WO2024009644A1 - フィルムコンデンサおよびフィルムコンデンサの製造方法 - Google Patents

フィルムコンデンサおよびフィルムコンデンサの製造方法 Download PDF

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泰志 森川
大矢 西島
智生 稲倉
憲治 萩谷
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a film capacitor and a method for manufacturing a film capacitor.
  • Patent Document 1 discloses a main body including a body in which a dielectric film, a first electrode film, and a second electrode film are wound multiple times, and a space is provided between the dielectric film and the first electrode film or the second electrode film.
  • a film capacitor having the following characteristics is described.
  • Patent Document 1 still has room for improvement in terms of reducing the degree of anodic oxidation.
  • the present invention provides a film capacitor with a reduced degree of anodization, and a method for manufacturing the film capacitor.
  • the film capacitor of the present invention is A pair of dielectric film rolls on which metal is vapor-deposited and overlapped in the thickness direction; a pair of end face electrodes formed at both ends of the wound body; Equipped with A gap is formed between the pair of dielectric films,
  • the wound body has a shape in which a dimension in a first direction is shorter than a dimension in a second direction perpendicular to the first direction in a cross section along a surface in which the end electrode extends, and
  • the ratio of the thickness of the void to the thickness of the dielectric film is 0.003 or more and 0.029 or less.
  • the method for manufacturing a film capacitor of the present invention includes: forming a wound body by overlapping and winding a pair of dielectric films on which metal is vapor-deposited in the thickness direction; pressing the rolled body; forming end electrodes at both ends of the wound body; including; In the step of pressing the wound body, the thickness of the gap formed between the pair of dielectric films is set to 0 relative to the thickness of the dielectric films by controlling the pressing pressure within a predetermined range. Control to .003 or more and 0.029 or less.
  • a film capacitor with a reduced degree of anodization can be provided.
  • a perspective view showing a film capacitor according to Embodiment 1 of the present invention Perspective view showing a wound body without protective winding
  • a diagram schematically showing a cross section of the wound body in FIG. 2 Flowchart showing a method for manufacturing a film capacitor according to Embodiment 1 of the present invention Schematic diagram showing a pair of dielectric films in the film capacitor in Figure 1
  • a schematic cross-sectional view showing the process of pressing the rolled body of dielectric film in FIG. 6 A schematic cross-sectional view showing the process of pressing the rolled body of dielectric film in FIG. 6 Table showing measurement results of capacity loss and degree of anodization Schematic diagram to explain anodization of film capacitors
  • the diameter of the effective part is made larger than the diameter of the metallicon electrode, and the volume ratio of the metallicon electrode is reduced. It has been proposed to make capacitors smaller and have higher capacitance.
  • a gap is created between the dielectric films by expanding gas such as air remaining in the main body in which the dielectric film, the first electrode film, and the second electrode film are wound.
  • the effective part has a large diameter.
  • the electrode film formed on the film reacts with moisture or ionic impurities contained in the film, causing the surface of the electrode film to may cause anodic oxidation.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining anodic oxidation in a film capacitor.
  • water (H 2 O), ionic impurities (Ion), etc. contained in the dielectric film 110 react with the electrode film 120 formed of aluminum or the like, causing oxidation on the surface. This is a phenomenon in which a film 121 is formed.
  • anodic oxidation occurs, there is a problem that the effective electrode area of the electrode film 120 formed on the dielectric film 110 decreases, resulting in a decrease in capacitance or an increase in ESR of the film capacitor.
  • Providing voids between dielectric films 110 has been considered in order to reduce anodic oxidation.
  • the present inventors discovered that if the gap between the dielectric films is too large, the capacitance of the film capacitor becomes smaller than the designed value, so it is difficult to appropriately control the size of the gap. found it to be important.
  • the voids are formed by expanding gas such as air remaining in the film, so it is difficult to control the size of the voids. Therefore, there is a problem that the gap becomes larger than desired, and the capacitance of the film capacitor decreases.
  • the present inventors studied the appropriate thickness of the void and studied a film capacitor that can suppress the decrease in capacitance while reducing the degree of anodic oxidation, and arrived at the following invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a film capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. Note that the X, Y, and Z directions in the figure indicate the horizontal direction, vertical direction, and height direction of the film capacitor 1, respectively.
  • the film capacitor 1 includes a pair of dielectric film windings 10 and a pair of end surface electrodes 20 formed at both ends of the windings 10.
  • the rolled body 10 is formed by stacking a pair of dielectric films each having a metal vapor-deposited electrode formed on the surface in the thickness direction, then winding and pressing into a flat shape. Note that the wound body 10 may be formed by laminating and pressing a plurality of dielectric films.
  • the wound body 10 has a shape in which the dimension ⁇ 1 in the first direction (Z direction) is shorter than the dimension d1 in the second direction (Y direction) in a cross section along the plane (YZ plane) in which the end electrode 20 extends. have. In other words, the wound body 10 is formed into a columnar shape having an oval cross section.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a wound body without protective winding.
  • a protective winding is formed on the surface of the wound body 10 to protect the dielectric film.
  • the wound body 10 is formed by winding a pair of dielectric films 31 and 32 overlapping each other in the thickness direction. More specifically, after overlapping one dielectric film 31 and the other dielectric film 32, the pair of dielectric films 31 and 32 are rolled up and pressed into a flat shape, thereby forming an oblong cross section.
  • a wound body 10 having the following is formed.
  • the dielectric film examples include a plastic film containing a thermoplastic resin such as polyethylene terephthalate, polypropylene, polyphenylene sulfide, or polyethylene naphthalate, or a hydroxyl group (OH group) possessed by the first organic material and an isocyanate possessed by the second organic material.
  • a plastic film containing a thermosetting resin such as a cured product obtained by reacting with a group (NCO group) can be used.
  • metal such as aluminum or zinc can be used as the metal vapor-deposited electrode formed on the surface of the dielectric film.
  • the end electrodes 20 can be formed by spraying metal such as zinc on both ends of the wound body 10, for example.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the wound body of FIG. 2.
  • a gap 41 is provided between the pair of dielectric films 31 and 32.
  • the void portion 41 can be formed by overlapping and winding a pair of dielectric films 31 so as to include an air layer between the dielectric films 31 and 32.
  • the ratio of the thickness of the void in the height direction of the wound body 10 to the thickness of the dielectric films 31 and 32 is 0.003 or more and 0.029 or less.
  • the thickness of the dielectric films 31 and 32 indicates the total thickness f1 to f7 of the dielectric films 31 and 32 laminated in the first direction (Z direction) of the wound body 10. Further, the thickness of the void portion 41 in the height direction (Z direction) of the wound body 10 indicates the sum of the thicknesses s1 to s6 of the void portion 41 in the first direction.
  • the ratio of the thickness of the gap to the thickness of the dielectric films 31 and 32 is the sum of the thicknesses s1 to s6 of the gap 41 to the sum of the thicknesses f1 to f7 of the dielectric films 31 and 32. Show ratio.
  • the size of the void 41 is such that the sum of the thicknesses s1 to s6 of the void 41 is 0.003 or more and 0.029 or less relative to the sum of the thicknesses f1 to f7 of the dielectric films 31 and 32. is set.
  • the void portion 41 does not necessarily have to be formed to have a uniform thickness, and there may be a portion where the dielectric films 31 and 32 are in contact.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a film capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a pair of dielectric films of the film capacitor of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a state in which the dielectric film of FIG. 5 is wound.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the process of pressing the rolled body of dielectric film shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the process of pressing the rolled body of dielectric film shown in FIG. 6.
  • a method for manufacturing the film capacitor 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 8.
  • step S1 the rolled body 10 is formed.
  • a pair of dielectric films 31 and 32 on which metal is vapor-deposited are stacked in the thickness direction.
  • the dielectric films 31 and 32 are strip-shaped dielectric films having a length L, and metal vapor-deposited electrodes 31a and 32a are formed on the surface of the dielectric films.
  • the metal vapor deposited electrodes 31a, 32a are formed on the surfaces of the dielectric films 31, 32 except for the insulation margins 31b, 32b.
  • a pattern margin (not shown) in which metal is not vapor-deposited may be formed in the metal-deposited electrodes 31a and 32a.
  • the pair of dielectric films 31 and 32 are stacked on top of each other while being shifted by a length As in the width direction W.
  • overlapping the dielectric films 31 and 32 in this way it is possible to suppress the occurrence of a short circuit between the metal vapor deposited electrodes 31a and 32a and the end surface electrode 20 after the end surface electrode 20 is formed in a later step. can.
  • the stacked pair of dielectric films 31 and 32 are wound to form a cylindrical wound body 10, as shown in FIG.
  • h2 are substantially the same, and the wound body 10 has a cylindrical shape with a substantially circular cross section.
  • step S2 the rolled body 10 is pressed.
  • the side surface of the cylindrical rolled body 10 is pressed to form a flat rolled body 10.
  • the flat rolled body 10 can be formed by placing the cylindrical rolled body 10 in a press device and applying pressure in the direction of arrow P.
  • the pressing pressure By adjusting the pressing pressure, the thickness of the gap 41 between the dielectric films 31 and 32 can be adjusted. More specifically, as the press pressure increases, the thickness of the void 41 becomes smaller.
  • the wound body 10 in step S2 as shown in FIG. becomes smaller.
  • step S3 end electrodes 20 are formed on the pressed wound body, and the film capacitor 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • the end electrodes 20 can be formed by spraying a metal such as zinc on both ends of the wound body 10, for example.
  • ⁇ Film capacitor> a film capacitor is used in which the ratio of the thickness of the cavity 41 to the thickness of the dielectric films 31 and 32 is changed from 0 to 0.06 by changing the press pressure in 11 steps. The deviation from the design capacity value and the degree of anodic oxidation were measured.
  • ⁇ Thickness of void> The ratio of the thickness of the gap to the thickness of the dielectric film of each film capacitor was calculated by the following method.
  • the height ⁇ 1 (see FIG. 1) of the film capacitor in the first direction is measured.
  • the film capacitor is disassembled and the number of turns of the dielectric film is determined.
  • the obtained number of turns is T film and the thickness of the dielectric film is d film .
  • the thickness of the dielectric film also includes the thickness of the metal vapor-deposited electrode.
  • the number of turns of the first winding and protective winding other than the dielectric film in the film capacitor is determined in the same manner.
  • the first winding is the part that becomes the core when winding the dielectric film
  • the protective winding is the part that is wound around the outer periphery to protect the dielectric film and the metal-deposited electrode.
  • the number of turns of the first winding is T in , the film thickness is d in , the number of turns of the protective winding is T out , and the film thickness is d out .
  • the height ⁇ 0 of the film capacitor in the first direction, assuming that no void is formed, is calculated using equation (1).
  • the thickness in the first direction was calculated by "number of windings x film thickness x 2". Since two dielectric films are wound as a pair, one winding includes four layers in the first direction, so the thickness in the first direction was calculated as "number of turns x film thickness x 4". .
  • the thickness D of the void included in the film capacitor can be calculated.
  • the thickness d air of the air gap per sheet of the dielectric film is calculated using equation (3).
  • the ratio R of the thickness of the gap to the thickness of the dielectric film is calculated using equation (4).
  • the design capacitance value of the film capacitor can be calculated as follows.
  • the film width A0 of the dielectric film, the effective electrode width A, the insulation margin width Am, and the length L of the dielectric film are measured (see FIG. 5).
  • the effective electrode width A indicates the width of the metal-deposited electrode that actually acts as a capacitor.
  • ⁇ 0 be the dielectric constant of vacuum
  • ⁇ film be the relative dielectric constant of the dielectric film
  • N be the effective electrode area ratio.
  • the effective electrode area ratio N indicates the ratio of the area of the effective electrode calculated from "effective electrode width A x length L of dielectric film” excluding pattern margin and the like.
  • Sp indicates an area on which metal such as a pattern margin is not deposited.
  • the design capacitance value C0 of the film capacitor can be calculated using equation (5).
  • the capacitance loss ⁇ C with respect to the designed capacitance value C0 of each film capacitor can be calculated by equation (6) using the measured capacitance value C1 and the designed capacitance value C0 of each film capacitor.
  • the film capacitor was disassembled and the percentage of the area that was discolored white due to anodic oxidation among the effective electrode area was calculated. Note that the portions that were discolored white due to anodic oxidation were visually determined. Note that the difference between discolored areas and non-discolored areas is clear by visual observation, and there is no substantial difference in the area ratio results compared to when image processing technology is used.
  • the effective electrode area A all was calculated from "length L of dielectric film x effective electrode width A". Assuming that the area of the white portion due to anodic oxidation is A ox , the degree of anodic oxidation O can be calculated using equation (7).
  • FIG. 9 is a table showing the measurement results of capacity loss and degree of anodic oxidation. With reference to FIG. 9, a preferable range of the thickness of the cavity 41 will be discussed.
  • the capacitance loss ⁇ C which indicates how much the measured capacitance value C1 of the film capacitor has decreased with respect to the designed capacitance value C0, is It is within 10%. This is because the capacitance loss ⁇ C increases as the thickness of the gap between the dielectric films increases.
  • the product standard for film capacitors requires that the capacitance loss ⁇ C with respect to the design capacitance value C0 be within 10%, so it is desirable that the ratio R of the thickness of the void is 0.029 or less.
  • the ratio R of the thickness of the void to the thickness of the dielectric film is 0.003 or more, the degree of anodic oxidation can be suppressed to within 5%.
  • the degree of anodization increases, the equivalent series resistance (ESR) when a voltage is applied to the film capacitor increases.
  • ESR equivalent series resistance
  • Product standards for film capacitors require that the increase rate of ESR be within 50%, and by keeping the degree of anodic oxidation within 5%, the product standards can be more reliably met. For this reason, it is desirable that the ratio R of the thickness of the void portion is 0.003 or more.
  • the rate of increase in ESR is an index indicating how much ESR increases before and after a high temperature and high humidity test, for example.
  • the ratio R of the thickness of the void to the thickness of the dielectric film is preferably 0.003 or more and 0.029 or less.
  • the film capacitor 1 includes a wound body 10 and a pair of end surface electrodes 20.
  • the wound body 10 is formed by winding a pair of dielectric films 31 and 32 on which metal is vapor-deposited and overlapped in the thickness direction. End surface electrodes 20 are formed at both ends of the wound body 10.
  • a gap 41 is formed between the pair of dielectric films 31 and 32.
  • the wound body 10 has a dimension ⁇ 1 in the first direction (Z direction) and a dimension in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction in a cross section along the plane (YZ plane) in which the end electrode 20 extends. It has a shorter shape than d1.
  • the ratio of the thickness of the void portion 41 in the height direction of the wound body 10 to the thickness of the dielectric films 31 and 32 in the first direction is 0.003 or more and 0.029 or less.
  • anodic oxidation of the film capacitor 1 can be suppressed.
  • anodic oxidation of the metal vapor deposited electrodes 31a and 32a can be prevented.
  • the thickness ratio of the void portion 41 to 0.003 or more and 0.029 or less, the capacitance loss of the film capacitor 1 can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a film capacitor 1 in which anodic oxidation is unlikely to occur and the capacitance loss is small.
  • the method for manufacturing the film capacitor 1 includes the steps of forming a wound body, pressing the wound body, and forming end surface electrodes.
  • the step of forming the wound body includes winding a pair of dielectric films 31 and 32 on which metal is vapor-deposited, overlapping each other in the thickness direction.
  • the step of pressing the wound body includes controlling the thickness of the gap 41 formed between the pair of dielectric films 31 and 32 by controlling the pressing pressure within a predetermined range.
  • the film capacitor of the present invention includes a pair of wound bodies of dielectric films on which metal is vapor-deposited and overlapped in the thickness direction, and a pair of end face electrodes formed at both ends of the wound body. , a gap is formed between the pair of dielectric films, and the wound body has a dimension in the first direction in a second direction perpendicular to the first direction in a cross section along a surface in which the end electrode extends.
  • the ratio of the thickness of the gap in the height direction of the wound body to the thickness of the dielectric film in the first direction is 0.003 or more and 0.029 or less.
  • the method for manufacturing a film capacitor of the present invention includes the steps of stacking and winding a pair of dielectric films on which metal is vapor-deposited in the thickness direction to form a wound body, and pressing the wound body. and a step of forming end face electrodes at both ends of the wound body, and the step of pressing the wound body includes forming end electrodes between the pair of dielectric films by controlling the pressing pressure within a predetermined range.
  • the thickness of the void portion is controlled to be 0.003 or more and 0.029 or less relative to the thickness of the dielectric film.
  • the present invention is useful for film capacitors used in various electronic devices, electrical devices, industrial devices, vehicle devices, etc.

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Abstract

本発明のフィルムコンデンサは、表面に金属が蒸着され、厚み方向に重なった一対の誘電体フィルムの巻回体と、巻回体の両端に形成された一対の端面電極と、を備え、一対の誘電体フィルムの間には空隙部が形成され、巻回体は、端面電極の延びる面に沿った方向の断面において、第１方向の寸法が第１方向に直交する第２方向の寸法よりも短い形状を有し、第１方向における誘電体フィルムの厚さに対する巻回体の高さ方向の空隙部の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である。

Description

フィルムコンデンサおよびフィルムコンデンサの製造方法
　本発明は、フィルムコンデンサおよびフィルムコンデンサの製造方法に関する。
　誘電体フィルムを巻回したフィルムコンデンサが知られている。例えば、特許文献１には、誘電体フィルムと第１電極膜および第２電極膜とが複数巻回された本体を備え、誘電体フィルムと第１電極膜または第２電極膜との間に空隙を有するフィルムコンデンサが記載されている。
国際公開第２０２１／１２５００６号
　特許文献１のフィルムコンデンサは、陽極酸化度を低減する点で未だ改善の余地がある。
　本発明は、陽極酸化度を低減したフィルムコンデンサ、およびフィルムコンデンサの製造方法を提供する。
　本発明のフィルムコンデンサは、
　表面に金属が蒸着され、厚み方向に重なった一対の誘電体フィルムの巻回体と、
　前記巻回体の両端に形成された一対の端面電極と、
を備え、
　前記一対の前記誘電体フィルムの間には空隙部が形成され、
　前記巻回体は、前記端面電極の延びる面に沿った方向の断面において、第１方向の寸法が前記第１方向に直交する第２方向の寸法よりも短い形状を有し、前記第１方向における前記誘電体フィルムの厚さに対する前記空隙部の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である。
　本発明のフィルムコンデンサの製造方法は、
　表面に金属が蒸着された一対の誘電体フィルムを厚み方向に重ねて巻回して巻回体を形成するステップと、
　前記巻回体をプレスするステップと、
　前記巻回体の両端部に端面電極を形成するステップと、
を含み、
　前記巻回体をプレスするステップは、プレス圧力を所定範囲に制御することにより、前記一対の誘電体フィルムの間に形成される空隙の厚さを、前記誘電体フィルムの厚さに対して０．００３以上０．０２９以下に制御する。
　本発明によると、陽極酸化度を低減したフィルムコンデンサを提供することができる。
本発明の実施の形態１にかかるフィルムコンデンサを示す斜視図 保護巻きを省略した巻回体を示す斜視図 図２の巻回体の断面を模式的に示す図 本発明の実施の形態１にかかるフィルムコンデンサの製造方法を示すフローチャート 図１のフィルムコンデンサの一対の誘電体フィルムを示す模式図 図５の誘電体フィルムを巻回した状態を示す概略斜視図 図６の誘電体フィルムの巻回体をプレスする工程を示す概略断面図 図６の誘電体フィルムの巻回体をプレスする工程を示す概略断面図 容量損失および陽極酸化度の測定結果を示す表 フィルムコンデンサの陽極酸化を説明するための概略図
（本発明に至った経緯）
　特許文献１に記載のフィルムコンデンサでは、巻回体の巻回軸に垂直な断面において、有効部の直径を、メタリコン電極の直径よりも大きくして、メタリコン電極の体積比率を低減して、フィルムコンデンサの小型化、高容量化を図ることが提案されている。特許文献１のフィルムコンデンサでは、誘電体フィルムと第１電極膜および第２電極膜とを巻回した本体に残存している空気などの気体を膨張させることにより、誘電体フィルムの間に空隙を形成して、有効部の直径を大きくしている。
　一方、誘電体フィルムを積層または巻回したフィルムコンデンサにおいて、電圧を印加した際に、フィルムに形成された電極膜がフィルムに含まれる水分またはイオン性不純物等と反応することにより、電極膜の表面に陽極酸化が引き起こされることがある。
　図１０は、フィルムコンデンサにおける陽極酸化を説明するための概略図である。陽極酸化は、図１０に示すように、誘電体フィルム１１０に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）やイオン性不純物（Ｉｏｎ）等が、アルミニウム等により形成された電極膜１２０と反応し、表面に酸化膜１２１が形成されてしまう現象である。陽極酸化が発生すると、誘電体フィルム１１０に形成された電極膜１２０の有効電極面積が減少して、フィルムコンデンサの容量低下またはＥＳＲが大きくなってしまうという課題がある。陽極酸化を低減するために、誘電体フィルム１１０の間に空隙を設けることが検討されている。
　本発明者（ら）は、誘電体フィルムの間の空隙部が大きすぎると、フィルムコンデンサの静電容量が設計値よりも小さくなってしまうため、空隙部の大きさを適切に制御することが重要であることを見出した。
　特許文献１に記載のフィルムコンデンサでは、フィルムに残存している空気などの気体を膨張させることにより空隙を形成するため、空隙の大きさを制御することが困難である。このため、空隙が所望の大きさよりも大きくなってしまい、フィルムコンデンサの静電容量が低下してしまうという課題がある。
　そこで、本発明者（ら）は、適切な空隙の厚さについて検討し、陽極酸化度を低減させつつ静電容量の低下を抑えることのできるフィルムコンデンサについて検討し、以下の発明に至った。
　以下、本発明にかかる実施の形態１について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。
（実施の形態１）
［全体構成］
　図１は、本発明の実施の形態１にかかるフィルムコンデンサを示す斜視図である。なお、図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向はそれぞれ、フィルムコンデンサ１の横方向、縦方向、高さ方向を示す。
　図１に示すように、フィルムコンデンサ１は、一対の誘電体フィルムの巻回体１０と、巻回体１０の両端に形成された一対の端面電極２０と、を備える。
　巻回体１０は、表面に金属蒸着電極が形成された一対の誘電体フィルムを厚み方向に重ねた後、巻回して扁平形状にプレスすることにより形成される。なお、巻回体１０は、複数の誘電体フィルムを積層してプレスすることにより形成してもよい。
　巻回体１０において、端面電極２０の延びる面（ＹＺ平面）に沿った方向の断面において、第１方向（Ｚ方向）の寸法τ１が、第２方向（Ｙ方向）の寸法ｄ１よりも短い形状を有している。言い換えると、巻回体１０は、長円形状の断面を有する柱状に形成されている。
　図２は、保護巻きを省略した巻回体を示す斜視図である。本実施の形態では、誘電体フィルムを保護するために巻回体１０の表面に保護巻きが形成されている。図２に示すように、巻回体１０は、一対の誘電体フィルム３１、３２を厚み方向に重ねて巻回することにより形成されている。より具体的には、一方の誘電体フィルム３１と他方の誘電体フィルム３２とを重ね合わせた後、一対の誘電体フィルム３１、３２を巻き取って扁平形状にプレスことにより、長円形状の断面を有する巻回体１０が形成される。
　誘電体フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、もしくはポリエチレンナフタレート等の熱可塑性樹脂を含むプラスチックフィルム、または第１有機材料が有する水酸基（ＯＨ基）と第２有機材料が有するイソシアネート基（ＮＣＯ基）とが反応して得られる硬化物等の熱硬化性樹脂を含むプラスチックフィルムを使用することができる。誘電体フィルムの表面に形成される金属蒸着電極として、例えば、アルミニウムまたは亜鉛等の金属を使用することができる。
　端面電極２０は、巻回体１０の両端部に、例えば、亜鉛等の金属を溶射することにより形成することができる。
　図３は、図２の巻回体の断面を模式的に示す図である。図３に示すように、一対の誘電体フィルム３１、３２の間には、空隙部４１が設けられている。例えば、誘電体フィルム３１と誘電体フィルム３２との間に空気層を含むよう一対の誘電体フィルム３１を重ねて巻回することで、空隙部４１を形成することができる。誘電体フィルム３１、３２の間に空隙部４１が形成されていることで、巻回体１０に外力が加わったときの応力を低減することができるとともに、誘電体フィルム３１、３２の表面に形成された金属蒸着電極の陽極酸化を抑制することができる。
　第１方向（Ｚ方向）において、誘電体フィルム３１、３２の厚さに対する、巻回体１０の高さ方向の空隙部の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である。
　誘電体フィルム３１、３２の厚さは、巻回体１０の第１方向（Ｚ方向）において、積層された誘電体フィルム３１、３２の厚さｆ１～ｆ７の合計を示す。また、巻回体１０の高さ方向（Ｚ方向）の空隙部４１の厚さは、第１方向における空隙部４１の厚さｓ１～ｓ６の合計を示す。すなわち、誘電体フィルム３１、３２の厚さに対する空隙部の厚さの比率とは、誘電体フィルム３１、３２の厚さｆ１～ｆ７の和に対する、空隙部４１の厚さｓ１～ｓ６の和の比率を示す。言い換えると、誘電体フィルム３１、３２の厚さｆ１～ｆ７の和に対して、空隙部４１の厚さｓ１～ｓ６の和が０．００３以上０．０２９以下であるよう、空隙部４１の大きさが設定される。
　なお、空隙部４１は必ずしも均一な厚さに形成されていなくてもよく、誘電体フィルム３１、３２が接触している箇所があってもよい。
［製造方法］
　図４は、本発明の実施の形態１にかかるフィルムコンデンサの製造方法を示すフローチャートである。図５は、図１のフィルムコンデンサの一対の誘電体フィルムを示す模式図である。図６は、図５の誘電体フィルムを巻回した状態を示す概略斜視図である。図７は、図６の誘電体フィルムの巻回体をプレスする工程を示す概略断面図である。図８は、図６の誘電体フィルムの巻回体をプレスする工程を示す概略断面図である。図４～図８を参照して、フィルムコンデンサ１の製造方法について説明する。
　ステップＳ１において、巻回体１０を形成する。巻回体１０の形成は、まず、図５に示すように、表面に金属が蒸着された一対の誘電体フィルム３１、３２を厚み方向に重ねる。誘電体フィルム３１、３２は、長さＬの帯状の誘電体フィルムの表面に金属蒸着電極３１ａ、３２ａが形成されたフィルムである。金属蒸着電極３１ａ、３２ａは、絶縁マージン３１ｂ、３２ｂを除く誘電体フィルム３１、３２の表面に形成される。また、金属蒸着電極３１ａ、３２ａには、金属が蒸着されていないパターンマージン（図示省略）が形成されていてもよい。
　図５に示すように、一対の誘電体フィルム３１、３２は、幅方向Ｗに長さＡｓだけずらして重ねられる。誘電体フィルム３１、３２をこのように重ねることで、後の工程で端面電極２０を形成した後に、金属蒸着電極３１ａ、３２ａと端面電極２０との間に短絡が発生することを抑制することができる。
　次に、重ね合わせた一対の誘電体フィルム３１、３２を巻回すると、図６に示すように、円柱状の巻回体１０となる。図７に示すように、ステップＳ１で形成した巻回体１０では、巻回軸に垂直な断面（ＹＺ平面）における第１方向（Ｚ方向）の寸法ｈ１と第２方向（Ｙ方向）の寸法ｈ２とが略同じであり、巻回体１０は略円形の断面を有する円柱状の形状である。
　ステップＳ２において、巻回体１０をプレスする。図７および図８に示すように、円柱状の巻回体１０の側面をプレスして、扁平形状の巻回体１０を形成する。例えば、円柱状の巻回体１０をプレス装置に配置して、矢印Ｐの方向に圧力を加えることで、扁平形状の巻回体１０を形成することができる。プレスの圧力を調整することにより、誘電体フィルム３１、３２の間の空隙部４１の厚さを調整することができる。より具体的には、プレス圧力を大きくするほど、空隙部４１の厚さは小さくなる。ステップＳ２で巻回体１０をプレスすることにより、図８に示すように、巻回軸に垂直な断面（ＹＺ平面）における第１方向の寸法ｈ３は、第２方向の寸法ｈ４よりも相対的に小さくなる。
　ステップＳ３において、プレスした巻回体に端面電極２０を形成して、図１に示すフィルムコンデンサ１が完成する。端面電極２０は、巻回体１０の両端部に、例えば亜鉛等の金属を溶射することにより形成することができる。
［実施例］
　実施の形態１で説明したフィルムコンデンサにおいて、巻回体１０をプレスする工程（図４のステップＳ２）におけるプレス圧力を変化させることで、空隙部４１の厚さを変化させて、フィルムコンデンサ１の設計容量値に対するずれおよび陽極酸化度を測定した。具体的な結果は図９の通りである。
＜フィルムコンデンサ＞
　実施例では、プレス圧力を１１段階に変化させることにより、誘電体フィルム３１、３２の厚さに対する空隙部４１の厚さの比率を０から０．０６まで変化させたフィルムコンデンサを使用して、設計容量値に対するずれおよび陽極酸化度を測定した。
＜空隙部の厚さ＞
　それぞれのフィルムコンデンサの誘電体フィルムの厚さに対する空隙部の厚さの比率は、以下の方法で算出した。
　まず、フィルムコンデンサの第１方向の高さτ１（図１参照）を測定する。次に、フィルムコンデンサを分解して、誘電体フィルムの巻回数を求める。得られた巻回数をＴｆｉｌｍ、誘電体フィルムの膜厚をｄｆｉｌｍとする。なお、誘電体フィルムの膜厚には、金属蒸着電極の厚さも含まれている。フィルムコンデンサにおける誘電体フィルム以外の先巻きおよび保護巻きの巻回数も同様に求める。先巻きとは、誘電体フィルムを巻回するときの芯となる部分であり、保護巻きとは誘電体フィルムと金属蒸着電極とを保護するために外周に巻く部分である。先巻きの巻回数をＴｉｎ、膜厚をｄｉｎ、保護巻きの巻回数をＴｏｕｔ、膜厚をｄｏｕｔとする。
　空隙部が形成されていないと仮定したときの、フィルムコンデンサの第１方向の高さτ０は、式（１）で算出される。
　τ０＝ｄｉｎ×Ｔｉｎ×２＋ｄｏｕｔ×Ｔｏｕｔ×２+Ｔｆｉｌｍ×ｄｆｉｌｍ×４　・・・（１）
　なお、先巻きおよび保護巻きは、１回巻回すると、第１方向において２層含まれることになるため、第１方向の厚さを「巻回数×膜厚×２」で計算した。誘電体フィルムは、２枚を一対として巻回するため、１回の巻回で第１方向に４層含まれるため、第１方向の厚さを「巻回数×膜厚×４」で計算した。
　τ１からτ０を引くことで、すなわち、式（２）により、フィルムコンデンサに含まれる空隙部の厚さＤを算出することができる。
　Ｄ＝τ１－τ０　・・・（２）
　誘電体フィルムの１枚当たりの空隙部の厚みｄａｉｒは、式（３）により算出される。
　ｄａｉｒ＝Ｄ／（４＊Ｔｆｉｌｍ）　・・・（３）
　したがって、誘電体フィルムの厚さに対する空隙部の厚さの比率Ｒは、式（４）により算出される。
　Ｒ＝ｄａｉｒ／ｄｆｉｌｍ　・・・（４）
＜設計容量値＞
　フィルムコンデンサの設計容量値は、以下の通り算出することができる。
　フィルムコンデンサを分解して、誘電体フィルムを取り出す。誘電体フィルムのフィルム幅Ａ０、有効電極幅Ａ、絶縁マージン幅Ａｍ、および誘電体フィルムの長さＬを測定する（図５参照）。有効電極幅Ａは、実際にコンデンサとして作用する金属蒸着電極の幅を示す。真空の誘電率をε０、誘電体フィルムの比誘電率をεｆｉｌｍ、有効電極面積率をＮとする。有効電極面積率Ｎは、「有効電極幅Ａ×誘電体フィルムの長さＬ」により算出される有効電極の面積からパターンマージン等を除いた部分の面積の比率を示す。具体的には、有効電極面積率Ｎは「Ｎ＝（Ｌ×Ａ－Ｓｐ）／（Ｌ×Ａ）」により算出することができる。なお、Ｓｐはパターンマージン等の金属が蒸着されていない面積を示す。また、有効電極幅Ａは、「Ａ＝Ａ０－２Ａｍ－Ａｓ」により算出することができる。フィルムコンデンサの設計容量値Ｃ０は、式（５）により算出することができる。
　Ｃ０＝ε０εｆｉｌｍ×Ｌ×Ａ×Ｎ／ｄｆｉｌｍ　・・・（５）
＜設計容量値に対する容量損失＞
　それぞれのフィルムコンデンサの設計容量値Ｃ０に対する容量損失ΔＣは、それぞれのフィルムコンデンサの実測容量値Ｃ１と設計容量値Ｃ０を用いて、式（６）により算出することができる。
　ΔＣ＝（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００　・・・（６）
＜陽極酸化度の測定＞
　それぞれのプレス圧力で空隙部４１の厚さを調整したフィルムコンデンサに対して、高温高湿試験を実施し、高温高湿試験後の陽極酸化度を測定した。陽極酸化度は、誘電体フィルム３１、３２の金属蒸着電極３１ａ、３２ａが白色に変色している面積の割合を求めることにより測定した。
　高温高湿試験においては、温度８５℃および湿度８５％ＲＨの環境において、電圧５００Ｖを１０００時間印加した。
　高温高湿試験の後、フィルムコンデンサを分解して、有効電極面積のうち陽極酸化により白く変色している面積の割合を算出した。なお、陽極酸化により白く変色している部分は目視により判定した。なお、変色箇所と非変色箇所との違いは目視で明確であり、画像処理技術を用いた場合と比べて、面積の割合の結果に実質的な相違は生じない。
　有効電極面積Ａａｌｌは、「誘電体フィルムの長さＬ×有効電極幅Ａ」により算出した。陽極酸化により白くなっている部分の面積をＡｏｘとすると、陽極酸化度Ｏは式（７）により算出することができる。
　Ｏ＝Ａｏｘ／Ａａｌｌ×１００　・・・（７）
＜測定結果＞
　図９は、容量損失および陽極酸化度の測定結果を示す表である。図９を参照して、空隙部４１の厚さの好ましい範囲について検討する。
　誘電体フィルムの厚さに対する空隙部の厚さの比率Ｒが０．０２９以下である場合、設計容量値Ｃ０に対してフィルムコンデンサの実測容量値Ｃ１がどの程度低下したかを示す容量損失ΔＣが１０％以内に収まっている。これは、誘電体フィルムの間の空隙部の厚さが大きくなるほど、容量損失ΔＣが大きくなるためである。フィルムコンデンサの製品規格において、設計容量値Ｃ０に対する容量損失ΔＣは、１０％以内であることが求められているため、空隙部の厚さの比率Ｒは０．０２９以下であることが望ましい。
　また、誘電体フィルムの厚さに対する空隙部の厚さの比率Ｒが０．００３以上である場合、陽極酸化度を５％以内に抑えることができる。陽極酸化度が大きくなると、フィルムコンデンサに電圧をかけたときの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなってしまう。フィルムコンデンサの製品規格において、ＥＳＲの増加率５０％以内であることが求められており、陽極酸化度が５％以内であることで、製品規格をより確実に満たすことができる。このため、空隙部の厚さの比率Ｒは０．００３以上であることが望ましい。なお、ＥＳＲの増加率は、例えば高温高湿試験の前後において、ＥＳＲがどの程度増加したかを示す指標である。
　以上の結果より、誘電体フィルムの厚さに対する空隙部の厚さの比率Ｒは０．００３以上０．０２９以下であるとよい。
［効果］
　上述した実施の形態によると、以下の効果を奏することができる。
　フィルムコンデンサ１は、巻回体１０と、一対の端面電極２０と、を備える。巻回体１０は、表面に金属が蒸着されて厚み方向に重なった一対の誘電体フィルム３１、３２を巻回したものである。端面電極２０は、巻回体１０の両端に形成されている。一対の誘電体フィルム３１、３２の間には、空隙部４１が形成されている。巻回体１０は、端面電極２０の延びる面（ＹＺ平面）に沿った方向の断面において、第１方向（Ｚ方向）の寸法τ１が第１方向に直交する第２方向（Ｙ方向）の寸法ｄ１よりも短い形状を有する。第１方向における誘電体フィルム３１、３２の厚さに対する巻回体１０の高さ方向の空隙部４１の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である。
　このような構成により、フィルムコンデンサ１の陽極酸化を抑制することができる。誘電体フィルム３１、３２の間に空隙部４１を設けることにより、金属蒸着電極３１ａ、３２ａの陽極酸化を防ぐことができる。一方で、空隙部４１の厚さの比率を０．００３以上０．０２９以下とすることにより、フィルムコンデンサ１の容量損失を抑えることができる。このため、陽極酸化が起こりにくく容量損失の小さいフィルムコンデンサ１を提供することができる。
　また、フィルムコンデンサ１の設計容量値をＣ０、実測容量値をＣ１としたときに、（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００が１０％以下である。
　このような構成により、容量損失の小さいフィルムコンデンサ１を提供することができる。
　フィルムコンデンサ１の製造方法は、巻回体を形成するステップと、巻回体をプレスするステップと、端面電極を形成するステップと、を含む。巻回体を形成するステップは、表面に金属が蒸着された一対の誘電体フィルム３１、３２を厚み方向に重ねて巻回することを含む。巻回体をプレスするステップは、プレス圧力を所定範囲に制御することにより、一対の誘電体フィルム３１、３２の間に形成される空隙部４１の厚さを制御することを含む。
　このような構成により、適切な厚さの空隙部が形成されたフィルムコンデンサ１を提供することができる。
（実施の形態の概要）
（１）本発明のフィルムコンデンサは、表面に金属が蒸着され、厚み方向に重なった一対の誘電体フィルムの巻回体と、巻回体の両端に形成された一対の端面電極と、を備え、一対の前記誘電体フィルムの間には空隙部が形成され、巻回体は、端面電極の延びる面に沿った方向の断面において、第１方向の寸法が第１方向に直交する第２方向の寸法よりも短い形状を有し、第１方向における誘電体フィルムの厚さに対する巻回体の高さ方向の空隙部の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である。
（２）（１）のフィルムコンデンサにおいて、フィルムコンデンサの設計容量値をＣ０、実測容量値をＣ１としたときに、（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００が１０％以下であってもよい。
（３）本発明のフィルムコンデンサの製造方法は、表面に金属が蒸着された一対の誘電体フィルムを厚み方向に重ねて巻回して巻回体を形成するステップと、巻回体をプレスするステップと、巻回体の両端部に端面電極を形成するステップと、を含み、巻回体をプレスするステップは、プレス圧力を所定範囲に制御することにより、一対の誘電体フィルムの間に形成される空隙部の厚さを、誘電体フィルムの厚さに対して０．００３以上０．０２９以下に制御する。
　本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、車両装置等に使用されるフィルムコンデンサに有用である。
１　フィルムコンデンサ
１０　巻回体
２０　端面電極
３１、３２　誘電体フィルム
３１ａ、３２ａ　金属蒸着電極
３１ｂ、３２ｂ　絶縁マージン
４１　空隙部

Claims (3)

  1. 　表面に金属が蒸着され、厚み方向に重なった一対の誘電体フィルムの巻回体と、
    　前記巻回体の両端に形成された一対の端面電極と、
    を備え、
    　前記一対の前記誘電体フィルムの間には空隙部が形成され、
    　前記巻回体は、前記端面電極の延びる面に沿った方向の断面において、第１方向の寸法が前記第１方向に直交する第２方向の寸法よりも短い形状を有し、前記第１方向における前記誘電体フィルムの厚さに対する前記空隙部の厚さの比率は、０．００３以上０．０２９以下である、
    　フィルムコンデンサ。
  2. 　前記フィルムコンデンサの設計容量値をＣ０、実測容量値をＣ１としたときに、（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００が１０％以下である、
    　請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
  3. 　表面に金属が蒸着された一対の誘電体フィルムを厚み方向に重ねて巻回して巻回体を形成するステップと、
    　前記巻回体をプレスするステップと、
    　前記巻回体の両端部に端面電極を形成するステップと、
    を含み、
    　前記巻回体をプレスするステップは、プレス圧力を所定範囲に制御することにより、前記一対の誘電体フィルムの間に形成される空隙部の厚さを、前記誘電体フィルムの厚さに対して０．００３以上０．０２９以下に制御する、
    　フィルムコンデンサの製造方法。
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