JPH1174150A

JPH1174150A - コンデンサ

Info

Publication number: JPH1174150A
Application number: JP23060197A
Authority: JP
Inventors: Masahide Kayao; 真秀柏尾; Mikako Kume; 美香子久米; Takayoshi Kawatani; 隆義川谷; Kazuo Iwaoka; 和男岩岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電源雑音防止用に用いられるコンデンサにお
いて、異常サージ電圧等高い電圧が印加された場合、蒸
着電極や誘電体フィルムが分解し、高温のガスが発生し
て内部圧力が高まりコンデンサが破裂する問題に対し、
安価、小形状で特性を維持しつつ前記問題点を解決した
コンデンサを提供する。【解決手段】金属化フィルムコンデンサにおいて、容
量形成部となる対向蒸着電極面を除く領域に、コンデン
サの表層部から少なくとも巻芯部に至るまで切削加工さ
れている箇所を１箇所以上形成することにより、異常サ
ージ電圧が印加され絶縁破壊によるガスが発生した場合
でも、この分解ガスは前記削除部より外部に放出されて
内部圧力を低下させるため、コンデンサの破裂を防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属化フィルムコン
デンサ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そ
の高い信頼性から多くの用途に用いられている。その中
でも雑音防止を目的とした電源回路等に使用された場合
は異常サージ電圧等高い電圧が印加された時、誘電体フ
ィルムの弱点部から絶縁破壊が発生し、放電エネルギー
によりその部分のコンデンサの容量形成部となる蒸着電
極が溶融、飛散することにより再び絶縁性を確保する、
いわゆる自己回復性に優れているという特徴があった。

【０００３】しかしながら、このような異常電圧に対し
誘電体フィルムの耐電圧が極めて低い場合は絶縁破壊時
の放電エネルギーにより蒸着金属や誘電体フィルムが溶
融、分解して高温のガスが発生しコンデンサの内部圧力
を高め破裂に至らしめる。また、このような異常電圧が
繰り返し何回も印加されたり、長期間にわたって使用さ
れる場合には、その部分の誘電体フィルムが劣化し耐電
圧の低下や絶縁破壊の発生頻度が増し、絶縁破壊に伴う
部分放電や温度上昇によってさらに劣化が促進され最終
破壊に至るがこの状態においてもコンデンサは上記自己
回復作用のため完全短絡とはならず給電が続くため、続
発する部分放電や温度上昇により誘電体フィルムが分解
してガスが発生しコンデンサ内部に充満する。このガス
により内部圧力が上昇してコンデンサが破裂するととも
にコンデンサを構成する導電物が飛散することにより安
全性が低下するという問題があった。

【０００４】これらの問題を回避するため、従来は誘電
体フィルムの厚みを厚くして電位傾度を下げることによ
り耐電圧を向上させる方法や、コンデンサに絶縁油を含
浸して密封し耐電圧を向上させるといった方法、さらに
はコンデンサ素子をケースに封入し充填樹脂に硬度の低
いものを使用することで素子の破壊が発生しても、この
充填樹脂で衝撃を吸収させることにより、メタリコン金
属等の導電物を外部へ飛散させないという方法がとられ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
ム厚みを厚くしたり、外装にケースや充填剤を用いるこ
とは材料を多く使用することになり、素子は高価で形状
も大きくなり、近年ますます厳しくなっている小形化、
低コスト化の要求に応えられない。また、絶縁油を含浸
する方法もオイル漏れの問題があり使用温度が限定され
る等の課題があった。

【０００６】本発明の目的は安全性が高く、かつ小形で
低コストのフィルムコンデンサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着電
極が形成された金属化フィルムを用いた積層または巻回
構造のフィルムコンデンサにおいて、容量形成部となる
対向蒸着電極面を除く領域に該コンデンサの表層部から
少なくとも巻芯部に至るまで切削加工されている箇所が
１箇所以上形成されているようにした。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０００９】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態に係る金属化フィルムコンデンサであり、金属化フ
ィルムコンデンサ１００は、コンデンサ素子１０１、リ
ード線１０２及び外装樹脂１０３より構成されていると
ともに、開孔部１０４が形成されている。

【００１０】図２は図１のＡ−Ａ’における断面構造を
表したものである。図２においてポリエステルフィルム
やポリプロピレンフィルム等のプラスチックフィルムよ
りなる誘電体フィルム２０１に金属電極２０２を蒸着し
て形成した金属化フィルム２０３を巻回し、その端面に
たとえば亜鉛、錫、またはそれらの合金等の溶融金属を
吹き付けて形成されたメタリコンよりなる外部電極２０
４にリード線２０５を接続した金属化フィルムコンデン
サ素子にエポキシ樹脂による外装樹脂２０６を施した構
造となっている。さらに上記金属化フィルムコンデンサ
２００の容量形成部となる対向電極面以外の領域に、た
とえば切削ドリル、レーザー加工あるいは打ち抜き加工
等によりコンデンサ素子及び外装樹脂２０６を貫いた開
孔部２０７が形成されている。本実施の形態では開孔部
２０７は切削ドリルを用いて金属化フィルムコンデンサ
２００の中央に円形状に１箇所形成してあるが、前記開
孔部２０７の形状は円状や矩形状等任意の形状を取り得
るものであり、また複数個形成されていてもかまわな
い。

【００１１】上記構成による金属化フィルムコンデンサ
２００に異常サージ電圧が印加されて絶縁破壊を起こし
誘電体フィルムの分解によってガスが発生した場合で
も、内部圧力の上昇によって前記分解ガスは金属化フィ
ルムコンデンサ２００に形成された開孔部２０７に流
れ、外部に放出されて内部圧力を低下させることにより
絶縁破壊による衝撃を緩和することができる。

【００１２】図３は本発明に係る金属化フィルムコンデ
ンサの異常サージ電圧に対する効果を評価するための試
験回路図である。この試験はＵＬ１４１４のファイアハ
ザードテストＡ及びエクスパルジョンハザードに準じた
もので、２４０Ｖの交流電源Ｖacに接続した試料用コン
デンサＣx（０．４７μＦ）に５０００Ｖの直流電源Ｖd
cに接続して充電したコンデンサＣdによって５秒間隔で
連続して異常サージ電圧を印加するものである。

【００１３】本試験においては４回目のサージ電圧印加
終了後前記２４０Ｖの交流電圧をそのまま３０秒間印加
したのち試験を終了し、この間金属化フィルムコンデン
サの導電材料の飛散のないことを良品の判定基準として
いる。

【００１４】本試験に使用した金属化フィルムコンデン
サを図４に示す。（Ａ）〜（Ｇ）は本発明による金属化
フィルムコンデンサであり、（Ｈ）は従来構造の金属化
フィルムコンデンサである。（Ａ）〜（Ｇ）における開
孔部は切削ドリルを用いて形成しており、その形状は円
状で、大きさは（Ａ）の開孔部４０１が直径０．５ｍ
ｍ、（Ｂ）の開孔部４０２が直径１．０ｍｍ、（Ｃ）〜
（Ｆ）の開孔部４０３が直径２．０ｍｍ、（Ｇ）の開孔
部４０４が直径３．０ｍｍである。また、（Ａ）〜
（Ｃ）及び（Ｇ）と（Ｄ）〜（Ｆ）のコンデンサについ
てはそれぞれ積層方向への切削量が異なっており、
（Ａ）〜（Ｃ）及び（Ｇ）は積層方向の全層にわたって
貫通したもの、（Ｄ）は積層方向の全層の４分の３の積
層数にわたって切削したもの、（Ｅ）は積層方向の全層
の２分の１の積層数にわたって切削したもの、（Ｆ）は
積層方向の全層の４分の１の積層数にわたって切削した
ものである。各試料とも誘電体フィルムはポリエステル
フィルムを用いており、その厚さは６μｍである。コン
デンサの静電容量は０．４７μＦであり、形状は１７ｍ
ｍ×６．５ｍｍ×１５．０ｍｍである。また、試験個数
は各１０個ずつである。

【００１５】図５に前述の試験の結果を示す。本発明に
よる金属化フィルムコンデンサ（Ｂ）〜（Ｅ）、（Ｇ）
はすべて良品、（Ａ）が１０個中５個が不良品、（Ｆ）
は１０個中３個不良品、従来の金属化フィルムコンデン
サ（Ｈ）はすべて不良品となった。

【００１６】以上の結果から、本発明の効果が明らかに
なるとともに、開孔部の直径は１．０ｍｍ以上必要であ
ること及び切削量は積層数の２分の１以上必要であるこ
とも判明した。また、本実施の形態では開孔部はコンデ
ンサ素子及び外装を貫く形状に形成されていたが、図６
に示すように、開孔部６０１は金属化フィルム６０２、
外部電極６０３、リード線６０４より構成されるコンデ
ンサ素子のみに形成され、外装樹脂６０５が前記開孔部
６０１の表面を被覆された構造においても同様の効果が
得られる。さらに、前記開孔部の形状は大きいほど実効
的な容量値は減少し、小さすぎると前述のように異常サ
ージ電圧に対する効果も薄くなるため、その大きさは本
実施の形態におけるように開孔部が１箇所の場合は直径
１．０〜３．０ｍｍ程度が適当である。

【００１７】また、直径を１．０ｍｍ未満に設定する場
合は複数個の開孔部を設けることが有効である。

【００１８】（実施の形態２）図７は本発明の他の実施
の形態の金属化フィルムコンデンサであり、金属化フィ
ルムコンデンサ７００は、コンデンサ素子７０１、リー
ド線７０２及び外装樹脂７０３より構成されており、前
記コンデンサ素子７０１及び外装樹脂７０３にはたとえ
ば回転刃切断等により切り込み部７０４が形成されてい
る。前記切り込み部７０４は上記金属化フィルムコンデ
ンサ７００の容量形成部となる対向電極面以外の領域に
形成され、またその形状については切り込み幅７０５及
び切り込み深さ７０６は任意の形状を取り得るものであ
り、複数個形成されていてもかまわない。

【００１９】図８は図７のＡ−Ａ’における断面構造図
である。図８においてポリエステルフィルムやポリプロ
ピレンフィルム等のプラスチックフィルムよりなる誘電
体フィルム８０１に金属電極８０２を蒸着して形成した
金属化フィルム８０３を巻回し、その端面にたとえば亜
鉛、錫、またはそれらの合金等の溶融金属を吹き付けて
形成されたメタリコンよりなる外部電極８０４にリード
線８０５を接続した金属化フィルムコンデンサ素子にエ
ポキシ樹脂による外装樹脂８０６を施した構造となって
いる。さらに上記金属化フィルムコンデンサ８００に
は、たとえば回転刃切断等により、容量形成部となる対
向電極面以外の領域にコンデンサ素子及び外装樹脂８０
６に切り込み部８０７が形成されている。本実施の形態
の異常サージ電圧に対する効果を前述の実施の形態１の
試験方法と同様の方法を用いて評価した。

【００２０】本試験に使用した金属化フィルムコンデン
サを図９に示す。（Ａ）は本発明による金属化フィルム
コンデンサであり、切り込み部９０１は回転刃を用いて
金属化フィルムコンデンサ９００の幅方向の中央に切り
込み幅２．０ｍｍ、切り込み深さは金属化フィルムコン
デンサ９００の中心の位置まで到達する深さで１箇所形
成してある。また、誘電体フィルムはポリエステルフィ
ルムを用いており、その厚さは６μｍである。実施の形
態１と同様コンデンサの静電容量は０．４７μＦであ
り、形状は１７ｍｍ×６．５ｍｍ×１５．０ｍｍであ
る。また、試験個数は各１０個ずつである。試験の結
果、本発明による金属化フィルムコンデンサはすべて良
品であった。また、実施の形態１と同様、切り込み部は
コンデンサ素子のみに形成され、外装樹脂が前記切り込
み部の表面を被覆された構造においても同様の効果が得
られることは言うまでもない。さらに切り込み幅が狭い
場合は切り込み部を複数個形成することでも同様の効果
が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の金属
化フィルムコンデンサは積層方向にその一部分が削除さ
れた形状を有するので、異常サージ電圧が印加されて絶
縁破壊を起こし、誘電体フィルムの分解によってガスが
発生した場合でも、内部圧力の上昇によって前記分解ガ
スは前記削除部に流れ、外部に放出されて内部圧力を低
下させることにより絶縁破壊による衝撃を緩和すること
ができる。従って誘電体フィルムを厚くする方法、外装
を強化する方法及び含浸剤に絶縁油を使用するといった
方法が必要なく、安全性が高くかつ小形で安価な金属化
フィルムコンデンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における金属化フィ
ルムコンデンサの平面図

【図２】本発明の第１の実施の形態における金属化フィ
ルムコンデンサの断面構造を表す斜視図

【図３】本発明の実施の形態における耐電圧評価試験回
路図

【図４】本発明の第１の実施の形態において耐電圧評価
を行った試料コンデンサの平面図

【図５】本発明の第１の実施の形態における耐電圧試験
結果を示す図

【図６】本発明の第１の実施の形態において他の実施の
形態を表す金属化フィルムコンデンサの断面構造を表す
斜視図

【図７】本発明の第２の実施の形態における金属化フィ
ルムコンデンサの平面図

【図８】本発明の第２の実施の形態における金属化フィ
ルムコンデンサの断面構造を表す斜視図

【図９】本発明の第２の実施の形態において耐電圧評価
を行った試料コンデンサの平面図

【符号の説明】

１００、２００、７００、８００、９００金属化フィ
ルムコンデンサ１０１、７０１コンデンサ素子１０２、２０５、６０４、８０５リード線１０３、２０６、６０５、８０６外装樹脂１０４、２０７、４０１、４０２、４０３、４０４開
孔部２０１、８０１誘電体フィルム２０２、８０２金属電極２０３、６０２、８０３金属化フィルム２０４、６０３、８０４外部電極７０４、８０７、９０１切り込み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩岡和男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体フィルムの少なくとも片面に蒸着
電極が形成された金属化フィルムを用いた積層または巻
回構造のフィルムコンデンサにおいて、容量形成部とな
る対向蒸着電極面を除く領域に該コンデンサの表層部か
ら少なくとも巻芯部に至るまで切削加工されている箇所
が１箇所以上形成されていることを特徴とする金属化フ
ィルムコンデンサ。