JPS6249978B2 - - Google Patents
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- JPS6249978B2 JPS6249978B2 JP53007835A JP783578A JPS6249978B2 JP S6249978 B2 JPS6249978 B2 JP S6249978B2 JP 53007835 A JP53007835 A JP 53007835A JP 783578 A JP783578 A JP 783578A JP S6249978 B2 JPS6249978 B2 JP S6249978B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
-
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- H01G4/015—Special provisions for self-healing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、それぞれ一層の金属被覆をもち箔の
長手方向に無金属端条のある合成樹脂箔を巻き重
ねた積層から成る、特に交流電圧用の自己回復性
コンデンサおよびその製造方法に関する。
長手方向に無金属端条のある合成樹脂箔を巻き重
ねた積層から成る、特に交流電圧用の自己回復性
コンデンサおよびその製造方法に関する。
この種のコンデンサは公知である。公知のコン
デンサは、高電界強度において、一般に作動時間
の増加に伴い容量値の減少を示す。この原因は、
連続作動中に箔の種類、箔の厚みおよび被覆金属
によつて異る交流電界強度を超過すると蒸着金属
被覆が特性的変化を生ずることにある。このこと
は、被覆の薄い場合コンデンサ内部における均一
電界強度よりも10倍乃至100倍高い稜電界強度に
より湿気または酸素の存在下において被覆端およ
び被覆面の孔の稜角におけるアルミニウムが高絶
縁性アルミニウム酸化物またはアルミニウム水酸
化物に変化してしまうことに帰せられる。従つて
被覆の分解速度はコンデンサの接触する雰囲気の
水蒸気または酸素含有量増加と共に上昇する。
デンサは、高電界強度において、一般に作動時間
の増加に伴い容量値の減少を示す。この原因は、
連続作動中に箔の種類、箔の厚みおよび被覆金属
によつて異る交流電界強度を超過すると蒸着金属
被覆が特性的変化を生ずることにある。このこと
は、被覆の薄い場合コンデンサ内部における均一
電界強度よりも10倍乃至100倍高い稜電界強度に
より湿気または酸素の存在下において被覆端およ
び被覆面の孔の稜角におけるアルミニウムが高絶
縁性アルミニウム酸化物またはアルミニウム水酸
化物に変化してしまうことに帰せられる。従つて
被覆の分解速度はコンデンサの接触する雰囲気の
水蒸気または酸素含有量増加と共に上昇する。
これらの難点の排除のためまず当該コンデンサ
を真空中で高温乾燥し、次にたとえばエポキシ樹
脂を含浸させるなどの慎重な組込みにより水蒸気
または酸素の侵入から保護することは公知であ
る。
を真空中で高温乾燥し、次にたとえばエポキシ樹
脂を含浸させるなどの慎重な組込みにより水蒸気
または酸素の侵入から保護することは公知であ
る。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2445314号公
報により、容器中に組込まれたコンデンサを保護
するためコンデンサ容器に酸素又は水蒸気吸収剤
を少くも部分的に充填することは公知である。
報により、容器中に組込まれたコンデンサを保護
するためコンデンサ容器に酸素又は水蒸気吸収剤
を少くも部分的に充填することは公知である。
さらにコンデンサ容器を適当な絶縁液をもつて
充填することも公知である(たとえばドイツ連邦
共和国特許出願公開第2539781号公報参照)。
充填することも公知である(たとえばドイツ連邦
共和国特許出願公開第2539781号公報参照)。
さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第
2359431号公報により、高い稜電界強度を解除す
るために金属特にアルミニウム製の厚み25nm以
下の端条を形成し、つづいてこれを電気化学的、
化学的または酸素或いは水の存在下の加熱処理に
より、高抵抗性化合物に変成するコンデンサは公
知である。この方法は処理の際に全被覆が酸化す
る危険があるので自己回復性コンデンサにはまず
適さない。
2359431号公報により、高い稜電界強度を解除す
るために金属特にアルミニウム製の厚み25nm以
下の端条を形成し、つづいてこれを電気化学的、
化学的または酸素或いは水の存在下の加熱処理に
より、高抵抗性化合物に変成するコンデンサは公
知である。この方法は処理の際に全被覆が酸化す
る危険があるので自己回復性コンデンサにはまず
適さない。
本発明の目的は、水蒸気または酸素を含む雰囲
気内の使用に際して上記の容量減少を生ぜず、さ
らに良好な自己回復特性を示す特に交流電圧用の
自己回復性コンデンサを提供することにある。
気内の使用に際して上記の容量減少を生ぜず、さ
らに良好な自己回復特性を示す特に交流電圧用の
自己回復性コンデンサを提供することにある。
この目的は本発明によれば、金属被覆をアルミ
ニウムと、銅または亜鉛との合金で作ることによ
つて達成される。
ニウムと、銅または亜鉛との合金で作ることによ
つて達成される。
本発明によるコンデンサの長所は、この種の被
覆をもつコンデンサが経費を要する乾燥または組
込み処理を要せずに高い交流電界強度で使用する
ことができ、かつ容量の減少を示さないことにあ
る。
覆をもつコンデンサが経費を要する乾燥または組
込み処理を要せずに高い交流電界強度で使用する
ことができ、かつ容量の減少を示さないことにあ
る。
本発明の利点をさらに図示の実施例によつて詳
細に説明する。
細に説明する。
第1図は本発明によるコンデンサの原理的構造
を示す。合成樹脂箔1,2は自己回復性金属被覆
3,4をもち、長手方向に無金属端条5,6をも
つている。金属被覆3,4の接続はコンデンサ巻
層の両端面側の図示しないスクープ(メタリコ
ン)層により行われる。その際合成樹脂箔1,2
は図示の如く、僅かにずらせて巻かれるので、ス
クープ層と金属被覆3,4間の電気的および機械
的接触は改善される。図中の寸法比は正確な縮尺
ではなく、理解を容易にするために適当に変形し
て示してある。自己回復性金属被覆3,4は無金
属孔7を含んでも差支えない。
を示す。合成樹脂箔1,2は自己回復性金属被覆
3,4をもち、長手方向に無金属端条5,6をも
つている。金属被覆3,4の接続はコンデンサ巻
層の両端面側の図示しないスクープ(メタリコ
ン)層により行われる。その際合成樹脂箔1,2
は図示の如く、僅かにずらせて巻かれるので、ス
クープ層と金属被覆3,4間の電気的および機械
的接触は改善される。図中の寸法比は正確な縮尺
ではなく、理解を容易にするために適当に変形し
て示してある。自己回復性金属被覆3,4は無金
属孔7を含んでも差支えない。
合成樹脂箔1,2はたとえば10μm厚のポリプ
ロピレン製が有利である。しかしまた自己回復性
コンデンサに適した他の材料、たとえばポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレートまたはセ
ルローズアセテートを用いることも可能である。
金属被覆3,4の厚みは10nm乃至40nmである
が、約20nmが有利である。金属被覆の材料とし
てはアルミニウムと、酸化物が109Ωcm以下の比
抵抗ρをもつ一種または数種の金属、たとえばマ
ンガン、錫、銀、クロム、鉄または鉛との合金を
使用することが可能であるが、特にアルミニウム
と銅または亜鉛との合金が良好な自己回復特性を
示すことが判明した。これらの合金はいずれも15
乃至80原子%のアルミニウムを含むようにする。
ロピレン製が有利である。しかしまた自己回復性
コンデンサに適した他の材料、たとえばポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレートまたはセ
ルローズアセテートを用いることも可能である。
金属被覆3,4の厚みは10nm乃至40nmである
が、約20nmが有利である。金属被覆の材料とし
てはアルミニウムと、酸化物が109Ωcm以下の比
抵抗ρをもつ一種または数種の金属、たとえばマ
ンガン、錫、銀、クロム、鉄または鉛との合金を
使用することが可能であるが、特にアルミニウム
と銅または亜鉛との合金が良好な自己回復特性を
示すことが判明した。これらの合金はいずれも15
乃至80原子%のアルミニウムを含むようにする。
第2図は第1図の金属被覆4の縁辺領域の部分
的拡大図とその等価回路図を示す。この場合x=
0の位置からx=lの位置は金属被覆4の非金属
性の酸化部分8である。U1は被覆3および4間
の位置x=0における電圧、U2は位置x=lに
おける金属被覆4の酸化部分8と対向被覆3間の
電圧である。両電圧の比および酸化部分8の長さ
lにより稜電界強度、従つて被覆分解は大きく左
右される。lが極めて小さく、たとえば1μmよ
り小さく、同時に|U2/U1|も極めて小さいと
すると、これは金属被覆3,4に印加される電圧
U1がl<1μmという極めて短かい酸化部分8
において実際上0に降下することを意味する。こ
の部分の電界強度が或る限界を超えると、位置x
=0から位置x=lに対するフラツシオーバを生
ずる。このフラツシオーバは交流電圧の同じ半周
期に数回生じ、その後も半周期毎に繰返し得る。
これらの微小コロナ放電の間に生じた活性化酸素
は金属被覆4をさらに酸化し、位置x=0におけ
る被覆稜角の継続的後退が認められるようにな
る。U1からU2への電圧降下がフラツシオーバを
起すには至らない比較的長い区間lにわたつて生
じるときにのみ、酸化部分8は稜電界強度を無害
な程度に抑制する目的を達成できる。
的拡大図とその等価回路図を示す。この場合x=
0の位置からx=lの位置は金属被覆4の非金属
性の酸化部分8である。U1は被覆3および4間
の位置x=0における電圧、U2は位置x=lに
おける金属被覆4の酸化部分8と対向被覆3間の
電圧である。両電圧の比および酸化部分8の長さ
lにより稜電界強度、従つて被覆分解は大きく左
右される。lが極めて小さく、たとえば1μmよ
り小さく、同時に|U2/U1|も極めて小さいと
すると、これは金属被覆3,4に印加される電圧
U1がl<1μmという極めて短かい酸化部分8
において実際上0に降下することを意味する。こ
の部分の電界強度が或る限界を超えると、位置x
=0から位置x=lに対するフラツシオーバを生
ずる。このフラツシオーバは交流電圧の同じ半周
期に数回生じ、その後も半周期毎に繰返し得る。
これらの微小コロナ放電の間に生じた活性化酸素
は金属被覆4をさらに酸化し、位置x=0におけ
る被覆稜角の継続的後退が認められるようにな
る。U1からU2への電圧降下がフラツシオーバを
起すには至らない比較的長い区間lにわたつて生
じるときにのみ、酸化部分8は稜電界強度を無害
な程度に抑制する目的を達成できる。
この点については、従来被覆金属として用いら
れたアルミニウムが高絶縁性酸化物を形成するの
で、被覆間にかかる電圧が極端に短い区間で激し
く降下するために、上述のフラツシオーバ現象が
もはや停止できないという説明も成立する。
れたアルミニウムが高絶縁性酸化物を形成するの
で、被覆間にかかる電圧が極端に短い区間で激し
く降下するために、上述のフラツシオーバ現象が
もはや停止できないという説明も成立する。
アルミニウムと比較して酸化物の比抵抗が低く
なる被覆金属、たとえば亜鉛では、端電界強度の
低下のため比較的幅広の酸化部分が必要とされる
ので問題は解決されない。しかし酸化部分の長さ
はその形成上限界が存在する。低い比抵抗の酸化
物をもつ被覆金属の別の難点は、誘電体の絶縁破
壊によるこの種の層の上述の不十分な自己回復能
力である。この点に関してはすべての金属中でア
ルミニウムは最良である。また化学的腐食に関し
てもアルミニウムは、低比抵抗性酸化物をもつ金
属類よりも優れている。
なる被覆金属、たとえば亜鉛では、端電界強度の
低下のため比較的幅広の酸化部分が必要とされる
ので問題は解決されない。しかし酸化部分の長さ
はその形成上限界が存在する。低い比抵抗の酸化
物をもつ被覆金属の別の難点は、誘電体の絶縁破
壊によるこの種の層の上述の不十分な自己回復能
力である。この点に関してはすべての金属中でア
ルミニウムは最良である。また化学的腐食に関し
てもアルミニウムは、低比抵抗性酸化物をもつ金
属類よりも優れている。
本発明によりアルミニウムと銅または亜鉛との
合金から成る金属被覆は高い交流電界強度におい
て上記の被覆分解をこうむることなく、良好な自
己回復能力および優れた化学腐食抵抗性の如き純
アルミニウム蒸着膜の利点を有する。
合金から成る金属被覆は高い交流電界強度におい
て上記の被覆分解をこうむることなく、良好な自
己回復能力および優れた化学腐食抵抗性の如き純
アルミニウム蒸着膜の利点を有する。
本発明によるコンデンサの製造には、連続工程
で合成樹脂箔上に金属被覆が蒸着され、その際合
金金属が線条の形で蒸発装置内に導入されるよう
にすると良い。
で合成樹脂箔上に金属被覆が蒸着され、その際合
金金属が線条の形で蒸発装置内に導入されるよう
にすると良い。
特に有利な実施態様は、第1の合金成分、特に
アルミニウムから成る芯線とその上に第2の合金
成分を鍍金した線条を使用するものである。芯線
と鍍金層との厚みの比は、そのときの希望する混
合比で決定される。
アルミニウムから成る芯線とその上に第2の合金
成分を鍍金した線条を使用するものである。芯線
と鍍金層との厚みの比は、そのときの希望する混
合比で決定される。
本発明によれば、2個の異なる蒸発装置から同
時に2種の金属を蒸着することも可能であり、そ
の混合比は両蒸発装置の蒸発率によつて調整され
る。さらに本発明によれば、2本の別種の線条を
導入する単一の蒸発装置を使用して合金の蒸着を
達成することもできる。
時に2種の金属を蒸着することも可能であり、そ
の混合比は両蒸発装置の蒸発率によつて調整され
る。さらに本発明によれば、2本の別種の線条を
導入する単一の蒸発装置を使用して合金の蒸着を
達成することもできる。
本発明は図に示した実施例に限定されるもので
はなく、特に上記の条件に対応する限り、他の合
金も使用できる。さらに本発明は合成樹脂箔の両
面に金属被覆をつけ巻き重ねたコンデンサにも適
用されるものである。その理由はこの種のコンデ
ンサでは、稜電界強度がより高くなり、無金属端
における被覆分解が著しく生じ得るからである。
はなく、特に上記の条件に対応する限り、他の合
金も使用できる。さらに本発明は合成樹脂箔の両
面に金属被覆をつけ巻き重ねたコンデンサにも適
用されるものである。その理由はこの種のコンデ
ンサでは、稜電界強度がより高くなり、無金属端
における被覆分解が著しく生じ得るからである。
第1図は本発明によるコンデンサの一実施例の
原理的構造図、第2図はその一部金属被覆の縁辺
領域の拡大図とその等価回路図である。 1,2…合成樹脂箔、3,4…金属被覆、5,
6…無金属端条、7…孔、8…酸化物部分。
原理的構造図、第2図はその一部金属被覆の縁辺
領域の拡大図とその等価回路図である。 1,2…合成樹脂箔、3,4…金属被覆、5,
6…無金属端条、7…孔、8…酸化物部分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 それぞれ一層の金属被覆をもち箔の長手方向
に無金属端条のある合成樹脂箔を巻き重ねた積層
から成る自己回復性コンデンサにおいて、金属被
覆3,4がアルミニウムと銅または亜鉛との合金
から成ることを特徴とする自己回復性コンデン
サ。 2 金属被覆3,4が15乃至80原子%のアルミニ
ウムを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のコンデンサ。 3 金属被覆3,4の厚みが10nm乃至40nmであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
2項記載のコンデンサ。 4 金属被覆3,4の厚みが約20nmであること
を特徴とする特許請求の範囲第3項記載のコンデ
ンサ。 5 合成樹脂箔1,2がポリプロピレン、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレートまたは
セルローズアセテートから成ることを特徴とする
特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記
載のコンデンサ。 6 合成樹脂箔1,2がポリプロピレンから成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第5項記載のコ
ンデンサ。 7 アルミニウムと銅または亜鉛との合金から成
る金属被覆3,4が連続工程で合成樹脂箔1,2
上に蒸着され、合金金属が線条の形で蒸発装置内
へ導入されることを特徴とするそれぞれ一層の金
属被覆をもち箔の長手方向に無金属端条のある合
成樹脂箔を巻き重ねた積層から成る自己回復性コ
ンデンサの製造方法。 8 アルミニウムから成る芯線の上に第2の合金
成分を鍍金した線条を使用することを特徴とする
特許請求の範囲第7項記載の製造方法。
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