JP7707776B2 - フィルムコンデンサ素子、フィルムコンデンサ素子中間体、フィルムコンデンサ、及び金属化フィルム - Google Patents
フィルムコンデンサ素子、フィルムコンデンサ素子中間体、フィルムコンデンサ、及び金属化フィルムInfo
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項1. 扁平化された金属化フィルム巻回体を備える、フィルムコンデンサ素子であって、
前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に200Nの荷重を加えた場合、前記コンデンサ素子の前記荷重を加える前の短径Σ1(mm)に対する変位量α1(mm)の割合(α1/Σ1)が、2.5%以上であり、
前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に400Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子の前記短径Σ1(mm)に対する変位量β1(mm)の割合(β1/Σ1)が、4.0%以上である、フィルムコンデンサ素子。
項2. 前記フィルムコンデンサ素子の長径方向に荷重を加え、2~20mm変位させた際の平均荷重が50N以下である、項1に記載のフィルムコンデンサ素子。
項3. 前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に圧縮速度5.0mm/minで最大荷重500Nを加えた直後に、荷重の解放方向に速度5.0mm/minで荷重0Nまで除荷を行った場合、最大荷重500N時の変位量hmaxと、荷重0N時の変位量hpが、hp/hmax=45%以下となる、項1または2に記載のフィルムコンデンサ素子。
項4. 前記金属化フィルム巻回体は、前記金属化フィルムの間にオイルを含む、項1~3のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。
項5. 前記金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記誘電体フィルムのヘーズは、2.0%以下である、項1~4のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。
項6. 前記金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記金属化フィルムの誘電体フィルムの表面と前記金属層の表面との静摩擦係数μsが2.0以下、動摩擦係数μkが1.2以下であり、
下記式で算出される値が0.25~0.45の範囲内である、項1~5のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。
(μs-μk)/μs
項7. 扁平化された金属化フィルム巻回体を備える、熱硬化処理に供される前のフィルムコンデンサ素子中間体であって、
前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に200Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子中間体の前記荷重を加える前の短径Σ2(mm)に対する変位量α2(mm)の割合(α2/Σ2)が、7.0%以上であり、
前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に400Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子中間体の前記短径Σ2(mm)に対する変位量β2(mm)の割合(β2/Σ2)が、8.5%以上である、フィルムコンデンサ素子中間体。
項8. 前記フィルムコンデンサ素子中間体の長径方向に荷重を加え、2~20mm変位させた際の平均荷重が50N以下である、項7に記載のフィルムコンデンサ素子中間体。
項9. 前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に圧縮速度5.0mm/minで最大荷重500Nを加えた直後に、荷重の解放方向に速度5.0mm/minで荷重0Nまで除荷を行った場合、最大荷重500N時の変位量hmaxと、荷重0N時の変位量hpが、hp/hmax=40%以下となる、項7または8に記載のフィルムコンデンサ素子。
項10. 項1~6のいずれか1項に記載フィルムコンデンサ素子と、メタリコン電極と、リード線と、を備える、フィルムコンデンサ。
項11. 項1~6のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子に用いるための金属化フィルムであって、
前記金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記金属化フィルムの誘電体フィルムの表面と前記金属層の表面との静摩擦係数μsが2.0以下、動摩擦係数μkが1.2以下であり、
下記式で算出される値が0.25~0.45の範囲内である、金属化フィルム。
(μs-μk)/μs
本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子は、扁平化された金属化フィルム巻回体を備える。本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子は、当該フィルムコンデンサ素子の短径方向に200Nの荷重を加えた場合(図3の模式図を参照)、前記フィルムコンデンサ素子の前記荷重を加える前の短径Σ1(mm)に対する変位量α1(mm)の割合(α1/Σ1)が、2.5%以上であり、かつ、フィルムコンデンサ素子の短径方向に400Nの荷重を加えた場合(図3の模式図を参照)、フィルムコンデンサ素子の短径Σ1(mm)に対する変位量β1(mm)の割合(β1/Σ1)が、4.0%以上であることを特徴としている。変位量α1(mm)は、フィルムコンデンサ素子の短径方向に200Nの荷重を加えた場合の変位量であり、変位量β1(mm)は、フィルムコンデンサ素子の短径方向に400Nの荷重を加えた場合の変位量である。短径Σ1、変位量α1、及び変位量β1の測定は、実施例の記載による。
次に、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10に対して、好適に使用される金属化フィルム1について説明する。
図5は、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10を利用したフィルムコンデンサ11(金属化フィルムフィルムコンデンサ)の模式的斜視図である。
前記の通り、本実施形態のフィルムコンデンサ素子中間体は、熱硬化処理に供される前のフィルムコンデンサ素子である。本実施形態のフィルムコンデンサ素子中間体は、熱硬化前の状態であるため、フィルムコンデンサ素子10と比較して、柔らかいという特徴を有している。本実施形態のフィルムコンデンサ素子中間体を熱硬化処理に供して、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10を得ることにより、フィルムコンデンサ素子10が備える前記のα1/Σ1、β1/Σ1、平均荷重、hp/hmaxなどの物性を、フィルムコンデンサ素子10に対して好適に付与することができる。
<フィルムコンデンサ素子中間体及びフィルムコンデンサ素子の製造>
誘電体フィルムとして、厚み2.5μm、幅620mmのPP(ポリプロピレン)フィルムのロールを用意した。このフィルムロールに、アルバック社製巻取式真空蒸着装置(EWE-060)を用いて、30mm幅素子仕様にてオイルマスキングにより絶縁マージン及び分割電極パターンを形成し、アルミニウムを蒸着することで、誘電体フィルム上に電極を形成すると共に、亜鉛を蒸着してフィルム上にヘビーエッジ(電気導入部)を形成した。なお、誘電体フィルムとしては、表1に記載のヘーズを有するものをそれぞれ用いた。ヘーズの測定方法について、後述の通りである。その後、実施例1~3及び比較例1,2では、蒸着機内でさらに、金属蒸着電極の表面に表1に記載の各蒸着温度にて加熱、蒸発させたシリコンオイルを蒸着し、Al金属膜抵抗が20Ω/□、Zn金属膜抵抗が5Ω/□の電極パターン付き金属化フィルムロールを得た。一方、実施例4、比較例3,4では、シリコンオイルの蒸着は行わずに、Al金属膜抵抗が20Ω/□、Zn金属膜抵抗が5Ω/□の電極パターン付き金属化フィルムロールを得た。
誘電体フィルムのヘーズは、ヘーズメータ(日本電色工業株式会社製「NDH-5000」)を用いて、JIS K 7136:2000に準拠して測定した。サンプルは、蒸着前後の誘電体フィルムロールより割腹により切り出し、それぞれのサンプルについて、幅方向5点、流れ方向3点を測定、平均化によりヘーズ値を求めた。
新東科学株式会社製のヘイドントライボギアTYPE14FWを用いて、作製した金属化フィルムの流れ方向の摩擦力を測定した。装置移動テーブル上に金属化フィルムの未蒸着面を表向きに、測定治具側には金属化フィルム蒸着面を表向きにセットし、金属化フィルムの表裏が摩擦面となるように金属化フィルムを配置した。また、金属化フィルムは、テーブル移動方向が流れ方向となるようにセットした。荷重変換機側にバランス分銅をセットし、バランスアームが平行となるよう調整後、測定治具側に荷重分銅をセットした。移動テーブル上の金属化フィルムと、測定治具の金属化フィルムを接触させ、一定速度で移動テーブルを動かし、フィルム間の静摩擦係数、動摩擦係数を測定した。測定治具は、接触面積30mm□用、荷重分銅は50g、テーブル移動速度は100mm/min、テーブル移動量は66mmとした。結果を表1に示す。
フィルムコンデンサ素子及びフィルムコンデンサ素子中間体をそれぞれ測定対象のサンプルとした。株式会社イマダ製 荷重変位測定ユニット(FSA-1KE-500N)を用いてサンプルの荷重変位量を測定した。サンプルに圧縮をかけて、圧縮時にサンプルにかかる荷重と測定サンプルの変形量(変位)をF-S曲線として測定した。荷重測定用フォースゲージ(ZTA-500N)に円盤平型圧縮治具(S-60)を装着し、変位測定ユニット(FSA-1KE)にセットした。FSA-1KEのサンプル台中央にサンプルをセットし、円盤平型圧縮治具がサンプルに接触、荷重が変化しない点を変位量原点とした。設定速度にてサンプルを圧縮し、設定最大荷重(500N)、または設定最大変位(20mm)に達した時点で設定速度にて荷重を除荷し、原点位置に戻るまでにサンプルにかかる荷重と荷重に対するサンプル変位量をS-F曲線としてグラフ化した。
ミツトヨ製ノギスCD-P15MWWにて、素子幅方向(金属化フィルム幅方向)に5点測定、平均化しΣ1、およびΣ2を求めた。
得られた各フィルムコンデンサ素子を目視で観察し、座屈の有無及び皺の形成の観点から、素子加工性の目視評価を行った。座屈の評価基準は、○:座屈なし、△:座屈が3箇所以下、×:座屈が3箇所より多いとし、皺の形成の評価基準は、○:シワなし、△:シワが2本以下、×:シワが2本より多いとした。それぞれの結果を表3に示す。
フィルムコンデンサ素子に、室温状態で電圧を10秒間印加した後に、フィルムコンデンサ素子の静電容量を測定した。この電圧印加試験を、電圧を徐々に上げて実施し、静電容量減少率が1%に達する電圧、及び、静電容量減少率が2%に達する電圧を調べた。また、n=9における静電容量のバラツキの標準偏差を求めた。それぞれの結果を表3に示す。
2 誘電体フィルム
2a 面
2b 面
2R 誘電体フィルムロール
3 メタリコン電極
4 リード線
10 フィルムコンデンサ素子
11 フィルムコンデンサ
101 誘電体フィルム供給部
102 絶縁マージン形成部
103 パターン形成部
103d 版ロール
104 蒸着部
104a 金属蒸気生成部
104b 金属蒸気生成部(電極取り出し部生成用)
104c 冷却ロール
105 巻き取りロール
Claims (11)
- 扁平化された金属化フィルム巻回体を備える、フィルムコンデンサ素子であって、
前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に200Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子の前記荷重を加える前の短径Σ1(mm)に対する変位量α1(mm)の割合(α1/Σ1)が、2.5%以上であり、
前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に400Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子の前記短径Σ1(mm)に対する変位量β1(mm)の割合(β1/Σ1)が、4.0%以上である、フィルムコンデンサ素子。 - 前記フィルムコンデンサ素子の長径方向に荷重を加え、2~20mm変位させた際の平均荷重が50N以下である、請求項1に記載のフィルムコンデンサ素子。
- 前記フィルムコンデンサ素子の短径方向に圧縮速度5.0mm/minで最大荷重500Nを加えた直後に、荷重の解放方向に速度5.0mm/minで荷重0Nまで除荷を行った場合、最大荷重500N時の変位量hmaxと、荷重0N時の変位量hpが、hp/hmax=45%以下となる、請求項1または2に記載のフィルムコンデンサ素子。
- 前記金属化フィルム巻回体は、前記金属化フィルム巻回体に含まれる金属化フィルムの間にオイルを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。
- 前記金属化フィルム巻回体に含まれる金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記誘電体フィルムのヘーズは、2.0%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。 - 前記金属化フィルム巻回体に含まれる金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記金属化フィルムの誘電体フィルムの表面と前記金属層の表面との静摩擦係数μsが2.0以下、動摩擦係数μkが1.2以下であり、
下記式で算出される値が0.25~0.45の範囲内である、請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子。
(μs-μk)/μs - 扁平化された金属化フィルム巻回体を備える、熱硬化処理に供される前のフィルムコンデンサ素子中間体であって、
前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に200Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子中間体の前記荷重を加える前の短径Σ2(mm)に対する変位量α2(mm)の割合(α2/Σ2)が、7.0%以上であり、
前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に400Nの荷重を加えた場合、前記フィルムコンデンサ素子中間体の前記短径Σ2(mm)に対する変位量β2(mm)の割合(β2/Σ2)が、8.5%以上である、フィルムコンデンサ素子中間体。 - 前記フィルムコンデンサ素子中間体の長径方向に荷重を加え、2~20mm変位させた際の平均荷重が50N以下である、請求項7に記載のフィルムコンデンサ素子中間体。
- 前記フィルムコンデンサ素子中間体の短径方向に圧縮速度5.0mm/minで最大荷重500Nを加えた直後に、荷重の解放方向に速度5.0mm/minで荷重0Nまで除荷を行った場合、最大荷重500N時の変位量hmaxと、荷重0N時の変位量hpが、hp/hmax=40%以下となる、請求項7または8に記載のフィルムコンデンサ素子
。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載フィルムコンデンサ素子と、メタリコン電極と、リード線と、を備える、フィルムコンデンサ。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載のフィルムコンデンサ素子に用いるための金属化フィルムであって、
前記金属化フィルムは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの片面に積層された金属層を有する、金属層一体型フィルムであり、
前記金属化フィルムの誘電体フィルムの表面と前記金属層の表面との静摩擦係数μsが2.0以下、動摩擦係数μkが1.2以下であり、
下記式で算出される値が0.25~0.45の範囲内である、金属化フィルム。
(μs-μk)/μs
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