JPWO2017150460A1 - Winding film capacitor - Google Patents
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Abstract
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の表面と第二の表面を有する基材ガラスフィルムを巻き取った巻回体を有する巻回型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が成膜されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が成膜されており、且つ基材ガラスフィルムが介装ガラスフィルムと共に巻き取られていることを特徴とする。The wound film capacitor of the present invention is a wound film capacitor having a wound body obtained by winding a substrate glass film having a first surface and a second surface, and the thickness of the substrate glass film is 50 μm or less. The first metal film is formed on the first surface of the substrate glass film, the second metal film is formed on the second surface of the substrate glass film, and the substrate The glass film is wound together with the interposed glass film.
Description
本発明は、巻回型フィルムコンデンサに関し、具体的には、絶縁体である基材ガラスフィルムを巻き取った巻回体を有する巻回型フィルムコンデンサに関する。 The present invention relates to a wound film capacitor, and more specifically to a wound film capacitor having a wound body obtained by winding a base glass film that is an insulator.
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、バッテリーの直流電力を交流電力に変換して交流モーターを駆動するために、インバーターが用いられる。また、インバーターのスイッチング回路へ接続される直流電源回路（コンバーター、バッテリー等）は、一般的にＤＣリンクと呼ばれており、その直流電源電圧はＤＣリンク電圧と呼ばれている。インバーターのＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサと呼ばれる大容量のコンデンサが直流電源と並列に接続されており、これらのコンデンサがスイッチング回路による瞬間的な負荷変動を補償している。 In an electric vehicle (EV) and a hybrid electric vehicle (HEV), an inverter is used to drive the AC motor by converting the DC power of the battery into AC power. A DC power supply circuit (converter, battery, etc.) connected to the inverter switching circuit is generally called a DC link, and the DC power supply voltage is called a DC link voltage. A large-capacitance capacitor called a DC link capacitor is connected in parallel with the DC power source in the DC link of the inverter, and these capacitors compensate for instantaneous load fluctuations caused by the switching circuit.
この用途に用いられるコンデンサには、以下のような特徴が求められる。（１）瞬間的な負荷変動を補償するために、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積できること、（２）温度変化により回路が適正に作動しない事態を防止するために、誘電率の温度依存性が小さいこと、（３）高温多湿の環境下でも正常に動作すること。 Capacitors used for this purpose are required to have the following characteristics. (1) A large amount of energy can be released / stored instantaneously to compensate for instantaneous load fluctuations, and (2) the temperature dependence of the dielectric constant to prevent the circuit from operating properly due to temperature changes. (3) It operates normally even in a hot and humid environment.
この用途に用いられるコンデンサは、現在のところ、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサが主流である。しかし、このセラミックコンデンサは、高い電圧を印加した場合に絶縁破壊が起こることが問題になっている。この理由は、セラミックコンデンサに存在する結晶粒の凸部が電極と接触し、その接触部分に高電圧が印加されると、電界集中が起こり、短絡が生じ易くなるためである。At present, ceramic capacitors using BaTiO 3 are mainly used as capacitors for this purpose. However, this ceramic capacitor has a problem that dielectric breakdown occurs when a high voltage is applied. The reason for this is that when the convex portions of the crystal grains present in the ceramic capacitor are in contact with the electrode and a high voltage is applied to the contact portion, electric field concentration occurs and a short circuit is likely to occur.
また、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率の温度依存性が大きく、温度変化により誘電率が変化し易いことが知られている。このため、誘電率の温度依存性を低下させるために、ＢａＴｉＯ３中にＭｇやＭｎ等をドープすることが検討されている。しかし、ＭｇやＭｎ等をドープすると、ＢａＴｉＯ３の結晶格子中に相対的に−２の電荷が誘起される。これによってＢａＴｉＯ３中に酸素欠陥が発生する場合がある。この酸素欠陥は、直流電圧下において誘電率の低下を招く虞がある。従って、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率を高めつつ、誘電率の温度依存性を低下させることが困難であった。Further, it is known that a ceramic capacitor using BaTiO 3 has a large temperature dependence of dielectric constant, and the dielectric constant is likely to change due to temperature change. Therefore, in order to reduce the temperature dependence of the dielectric constant, it has been considered to be doped with Mg or Mn or the like during BaTiO 3. However, when Mg, Mn, or the like is doped, a relative charge of -2 is induced in the crystal lattice of BaTiO 3 . This may cause oxygen defects in BaTiO 3 . This oxygen defect may cause a decrease in dielectric constant under a DC voltage. Therefore, it is difficult for a ceramic capacitor using BaTiO 3 to lower the temperature dependence of the dielectric constant while increasing the dielectric constant.
更に、コンデンサは、大容量のエネルギーを蓄えるために、単位体積当たりで大きな面積を確保する必要がある。しかし、従来のセラミック材料は、大きな面積を確保することが困難であり、コストアップの要因になっている。また、セラミック材料を積層すれば、大きな面積を確保できるが、この方法も工程の煩雑化を招き、コストアップの要因になる。 Furthermore, the capacitor needs to secure a large area per unit volume in order to store a large amount of energy. However, it is difficult for a conventional ceramic material to secure a large area, which causes an increase in cost. If ceramic materials are laminated, a large area can be secured. However, this method also complicates the process and increases costs.
更に、コンデンサは、広く電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）以外にも、ディーゼルトラックや鉄道等にも用いられ、これらの用途では、コンデンサの更なる安全性向上が求められている。具体的には、故障や事故の際にも、漏出や燃焼による危険を可及的に低減することが望まれる。 Furthermore, capacitors are widely used in diesel trucks, railways, and the like in addition to electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV), and in these applications, further improvements in the safety of capacitors are required. Specifically, it is desirable to reduce the risk of leakage and combustion as much as possible even in the event of a failure or accident.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、安全性が高く、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るコンデンサを創案することを技術的課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its technical problem is that it is highly safe, can release / store a large amount of energy instantaneously, and can secure a large area per unit volume. The technical challenge is to create a capacitor.
本発明者等は、鋭意努力の結果、両表面に金属膜を有する基材ガラスフィルムを介装ガラスフィルムと共に巻き取ることにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の表面と第二の表面を有する基材ガラスフィルムを巻き取った巻回体を有する巻回型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が成膜されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が成膜されており、且つ基材ガラスフィルムが介装ガラスフィルムと共に巻き取られていることを特徴とする。 As a result of diligent efforts, the present inventors have found that the above technical problem can be solved by winding a base glass film having a metal film on both surfaces together with an intervening glass film, and propose the present invention. Is. That is, the wound film capacitor of the present invention is a wound film capacitor having a wound body obtained by winding a substrate glass film having a first surface and a second surface. 50 μm or less, the first metal film is formed on the first surface of the base glass film, the second metal film is formed on the second surface of the base glass film, and The substrate glass film is wound together with the interposed glass film.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の表面と第二の表面を有する基材ガラスフィルムを巻き取った巻回体を有する。ガラスフィルムは、酸素欠損が発生し難いため、誘電率を低下させることなく、誘電率の温度依存性を小さくすることができる。よって、基材ガラスフィルムをコンデンサに用いると、温度変化により、回路が適正に作動しない事態を有効に防止することができる。更に、基材ガラスフィルムを巻き取ると、コンデンサの小型化を図り易くなる。 The wound film capacitor of the present invention has a wound body obtained by winding a substrate glass film having a first surface and a second surface. Since the glass film hardly generates oxygen vacancies, the temperature dependence of the dielectric constant can be reduced without reducing the dielectric constant. Therefore, when the base glass film is used for a capacitor, it is possible to effectively prevent a situation in which the circuit does not operate properly due to a temperature change. Furthermore, when the base glass film is wound, it becomes easy to reduce the size of the capacitor.
本発明の巻回型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚みは５０μｍ以下である。このようにすれば、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。また基材ガラスフィルムの可撓性が向上するため、基材ガラスフィルムの最小曲率半径を小さくすることができる。結果として、コンデンサの小型化を図り易くなる。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film has a thickness of 50 μm or less. In this way, since the area per unit volume becomes large, it becomes easy to store a large amount of energy. Moreover, since the flexibility of a base glass film improves, the minimum curvature radius of a base glass film can be made small. As a result, it is easy to reduce the size of the capacitor.
また、ガラスフィルムは樹脂フィルムと比較して高い誘電率を示すため、巻回型フィルムコンデンサ全体としての静電容量を高めることができる。よって、従来の巻回型フィルムコンデンサに比べて、より大容量のエネルギーを放出/蓄積することができる。 Moreover, since a glass film shows a high dielectric constant compared with a resin film, the electrostatic capacitance as the whole wound film capacitor can be raised. Therefore, a larger amount of energy can be released / stored compared to a conventional wound film capacitor.
本発明の巻回型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムが介装ガラスフィルムと共に巻き取られている。両表面に金属膜を有する基材ガラスフィルムをそのまま巻き取ると、金属膜同士が接触して、コンデンサとしての機能を発揮しなくなるが、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとを重ねて巻き取ると、このような接触を有効に回避することができる。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film is wound together with the interposed glass film. If the base glass film having the metal film on both surfaces is wound as it is, the metal films will come into contact with each other and will not function as a capacitor, but the base glass film and the interposing glass film will be rolled up. Such contact can be effectively avoided.
更に、有機物を含有しない、オール無機のフィルムコンデンサの作製が可能になり、コンデンサの耐熱性を高めることができる。結果として、周囲の温度や環境によらず、コンデンサとしての機能を適正に発揮させることができる。 Furthermore, it becomes possible to produce an all-inorganic film capacitor that does not contain organic substances, and the heat resistance of the capacitor can be improved. As a result, the function as a capacitor can be appropriately exhibited regardless of the ambient temperature and environment.
なお、前述の様々な課題を解決し得るコンデンサとして、ガラスフィルムを巻き取った巻回型ガラスフィルムコンデンサ、すなわち基材となるガラスフィルムの両面に金属膜を成膜し、紙や樹脂フィルムと共に巻き取る形態が考えられるが、これらの形態では前述の効果が得にくい場合がある。 In addition, as a capacitor that can solve the various problems described above, a wound glass film capacitor wound with a glass film, that is, a metal film is formed on both surfaces of a glass film as a substrate, and is wound together with paper or a resin film. Although the form which takes is considered, the above-mentioned effect may be hard to be acquired in these forms.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが幅方向に相対する第一の端面と第二の端面を有し、第一の金属膜が第一の端面側にオフセットして形成されており、且つ第二の金属膜が第二の端面側にオフセットして形成されていることが好ましい。このようにすれば、巻回体の両側面に電極層を形成した場合に、基材ガラスフィルムの第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film has a first end surface and a second end surface facing in the width direction, and the first metal film is offset to the first end surface side. Preferably, the second metal film is formed offset to the second end face side. In this way, when the electrode layers are formed on both side surfaces of the wound body, the situation where the first metal film and the second metal film of the base glass film are electrically connected is effectively avoided. be able to.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、巻回体の一方の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ巻回体の他方の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。 In the wound film capacitor of the present invention, the first electrode layer that is in contact with the first metal film and not in contact with the second metal film is formed on one side surface of the wound body, and It is preferable that a second electrode layer that is in contact with the second metal film and not in contact with the first metal film is formed on the other side surface of the body. In this way, since the action as an inductor is suppressed, resistance at high frequencies can be easily suppressed.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、巻回体の中心に、巻回体の内周面と接するコアが配設されていることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that a core in contact with the inner peripheral surface of the wound body is disposed at the center of the wound body.
このようにすることによって、基材ガラスフィルム及び介装ガラスフィルムをコアのまわりに巻き取って巻回体を形成できるため、巻き取り時の形状精度を維持して高性能な巻回型フィルムコンデンサを得ることが可能となる。 By doing this, the base glass film and the intervening glass film can be wound around the core to form a wound body, so that a high-performance wound film capacitor is maintained while maintaining the shape accuracy during winding. Can be obtained.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、巻回体の中心に、巻回体をその幅方向に貫通する貫通穴が設けられていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the wound type film capacitor of this invention is provided with the through-hole which penetrates a wound body in the width direction in the center of a wound body.
このようにすることで、コンデンサの中心には、その幅方向全域にわたって中空の空間が存在した状態となる。例えば、巻回体の中心に、ガラスフィルムを巻き取る際に使用するコアなどが残った状態だと、コアの材質によっては、巻回体が一種のコイルのように作動した際に当該コアの影響でインダクタンスが増加するおそれがある。この種のインダクタンスの増加は、特に高周波域におけるインピーダンスの上昇を招くことから好ましいものではない。しかし、上述のように巻回体の中心に貫通穴を設けることで、巻回体の内側には絶縁体としての空気が存在することになるため、上述のようなインダクタンスの増加を抑制して、高周波域におけるインピーダンスの上昇を可及的に回避することが可能となる。 By doing so, a hollow space exists in the center of the capacitor over the entire width direction. For example, if the core used when winding the glass film remains in the center of the wound body, depending on the material of the core, when the wound body operates like a kind of coil, Inductance may increase due to the influence. This kind of increase in inductance is not preferable because it causes an increase in impedance particularly in a high frequency range. However, by providing a through-hole in the center of the wound body as described above, air as an insulator exists inside the wound body, so that the increase in inductance as described above is suppressed. It is possible to avoid as much as possible an increase in impedance in the high frequency range.
図１は、本発明の巻回型フィルムコンデンサの幅方向の断面構造の一例を示す概念断面図である。 FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure in the width direction of the wound film capacitor of the present invention.
図１から分かるように、巻回型フィルムコンデンサ１は、第一の金属膜１０、基材ガラスフィルム１１、第二の金属膜１２、介装ガラスフィルム１３の順に積層された積層構造を有しており、この積層構造が巻取り回数に応じて繰り返されている。基材ガラスフィルム１１の第一の表面１１ａには、第一の金属膜１０が成膜されると共に、第一の金属膜１０が成膜されている第一の端縁部１１ｃと第一の端縁部１１ｃとは反対側となる第一の金属膜１０が成膜されていない第二の端縁部１１ｄとを有している。これにより、
第一の金属膜１０は、第一の基材ガラスフィルム１１の第一の端縁部１１ｃ側にオフセットされる。また、基材ガラスフィルム１１の第二の表面１１ｂには、第二の金属膜１２が成膜されると共に、第二の金属膜１２が成膜されている第三の端縁部１１ｅと第三の端縁部１１ｅとは反対側となる第二の金属膜１２が成膜されていない第四の端縁部１１ｆとを有している。これにより、第二の金属膜１２は、第三の端縁部１１ｅ側にオフセットされる。また、介装ガラスフィルム１３は、第一の金属膜１０と第二の金属膜１２が接触しないように第一の金属膜１０と第二の金属膜１２の間に配置されている。そして、基材ガラスフィルム１１の第一の端面１１ｇに第一の金属膜１０と接し、第二の金属膜１２と接しない第一の電極層１４が形成されており、且つ基材ガラスフィルム１１の第二の端面１１ｈに第二の金属膜１２と接し、第一の金属膜１０と接しない第二の電極層１５が形成されている。第一の電極層１４により、巻回体の一方の側面が被覆されて、第一の金属膜１０の端部全体が電気的に接続されると共に、第二の電極層１５により、巻回体の他方の側面が被覆されて、第二の金属膜１２の端部全体が電気的に接続される。As can be seen from FIG. 1, the
The
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが１００ｍｍ以下の最小曲率半径で巻き取られていることが好ましい。最小曲率半径が小さい状態で巻き取れば、コンデンサの小型化を図ることができる。ここで、「最小曲率半径」は、巻き取られた基材ガラスフィルムの最も内側の部分の曲率半径を指す。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film is preferably wound with a minimum curvature radius of 100 mm or less. If winding is performed in a state where the minimum curvature radius is small, the size of the capacitor can be reduced. Here, the “minimum radius of curvature” refers to the radius of curvature of the innermost portion of the wound base glass film.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの長さ寸法が０．０５ｍ以上であることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, the length of the base glass film is preferably 0.05 m or more.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比が１０００以上であることが好ましい。静電容量は、絶縁体の面積が大きく、厚さが小さい程、大きくなる。よって、基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比が大きい程、大容量のエネルギーを蓄積することができる。 In the wound film capacitor of the present invention, the (width dimension / thickness) ratio of the base glass film is preferably 1000 or more. The capacitance increases as the area of the insulator increases and the thickness decreases. Therefore, as the (width dimension / thickness) ratio of the base glass film is larger, a larger amount of energy can be accumulated.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの誘電率が５以上であることが好ましい。ここで、「誘電率」は、温度２５℃においてＡＳＴＭ Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値を指す。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that the base glass film has a dielectric constant of 5 or more. Here, “dielectric constant” refers to a value measured by a method based on ASTM D150 at a temperature of 25 ° C.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが５０Å以下であることが好ましい。このようにすれば、絶縁破壊を起こす電圧が上昇するため、大容量のエネルギーを蓄積し易くなる。ここで、「平均表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that the average surface roughness Ra of the base glass film is 50 mm or less. In this way, the voltage causing dielectric breakdown increases, so that a large amount of energy can be easily stored. Here, “average surface roughness Ra” refers to a value measured by a method based on JIS B0601: 2001.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ２０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１７％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜４０％を含有することが好ましい。このようにすれば、成形時に失透が生じ難くなるため、幅寸法及び長さ寸法が大きい基材ガラスフィルムを成形し易くなる。結果として、大容量のエネルギーを蓄積することができる。Further, wound film capacitor of the present invention, the base glass film, as a glass composition, in mass%, SiO 2 20~70%, Al 2
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜のうち少なくとも一方の金属膜が５０℃の耐熱性を有することが好ましく、更に、第一及び第二の金属膜が共に５０℃の耐熱性を有することが好ましい。なお、ここでいう、「金属膜が５０℃の耐熱性を有する」とは、金属膜を形成したガラスフィルムを５０℃の大気中にて１時間熱処理し、熱処理後の抵抗値が熱処理前の抵抗値の２倍を越えないことを意味するものとする。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first metal film and the second metal film has a heat resistance of 50 ° C. Both metal films preferably have a heat resistance of 50 ° C. Here, “the metal film has a heat resistance of 50 ° C.” means that the glass film on which the metal film is formed is heat-treated in the atmosphere of 50 ° C. for 1 hour, and the resistance value after the heat treatment is It shall mean that it does not exceed twice the resistance value.
このようにすることにより、高温環境下でも金属膜が酸化、変質しにくいため、周辺環境の温度に依存することなくコンデンサの性能を発揮することができる。また、冷却装置等の設置が不要となり、周辺機器を含めたコンデンサ装置全体としての小型化が可能になる。 By doing so, the metal film is not easily oxidized or denatured even in a high temperature environment, so that the performance of the capacitor can be exhibited without depending on the temperature of the surrounding environment. Further, it is not necessary to install a cooling device or the like, and the capacitor device as a whole including peripheral devices can be downsized.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜のうち少なくとも一方の金属膜がＡｌ膜であることが好ましい。更に、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜が共にＡｌ膜であることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first metal film and the second metal film is an Al film. Furthermore, in the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that both the first metal film and the second metal film are Al films.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜のうち少なくとも一方の金属膜がＣｕ膜であることが好ましい。更に、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜が共にＣｕ膜であることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first metal film and the second metal film is a Cu film. Furthermore, in the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that both the first metal film and the second metal film are Cu films.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜のうち少なくとも一方の金属膜がＡｇ膜及び／又はＡｇ合金膜であることが好ましく、更に、第一の金属膜と第二の金属膜が共にＡｇ膜及び／又はＡｇ合金膜であることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first metal film and the second metal film is an Ag film and / or an Ag alloy film, and further, the first metal film The second metal film is preferably an Ag film and / or an Ag alloy film.
金属膜には種々の材料が使用可能であり、例えばＡｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ合金からなる群から選ばれる一種又は二種以上の金属材料が好適であるが、その中でも例えばコストと導電性の観点からはＡｌやＣｕが好適であり、耐熱性、コスト面、導電性の観点からは、ＡｇやＡｇ合金が好ましい。 Various materials can be used for the metal film. For example, one or two or more metal materials selected from the group consisting of Al, Pt, Ni, Cu, Ag, and an Ag alloy are preferable. From the viewpoint of conductivity, Al and Cu are preferable, and from the viewpoint of heat resistance, cost, and conductivity, Ag and Ag alloy are preferable.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の電極層と第二の電極層のうち少なくとも一方の電極層が５０℃の耐熱性を有することが好ましく、更に、第一の電極層と第二の電極層が共に５０℃の耐熱性を有することが好ましい。なお、ここでいう、「電極層が５０℃の耐熱性を有する」とは、５０℃の大気中で１時間熱処理した後、目視で確認した時に、亀裂等の破損が生じていないことを意味するものとする。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first electrode layer and the second electrode layer has a heat resistance of 50 ° C. Both of the second electrode layers preferably have a heat resistance of 50 ° C. As used herein, “the electrode layer has a heat resistance of 50 ° C.” means that there is no breakage such as a crack when visually confirmed after heat treatment in air at 50 ° C. for 1 hour. It shall be.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、第一の電極層と第二の電極層のうち少なくとも一方の電極層が金属粉末を含む無機物のみで構成されていることが好ましく、更に、第一の電極層と第二の電極層が共に金属粉末を含む無機物のみで構成されていることが好ましい。 In the wound film capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the first electrode layer and the second electrode layer is composed only of an inorganic substance containing a metal powder. It is preferable that both the electrode layer and the second electrode layer are composed of only an inorganic substance containing a metal powder.
このようにすることにより、巻回体の幅方向両側に容易に電極層を形成することができるのみならず、巻回型フィルムコンデンサに優れた耐熱性を付与することができる。 By doing in this way, the electrode layer can be easily formed on both sides in the width direction of the wound body, and excellent heat resistance can be imparted to the wound film capacitor.
また、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、耐熱性、コスト面、導電性の観点から、第一の電極層と第二の電極層のうち少なくとも一方の電極層の金属粉末がＡｇ及び／又はＡｇ合金であることが好ましく、更に、第一の電極層と第二の電極層の金属粉末が共にＡｇ及び／又はＡｇ合金であることが好ましい。 In addition, the wound film capacitor of the present invention is composed of Ag and / or metal powder of at least one of the first electrode layer and the second electrode layer from the viewpoints of heat resistance, cost, and conductivity. It is preferable that it is an Ag alloy, and it is more preferable that the metal powders of the first electrode layer and the second electrode layer are both Ag and / or an Ag alloy.
また、本発明の巻回体は、第一の表面と第二の表面を有する基材フィルムを巻き取った巻回体であって、基材フィルムが介装ガラスフィルムと共に巻き取られていることを特徴とする巻回体であることが好ましい。 Moreover, the wound body of the present invention is a wound body obtained by winding a base film having a first surface and a second surface, and the base film is wound together with the intervening glass film. It is preferable that the wound body is characterized by the following.
本発明の巻回型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚さは５０μｍ以下であり、４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、６μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下、特に１μｍ以下が好ましい。基材ガラスフィルムの厚さが小さい程、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。また基材ガラスフィルムの可撓性が向上するため、基材ガラスフィルムの最小曲率半径を小さくすることができる。結果として、コンデンサの小型化を図り易くなる。更にデバイスを軽量化し易くなる。 In the wound film capacitor of the present invention, the thickness of the base glass film is 50 μm or less, 40 μm or less, 30 μm or less, 20 μm or less, 10 μm or less, 8 μm or less, 6 μm or less, 5 μm or less, 3 μm or less, particularly 1 μm or less. Is preferred. The smaller the thickness of the base glass film, the larger the area per unit volume, so that a large amount of energy can be easily stored. Moreover, since the flexibility of a base glass film improves, the minimum curvature radius of a base glass film can be made small. As a result, it is easy to reduce the size of the capacitor. Furthermore, it becomes easy to reduce the weight of the device.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が成膜されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が成膜されている。これらの金属膜は電極として作用する。金属膜として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ合金等の群から選ばれる一種又は二種以上が良く、その中でも特に、Ａｌは酸化し難く抵抗値が上昇し難いため好適であり、Ｃｕは基材ガラスフィルムに成膜する際に成膜速度が速いため好適である。また、耐熱性の観点からはＡｇが好適であり、特にＡｇ合金はＡｇ単体よりも耐熱性が高いため好適である。 In the wound film capacitor of the present invention, the first metal film is formed on the first surface of the base glass film, and the second metal film is formed on the second surface of the base glass film. Has been. These metal films act as electrodes. Various materials can be used as the metal film, but from the viewpoint of cost and conductivity, one or two or more selected from the group of Al, Pt, Ni, Cu, Ag, Ag alloy, etc. are preferable. In particular, Al is suitable because it is difficult to oxidize and the resistance value is difficult to increase, and Cu is suitable because a film formation rate is high when forming a film on a base glass film. Further, Ag is preferable from the viewpoint of heat resistance, and particularly an Ag alloy is preferable because it has higher heat resistance than Ag alone.
更に、耐熱性の観点からは、５０℃の耐熱性を有するように、好ましくは８０℃の耐熱性を有するように、より好ましくは１００℃の耐熱性を有するように、さらにいえば、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２２０℃、２４０℃、２５０℃、２７０℃、３００℃、４００℃の順で好適な耐熱性を有するように、特に好ましくは５００℃の耐熱性を有するように、金属膜を形成するのがよい。なお、金属膜の耐熱性は、デジタルマルチメーター（カスタム社製Ｍ‐０４）を用いて上述した熱処理前後の抵抗値を測定することにより評価することが可能である。 Furthermore, from the viewpoint of heat resistance, it has a heat resistance of 50 ° C., preferably has a heat resistance of 80 ° C., more preferably has a heat resistance of 100 ° C. , 130 ° C, 140 ° C, 150 ° C, 160 ° C, 170 ° C, 180 ° C, 190 ° C, 200 ° C, 220 ° C, 240 ° C, 250 ° C, 270 ° C, 300 ° C, 400 ° C It is preferable to form the metal film so as to have a heat resistance of 500 ° C. particularly preferably. The heat resistance of the metal film can be evaluated by measuring the resistance value before and after the above-described heat treatment using a digital multimeter (M-04 manufactured by Custom Inc.).
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが幅方向に相対する第一の端面と第二の端面を有し、第一の金属膜が第一の端面側にオフセットして形成されており、且つ第二の金属膜が第二の端面側にオフセットして形成されていることが好ましい。そして、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において金属膜の形成されていない領域は、端面から１ｍｍまでの領域が好ましく、端面から２ｍｍ、端面から３ｍｍまでの領域が更に好ましい。このようにすれば、巻回体の両側面に電極層を形成した場合に、第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。なお、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において、金属膜の形成されていない領域に金属膜と同等の膜厚の絶縁膜を形成してもよい。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film has a first end face and a second end face opposed to each other in the width direction, and the first metal film is formed offset to the first end face side. And the second metal film is preferably formed offset to the second end face side. And the area | region in which the metal film is not formed in the 1st surface and the 2nd surface of a base glass film has a preferable area | region from an end surface to 1 mm, and an area | region from an end surface to 2 mm and an end surface is further more preferable. If it does in this way, when an electrode layer is formed in both sides of a winding object, the situation where the 1st metal film and the 2nd metal film are electrically connected can be avoided effectively. In addition, you may form the insulating film of the film thickness equivalent to a metal film in the area | region in which the metal film is not formed in the 1st surface and 2nd surface of a base glass film.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムが重ねた状態で巻き取られている。このようにすれば、第一の金属膜と第二の金属膜の接触を有効に回避し得る。 The wound film capacitor of the present invention is wound in a state in which a base glass film and an interposed glass film are stacked. In this way, contact between the first metal film and the second metal film can be effectively avoided.
また、基材ガラスフィルムと共に巻き取る介装フィルムとしてガラスフィルムを用いた場合、紙や樹脂フィルムを用いた場合と比較して誘電率が高いため、静電容量の低下を抑制できる。そのため、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、同一構造の樹脂系巻回型フィルムコンデンサやガラスフィルム−樹脂フィルムのハイブリッド巻回型コンデンサと比べて、小型化が可能になる。 Moreover, since a dielectric constant is high compared with the case where a paper and a resin film are used when using a glass film as an interposition film wound up with a base glass film, the fall of an electrostatic capacitance can be suppressed. Therefore, the wound film capacitor of the present invention can be reduced in size as compared with a resin-based wound film capacitor having the same structure or a glass film-resin film hybrid wound capacitor.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、主要部材として、基材ガラスフィルム、介装ガラスフィルムを有する。本発明の巻回型フィルムコンデンサは、主要構成部材が全て不燃性の無機物質であるため、耐熱性が高い上、漏出や燃焼する危険性がなく、安全性が高い。また、経年劣化が起こり難く、長期信頼性にも優れる。 The wound film capacitor of the present invention has a base glass film and an interposed glass film as main members. In the wound film capacitor of the present invention, all the main components are non-flammable inorganic substances, so that the heat resistance is high, and there is no risk of leakage or burning, and the safety is high. In addition, it is difficult to deteriorate over time and has excellent long-term reliability.
なお、周辺温度が高い場合、従来の樹脂系巻回型フィルムコンデンサでは耐熱性が低いために周辺部材として冷却装置が必要となるところ、本発明の巻回型フィルムコンデンサは耐熱性が高いために冷却装置を省略または簡略化することができる。結果として、装置全体として小型化が可能となる。 When the ambient temperature is high, the conventional resin-based wound film capacitor has low heat resistance, so a cooling device is required as a peripheral member. However, the wound film capacitor of the present invention has high heat resistance. The cooling device can be omitted or simplified. As a result, the entire apparatus can be reduced in size.
介装ガラスフィルムの幅寸法は、基材ガラスフィルムの幅寸法よりも小さいことが好ましい。このようにすれば、巻回体の両側面に電極層を形成し易くなる。 The width dimension of the interposed glass film is preferably smaller than the width dimension of the base glass film. If it does in this way, it will become easy to form an electrode layer in the both sides | surfaces of a wound body.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが１００ｍｍ以下の最小曲率半径で巻き取られていることが好ましく、この最小曲率半径は、更に８０ｍｍ以下、７５ｍｍ以下、５０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、特に３ｍｍ以下が好ましい。基材ガラスフィルムを最小曲率半径が小さい状態で巻き取れば、単位体積当たりで大きな面積を確保できるため、大容量のエネルギーを蓄えることができる。 In the wound film capacitor of the present invention, the base glass film is preferably wound with a minimum curvature radius of 100 mm or less, and the minimum curvature radius is further 80 mm or less, 75 mm or less, 50 mm or less, 30 mm or less, It is preferably 20 mm or less, 10 mm or less, 5 mm or less, particularly 3 mm or less. If the base glass film is wound in a state where the minimum curvature radius is small, a large area can be secured per unit volume, so that a large amount of energy can be stored.
基材ガラスフィルムの長さ寸法は、好ましくは０．０５ｍ以上、０．５ｍ以上、１ｍ以上、３ｍ以上、５ｍ以上、１０ｍ以上、３０ｍ以上、５０ｍ以上、７０ｍ以上、特に１００ｍ以上である。基材ガラスフィルムの長さ寸法が小さ過ぎると、静電容量が小さくなるため、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。 The length dimension of the base glass film is preferably 0.05 m or more, 0.5 m or more, 1 m or more, 3 m or more, 5 m or more, 10 m or more, 30 m or more, 50 m or more, 70 m or more, particularly 100 m or more. When the length dimension of the base glass film is too small, the electrostatic capacity becomes small, so that it is difficult to accumulate a large amount of energy.
基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比は、好ましくは１０００以上、１２００以上、１４００以上、１６００以上、１８００以上、２０００以上、特に２４００以上である。基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比が小さ過ぎると、静電容量が小さくなるため、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。 The (width dimension / thickness) ratio of the base glass film is preferably 1000 or more, 1200 or more, 1400 or more, 1600 or more, 1800 or more, 2000 or more, particularly 2400 or more. When the (width dimension / thickness) ratio of the base glass film is too small, the electrostatic capacity becomes small, so that it is difficult to accumulate a large amount of energy.
基材ガラスフィルムの誘電率は、好ましくは５以上、５．５以上、６以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、特に１１以上である。基材ガラスフィルムの誘電率が低過ぎると、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。 The dielectric constant of the base glass film is preferably 5 or more, 5.5 or more, 6 or more, 7 or more, 8 or more, 9 or more, 10 or more, particularly 11 or more. If the dielectric constant of the substrate glass film is too low, it will be difficult to store a large amount of energy.
基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａは、好ましくは５０Å以下、３０Å以下、１０Å以下、８Å以下、４Å以下、３Å以下、特に２Å以下である。基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが大き過ぎると、高電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。また、このようにすることで、巻き取り開始時や巻き終わり時にガラスフィルム同士を直接的に密着させた際に、オプティカルコンタクトしやすくなる。 The average surface roughness Ra of the base glass film is preferably 50 mm or less, 30 mm or less, 10 mm or less, 8 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, particularly 2 mm or less. If the average surface roughness Ra of the substrate glass film is too large, the voltage causing dielectric breakdown when a high voltage is applied tends to decrease. In addition, this makes it easier to make optical contact when the glass films are brought into direct contact with each other at the start of winding or at the end of winding.
基材ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、特に３ｎｍ以下である。基材ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘが大き過ぎると、高電圧を印加したときに絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。ここで、「平均表面粗さＲｍａｘ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。また、このようにすることで、巻き取り開始時や巻き終わり時にガラスフィルム同士を直接的に密着させた際に、よりオプティカルコンタクトしやすくなる。 The surface roughness Rmax of the base glass film is preferably 10 nm or less, 5 nm or less, particularly 3 nm or less. If the surface roughness Rmax of the base glass film is too large, the voltage that causes dielectric breakdown when a high voltage is applied tends to decrease. Here, “average surface roughness Rmax” refers to a value measured by a method based on JIS B0601: 2001. In addition, this makes it easier to make optical contact when the glass films are brought into direct contact with each other at the start of winding or at the end of winding.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、巻回体内の隣り合う第一の金属膜の端部が電気的に接続し、隣り合う第二の金属膜の端部も電気的に接続するように、巻回体の一方の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ巻回体の他方の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜には接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。電極層として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ合金等の群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＡｌ、Ｃｕが好適である。また、耐熱性の観点からはＡｇが好適であり、特にＡｇ合金はＡｇ単体よりも耐熱性が高いため好適である。なお、電極層は、例えば、金属粉末を含む導電ペースト（所定の粘性を有するペースト状の導電性材料）を基材ガラスフィルムの端面に塗布することにより形成することができる。 In the wound film capacitor of the present invention, the end portions of the adjacent first metal films in the wound body are electrically connected, and the end portions of the adjacent second metal films are also electrically connected. A first electrode layer that is in contact with the first metal film and is not in contact with the second metal film is formed on one side surface of the wound body, and the second metal film is formed on the other side surface of the wound body. It is preferable that a second electrode layer that is in contact with and not in contact with the first metal film is formed. In this way, since the action as an inductor is suppressed, resistance at high frequencies can be easily suppressed. As the electrode layer, various materials can be used, but from the viewpoint of cost and conductivity, one or more selected from the group of Al, Pt, Ni, Cu, Ag, Ag alloy and the like are preferable. Al and Cu are particularly suitable. Further, Ag is preferable from the viewpoint of heat resistance, and particularly an Ag alloy is preferable because it has higher heat resistance than Ag alone. The electrode layer can be formed, for example, by applying a conductive paste containing metal powder (a paste-like conductive material having a predetermined viscosity) to the end face of the base glass film.
また、導電性ペーストとして、有機系の導電性ペーストは取扱いが比較的容易であり、例えば二液を混合することで上記金属粉末を含む樹脂を硬化させるタイプのものがある。しかしながら、この種のペーストを使用すると、低温で揮発し易い有機成分が含まれる場合があるため、電極層を高温環境下に曝すと有機成分が揮発し、電極層に体積収縮が生じることがある。その結果、目視確認できる程度の大きな亀裂を生じ、コンデンサの破損につながる可能性がある。そこで、電極層を形成する材料を適宜選択することにより、上記のような事態を可及的に回避することができるため、周辺環境の温度に依存することなくコンデンサの性能を発揮することができる。 As the conductive paste, an organic conductive paste is relatively easy to handle. For example, there is a type in which a resin containing the metal powder is cured by mixing two liquids. However, when this type of paste is used, an organic component that easily volatilizes at a low temperature may be included. Therefore, when the electrode layer is exposed to a high temperature environment, the organic component volatilizes and the electrode layer may shrink in volume. . As a result, a crack that is large enough to be visually confirmed is generated, which may lead to damage of the capacitor. Therefore, by appropriately selecting the material for forming the electrode layer, the above situation can be avoided as much as possible, so that the performance of the capacitor can be exhibited without depending on the temperature of the surrounding environment. .
耐熱性の観点からは、５０℃の耐熱性を有するように、好ましくは８０℃の耐熱性を有するように、より好ましくは１００℃の耐熱性を有するように、さらにいえば１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２２０℃、２４０℃、２５０℃、２７０℃、３００℃、４００℃の順で好適な耐熱性を有するように、特に好ましくは５００℃の耐熱性を有するように、電極層を形成するのがよい。 From the viewpoint of heat resistance, so as to have heat resistance of 50 ° C., preferably 80 ° C., more preferably 100 ° C., more preferably 120 ° C., 130 ° C. 140 ° C, 150 ° C, 160 ° C, 170 ° C, 180 ° C, 190 ° C, 200 ° C, 220 ° C, 240 ° C, 250 ° C, 270 ° C, 300 ° C, 400 ° C in order of suitable heat resistance Particularly preferably, the electrode layer is formed so as to have a heat resistance of 500 ° C.
また、電極形成材料のうち、有機系のものとして、想定される雰囲気温度下において支障ないものであれば、熱硬化性樹脂を用いても良いし、熱可塑性樹脂を用いても良い。例えば、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、スチレン樹脂、各種エラストマー、また、エンプラやスーパーエンプラ等を用いることもできる。耐熱性の観点からは、エンプラやスーパーエンプラが好ましく、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリサルフォン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を用いることができる。本発明では、電極層に要求される耐熱性に応じてこれら樹脂を適宜選択することができ、樹脂の特性に合わせた任意の方法で電極層を形成できる。例えば熱可塑性樹脂を用いる場合は、軟化させた樹脂を被接触面に接触固定し必要に応じて成形した後に冷却することで電極層を形成できる。もちろん、上述の各種樹脂をペースト状にした後に電極形成材料として用いることも可能である。 In addition, a thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used as long as it does not interfere with an assumed atmospheric temperature as an organic material among the electrode forming materials. For example, melamine resin, epoxy resin, silicone resin, polypropylene resin, acrylic resin, urethane resin, vinyl resin, styrene resin, various elastomers, engineering plastics, super engineering plastics, and the like can also be used. From the viewpoint of heat resistance, engineering plastics and super engineering plastics are preferable, and polyacetal resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene resin, syndiotactic polystyrene resin, amorphous polyarylate resin Polysulfone resin, fluororesin, liquid crystal polymer resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyetheretherketone resin, and the like can be used. In the present invention, these resins can be appropriately selected according to the heat resistance required for the electrode layer, and the electrode layer can be formed by any method that matches the characteristics of the resin. For example, in the case of using a thermoplastic resin, the electrode layer can be formed by cooling and fixing the softened resin to the contacted surface and forming it as necessary. Of course, the above-mentioned various resins can be used as an electrode forming material after being made into a paste.
特に耐熱性が高い電極層を得るためには、金属の粉末を含む導電性ペーストを無機物のみで構成することも可能である。無機系の導電性ペーストとしては、例えば、金属粉末を分散させた水ガラスが挙げられる。水ガラスペーストは有機物を含まないため、高温環境下でも、形成後の電極層に体積収縮や変形が起こることがなく、その結果コンデンサの破損を抑制することができる。 In particular, in order to obtain an electrode layer with high heat resistance, it is possible to form a conductive paste containing metal powder only with an inorganic substance. Examples of the inorganic conductive paste include water glass in which metal powder is dispersed. Since the water glass paste does not contain an organic substance, volume shrinkage or deformation does not occur in the formed electrode layer even under a high temperature environment, and as a result, damage to the capacitor can be suppressed.
また、前記水ガラスペーストに適宜水を添加することで、好ましい粘度へと粘性を低下させ、容易に電極層を形成することが可能である。更に、電極層形成後に水を蒸発させ、水ガラス中の脱水縮合を促進させることで、緻密な電極層を形成することができる。 Further, by appropriately adding water to the water glass paste, it is possible to reduce the viscosity to a preferred viscosity and easily form an electrode layer. Furthermore, a dense electrode layer can be formed by evaporating water after forming the electrode layer and promoting dehydration condensation in the water glass.
なお、本発明の電極層のとり得る形態は特に制限されず、層状であってもよく、環状であってもよい。もちろん、層状でかつ環状をなすものや、ブロック状であってもよい。 In addition, the form in particular which the electrode layer of this invention can take is not restrict | limited, A layer form may be sufficient and a cyclic | annular form may be sufficient. Of course, it may be a layered and annular shape or a block shape.
更に、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、耐熱性が高いため、高温環境下でも性能を発揮することができる。すなわち、高温環境下においても静電容量、誘電損失、等価直列抵抗等の特性が低下しないため、周囲の温度変動による性能ばらつきが少なく、信頼性が非常に高い。 Furthermore, since the wound film capacitor of the present invention has high heat resistance, it can exhibit performance even in a high temperature environment. That is, since characteristics such as capacitance, dielectric loss, and equivalent series resistance do not deteriorate even in a high temperature environment, there is little performance variation due to ambient temperature fluctuations, and reliability is very high.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、静電容量に関し、測定値（２６〜１５０℃）／測定値（室温２６℃）の値が、±１０％以内であり、好ましくは±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１．５％以内である。 The wound film capacitor of the present invention has a measured value (26 to 150 ° C.) / Measured value (room temperature 26 ° C.) within ± 10%, preferably ± 5%, ± Within 4%, within ± 3%, within ± 2%, within ± 1.5%.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、誘電損失に関し、測定値（２６〜１５０℃）／測定値（室温２６℃）の値が、±１０％以内であり、好ましくは±８％以内、±６％以内、±５％以内、±４％以内、±３％以内である。 The wound film capacitor of the present invention has a measured value (26 to 150 ° C.) / Measured value (room temperature 26 ° C.) within ± 10%, preferably within ± 8%, ± 6 regarding dielectric loss. %, ± 5%, ± 4%, and ± 3%.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、等価直列抵抗に関し、測定値（２６〜１５０℃）／測定値（室温２６℃）の値が、±１０％以内であり、好ましくは±５％以内、±４％以内、±３％以内、±２％以内、±１．５％以内である。 The wound film capacitor of the present invention has a measured value (26 to 150 ° C.) / Measured value (room temperature 26 ° C.) within ± 10%, preferably within ± 5%, ± Within 4%, within ± 3%, within ± 2%, within ± 1.5%.
なお、本発明の巻回型フィルムコンデンサは、本願発明の主旨を変更しない範囲であれば、当然に様々な形態が採用できる。例えば、巻回体の中心にコアが配設されていてもよいし、貫通穴を設けていてもよい。 In addition, naturally the various form is employable as long as the winding type film capacitor of this invention is a range which does not change the main point of this invention. For example, a core may be disposed at the center of the wound body, or a through hole may be provided.
図３は、本発明の巻回型フィルムコンデンサであり、コアが配設されている態様を示す斜視図を説明する。 FIG. 3 is a perspective view showing a wound film capacitor of the present invention and showing an aspect in which a core is disposed.
この巻回型フィルムコンデンサ２は、巻回体４と、巻回体４にその幅方向（ここでは、巻回体４の中心線Ｘ１に沿った向きに一致している。）で接する正負の電極層２４，２５とを備える。各電極層２４，２５には、図示しないリード線が取り付けられており、両電極層２４，２５間に所定の電圧を印加できるようになっている。なお、ガラスフィルム同士が直接密着している最外層及び／又は最内層はオプティカルコンタクトにより固定されていてもよい。また、コア１７の巻回体４からの食み出しの有無は任意である。
The
巻回体４は、図４に示すように、第一及び第二の金属膜２０，２２と基材ガラスフィルム２１及び介装ガラスフィルム２３とを有するもので、これら二つの金属膜２０，２２が両面に形成された基材ガラスフィルム２１と、介装ガラスフィルム２３とを重ね合せて（積層フィルム１６として）コア１７を芯としてロール状に巻き取った形状をなす。本実施形態では、第一及び第二の金属膜２０，２２は、基材ガラスフィルム２１の厚み方向で相反する向きを指向する第一の表面２１ａと第二の表面２１ｂにそれぞれ形成されている。これにより第一及び第二の金属膜２０，２２はともに基材ガラスフィルム２１と一体化された状態となっている。
As shown in FIG. 4, the
次に、図５は、本発明の巻回型フィルムコンデンサのうち、貫通穴が設けられている態様を示す斜視図である。 Next, FIG. 5 is a perspective view showing an aspect in which a through hole is provided in the wound film capacitor of the present invention.
この巻回型フィルムコンデンサ３は、巻回体５と、巻回体５にその幅方向（ここでは、巻回体５の中心線Ｘ４に沿った向きに一致している。）で接する正負の電極層３４，３５とを備える。各電極層３４，３５には、図示しないリード線が取り付けられており、両電極層３４，３５間に所定の電圧を印加できるようになっている。
The
巻回体５の中心には、巻回体５の幅方向に沿った向き、図５でいえば巻回体５の中心線Ｘ２に沿った向きに巻回体５を貫通する貫通穴１８が設けられている。本実施形態では、貫通穴１８は、巻回体５だけでなくその幅方向両側に取り付けられる電極層３４，３５をも貫通している。そのため、この貫通穴１８は、図５に示すように、巻回型フィルムコンデンサ３の中心において、巻回型フィルムコンデンサ３をその中心線に沿った向きに貫通している。この場合、巻回型フィルムコンデンサ３の中心線は、巻回体５の中心線Ｘ２に等しい（図５を参照）。なお、ガラスフィルム同士が直接密着している最外層及び又は／最内層部分はオプティカルコンタクトにより固定されていてもよい。
At the center of the
上記構成の巻回型フィルムコンデンサ３は、例えば第一実施形態と同じ方法で、コアと一体に巻回体５を形成し、このコア一体型巻回体からコアを除去して幅方向両側に電極層３４，３５を設けることで製造できる。
The
本実施形態では、巻回型フィルムコンデンサ３を構成する巻回体５の中心に、巻回体５をその幅方向に貫通する貫通穴１８を設けるようにした。このように貫通穴１８を設けることで、巻回型フィルムコンデンサ３の中心には、その幅方向全域にわたって中空の空間、すなわち絶縁体としての空気が存在した状態となる。例えば、巻回体５の中心に巻回体を形成するためのコアが残った状態だと、コアの材質によっては、巻回体５が一種のコイルのように作動した際にコアの影響でインダクタンスが増加するおそれがある。この種のインダクタンスの増加は、特に高周波域におけるインピーダンスの上昇を招くことから好ましいものではない。この点、上述のように巻回体５の中心に貫通穴１８を設けることで、巻回体５の内側には絶縁体としての空気が存在することになるため、上述の如きインダクタンスの増加を抑制して、高周波域におけるインピーダンスの上昇を可及的に回避することが可能となる。もちろん、巻回体５の中心が中空の空間であれば、その分だけ巻回型フィルムコンデンサ３を軽量化できるので、当該コンデンサ３の汎用化にとっても好適である。
In the present embodiment, a through
なお、以上の説明では、巻回型フィルムコンデンサの巻回体として、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムが真円筒状に巻き取られた形態をなすものを例示したが（図３等を参照）、もちろんこれ以外の形状をなすものであってもよい。例えば図示は省略するが、その中心線に沿った向きから見て、だ円形状をなす巻回体や、直線部分を含む扁平形状をなす巻回体など、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムがロール状に巻き取られた形態をなす限りにおいて、種々の形態をとり得る。 In the above description, the wound body of the wound type film capacitor is exemplified by the base glass film and the interposed glass film wound in a true cylindrical shape (see FIG. 3 and the like). ) Of course, other shapes may be used. For example, although not shown in the drawing, a base glass film and an intervening glass film such as an elliptical winding body and a flat winding body including a straight portion when viewed from the direction along the center line. As long as the film is wound into a roll, it can take various forms.
さらに、ロール状に巻き取る方法としては、図４のような積層フィルム１６を予め作製しておいた後に積層フィルム１６として巻き取っても良いし、基材ガラスフィルム又は介装ガラスフィルムを最初に巻き始めた後に、もう一方のガラスフィルムを間に挟み込む形で合わせ、巻き取っても良い。なお、巻き始め及び／又は巻き終わりは、例えば、一方のガラスフィルムの長さを長めにしておくことで、成膜されていないガラスフィルム同士を余分に重ね合わせオプティカルコンタクトにより固定することができる。
Furthermore, as a method of winding in a roll shape, the
次に、本発明に係る基材ガラスフィルムについて述べる。 Next, the base glass film according to the present invention will be described.
基材ガラスフィルムは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ２０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１７％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜４０％を含有することが好ましい。Glass base film, as a glass composition, in mass%, SiO 2 20~70%, Al 2
上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は質量％を意味する。 The reason for limiting the content of each component as described above will be described below. In addition, in description of content of each component,% display means the mass%.
ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性、成形性が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７０％以下、６５％以下、６０％以下、５８％以下、５５％以下、５０％以下、特に４５％以下である。一方、ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなるため、ガラス化が困難になる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。When the content of SiO 2 is increased, the meltability and moldability tend to be lowered. Therefore, the content of SiO2 is preferably 70% or less, 65% or less, 60% or less, 58% or less, 55% or less, 50% or less, particularly 45% or less. On the other hand, when the content of SiO2 is reduced, it becomes difficult to form a glass network structure, and vitrification becomes difficult. Therefore, the content of SiO2 is preferably 20% or more, 25% or more, particularly 30% or more.
Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２０％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスに失透結晶が析出し易くなり、液相粘度が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２０％以下、１８％以下、１５％以下、１２％以下、特に１０％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なくなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。The content of Al 2 O 3 is 0 to 20%. When the content of Al 2 O 3 is increased, devitrified crystals are likely to be precipitated on the glass, and the liquid phase viscosity is likely to be lowered. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 20% or less, 18% or less, 15% or less, 12% or less, particularly 10% or less. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 decreases, the component balance of the glass composition is impaired, and the glass is easily devitrified. Therefore, the content of Al 2 O 3 is preferably 0% or more, 1% or more, 3% or more, particularly 5% or more.
Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、誘電率が低下し易くなり、また耐熱性が低下して、高温時のコンデンサの信頼性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１５％以下、１３％以下、１１％以下、７％以下、特に５％以下である。When the content of B 2 O 3 increases, the dielectric constant tends to decrease, and the heat resistance decreases, and the reliability of the capacitor at high temperatures tends to decrease. Therefore, the content of B 2 O 3 is preferably 15% or less, 13% or less, 11% or less, 7% or less, particularly 5% or less.
ＭｇＯは、歪点を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、液相温度、密度、熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、特に０．５％以下である。 MgO is a component that increases the strain point and also decreases the high-temperature viscosity. However, when there is too much content of MgO, liquidus temperature, a density, and a thermal expansion coefficient will become high too much. Therefore, the content of MgO is preferably 10% or less, 5% or less, 3% or less, 2% or less, 1.5% or less, 1% or less, particularly 0.5% or less.
ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％以下、９％以下、特に８．５％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、３％以上、特に５％以上である。 When the content of CaO is increased, the density and the thermal expansion coefficient are increased, the component balance of the glass composition is impaired, and the devitrification resistance is easily lowered. Therefore, the content of CaO is preferably 15% or less, 12% or less, 10% or less, 9% or less, particularly 8.5% or less. On the other hand, when the content of CaO is reduced, the dielectric constant and meltability are likely to be lowered. Therefore, the content of CaO is preferably 0% or more, 0.5% or more, 1% or more, 2% or more, 3% or more, particularly 5% or more.
ＳｒＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１５％以下、特に１２％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。 When the content of SrO increases, the density and the thermal expansion coefficient tend to increase. Therefore, the SrO content is preferably 15% or less, particularly 12% or less. On the other hand, when the content of SrO decreases, the dielectric constant and meltability tend to decrease. Therefore, the content of SrO is preferably 0% or more, 0.5% or more, 1% or more, 3% or more, particularly 5% or more.
ＢａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは４０％以下、特に３５％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、誘電率が低下し易くなり、また失透の抑制が困難になる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、特に２５％以上である。 When the content of BaO increases, the density and the thermal expansion coefficient tend to increase. Therefore, the BaO content is preferably 40% or less, particularly 35% or less. On the other hand, when the content of BaO decreases, the dielectric constant tends to decrease, and it becomes difficult to suppress devitrification. Therefore, the content of BaO is preferably 0% or more, 0.5% or more, 1% or more, 2% or more, 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, particularly 25% or more. .
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの各成分は、誘電率、耐失透性、溶融性、成形性を高める成分である。しかし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）が少なくなると、誘電率を高め難くなることに加えて、融剤としての働きを十分に発揮できず、溶融性が低下し易くなる。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多くなると、密度が上昇し易くなる上、ガラス組成の成分バランスが崩れて、逆に耐失透性が低下する傾向にある。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは６０％以下、５５％以下、特に５０％以下である。 Each component of MgO, CaO, SrO, and BaO is a component that improves the dielectric constant, devitrification resistance, meltability, and moldability. However, if the content of MgO + CaO + SrO + BaO (the total amount of MgO, CaO, SrO and BaO) decreases, in addition to the difficulty of increasing the dielectric constant, the function as a flux cannot be fully exhibited, and the meltability decreases. It becomes easy. Therefore, the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% or more, particularly 30% or more. On the other hand, when the content of MgO + CaO + SrO + BaO increases, the density tends to increase, and the balance of the components of the glass composition is lost, and the devitrification resistance tends to decrease. Therefore, the content of MgO + CaO + SrO + BaO is preferably 60% or less, 55% or less, and particularly 50% or less.
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの各成分は、粘性を低下させて、熱膨張係数を調整する成分であるが、多量に含有させると、絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。また誘電率の温度特性が低下する傾向にある。よって、これらの成分の合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。Each component of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is a component that reduces the viscosity and adjusts the thermal expansion coefficient. However, if it is contained in a large amount, the voltage that causes dielectric breakdown tends to decrease. In addition, the temperature characteristics of dielectric constant tend to decrease. Therefore, the total amount of these components is preferably 15% or less, 10% or less, 5% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, particularly 0.1% or less.
ＺｎＯは、誘電率を高める成分であり、また溶融性を高める成分であるが、多量に含有させると、ガラスが失透し易くなり、また密度が上昇し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜３０％、０〜２０％、０．５〜１５％、特に１〜１０％である。 ZnO is a component that increases the dielectric constant and also increases the meltability. However, if it is contained in a large amount, the glass tends to devitrify and the density tends to increase. Therefore, the content of ZnO is preferably 0 to 30%, 0 to 20%, 0.5 to 15%, particularly 1 to 10%.
ＺｒＯ２は、誘電率を高める成分であるが、多量に含有させると、液相温度が急激に上昇し、ジルコンの失透異物が析出し易くなる。よって、ＺｒＯ２の上限範囲は２０％以下、１５％以下、特に１０％以下が好ましい。また、ＺｒＯ２の下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、特に３％以上が好ましい。ZrO 2 is a component that increases the dielectric constant, but if it is contained in a large amount, the liquidus temperature rises rapidly, and devitrified foreign substances of zircon are likely to precipitate. Therefore, the upper limit range of ZrO 2 is preferably 20% or less, 15% or less, and particularly preferably 10% or less. Further, the lower limit range of ZrO 2 is preferably 0% or more, 0.1% or more, 0.5% or more, 1% or more, 2% or more, and particularly preferably 3% or more.
Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３は、それぞれ２０％まで添加することができる。これらの成分は、誘電率等を高める働きがあるが、多く含有させると、密度が上昇し易くなる。Y 2 O 3 , Nb 2 O 3 , and La 2 O 3 can each be added up to 20%. These components have a function of increasing the dielectric constant and the like, but if they are contained in a large amount, the density tends to increase.
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択される一種又は二種以上を０〜３％添加することができる。但し、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。環境的観点から、清澄剤としては、ＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３が好ましい。ＳｎＯ２＋Ｃｌ＋ＳＯ３（ＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３の合量）の含有量は０．００１〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０１〜０．３％が好ましい。ＳｎＯ２の含有量は０〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０５〜０．４％が好ましい。As a fining agent, 0 to 3% of one or two or more selected from the group of As 2 O 3 , Sb 2 O 3 , CeO 2 , SnO 2 , F, Cl, and SO 3 can be added. However, it is preferable to refrain from using As 2 O 3 , Sb 2 O 3 and F as much as possible from an environmental viewpoint, and the content of each is preferably less than 0.1%. From the environmental point of view, SnO 2 , Cl and SO 3 are preferable as the fining agent. The content of SnO 2 + Cl + SO 3 (total amount of SnO 2, Cl and SO 3 ) is preferably 0.001 to 1%, 0.01 to 0.5%, and particularly preferably 0.01 to 0.3%. The SnO 2 content is preferably 0 to 1%, 0.01 to 0.5%, particularly preferably 0.05 to 0.4%.
上記の成分以外にも、例えば、他の成分を２０％、特に１０％までガラス組成中に添加することができる。 In addition to the above components, for example, other components can be added to the glass composition up to 20%, in particular up to 10%.
基材ガラスフィルムの液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１０９０℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、特に１０００℃以下である。基材ガラスフィルムの液相温度が高過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、基材ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。また、基材ガラスフィルムの液相粘度は、好ましくは１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．０ｄＰａ・ｓ以上である。基材ガラスフィルムの液相粘度が低過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、基材ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。なお、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値を指す。The liquidus temperature of the substrate glass film is preferably 1200 ° C. or lower, 1150 ° C. or lower, 1090 ° C. or lower, 1050 ° C. or lower, 1030 ° C. or lower, particularly 1000 ° C. or lower. If the liquidus temperature of the base glass film is too high, the glass tends to devitrify at the time of molding, and it becomes difficult to increase the surface accuracy of the base glass film. Further, the liquidus viscosity of the base glass film is preferably 10 3.5 dPa · s or more, 10 4.0 dPa · s or more, 10 4.5 dPa · s or more, 10 4.8 dPa · s or more, In particular, it is 10 5.0 dPa · s or more. If the liquidus viscosity of the substrate glass film is too low, the glass tends to devitrify during molding, and it becomes difficult to increase the surface accuracy of the substrate glass film. The “liquid phase viscosity” refers to a value obtained by measuring the viscosity of glass at the liquid phase temperature by a platinum ball pulling method. “Liquid phase temperature” refers to the temperature at which crystals pass through a standard sieve 30 mesh (500 μm) and the glass powder remaining on 50 mesh (300 μm) is placed in a platinum boat and kept in a temperature gradient furnace for 24 hours. Refers to the measured value.
基材ガラスフィルムの密度は４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．０ｇ／ｃｍ３以下、３．６ｇ／ｃｍ３以下、３．３ｇ／ｃｍ３以下、３．０ｇ／ｃｍ３以下、２．８ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が小さい程、デバイスを軽量化し易くなる。
ここで、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。The density of the base glass film is 4.5 g / cm 3 or less, 4.0 g / cm 3 or less, 3.6 g / cm 3 or less, 3.3 g / cm 3 or less, 3.0 g / cm 3 or less, 2.8 g / Cm 3 or less, and particularly preferably 2.5 g / cm 3 or less. The smaller the density, the easier it is to reduce the weight of the device.
Here, “density” refers to a value measured by the well-known Archimedes method.
基材ガラスフィルムの熱膨張係数は、好ましくは２５×１０−７〜１２０×１０−７／℃、３０×１０−７〜１２０×１０−７／℃、４０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、６０×１０−７〜１００×１０−７／℃、特に７０×１０−７〜９５×１０−７／℃である。基材ガラスフィルムの熱膨張係数が上記範囲外になると、基材ガラスフィルムと金属膜の熱膨張係数が整合し難くなるため、金属膜の反りを防止し難くなる。ここで、「熱膨張係数」は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値を指す。The thermal expansion coefficient of the base glass film is preferably 25 × 10 −7 to 120 × 10 −7 / ° C., 30 × 10 −7 to 120 × 10 −7 / ° C., 40 × 10 −7 to 110 × 10 − 7 / ° C., 60 × 10 −7 to 100 × 10 −7 / ° C., particularly 70 × 10 −7 to 95 × 10 −7 / ° C. When the thermal expansion coefficient of the base glass film is out of the above range, it becomes difficult to match the thermal expansion coefficients of the base glass film and the metal film, so that it is difficult to prevent the metal film from warping. Here, the “thermal expansion coefficient” refers to an average value measured with a dilatometer in a temperature range of 30 to 380 ° C.
基材ガラスフィルムの１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１５５０℃以下、１４５０℃以下、１３５０℃以下、１２５０℃以下、１２００℃以下、１１７０℃以下、特に１１５０℃以下である。基材ガラスフィルムの１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温でガラスを溶融し易くなり、基材ガラスフィルムの製造コストを低廉化し易くなる。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。The temperature at 10 2.5 dPa · s of the base glass film is preferably 1550 ° C. or lower, 1450 ° C. or lower, 1350 ° C. or lower, 1250 ° C. or lower, 1200 ° C. or lower, 1170 ° C. or lower, particularly 1150 ° C. or lower. The lower the temperature at 10 2.5 dPa · s of the base glass film, the easier it is to melt the glass at a lower temperature, and the lower the manufacturing cost of the base glass film. Here, “temperature at 10 2.5 dPa · s” refers to a value measured by a platinum ball pulling method.
基材ガラスフィルムは未研磨の表面を有することが好ましく、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面の全部が未研磨であることが特に好ましい。ガラスの理論強度は非常に高いが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラスの表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。そこで、基材ガラスフィルムの表面を未研磨にすれば、本来の機械的強度を損ない難くなり、基材ガラスフィルムが破壊し難くなる。なお、リドロー法又はオーバーフローダウンドロー法であれば、未研磨で表面精度が高い基材ガラスフィルムを成形
することができる。The base glass film preferably has an unpolished surface, and it is particularly preferred that all of the first surface and the second surface of the base glass film are unpolished. Although the theoretical strength of glass is very high, it often leads to fracture even at a stress much lower than the theoretical strength. This is because a small defect called Griffith flow is generated on the surface of the glass in a post-molding process such as a polishing process. Therefore, if the surface of the base glass film is unpolished, the original mechanical strength is hardly lost, and the base glass film is difficult to break. In addition, if it is a redraw method or an overflow downdraw method, the base glass film with high surface accuracy which is unpolished can be shape | molded.
基材ガラスフィルムはリドロー法で成形されていることが好ましい。このようにすれば、基材ガラスフィルムの厚みを低減し易くなる。また基材ガラスフィルムの表面品位を高めることができる。更に基材ガラスフィルムの両端面を火造り面にすることが可能になる。そして、両端面が火造り面であれば、基材ガラスフィルムが端面から破損し難くなる。なお、「リドロー法」は、成形済みのガラスを再度、軟化点付近の温度にまで加熱した後、延伸成形してガラスフィルムを成形する方法である。 The base glass film is preferably formed by a redraw method. If it does in this way, it will become easy to reduce the thickness of a substrate glass film. Moreover, the surface quality of the substrate glass film can be improved. Furthermore, it becomes possible to make the both end surfaces of a base glass film into a fire-making surface. And if a both-ends surface is a fire-making surface, it will become difficult to damage a base glass film from an end surface. The “redraw method” is a method for forming a glass film by heating a molded glass again to a temperature near the softening point, followed by stretching.
基材ガラスフィルムの成形方法として、リドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法等を採用することができる。なお、「オーバーフローダウンドロー法」は、フュージョン法とも称されており、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形して基材ガラスフィルムを成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法で基材ガラスフィルムを成形すれば、基材ガラスフィルムの表面品位を高めることができる。 Various methods other than the redraw method can be adopted as a method for forming the base glass film. For example, an overflow down draw method, a slot down draw method, a redraw method, or the like can be employed. The “overflow down draw method” is also called a fusion method, and the molten glass overflows from both sides of the heat-resistant cage-like structure, and the overflowing molten glass is joined at the lower end of the cage-like structure. In this method, the base glass film is formed by stretching downward. If the base glass film is formed by the overflow down draw method, the surface quality of the base glass film can be improved.
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、介装ガラスフィルムを備える。
介装ガラスフィルムは、基材ガラスフィルムと同一の材質、厚みのガラスフィルムを用いると、コストや生産性の観点で好ましいが、異なる材質、厚みのガラスフィルムを用いてもよい。The wound film capacitor of the present invention includes an interposed glass film.
The use of a glass film having the same material and thickness as the intervening glass film is preferable from the viewpoint of cost and productivity, but a glass film having a different material and thickness may be used.
基材及び介装ガラスフィルムの材質としては、割れ難く、可撓性が高いものがより好ましいが、巻き取れるものであれば前述のガラス組成に限られず、種々の材質が使用可能であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、アルカリ含有ガラス等が挙げられる。
ガラスフィルムの厚みは、（介装ガラスフィルムの厚み／基材ガラスフィルムの厚み）比で、好ましくは０．３以上、０．４以上、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、特に０．９以上であり、更に、好ましくは３．０以下、２．５以下、２．０以下、１．８以下、１．５以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、特に１．０５以下である。As the material of the base material and the intervening glass film, a material that is difficult to break and highly flexible is more preferable, but it is not limited to the above glass composition as long as it can be wound, and various materials can be used. , Alkali-free glass, soda glass, alkali-containing glass and the like.
The thickness of the glass film is preferably a ratio of (intervening glass film thickness / base glass film thickness), preferably 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, 0.7 or more. 0.8 or more, particularly 0.9 or more, and more preferably 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, 1.8 or less, 1.5 or less, 1.3 or less, 1. 2 or less, 1.1 or less, particularly 1.05 or less.
また、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを巻きとる際には、各ガラスフィルムの巻取り速度や巻取り角度、巻取り方向等の製造条件を適切に管理することでガラスフィルム同士の擦接や不当な応力集中を抑制でき、ガラスフィルムの破壊確率を低下させることができる。 In addition, when winding the base glass film and the interposing glass film, the glass films are rubbed together by appropriately managing the manufacturing conditions such as the winding speed, winding angle, and winding direction of each glass film. And unreasonable stress concentration can be suppressed, and the fracture probability of the glass film can be reduced.
更に、本発明の巻回体は、前述の介装ガラスフィルムとともに、例えば、樹脂、金属等の基材フィルムを巻き取ったものである。本発明によれば、基材フィルムの表面に機能膜を形成した場合、機能膜同士の接触を回避することが可能になる。
介装ガラスフィルムは耐熱性や電気絶縁性が高いため、本発明の巻回体は、巻回型フィルムコンデンサ等の電子部品用途の巻回体に用いると好ましい。また、介装ガラスフィルムは光学特性が良好であるため、視認性や装飾性が求められる映像用途や照明用途の巻回体に用いると好ましい。Furthermore, the wound body of this invention winds up base films, such as resin and a metal, with the above-mentioned interposed glass film, for example. According to the present invention, when a functional film is formed on the surface of the base film, it is possible to avoid contact between the functional films.
Since the interposed glass film has high heat resistance and electrical insulation, the wound body of the present invention is preferably used for a wound body for electronic parts such as a wound film capacitor. In addition, since the intervening glass film has good optical properties, it is preferably used for a wound body for video and lighting applications that require visibility and decorativeness.
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。以下の実施例は単なる例示である。
［実施例１］Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated in detail. However, the present invention is not limited to the following examples. The following examples are merely illustrative.
[Example 1]
＜ガラス基材の作製＞
まず表１に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、得られたガラスバッチをガラス溶融炉に供給して１５００〜１６００℃で溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した後、歪点より室温まで１０時間かけて徐冷処理を行った。最後に、得られたガラス板について、必要に応じて加工を行い、種々の特性を評価した。その結果を表１に示す。<Production of glass substrate>
First, after preparing a glass raw material so that it might become a glass composition of Table 1, the obtained glass batch was supplied to the glass melting furnace, and it fuse | melted at 1500-1600 degreeC. Next, after the obtained molten glass was poured on a carbon plate and formed into a flat plate shape, a slow cooling treatment was performed from the strain point to room temperature over 10 hours. Finally, the obtained glass plate was processed as necessary to evaluate various properties. The results are shown in Table 1.
密度は、周知のアルキメデス法で測定した値である。 The density is a value measured by a well-known Archimedes method.
歪点と徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定した値である。 The strain point and the annealing point are values measured based on the method of ASTM C336-71.
軟化点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３８−９３の方法に基づいて測定した値である。 The softening point is a value measured based on the method of ASTM C338-93.
高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ及び１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。The temperatures at high temperature viscosities of 10 4.0 dPa · s, 10 3.0 dPa · s and 10 2.5 dPa · s are values measured by the platinum ball pulling method.
熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値である。 The thermal expansion coefficient is an average value measured with a dilatometer in a temperature range of 30 to 380 ° C.
液相温度は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値である。 The liquid phase temperature passed through a standard sieve 30 mesh (500 μm), the glass powder remaining in 50 mesh (300 μm) was placed in a platinum boat and held in a temperature gradient furnace for 24 hours, and the temperature at which crystals precipitated was measured. Value.
液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。 The liquid phase viscosity is a value obtained by measuring the viscosity of glass at the liquid phase temperature by a platinum ball pulling method.
誘電率は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値である。 The dielectric constant is a value measured by a method based on ASTM D150.
＜コンデンサの作製＞
上記試料Ｎｏ．１〜９に係るガラス板を軟化点付近まで加熱した後、リドロー法により延伸成形して、長さ寸法５０ｍ、幅寸法２５ｍｍ、厚み１０μｍの基材ガラスフィルム及び長さ寸法５０ｍ、幅寸法２２ｍｍ、厚み９μｍであり、基材ガラスフィルムと同一材質の介装ガラスフィルムを得た。それぞれのガラスフィルムの平均表面粗さＲａは２Åであった。<Production of capacitor>
Sample No. above. After heating the glass plate according to 1 to 9 to the vicinity of the softening point, it is stretch-molded by a redraw method, a base glass film having a length dimension of 50 m, a width dimension of 25 mm, a thickness of 10 μm, a length dimension of 50 m, a width dimension of 22 mm, An interposed glass film having a thickness of 9 μm and made of the same material as the base glass film was obtained. Each glass film had an average surface roughness Ra of 2 mm.
次に、得られた基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対して、４５ｎｍ厚のＣｕ膜（第一の金属膜と第二の金属膜に相当する）を成膜した。成膜に際し、第一の表面の一方の端面から３ｍｍの領域をマスキングし、その部分についてＣｕ膜が成膜されないようにした。更に、第二の表面の一方の端面から３ｍｍの領域をマスキングし、その部分についてＣｕ膜が成膜されないようにした。ここで、Ｃｕ膜が成膜されていない部分は、基材ガラスフィルムの厚み方向から見て、互いに相対しないようにした。そして、Ｃｕ膜を成膜した後、マスキングを除去した。なお、図２は、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対してＣｕ膜が成膜された状態を示す幅方向の断面概念図である。 Next, a 45 nm thick Cu film (corresponding to the first metal film and the second metal film) was formed on the first surface and the second surface of the obtained base glass film. At the time of film formation, an area of 3 mm from one end face of the first surface was masked so that no Cu film was formed on that part. Further, an area of 3 mm from one end surface of the second surface was masked so that no Cu film was formed on that portion. Here, the portions where the Cu film was not formed were not opposed to each other when viewed from the thickness direction of the base glass film. And after forming Cu film | membrane, masking was removed. FIG. 2 is a cross-sectional conceptual diagram in the width direction showing a state in which a Cu film is formed on the first surface and the second surface of the base glass film.
続いて、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを重ねて、φ５０ｍｍの絶縁管に巻き付けた。 Subsequently, the base glass film and the interposed glass film were overlapped and wound around an insulating tube having a diameter of 50 mm.
基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを巻き取った後、基材ガラスフィルムの一方の端面に導電性ペーストを塗布することにより、第一の表面上の金属膜（第一の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続し、且つ第二の表面上の金属膜（第二の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続しないように、巻回体の側面に電極層（第一の電極層に相当する）を形成した。同様な手順により、基材ガラスフィルムの他方の端面に導電性ペーストを塗布することにより、第二の表面上の金属膜（第二の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続し、且つ第一の表面上の金属膜（第一の金属膜に相当する）の端部
全体が電気的に接続しないように、巻回体の他方の側面に電極層（第二の電極層に相当する）を形成した。ここで、導電性ペーストとして、ＩＴＷＣｈｅｍｔｒｏｎｉｃｓ社製ＣＷ２４００を用いた。このようにして、試料Ｎｏ．１〜９に係る巻回型フィルムコンデンサを作製した。After winding up the base glass film and the intervening glass film, a conductive film is applied to one end surface of the base glass film to thereby form a metal film on the first surface (corresponding to the first metal film) ) On the side surface of the wound body so that the entire end portion of the metal film (corresponding to the second metal film) on the second surface is not electrically connected. An electrode layer (corresponding to the first electrode layer) was formed. By applying a conductive paste to the other end face of the base glass film in the same procedure, the entire end of the metal film (corresponding to the second metal film) on the second surface is electrically connected. And an electrode layer (second electrode layer) on the other side surface of the wound body so that the entire end of the metal film (corresponding to the first metal film) on the first surface is not electrically connected. Corresponded). Here, CW2400 manufactured by ITW Chemtronics was used as the conductive paste. In this way, sample no. The wound type film capacitor concerning 1-9 was produced.
試料Ｎｏ．１について、得られた巻回型フィルムコンデンサの静電容量をインピーダンスアナライザ（ソーラトロン社製１２６０型、測定条件：周波数１Ｈｚ〜３２ＭＨｚ、印加電圧１００ｍＶ）を用いて測定したところ、図６に示す結果が得られた。１Ｈｚでのインピーダンスより静電容量を算出したところ、９．５μＦであった。
[実施例２]Sample No. 1, the capacitance of the obtained wound film capacitor was measured using an impedance analyzer (Solartron 1260 type, measurement conditions:
[Example 2]
基材ガラスフィルムの幅寸法を５０ｍｍ、厚みを２０μｍに、介装ガラスフィルムの幅寸法を４５ｍｍ、厚みを１８μｍに変更したこと以外は、[実施例１]と同様の条件で試料Ｎｏ．１に係る巻回型フィルムコンデンサを作製した。
[実施例３]Except for changing the width dimension of the base glass film to 50 mm, the thickness to 20 μm, the width dimension of the interposed glass film to 45 mm, and the thickness to 18 μm, sample No. 1 was used under the same conditions as in [Example 1]. 1 was produced.
[Example 3]
基材ガラスフィルムの幅寸法を２５．４ｍｍ、長さ寸法を１２．１ｍに、介装ガラスフィルムの幅寸法を１９．０ｍｍ、長さ寸法を１２．１ｍに変更し、更に、得られた基材ガラスフィルムの成膜に際して、第一及び第二の表面の一方の端面から４．７ｍｍの領域をマスキングして、株式会社フルヤ金属製「ＡＰＣ−ＴＲ」を用いて６５ｎｍ厚のＡｇ合金膜（第一の金属膜と第二の金属膜に相当する）をスパッタにより成膜した。そして、第一のガラスフィルムと第二のガラスフィルムを重ねて、φ５０ｍｍのコアに巻き付け後、コアを除去した以外は、[実施例１]と同様の条件で試料Ｎｏ．１に係る巻回型フィルムコンデンサを作製した。 The width of the base glass film was changed to 25.4 mm, the length was changed to 12.1 m, the width of the interposed glass film was changed to 19.0 mm, and the length was changed to 12.1 m. When forming the material glass film, an area of 4.7 mm from one end face of the first and second surfaces is masked, and an Ag alloy film (65 nm thick) using “APC-TR” manufactured by Furuya Metal Co., Ltd. (Corresponding to a first metal film and a second metal film) were formed by sputtering. Then, the first glass film and the second glass film were overlapped, wound around a core of φ50 mm, and then the core was removed. 1 was produced.
得られた巻回型フィルムコンデンサの静電容量をインピーダンスアナライザ（ソーラトロン社製１２６０型、測定条件：周波数１Ｈｚ〜３２ＭＨｚ、印加電圧１００ｍＶ）を用いて測定した。１Ｈｚでのインピーダンスより静電容量を算出したところ、１．９１μＦであった。その後、雰囲気温度を室温(２６℃)、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃の順に変化させて、静電容量、誘電損失、等価直列抵抗を測定したところ、表２に示す結果が得られた。なお、外観において金属膜及び電極層に破損等は確認されなかった。
The capacitance of the obtained wound film capacitor was measured using an impedance analyzer (Solartron 1260 type, measurement conditions:
[実施例１]の介装ガラスフィルムの代わりに、樹脂フィルム（長さ寸法５０ｍ、幅寸法２２ｍｍ、厚み９μｍ）を用いたこと以外は、[実施例１]と同様の条件で試料Ｎｏ．１に係る巻回型フィルムコンデンサを作製した。ここで、樹脂フィルムとして、ＰＥＴフィルム（誘電率３．２）を用いた。
得られたコンデンサの静電容量をインピーダンスアナライザ（ソーラトロン社製１２６０型、測定条件：周波数１Ｈｚ〜３２ＭＨｚ、印加電圧１００ｍＶ）を用いて測定し、１Ｈｚでのインピーダンスより静電容量を算出したところ、７．４μＦであった。Sample No. 1 was used under the same conditions as in [Example 1] except that a resin film (length 50 m,
The capacitance of the obtained capacitor was measured using an impedance analyzer (1260 type manufactured by Solartron, measurement conditions:
本発明の巻回型フィルムコンデンサは、上記で説明した通り、安全性が高く、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るため、ＥＶやＨＥＶのＤＣリンクコンデンサ等に好適である。また、本発明の巻回体は、巻回型フィルムコンデンサ用に使用することが好ましいが、この用途以外にも展開可能である。例えば、樹脂、金属等の基材フィルムの表面に機能膜を形成した後に、巻回体とする場合に、機能膜同士の接触を回避するために、介装ガラスフィルムと共に巻き取ることも可能である。 As described above, the wound film capacitor of the present invention has high safety, can instantly release / store a large amount of energy, and can secure a large area per unit volume. It is suitable for a DC link capacitor of HEV or HEV. In addition, the wound body of the present invention is preferably used for a wound film capacitor, but can be developed for other purposes. For example, after forming a functional film on the surface of a substrate film of resin, metal, etc., in order to avoid contact between the functional films when it is used as a wound body, it can be wound with an intervening glass film. is there.
１，２，３ 巻回型フィルムコンデンサ
４，５ 巻回体
１０，２０ 第一の金属膜
１１，２１ 基材ガラスフィルム
１１ａ，２１ａ 第一の表面
１１ｂ，２１ｂ 第二の表面
１２，２２ 第二の金属膜
１３，２３ 介装ガラスフィルム
１４，２４，３４ 第一の電極層
１５，２５，３５ 第二の電極層
１６ 積層フィルム
１７ コア
１８ 貫通穴1, 2, 3 Winding
Claims (19)
基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、
基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が成膜されており、
基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が成膜されており、
且つ基材ガラスフィルムが介装ガラスフィルムと共に巻き取られていることを特徴とする巻回型フィルムコンデンサ。In a wound film capacitor having a wound body wound up with a base glass film having a first surface and a second surface,
The thickness of the base glass film is 50 μm or less,
The first metal film is formed on the first surface of the base glass film,
A second metal film is formed on the second surface of the base glass film,
A wound film capacitor, wherein the base glass film is wound together with the interposed glass film.
第一の金属膜が第一の端面側にオフセットして形成されており、且つ第二の金属膜が第二の端面側にオフセットして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻回型フィルムコンデンサ。The base glass film has a first end face and a second end face facing in the width direction,
The first metal film is formed offset to the first end face side, and the second metal film is formed offset to the second end face side. Winding film capacitor.
A wound body obtained by winding a base film having a first surface and a second surface, wherein the base film is wound together with an intervening glass film.
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