分)は核成
長の極初期の段階にあり、非常に弱い吸着力によって金
属粒子同士が結合している。このようにして得られた金
属化フィルム14を真空チャンバから取り出して空気に曝
すと、薄膜未成長部28の表面に酸化膜が形成され、特に
マージン部24と接する部分の表面は略完全な絶縁物と化
す。
On the other hand, if the deposition of the metal particles is stopped before the thin film is formed, the thin film ungrown portion 28
Can be formed. For example, as shown in FIGS. 5 to 8, after covering the right end of the surface (lower surface) of the dielectric film 12 with the mask tape 30, the metal vapor α is guided to the surface of the dielectric film 12 from below in the figure, If the mask tape 30 is shifted to the right with the lapse of time, the portion not covered with the mask tape 30 from the beginning will be exposed to the metal vapor for a sufficiently long time, and the thin film growth portion 26 will be formed. (FIG. 8). Further, no metal particles can reach the portion covered with the mask tape 30 until the end, and this will form the margin portion 24 (FIG. 8). Further, in the newly exposed portion due to the movement of the mask tape 30, metal particles in an amount corresponding to the exposure time will be attached, but compared with the portion not covered by the mask tape 30 from the beginning Since the amount of adhered particles is small, a thin film cannot be formed, and this constitutes the thin film ungrown portion 28 (FIG. 8). Even in the same thin film ungrown portion 28, the stage of nucleus growth differs depending on the exposure time, and the portion that has been exposed the longest (that is, the portion that is in contact with the thin film grown portion 26) has relatively thick metal particles. Is attached, and it is in a state just before the thin film formation. On the other hand, the shortest exposed portion (that is, the portion in contact with the margin portion 24) is in the very early stage of nucleus growth, and the metal particles are bonded to each other by a very weak adsorption force. When the metallized film 14 thus obtained is taken out of the vacuum chamber and exposed to air, an oxide film is formed on the surface of the thin film ungrown portion 28, and particularly the surface of the portion in contact with the margin portion 24 is almost completely insulated. Turn into a thing.

【0018】図9は、金属化フィルムコンデンサ10の内
部構造を示す断面図であり、各薄膜成長部26が、それぞ
れ誘電体フィルム12を間に介して対向している様子が描
かれている。薄膜成長部26の一方の端部26aは、それぞ
れ交互に左右の外部電極18と密着接続されている。ま
た、薄膜成長部26の他方の端部26b側には、上記マージ
ン部24に対応した空隙32が所定の幅で形成されている。
さらに、薄膜成長部26の他方の端部26bとマージン部24
との境界部分には、薄膜未成長部28が配置されている。
FIG. 9 is a sectional view showing the internal structure of the metallized film capacitor 10 in which the thin film growth portions 26 are opposed to each other with the dielectric film 12 interposed therebetween. One ends 26a of the thin film growth portions 26 are alternately and closely connected to the left and right external electrodes 18, respectively. On the other end 26b side of the thin film growth portion 26, a gap 32 corresponding to the margin portion 24 is formed with a predetermined width.
Furthermore, the other end 26b of the thin film growth portion 26 and the margin portion 24
A thin film ungrown portion 28 is arranged at the boundary portion between the and.

【0019】このように、本来の電極膜(コンデンサ電
極)に該当する薄膜成長部26とマージン部24との間に薄
膜未成長部28を介在させたことにより、上記空隙32にお
けるコロナ放電によって誘電体フィルム12が熱劣化する
ことを有効に回避できるのであるが、この理由を従来例
との対比で説明する。すなわち、従来の金属化フィルム
は、図10に示すように、マージン部24との境界部分ま
で十分に薄膜成長させ、金属粒子が略均一に整列された
電極膜72を形成して成り、図11に示すように、その端
面72aも誘電体フィルム12の表面に対して略垂直に揃え
られ、かつ比較的滑らかな面と成されていた。この結
果、外部電極18と電極膜72の端面72aとの間でコロナ放
電Xが生成する際には、その端面72aの内でも比較的電
界集中し易い箇所(例えば、電極膜72を形成する際に偶
発的に生じた傷の部分)に集中的に放電が生成され、大
きな放電エネルギが局所に加わる傾向がみられた。この
ため、コロナ放電Xによる熱衝撃も誘電体フィルム12の
限られた箇所に集中することとなり、それだけ損傷の程
度も大きくなる。また、図12に示すように、金属粒子
34同士が極めて緻密かつ整然と配列され、互いに強固に
結合されているため、放電によって加速された電子やイ
オン36がある金属粒子34に衝突した場合には、その衝撃
が広く分散することがなく、比較的狭い範囲に大きな熱
エネルギが集中する傾向が見られた。さらに、コロナ放
電が一旦生成した箇所には、以後何度も繰り返してコロ
ナ放電が生成される傾向があり、余計に当該箇所近傍の
誘電体フィルム12が損傷することとなる。しかも、図1
3に示すように、当該放電箇所には放電の衝撃によって
窪みが生じるため、ホローカソード効果が生じて放電の
持続時間が長くなり、誘電体フィルム12に与えるダメー
ジがさらに助長されることとなる。
As described above, since the thin film ungrown portion 28 is interposed between the thin film grown portion 26 corresponding to the original electrode film (capacitor electrode) and the margin portion 24, the dielectric is generated by the corona discharge in the gap 32. The thermal deterioration of the body film 12 can be effectively avoided, and the reason for this will be described in comparison with the conventional example. That is, as shown in FIG. 10, the conventional metallized film is formed by sufficiently growing a thin film up to the boundary with the margin portion 24 to form an electrode film 72 in which metal particles are substantially uniformly aligned. As shown in FIG. 7, the end surface 72a was also aligned substantially perpendicular to the surface of the dielectric film 12, and was a relatively smooth surface. As a result, when corona discharge X is generated between the external electrode 18 and the end surface 72a of the electrode film 72, a portion of the end surface 72a where electric field is relatively likely to be concentrated (for example, when the electrode film 72 is formed). Discharge was generated intensively in the (wound portion that was accidentally generated), and a large discharge energy tended to be locally applied. For this reason, the thermal shock due to the corona discharge X is also concentrated on the limited portion of the dielectric film 12, and the degree of damage is increased accordingly. In addition, as shown in FIG.
When 34 collide with metal particles 34 having electrons or ions 36 accelerated by electric discharge, the impacts do not spread widely, There was a tendency that a large amount of heat energy was concentrated in a relatively narrow range. Further, at the location where the corona discharge is once generated, there is a tendency that the corona discharge is repeatedly generated many times thereafter, and the dielectric film 12 in the vicinity of the location is additionally damaged. Moreover, FIG.
As shown in FIG. 3, since a hollow is generated at the discharge location due to the impact of the discharge, the hollow cathode effect is generated and the duration of the discharge is extended, and the damage given to the dielectric film 12 is further promoted.

【0020】これに対し本発明にあっては、上記薄膜未
成長部28の先端部分(マージン部24と接する辺)及び表
面が、金属粒子が凸凹に配列された状態となっているた
め、コロナ放電Xも薄膜未成長部28の多数の箇所と外部
電極18との間で同時分散的に生成されることとなり(図
3)、大きな放電エネルギが局所に加わることがない。
この結果、コロナ放電による熱衝撃も誘電体フィルム12
の比較的広い箇所に分散することとなり、特定の箇所が
大きく損傷することを有効に回避できる。
On the other hand, according to the present invention, since the tip portion (the side in contact with the margin portion 24) and the surface of the thin film ungrown portion 28 are in a state in which the metal particles are arranged in an uneven shape, the corona The discharge X is also generated in a distributed manner at the same time in a large number of places of the thin film ungrown portion 28 and the external electrode 18 (FIG. 3), and large discharge energy is not locally applied.
As a result, the thermal shock due to corona discharge is also applied to the dielectric film 12.
Therefore, it is possible to effectively avoid a large damage to a specific place.

【0021】しかも、各金属粒子は薄膜成長した金属粒
子同士の結合力に比較して極めて弱いファン・デル・ワ
ールス力等の静電的相互作用によって結合されているた
め、図14に示すように、コロナ放電力によって加速さ
れた電子あるいはイオン36がある金属粒子34に衝突した
場合には、当該金属粒子34は弾性散乱あるいは非弾性散
乱を起こして飛散し、他の複数の金属粒子34に連鎖的に
衝突して行き、衝突の衝撃が短時間の内に比較的広い範
囲に拡散することとなる。この結果、放電による熱エネ
ルギの総量は変わらないとしても、誘電体フィルム12の
狭い箇所に熱が集中的に付加されることを回避できる。
Moreover, since the metal particles are bonded by electrostatic interaction such as van der Waals force, which is extremely weak compared with the bonding force between the metal particles grown in the thin film, as shown in FIG. When the electrons or ions 36 accelerated by the corona discharge force collide with the metal particle 34, the metal particle 34 causes elastic scattering or inelastic scattering and scatters, and is chained to a plurality of other metal particles 34. The impact of the collision spreads in a relatively wide range within a short time. As a result, even if the total amount of heat energy due to discharge does not change, it is possible to prevent heat from being intensively applied to a narrow portion of the dielectric film 12.

【0022】さらに、ある箇所において一旦コロナ放電
が生成すると、その放電による熱エネルギによって放電
箇所近傍の金属粒子同士が融着し、比較的丸味を帯びた
状態となるため、凸凹状態にある他の部分に比べて電界
集中し難くなる。この結果、次回のコロナ放電が当該箇
所に生成される確率が低くなり、限られた狭い箇所に放
電が何度も繰り返し発生して、誘電体フィルム12が局所
的に損傷することを防止することができる。
Furthermore, once a corona discharge is generated at a certain location, the heat energy generated by the discharge causes the metal particles in the vicinity of the discharge location to be fused to each other, resulting in a relatively rounded state. The electric field is less likely to be concentrated than in the area. As a result, the probability that the next corona discharge will be generated at the location is reduced, and discharge is repeatedly generated in a limited narrow location, preventing the dielectric film 12 from being locally damaged. You can

【0023】なお、上記のように、薄膜未成長部28の厚
さが上記マージン部24と接する一端28a側から上記薄膜
成長部26と接する他端28b側に向けて漸増するよう構成
すると、薄膜未成長部28全体を必要最小限の厚さでマー
ジン部24から薄膜成長部26まで形成した場合に比べ、外
部電極18との間に形成される空隙32の容積が低減し(図
9)、空隙32中に含まれる電子やイオンの量が減少する
ため、コロナ放電が持続し難くなるという利点がある。
また、上記のように薄膜未成長部28の表面に絶縁性の酸
化膜が形成されることにより、コロナ放電が生成し難く
なるという効果も期待できる。
As described above, when the thickness of the thin film ungrown portion 28 is configured to gradually increase from the one end 28a side in contact with the margin portion 24 to the other end 28b side in contact with the thin film growth portion 26, the thin film Compared with the case where the entire ungrown portion 28 is formed from the margin portion 24 to the thin film grown portion 26 with the minimum necessary thickness, the volume of the void 32 formed between the outer electrode 18 and the outer electrode 18 is reduced (FIG. 9), Since the amount of electrons and ions contained in the void 32 is reduced, there is an advantage that the corona discharge is difficult to sustain.
In addition, since an insulating oxide film is formed on the surface of the thin film ungrown portion 28 as described above, an effect that it becomes difficult to generate corona discharge can be expected.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明に係る金属化フィルムコンデンサ
にあっては、本来の電極膜として機能する薄膜成長部と
マージン部との間に、金属粒子同士が比較的弱い力で吸
着された薄膜未成長部を介在させたため、コロナ放電に
よる熱衝撃が誘電体フィルムの比較的広い箇所に分散す
ることとなり、特定の箇所が大きく損傷することを有効
に回避できる。このため、長寿命で信頼性の高い金属化
フィルムコンデンサを実現することができる。
In the metallized film capacitor according to the present invention, a thin film film in which metal particles are adsorbed by a comparatively weak force is provided between the thin film growth part that originally functions as an electrode film and the margin part. Since the growth portion is interposed, the thermal shock due to the corona discharge is dispersed in a relatively wide area of the dielectric film, and it is possible to effectively prevent the specific area from being greatly damaged. Therefore, a metallized film capacitor having a long life and high reliability can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る金属化フィルムを重ねて巻回する
様子を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a metallized film according to the present invention is stacked and wound.

【図2】本発明に係る金属化フィルムコンデンサを示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a metallized film capacitor according to the present invention.

【図3】本発明に係る金属化フィルムを示す部分平面図
である。
FIG. 3 is a partial plan view showing a metallized film according to the present invention.

【図4】本発明に係る金属化フィルムを示す側面模式図
である。
FIG. 4 is a schematic side view showing a metallized film according to the present invention.

【図5】本発明に係る金属化フィルムの製造工程を示す
側面模式図である。
FIG. 5 is a schematic side view showing a manufacturing process of the metallized film according to the present invention.

【図6】本発明に係る金属化フィルムの製造工程を示す
側面模式図である。
FIG. 6 is a schematic side view showing a manufacturing process of the metallized film according to the present invention.

【図7】本発明に係る金属化フィルムの製造工程を示す
側面模式図である。
FIG. 7 is a schematic side view showing a manufacturing process of the metallized film according to the present invention.

【図8】本発明に係る金属化フィルムの製造工程を示す
側面模式図である。
FIG. 8 is a schematic side view showing a manufacturing process of the metallized film according to the present invention.

【図9】本発明に係る金属化フィルムコンデンサの内部
構造を示す部分断面図である。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the metallized film capacitor according to the present invention.

【図10】従来の金属化フィルムを示す部分平面図であ
る。
FIG. 10 is a partial plan view showing a conventional metallized film.

【図11】従来の金属化フィルムを示す側面模式図であ
る。
FIG. 11 is a schematic side view showing a conventional metallized film.

【図12】従来の金属化フィルムにおける金属粒子の配
列を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic view showing an arrangement of metal particles in a conventional metallized film.

【図13】従来の金属化フィルムにおける金属粒子の配
列を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic view showing an arrangement of metal particles in a conventional metallized film.

【図14】本発明の金属化フィルムにおける金属粒子の
配列を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing an arrangement of metal particles in the metallized film of the present invention.

【図15】従来の金属化フィルムコンデンサの内部構造
を示す部分断面図である。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of a conventional metallized film capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 金属化フィルムコンデンサ 12 誘電体フィルム 14 金属化フィルム 16 コンデンサ素子 18 外部電極 24 マージン部 26 薄膜成長部 28 薄膜未成長部 28a 薄膜未成長部の一端 28 薄膜未成長部の他端 34 金属粒子 10 Metallized film capacitor 12 Dielectric film 14 Metallized film 16 Capacitor element 18 External electrode 24 Margin part 26 Thin film growth part 28 Thin film ungrown part 28a One end of thin film ungrown part 28 Other end of thin film ungrown part 34 Metal particles

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の誘電体フィルムの表面に、それぞ
れ一側辺に沿ってマージン部が形成されるように金属材
料を蒸着して金属化フィルムと成し、両金属化フィルム
をそれぞれのマージン部が反対側に配されるように積層
し、これを巻回してコンデンサ素子を形成すると共に、
該コンデンサ素子の両端面に金属材料を溶射して外部電
極を形成して成る金属化フィルムコンデンサにおいて、
上記金属化フィルムは、金属粒子を核成長によって薄膜
化させた薄膜成長部と、金属粒子を静電的相互作用によ
って吸着させた薄膜未成長部とを備え、該薄膜未成長部
の一端側が上記マージン部と接すると共に、他端側が上
記薄膜成長部と接するよう構成したことを特徴とする金
属化フィルムコンデンサ。
1. A metallized film is formed by vapor-depositing a metal material on a surface of a pair of dielectric films so that a margin portion is formed along each side, and both metallized films are provided with respective margins. Laminated so that the parts are arranged on the opposite side, and winding this to form a capacitor element,
In a metallized film capacitor formed by spraying a metal material on both end faces of the capacitor element to form external electrodes,
The metallized film comprises a thin film growth portion in which metal particles are thinned by nuclear growth, and a thin film ungrown portion in which metal particles are adsorbed by electrostatic interaction, and one end side of the thin film ungrown portion is A metallized film capacitor, characterized in that it is in contact with the margin part and the other end is in contact with the thin film growth part.
【請求項2】 上記薄膜未成長部の表面に、絶縁性の酸
化膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載
の金属化フィルムコンデンサ。
2. The metallized film capacitor according to claim 1, wherein an insulating oxide film is formed on the surface of the thin film ungrown portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012191020A (en) * 2011-03-11 2012-10-04 Okaya Electric Ind Co Ltd Metalized film capacitor
JP2012222127A (en) * 2011-04-08 2012-11-12 Okaya Electric Ind Co Ltd Metalized film capacitor
JP2012227401A (en) * 2011-04-21 2012-11-15 Okaya Electric Ind Co Ltd Metalized film and metalized film capacitor
WO2017134698A1 (en) 2016-02-04 2017-08-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Roll-up capacitor and process for producing the same

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