JPH09320890A - 巻回コンデンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気腐蝕に耐性な導電性層を有し且つコロナ
放電後のセルフヒーリング性が改良されたコンデンサー
を提供する。 【解決手段】 不導性基材、前記基材の表面の大部分の
上に配置された導電性材料、および、前記導電性材料の
表面の大部分の上に配置された、非付着性成分を含む不
導性材料、を含む筒状に巻かれた容量性材料の第一シー
ト、および、前記第一シートと同様の構造であり、且
つ、容量性材料の第一シートの周囲に筒状に巻かれてい
る容量性材料の第二シート、を含むコンデンサー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は金属化フィルムコンデンサーに関
し、そしてより詳細には、非付着性を有するシート状容
量性材料から形成された金属化フィルムコンデンサーに
関する。

【０００２】電気コンデンサーは、様々な用途において
エネルギーを貯蔵するために使用される。このような素
子のための操作電圧は、小さい電子回路で使用されるよ
うな数ボルトから電力ユーティリティー用途で使用され
るような数千ボルトの範囲である。

【０００３】非常に概略的には、コンデンサーは誘電性
材料により分離されている、一対の導電性「プレート」
または電極を有する。導電性の電極は、通常、銅、銀、
アルミニウムホイルまたは真空蒸着亜鉛若しくはアルミ
ニウムを含む。コンデンサーは、セラミック材料、金属
酸化物、特に酸化タンタル、プラスティックシート若し
くはフィルムおよび紙といった範囲の様々な誘電体を使
用する。

【０００４】低圧および中圧（一般に６００ボルト未
満）には金属化シート誘電体は一般に使用される。この
ような金属化シート誘電体から形成されるコンデンサー
は、ロールに巻いた一対の金属化シート誘電体から形成
されることができる。詳細には、このようなコンデンサ
ーは、一対のポリマーフィルム上に導電性材料の薄い層
を付着させて、金属化シートを各々形成すること、およ
び、一対の金属化シートを一緒にロールへと巻くこと、
により形成されることができる。

【０００５】高圧コンデンサーは、一般に、アルミニウ
ムホイル電極および熱可塑性ポリプロピレンおよびポリ
エステルフィルムのようなシート状誘電性材料から形成
されている。約６００ボルトを越える電圧での使用が意
図されているコンデンサーは、良好なガス吸収性を有す
る液体で完全に含浸されている。良好なガス吸収性を有
する典型的な誘電性液体は、ＰＸＥ（フェニルキシリル
エタン）、ＭＩＰＢ（モノイソプロピルビフェニル）、
ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）、ヒマシ油、ポリプロ
ピレングリコールおよび鉱油である。

【０００６】このように形成されたコンデンサーは、金
属化層の薄い厚さおよび選択される導電性材料の反応性
のために、大気腐蝕に悩まされることが知られている。
金属化シートの腐蝕を最少化するために、金属シート表
面上に不導性材料の薄い膜を付着させることが知られて
いる。しかし、このような不導性材料を含んで形成され
たコンデンサーは、金属化シートのコロナ放電からのセ
ルフヒーリング（self-healing) に対する低い能力を示
す。コンデンサーの放電の間に、しばしば、金属化シー
トは、金属化シートの一部分をポリマーフィルムから吹
き飛ばしまたは剥離してしまうコロナ放電を経験する。
不導性材料は金属化層に隣接した粘着層を形成し、それ
はセルフヒーリングを阻害する。というのは、それは、
吹き飛ばされた金属化層を保持し、そして、金属化層に
戻ることを妨げるためである。従って、このようなコン
デンサーの放電容量およびその為可使寿命は使用の間に
常に減じられる。

【０００７】それ故、大気腐蝕に耐性である金属化層を
有し且つコロナ放電の影響からのセルフヒーリング性が
改良された金属化薄膜コンデンサーを製造することが望
まれる。

【０００８】金属化薄膜コンデンサーを製造するために
使用される、本発明の原理により製造されたシート状容
量性材料は、ストリップの形態の不導性基材を含む。導
電性材料の層は基材の大部分上に配置されており、基材
の第一長手縁から基材の第二長手縁付近の位置まで延び
ており、このように、第二長手縁付近の基材表面部分は
露出したままである。導電性材料層は、第一長手縁に沿
って、導電性材料層の残りの部分よりも厚く、接触領域
を形成している。比較的に厚い接触領域を形成すると、
腐蝕によるコンデンサーの破損を防止することができ
る。

【０００９】不導性材料の層は、導電性材料層の表面の
大部分上および上記の露出した基材表面に配置されてい
る。不導性材料は接触領域上には配置されていない。不
導性材料は非付着性成分を含み、それは、容量性材料の
シートが渦巻き状に巻かれてコンデンサーを形成すると
きに、不導性材料が隣接表面に付着することを防止す
る。

【００１０】容量性材料の第一シートおよび容量性材料
の第二シートは、各シートの接触領域が反対側の基材の
長手縁上に配置されているように、各々、反対側に向か
い合った構造になっている。各シートの接触領域が反対
の長手縁にあり、且つ、同一の方向に向かって対面して
いるように第一および第二シートは互いに重ねられる。
各シートの接触領域が露出しており、そして覆われてい
ないように第一および第二シートは互い違いに重ならな
いようにずらしてある。第一および第二シートは一緒に
渦巻き状に巻かれ、接触領域が各ロール末端からはみ出
しているロールが形成される。各ロールの末端での接触
領域は、溶融金属でスプレーされて薄膜コンデンサーの
電極が形成される。

【００１１】本発明のシート状容量性材料から形成され
る薄膜コンデンサーは、他の公知の薄膜コンデンサー構
造体と比較して、改良された耐腐蝕性および改良された
セルフヒーリング性を有する。

【００１２】本発明は、一巻き以上のシート状コンデン
サー材料からロール状に形成された金属化薄膜コンデン
サーに関し、ここで、各シートは、誘電性フィルム基
材、前記フィルム上に配置された導電性材料、および、
前記導電性材料層の表面の一部分上に配置された不導性
材料を含む。

【００１３】図１を参照し、本発明の原理により製造さ
れたコンデンサー10は、カン12、タップ状巻物等の形態
のほぼ円筒状の形状を有する。カン12の末端は、切断さ
れ、カンの内部の一巻以上のシート状容量性材料14が見
えている。各シート14は、筒状のロールに巻かれてお
り、そして、密な渦巻き状に巻かれた誘電性フィルム、
導電性材料および不導性材料の交互の層を含む。導電性
材料の層はコンデンサーの電極を形成し、そして電極の
間の誘電性フィルムおよび不導性材料の層はコンデンサ
ー中の帯電を可能にする。所望ならば、高電圧での使用
が意図されているこのようなコンデンサーは、上記のよ
うな誘電性液体が満たされていてよい。適切な誘電性液
体は、フェニルキシレンエタン（ＰＸＥ）、モノイソプ
ロピルビフェニル（ＭＩＰＢ）、ジオクチルフタレート
（ＤＯＰ）、ヒマシ油、ポリプロピレングリコールおよ
び鉱油を含む。

【００１４】図２を参照して、巻回コンデンサーのため
に使用される単一の容量性材料16の断面が図示されてい
る。図において、シート容量性材料およびそれを形成す
るために使用される様々な層は模式的に描かれており、
そして実際の材料のスケールでなく、図示するのに適切
なスケールで描かれていることが認識できるであろう。
巻回コンデンサーのために適切なシート容量性材料16
は、各々、誘電性熱可塑性基材18、前記基材の表面上に
配置された導電性材料20の層、および前記導電性材料20
の表面の大部分上に配置された不導性材料22の層を含
む。

【００１５】基材18を参照して、安定な誘電率および高
耐電圧を有する不導性材料、例えば、ポリプロピレンま
たはポリエステルの薄いシートから形成されることが望
ましい。適切な基材は、このような材料のコポリマーお
よび同時押出シートをも含む。好ましい態様において、
基材は、ポリプロピレンまたはポリエステル等の薄いフ
ィルムから形成され、好ましくは約４〜１２マイクロメ
ートルの範囲の厚さである。

【００１６】導電性材料20を参照して、材料は金属また
は合金からなる群より選ばれることが望ましい。好まし
い導電性材料は、アルミニウム、亜鉛およびそれらの合
金である。選択される導電性材料は、好ましくは、真空
蒸着またはスパッタリング技術によって基材の表面に適
用されうるものである。導電性材料層の厚さは、約100
〜1,000 Åの範囲であることが望ましい。導電性材料層
は、各シート状容量性材料のための下層の基材表面の大
部分上に配置され、シートの長手縁に沿った部分は残り
の基材表面よりも比較的に厚い断面を有する。参照の目
的で、導電性材料20の比較的に厚い領域を電極接触領域
24として参照し、そして、接触領域24から反対側の長手
縁へ横断して幅方向に広がっている導電性材料の比較的
に薄い領域を活性領域26として参照する。

【００１７】導電性材料層20の接触領域24は活性領域26
よりも少なくとも30％厚いことが望ましく、そして好ま
しくは２倍の厚さである。好ましい態様において、導電
性材料層20の厚さは、アルミニウムまたは亜鉛でできて
いるときには、活性領域26で150 〜500 Åであり、そし
て、接触領域24で約300 〜1,000 Åの範囲である。活性
領域の望ましい厚さは、上限に関しては経済性および製
造時間により支配され、そして下限に関しては、望まし
い抵抗値により支配される。約150 Å未満の厚さの活性
領域は所望されるよりも低い抵抗値を示す。約500 Åよ
りも厚い活性領域はコロナ放電からの望ましい程度のセ
ルフヒーリングを示さず、結果的に、このように形成さ
れた薄膜コンデンサーの可使時間が短くなるであろう。

【００１８】接触領域の望ましい厚さは、上限に関して
は、経済性および製造時間に支配され、そして下限に関
しては、所望の程度の耐腐蝕性を付与することの必要性
により支配される。

【００１９】接触領域は活性領域よりも少なくとも30％
高い抵抗値を有することが望ましい。アルミニウムまた
は亜鉛から形成された導電性材料20では、活性領域26は
約２〜20オーム／スクエアの範囲の表面抵抗（a flat s
urface resistivity) を有し、そして接触領域24は約
０．５〜３オーム／スクエアの表面抵抗を有する。

【００２０】導電性材料層20は、下層の基材表面の長手
縁28に沿った小部分以外の全てに配置されており、その
為、導電性材料層は、シート状容量性材料16の片側の長
手縁のみが端に接している。各シート状容量性材料16
は、基材18の片側の長手縁のみに沿って配置された導電
性材料層20を有して形成されており、その為、渦巻き形
状に巻かれたときに、各シート状容量性材料はその長手
縁に沿って配置された単一の電極のみを有する。

【００２１】不導性材料層22に関して、材料は、隣接表
面に面して配置されるとき、例えば、別のシート状容量
性材料とともに巻かれて、基材の裏面に面して配置され
るときに、硬化後に非付着性を有するアクリレートから
なる群より選ばれることが望ましい。適切なアクリレー
トは、フッ素化基のような非付着性成分または硬化した
アクリレートに非付着性を付与する他のタイプの成分を
有する１成分のアクリレートであることができる。また
は、非付着性成分を有するアクリレートと、非付着性成
分を有しない従来のアクリレートとの混合物であること
ができる。

【００２２】下層の薄い導電性材料層20の腐蝕性を低下
しおよび／または腐蝕を防止し、且つ、耐引掻性を改良
する目的で、下層の導電性材料の表面上に非付着性成分
を有するアクリレート材料の薄い層を付着させることが
望ましい。不導性層22は約１マイクロメートル未満の厚
さを有することが望ましく、好ましくは約0.05〜0.2マ
イクロメートルであり、そしてより好ましくは約0.1 マ
イクロメートルである。不導性層はコンデンサーの可使
寿命を結果的に短縮するような望ましくないコンデンサ
ーの加熱を起こす損失正接に大きな影響を及ぼさないよ
うにできるだけ薄いことが望ましい。

【００２３】非付着性成分を含まない不導性材料層22を
形成するのに有用なアクリレートの例は、米国特許第5,
440,446 号に開示されているものを含み、ここで、参照
によりそれを本明細書中に取り入れる。非付着性成分を
含まない導電性材料層22を形成するのに有用なアクリレ
ートの例は、アクリレート材料と非アクリレート材料、
例えば、油および非硬化性材料とのブレンドをも含む。
例としては、約150 〜600 の範囲の分子量を有するアク
リレート樹脂モノマーが含まれる。好ましくは、モノマ
ーは、200 〜400 の範囲の分子量を有する。もし分子量
が約150 を下回るならば、モノマーは揮発性すぎて、そ
してモノマーフィルムを形成するのにうまく凝縮しな
い。所望の基材上に凝縮しないモノマーは、真空ポンプ
を汚染し、そして樹脂を重合するために使用される電子
ガンの操作を阻害する。もし分子量が約600 より大きけ
れば、モノマーはモノマーの分解温度より低い安全な温
度でフラッシュ蒸留器内で容易に蒸発しない。

【００２４】適切なアクリレートは、適切な範囲の分子
量を有するだけでなく、金属層への付着および湿潤化を
阻害しない「化学的性質」をも有する。一般に、より極
性の大きなアクリレートであるほど、極性の小さいモノ
マーよりも金属層への付着性が良好である。

【００２５】フラッシュ蒸留に使用される典型的なモノ
マーは、架橋を促進するために、評価できる量のジアク
リレートおよび／またはトリアクリレートを含む。望ま
しい蒸発／凝縮特性、および金属に対する湿潤／付着
性、並びに、付着したフィルムの重合の間の収縮の抑制
を達成するために、アクリレートのブレンドは使用され
てよい。

【００２６】適切なモノマーは、モノマーの熱分解温度
より低く、且つ、蒸発温度で数秒間以内に重合が起こる
温度より低い温度で、真空チャンバー内でフラッシュ蒸
留されうるものである。フラッシュ蒸留装置内でのモノ
マーの平均時間は、通常、１秒以内である。蒸発装置の
汚染を低下するために、熱分解または重合は避けられる
べきである。選択されるモノマーは、紫外線または電子
線照射時に容易に架橋することができるべきである。

【００２７】モノマー組成物は、モノアクリレートおよ
びジアクリレートの混合物を含んでよい。トリアクリレ
ートは、反応性である傾向があり、そして蒸発温度で重
合しうる。一般的にいって、収縮はより高い分子量の材
料ほど低い。

【００２８】一般に、蒸発するアクリレートモノマーの
少なくとも過半部分は架橋のための多官能性アクリレー
トであることが望ましい。重合したアクリレート膜の重
要な特徴は、コンデンサー中の誘電性液体による攻撃を
阻止するための良好な耐溶剤性を有することである。好
ましくは、アクリレートは、少なくとも70% の多官能性
アクリレート、例えば、ジアクリレートまたはトリアク
リレートを含む。架橋度が低すぎると、重合したアクリ
レート層は十分な耐溶剤性を有せず、または、十分な硬
化速度を有しない。

【００２９】アクリレートモノマーの半分未満が多官能
性アクリレートである場合がある。例えば、乾燥コンデ
ンサーフィルムにおいて、ある組成物は約80％のモノア
クリレートおよび20％のジアクリレートを含む。モノア
クリレートは高い誘電率を有するので、高比率のモノア
クリレートが使用される。ジアクリレートは架橋して層
に強度を付与するが、より多量の多官能性アクリレート
を使用するときほど層は強くない。

【００３０】好ましくは、アクリレートモノマーの分子
量は200 〜400 の範囲である。もし分子量が約200 未満
であるならば、モノマーは容易に蒸発するが、基材の冷
却なしには基材上に定量できるほどには凝縮しないであ
ろう。もし分子量が約400 より大きいならば、モノマー
は蒸発するのが益々困難になり、より高い蒸発温度が必
要になる。上記のように、より高い分子量のあるフッ素
化メタクリレートは、より低い分子量のフッ素化されて
いないアクリレートと同等である。

【００３１】好ましくは、アクリレートモノマーは25℃
における１〜20μｍＨｇの範囲の蒸気圧を有する。もし
蒸気圧が１μｍより低いならば、合理的な塗膜速度でシ
ート基材上に膜を形成するために十分な材料を蒸発させ
るためには例外的に高い温度が必要であろう。高温はモ
ノマーの熱分解または早期硬化をもたらしうる。蒸気圧
が約20μｍＨｇより高いならば、基材上に膜を形成する
ためのモノマーの凝縮では実用塗膜操作のためには効率
が低すぎるであろう。十分な効率は、基材の表面がモノ
マーの凝固点より低く冷却されるまで得られず、この場
合、材料は適切に重合しえないであろう。

【００３２】組成物中に含まれてよい、少なくとも５種
のモノアクリレート、10種のジアクリレート、10〜15種
のトリアクリレートおよび２種または３種のテトラアク
リレートがある。最も好ましくは、アクリレートは、分
子量226 のヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤ
Ａ）および／または分子量約300 のトリプロピレングリ
コールジアクリレート（ＴＲＰＧＤＡ）を含む。他のア
クリレートは、時々組み合わせて使用されてよく、例え
ば、モノアクリレートである2-フェノキシエチルアクリ
レート（M.W.192 ）; ジアクリレートであるジエチレン
グリコールジアクリレート（M.W.214 ）、ネオペンチル
グリコールジアクリレート（M.W.212 ）、プロポキシル
化ネオペンチルグリコールジアクリレート（M.W.328 ）
およびポリエチレングリコールジアクリレートのテトラ
エチレングリコールジアクリレート(M.W.302);およびト
リアクリレートであるトリメチロールプロパントリアク
リレート(M.W.296) 、エトキシル化トリメチロールトリ
アクリレート(M.W.428) 、プロピル化トリメチロールプ
ロパントリアクリレート(M.W.470) およびペンタエリト
リトールトリアクリレート(M.W.298) である。モノメタ
クリレートであるイソボルニルメタクリレート(M.W.22
2) および2-フェノキシエチルメタクリレート(M.W.206)
、および、ジメタクリレートであるトリエチレングリ
コールジメタクリレート(M.W.286) および1,6-ヘキサン
ジオールジメタクリレート(M.W.254) も有用であること
ができるが、硬化が遅すぎて高速塗膜操作のためには有
用でないであろう。

【００３３】高分子量成分を含むアクリレートを使用す
ることにより、シートおよびアクリレート膜の間の付着
性が改良されることが知られている。実用上、非常に高
い分子量のオリゴマーは、通常、低分子量モノマーと混
合される。オリゴマーは、通常、1,000 より大きい分子
量を有し、そしてしばしば10,000またはそれ以上であ
る。モノマーは膜の粘度を下げるための希釈剤として使
用され、そして得られる膜の硬化速度、硬度および耐溶
剤性を上げるためのアクリレート基の数を増加する。

【００３４】一般に、非常に低い蒸気圧および高い粘度
のために高分子量アクリレートを蒸発させることが実現
可能でないと考えられている。蒸発されるアクリレート
膜は低分子量のモノマーに制限され、一般に約400 未満
の分子量で且つ低粘度のものである。一般に、粘度は50
センチストークス未満である。例えば、アミンアクリレ
ートであるHenkel 4770 は、十分に高い分子量を有し、
それは25℃で約1000センチストークスの粘度を有する。
この材料は、蒸発前に蒸発器内で硬化する。200 センチ
ストークスより高い粘度を有するβ- カルボキシエチル
アクリレート(BCEA)も蒸発器内で硬化する。

【００３５】しかし、非常に低い粘度の材料と非常に高
い粘度の材料とを混合することにより、フラッシュ蒸
留、凝縮および硬化が達成されうることが判った。例え
ば、70% のHenkel 4770 および30% のジエチレングリコ
ールジアクリレートの混合物は約12センチストークスの
粘度を有し、そしてうまく蒸発し、凝縮し、そして硬化
することができる。70% のトリプロピレングリコールジ
アクリレート(TRPGDA)および30% のβ- カルボキシエチ
ルアクリレート(BCEA)の混合物は約15センチストークス
の温度を有し、そして容易に蒸発し、凝縮し、そして硬
化することができる。低粘度成分はブレンドの粘度を下
げ、蒸発器内での噴霧化を改良し、高粘度のアクリレー
トのフラッシュ蒸留を補助する。

【００３６】高分子量アクリレートおよび低分子量アク
リレートの分子量( この為、粘度)の間には本質的に規
則がある。一般に、低分子量成分の分子量および粘度が
小さいほど、より高い分子量および粘度の高分子量成分
が満足できるように蒸発および凝縮することができる。

【００３７】フラッシュ蒸留器中での良好な噴霧化の理
由は単純である。これは本質的にブレンドの粘度に対す
る物理的効果である。蒸留がうまくいく理由はさほど明
確でない。低分子量アクリレートは、本質的に高分子量
材料を希釈し、そして低分子量材料の高エネルギーの蒸
発が高分子量材料を有効に蒸発させるものと推定され
る。

【００３８】高分子量および低分子量のアクリレートの
ブレンドが使用されるときに、ブレンドの重量平均分子
量は200 〜600 の範囲であることができ、そして好まし
くは約400 以下である。このことは、蒸発器中で合理的
な温度でブレンドの良好な蒸発ができることを確保す
る。

【００３９】低分子量アクリレートの幾つかの例は、ヘ
キサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコール
ジアクリレート、プロパンジアクリレート、ブタンジオ
ールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアク
リレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、フ
ェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレー
トおよびラウリルアクリレートである。高分子量アクリ
レートの幾つかの例はビスフェノールＡジアクリレー
ト、Radcure7100(Radcure, Atlanta Georgiaから入手可
能なアミンアクリレートである) 、Radcure 169 、Radc
ure 170 、Henkel4770(Henkel Corporation, Amber, Pe
nnsylvania から入手可能なアクリレート) およびグリ
セロールプロポキシトリアクリレートである。酸タイプ
のアクリレートは、損失正接を上げるインパクトがある
ので、コンデンサー用途では一般に好ましくない。

【００４０】上記のアクリル樹脂は、非付着性成分を含
む特定量のアクリル若しくは他の樹脂または油、例え
ば、ハロゲン含有材料から選ばれたものと混合される。
望ましい非付着性のアクリレートは、約200 〜2,000 の
範囲の分子量を有するフッ素化アクリレート、例えば、
フッ素化モノアクリレート、ジアクリレートおよびメタ
クリレート等を含む。より高い分子量のフッ素化アクリ
レートは、通常のフッ素化されていないアクリレートよ
りも揮発性であり、それ故、不導性層の硬化時間を不利
に上げないので使用されることができる。

【００４１】不導性材料層22を形成するアクリレートの
混合物は、約50〜98重量% の従来の非付着性アクリレー
トを含み、そして約2 〜50重量% は非付着性成分を含む
アクリレートを含むことができる。好ましい態様におい
て、不導性材料は、約90重量% のヘキサンジオールジア
クリレートおよび約10重量% のフッ素化モノアクリレー
トを含む。特に好ましいフッ素化モノアクリレートは、
例えば、3M ChemicalCo., Saint Paul, MinnesotaからF
X-189の商品名で入手可能のものであり、それは約650
の分子量を有する。

【００４２】非付着性成分を含むアクリレートまたはア
クリレート混合物の使用は、巻回コンデンサーを形成す
るために使用されるシート状容量性材料の隣接した表
面、例えば、基材の裏面に対して、硬化したアクリレー
ト層が付着することを防止するために望ましい。シート
状容量性材料を巻き、そして硬化温度、例えば、約100
℃で熱処理した後に、従来のアクリレートを使用すると
きには付着が起こることが知られている。付着は巻回の
中心で最も顕著であり、それはこの位置でシート間の圧
力が高いからである。このような付着は、コロナ放電後
に導電性材料層の一部分が基材から吹き飛ばされたとき
にコンデンサーがセルフヒールすることができる能力に
不利な影響を及ぼすので望ましくない。アクリレート層
の付着は、吹き飛ばされた導電性材料粒子を捕獲し、そ
して導電性材料層に戻ること、即ち、ヒールすること妨
げるので、アクリレート層の付着はセルフヒール性を無
くすものと信じられる。

【００４３】非付着性成分を含むアクリレートまたはア
クリレート混合物を使用すると、不導性材料層へ吐出し
た導電性材料がその中に捕獲されずに、導電性材料層に
戻ることができるので、セルフヒーリング性を上がる。
非付着性成分を含む不導性層の使用によりもたらされ
る、コロナ誘導放電からの改良されたセルフヒーリング
性は、それから形成されたコンデンサーの性能および可
使寿命を結果的に上げるものである。

【００４４】図2 を更に参照すると、不導性層22は、シ
ートの長手縁28から活性領域26の部分を横断して接触領
域24まで延びている下層の導電性材料層20の大部分上に
配置されており、ここで、接触領域24が露出されてい
る。各シート16の接触領域24は、シート状容量性材料が
渦巻き状に巻かれるときに電極接触として使用すること
を容易にするために露出したままになっている。

【００４５】図3 を参照すると、本発明の原理により製
造されたシート状容量性材料30は、最初に、導電性材料
層32を基材34の表面に適用することにより製造される。
基材34は、ポリマーフィルムのストリップの形態であ
る。導電性材料層32は基材表面の離散した部分に従来の
技術、例えば、真空蒸着またはスパッタリングにより適
用される。導電性材料層32は、長手縁36および38に隣接
した表面部分を除いて基材表面の大部分に沿って配置さ
れている。好ましい態様において、基材表面の約2 〜5
ミリメートルの範囲においては、隣接した各長手縁は露
出したままであり、そして好ましくは約3 ミリメートル
が露出したままである。

【００４６】導電性材料層32は、基材表面の中心に配置
されている接触領域40を含む。接触領域40は活性領域42
を形成している導電性材料層32の残りの部分よりも厚く
なっている。前で述べたように、一般的なルールは、接
触領域40が活性領域42の約2倍の厚さであることであ
る。活性領域および接触領域の両方に望ましい厚さを提
供するように導電性材料層を適用するプロセスの間にマ
スクが使用される。好ましい態様において、接触領域40
は基材表面を横切って幅方向に約4 〜25ミリメートルの
範囲で広がっている。この範囲の幅の接触領域は活性領
域のサイズを不利に犠牲にすることなく、最適な量の電
極表面積を提供する。約25mmより大きな幅の接触領域は
活性領域のサイズを必ず低下し、そのことはコンデンサ
ーの容量を減じるものである。

【００４７】不導性層44は接触領域40以外の下層の導電
性材料層32の大部分に適用される。不導性層は従来の適
用方法により適用され、好ましくは、米国特許第5,440,
446号に記載されているような蒸発および重合技術によ
り適用され、前記特許明細書を参照により本明細書中に
取り入れる。スロット状ノズルは不導性材料層が接触領
域40上に適用されるのを防止するために使用される。不
導性材料層44は基材34の露出した長手縁36および38の両
方および導電性材料層の接触領域40以外全てを被覆する
ように適用される。好ましい態様において、各長手縁で
の基材表面は約2 〜5 ミリメートルの範囲の、好ましく
は約3 ミリメートルの幅で露出している。露出した基材
表面の目的は、導電性材料層の活性領域がシート状容量
性材料からはみ出さないように、活性領域の末端の境界
を絶縁するものである。

【００４８】不導性材料層の表面は、シート容量性材料
を渦巻き状にロールするという次の工程を容易にするた
めに、接触領域表面の平面と同一平面上にあるか、また
はその平面より上にあることが望ましい。

【００４９】基材34は基材幅の真ん中に沿って( 分割線
で示したように) 長手方向に切断されて、2 種の対称の
逆のリボンのシート容量性材料46および48が形成され、
その各々は長手方向のシート縁に沿って配置された接触
領域40を有する。参照および図示の目的で部分断面で示
してあるが、製造を容易にし、および／または、特定の
用途の要求に合うように、どのような望ましい長さにも
基材ストリップを形成してよいことが理解される。好ま
しくは、基材ストリップは、導電性材料層を付着させ、
そして不導性材料層を付着させそして硬化させるための
ストリップの通路に沿って順次に配列された異なるステ
ーションを通過する連続ストリップの形態である。

【００５０】図4 を参照して、基材ストリップをスリッ
トすることにより形成されたシート状容量性材料46およ
び48は一緒に組み合わされて、金属化薄膜コンデンサー
を形成する。詳細には、第一シート状容量性材料46は、
導電性材料層52の接触領域50の表面が図4 の右側に向か
って並んでいるシート46の長手縁に沿って上を向いてい
るように配置される。第二シート状容量性材料48は、第
一シート状容量性材料46の不導性材料54の表面の上に配
置されており、接触領域56の表面は、図4 の左側に向か
って並んでいるシート48の長手縁に沿って上を向いてい
る。第一シート状容量性材料46の上にある第二シート状
材料48の幅方向の位置は、各シートの接触領域を露出す
るように、約2 〜10ミリメートルの範囲でずれている。
もしシートが約10ミリメートルを越える量でずれている
ならば、接触領域が折り返されてしまうことがあり、コ
ンデンサーの電極を形成する工程の間に、スプレーされ
る金属がうまく侵入できなくなってしまうことがある。
もしシートが約2 ミリメートル未満でしかずれていない
ならば、接触領域の表面の露出が制限されているので、
金属スプレー工程の間に良好な電気接触を作ることがで
きる能力を阻害するであろう。

【００５１】組み合わされた第一および第二シート状容
量性材料46および48は円筒状ロール58の形態に、密の渦
巻き状に巻かれる。望むならば、高電圧コンデンサー(1
00ボルトを越える) における使用のために、シート状容
量性材料のロール58はケース内に挿入され、そしてその
性能を高めるために絶縁オイルで充填されることができ
る。しかし、本発明の原理により製造された、シート容
量性材料を含む薄膜コンデンサーは、通常の方法で製造
された乾燥形態または絶縁オイルを含まない薄膜コンデ
ンサーと比較して、改良された性能を有することが理解
されるべきである。

【００５２】ロールの反対側の末端60および62からはみ
出している各シート状容量性材料の露出した接触領域は
コンデンサーの電極を形成する。溶融金属はロールの各
末端にスプレーされ、それぞれの露出した接触領域50お
よび56の接触を形成し、そしてそれぞれの電極を形成す
る( スクーピング(Schooping) と呼ばれる方法) 。電極
を形成するために好ましい金属は亜鉛および鉛- 錫ハン
ダである。接続リード線は、比較的に厚い接触材料に溶
接されるかまたはハンダ付けされる。亜鉛またはハンダ
スクーピングは外見上明らかに金属化プラスティックシ
ートの間に入り、そしてシートの一部分を溶融し、シー
ト上の薄い金属化層に機械および電気接触を作ることが
できる。スクーピング法の間に、それぞれのシート状容
量性材料の接触領域にのみ電気接触を形成し、そして不
導性材料層の絶縁効果のために、隣接したシート状容量
性材料とは電気接触を形成しない。

【００５３】驚くべきことに、アクリレートおよびポリ
プロピレンプラスティックにより金属化層を実質的に完
全に包囲したにもかかわらず、電気接触部がロールの末
端上でスプレーされたときに良好な電気接触が形成され
る。熱可塑性誘電性シートの少量部分が溶融し、それに
より金属化層と良好な電気接触を確保するものと信じら
れる。ポリプロピレンは約165 ℃の溶融温度を有し、そ
して架橋したアクリレートは溶融しない。金属化された
層は、高温に耐えられる重合したアクリレートにより実
質的に支持される。良好な電気接触は標準10KHz 損失正
接試験により示された。

【００５４】本発明の原理により製造されるシート状容
量性材料から製造される薄膜コンデンサーの重要な特徴
は、導電性材料層の活性領域を被覆するために不導性材
料を使用すると、コロナ放電に応答してセルフヒールす
るコンデンサーの能力が大きく改良されることである。
このような改良されたセルフヒーリングはコンデンサー
の可使寿命を長くするように作用する。

【００５５】本発明の原理により製造されるシート状容
量性材料から製造される薄膜コンデンサーの別の重要な
特徴は、比較的に厚い接触領域を使用することであり、
そのことはコンデンサーの電極および活性領域の両方の
耐腐蝕性を改良する。耐腐蝕性の改良もコンデンサーの
可使寿命を長くする。

【００５６】金属化薄膜コンデンサーを形成するために
使用されるシート状容量性材料を製造することの多くの
変更は当業者に明らかであろう。シート状容量性材料を
製造するための上記の方法は例示および参照の目的であ
り、そして、製造効率を上げるためのこのような方法の
変更は本発明の範囲に入ることが意図されると理解され
るべきである。例えば、基材上にある数の同一導電性材
料層を付着させ、そして同一の数の不導性材料層を前記
導電性材料層に付着させ、そして基材を所望の数の対称
に向かい合ったシート状容量性材料へと基材をスリット
することにより、一度に2 以上のシート状材料を製造す
ることがきできる。

【００５７】それ故、添付の請求項の範囲内で、本発明
は詳細に記載されたのと別の方法で実施されることがで
きることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理により製造された、シート状導電
性材料を含む金属化シートコンデンサーの略図である。

【図２】本発明の原理により製造された、巻回コンデン
サーに適切な、シート状導電性材料を含むシート状容量
性材料の断面図である。

【図３】本発明の原理により製造されたシート状容量性
材料の断面図である。

【図４】シート状容量性材料が組み合わされて形成され
た巻回金属化薄膜コンデンサーの断面図である。

【符号の説明】

１０…コンデンサー １２…カン １４…シート状容量性材料 １６…シート状容量性材料 １８…基材 ２０…導電性材料層 ２２…不導性材料層 ２４…接触領域 ２６…活性領域 ２８…長手縁 ３０…シート状容量性材料 ３２…導電性材料層 ３４…基材 ３６…長手縁 ３８…長手縁 ４０…接触領域 ４２…活性領域 ４４…不導性層 ４６…シート容量性材料 ４８…シート状容量性材料 ５０…接触領域 ５２…導電性材料層 ５４…不導性材料 ５６…接触領域 ５８…円筒状ロール ６０…反対側末端 ６２…反対側末端

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不導性基材、前記基材の表面の大部分の
   上に配置された導電性材料、および前記導電性材料の表
   面の大部分の上に配置された、非付着性成分を含む不導
   性材料、を含む筒状に巻かれた容量性材料の第一シー
   ト、および、 前記第一シートと同様の構造であり、且つ、容量性材料
   の第一シートの周囲に筒状に巻かれている容量性材料の
   第二シートを含むコンデンサー。
2. 【請求項２】 誘電性基材、前記基材の表面の大部分の
   上に配置された金属化導電性層、ここで、前記導電性層
   は、基材の第一長手縁に沿った部分が、層の残りの部分
   よりも厚い、および、前記長手縁に沿った導電性層の厚
   い部分を除く、前記金属化導電性層の表面上にある重合
   したアクリレートの層、を含む、巻回コンデンサーを形
   成するための金属化容量性シート。
3. 【請求項３】 不導性基材、基材第一長手縁から基材第
   二長手縁付近の部分にまで幅方向に広がっている基材の
   表面の大部分の上に配置された導電性材料層であって、
   前記第二長手縁付近の基材の部分は露出されたままであ
   り、前記第一長手縁を被覆している前記導電性材料層は
   層の残りの部分よりも厚く、そして接触領域を形成して
   いる、および、前記接触領域を除いて、導電性層の表面
   上に配置されている不導性材料層、を含む、筒状に巻か
   れた容量性材料の第一シート、および、 容量性材料の第一シートの周囲に巻かれた容量性材料の
   第二シートであって、前記容量性材料の第二シートは容
   量性材料の第一シートと同様の構造であり、第一シート
   および第二シートの各々の接触領域は各シートの反対側
   の長手縁に配置されている、を含む巻回コンデンサー。