JPH08288171A - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧使用時においても、安定した保安機能
を持つ金属化フィルムコンデンサを提供することを目的
とする。 【構成】 ポリプロピレンフィルム１３の片面に蒸着膜
電極１１，１２を形成した金属化フィルムを一対の蒸着
膜電極１１，１２がポリプロピレンフィルム１３を介し
て対向するように積層、または巻回した素子の両端面に
電極引出部１５を設け、前記一対の蒸着膜電極１１の一
方はフィルム幅中央部に非金属化部１４を備え、他方の
蒸着膜電極１２は非金属化部１６を周設した金属膜ブロ
ックを前記フィルムの長尺方向に複数個並設した構成と
するとともに、フィルム幅中央部にヒューズ部１７を備
え、かつ前記一対の蒸着膜電極１１，１２の抵抗値は電
極引出部１５に接する部分とヒューズ部１７に接する部
分の値が、他の部分と比較して低くなるように構成して
いるため、高電圧使用時においてもヒューズ部付近での
熱破壊が発生しにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は力率改善用の電力用コン
デンサ、電気機器用のコンデンサ、各種電源回路用のコ
ンデンサ、及び通信機器等に使用される乾式の金属化フ
ィルムコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中央部に帯状非金属化部（マージ
ン）を有する金属化層と、両端部側に帯状非金属化部
（マージン）を有する金属化層とが対向した電極構成の
金属化フィルムコンデンサとして、実開平３−１０４７
１９号、実開平３−１４０６６号や実開平３−１２２５
２７号などが知られている。この金属化フィルムコンデ
ンサは、一素子で通常の構成によるコンデンサを２個直
列接続した構造となり、使用電圧の高い用途においては
コンパクトな設計となることから実用化されてきてい
る。

【０００３】図４にその金属化フィルムコンデンサの構
成を示しており、図において、誘電体フィルム１上に設
けた一方の電極２は幅方向の中央に帯状非金属化部３を
設けた構成とし、他方の電極４は両端沿辺部に帯状非金
属化部５と長尺方向を分断する非金属化部（図示せず）
と幅方向の中央にヒューズ部６を設けた構成とし、誘電
体フィルム１を介して前記二つの電極を巻回し、両端面
に金属溶射法により電極引出部７を設けている。

【０００４】このような、蒸着による金属化層を電極と
した金属化フィルムコンデンサにおいて、金属化層とし
てアルミニウムと亜鉛またはアルミニウム−亜鉛の合金
による蒸着層が一般的に多く用いられている。そして、
アルミニウム、亜鉛、またはアルミニウム−亜鉛のどの
場合においても、蒸着膜抵抗の高い方が蒸着金属電極特
有の自己回復性能が高く、誘電体の耐圧設計が高められ
ることが知られている。

【０００５】しかし、アルミニウム蒸着層の場合は、交
流電圧印加により経時的にコンデンサの静電容量が減少
する傾向にある。これは、蒸着アルミニウム層が局部的
に酸化アルミ化し電極としての機能を失うと考えられて
いる。このことはアルミニウム蒸着層膜の膜抵抗と大き
く関係し、膜抵抗が高くなると交流電圧印加によるコン
デンサの容量減少が大きくなるのである。従って、アル
ミニウム蒸着層を用いた金属化フィルムコンデンサでは
膜抵抗値が２〜８Ω／□の蒸着金属化層が一般的に使用
されている。

【０００６】亜鉛、アルミニウム−亜鉛の合金の場合
は、アルミニウム蒸着層の場合と異なり、交流電圧印加
時のコンデンサの容量減少は極めて少なく、膜抵抗を高
くすることにより誘電体の耐圧設計を向上することが可
能と考えられるのであるが、膜抵抗を高くすると、電極
となる蒸着層を流れる電流による発熱が起こり、誘電体
の熱劣化を促進するという問題が発生したり、コンデン
サ性能の一つである損失係数を増大する傾向にある。従
って、亜鉛またはアルミニウム−亜鉛の合金の蒸着層を
用いたコンデンサにおいて誘電体耐圧設計を向上させる
ための膜抵抗値としては８〜１００Ω／□が限界と考え
られている。

【０００７】ところで、アルミニウム蒸着層の場合も、
亜鉛、またはアルミニウム−亜鉛蒸着層の場合も、蒸着
金属化電極を外部に取り出すために、一般的に端部に金
属溶射を施し、金属溶射部との接続により電極導出を行
っており、この電極導出を確実に行うためには、蒸着層
の膜抵抗が低いことが必要である。電極導出部の端部側
の膜抵抗として１〜８Ω／□のものが多く使用されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、この様な構成で
積層、巻回されたコンデンサ素子を樹脂モールドしてな
る金属化フィルムコンデンサにおいて、通常、ヒューズ
部の動作性は蒸着膜抵抗値に大きく関係し、コンデンサ
とした場合、電極対向部の膜抵抗値が低いと、ヒューズ
としての動作性が上がり、逆に膜抵抗値が高いと、ヒュ
ーズとしての動作性が下がる。

【０００９】つまり、ヒューズを持つフィルムコンデン
サの自己回復性能で処理できない破壊が起こった場合、
まず破壊した箇所に自己回復性能が働き、蒸着膜電極に
電流が流れ、この電流が大きいとヒューズが切れる。そ
して、この蒸着膜電極が回路より開放され静電容量の減
少を起こす。蒸着膜抵抗値の高い蒸着膜電極は自己回復
性能に必要とするＳＨエネルギーが小さいので、ヒュー
ズに流れる電流は少なく、ヒューズの動作性は下がる。
よって蒸着膜抵抗の高いコンデンサは静電容量の減少が
小さく、蒸着膜抵抗が高いほど耐圧設計の良いコンデン
サができる。しかしながら、ヒューズはヒューズ部に流
れる電流のジュール熱によって溶断されるため、ヒュー
ズ部付近の蒸着膜抵抗が高いと、ヒューズ部の発熱が大
きく、ヒューズ部付近で熱破壊が発生してしまいやす
い。

【００１０】従来の蒸着膜コンデンサはヒューズ部付近
の膜抵抗値と蒸着膜対向部の膜抵抗値が同じであるの
で、ヒューズ部付近の熱破壊を考慮して耐圧設計の高い
コンデンサを作ることができなかった。

【００１１】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
ので、高電圧の使用時においても、安定した保安性を有
するヒューズ部を持つ金属化フィルムコンデンサを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィル
ムの片面または、両面に電極を形成した金属化フィルム
を一対の電極が誘電体フィルムを介して対向するように
積層、または巻回した素子の両端面に電極引出部を設
け、前記一対の電極の一方はフィルム幅中央部に非金属
化部を備え、他方の電極は非金属化部を周設した金属膜
ブロックを前記フィルムの長尺方向に複数個並設するこ
とにより構成するとともに、フィルム幅中央部にヒュー
ズ部を備え、かつ前記一対の電極の抵抗値は電極引出部
に接する部分とヒューズ部に接する部分の値が、他の部
分と比較して低くなるように構成したものである。

【００１３】

【作用】本発明は上記した構成により、蒸着膜電極対向
部の抵抗は高いので自己回復性能に優れるとともに、耐
電圧が高くなり、しかもヒューズ部付近の蒸着膜抵抗は
低いのでヒューズ部の溶断熱による熱破壊を起こすこと
はないものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例１，２について図１、
図２、図３を参照しながら説明する。

【００１５】（実施例１）図１、図２に示すように誘電
体フィルムとしての厚みが６μｍの２枚のポリプロピレ
ンフィルム１３のそれぞれの片面に、亜鉛である蒸着膜
電極１１と蒸着膜電極１２を形成して金属化フィルムと
する。この金属化フィルムを前記一対の蒸着膜電極１
１，１２がポリプロピレンフィルム１３を介して対向す
るように重ねて、巻回することにより素子を構成し、こ
の素子の両端面に電極引出部１５を設けて金属化フィル
ムコンデンサとする。蒸着膜電極１１はポリプロピレン
フィルム１３の幅方向中央部に非金属化部１４を有し、
対向する蒸着膜電極１２はポリプロピレンフィルム１３
の長尺方向に６０ｍｍごとにピッチ０．３ｍｍで分割
し、電極引出部１５と接しないよう両端部に非金属化部
１６を設ける。ヒューズ部１７は蒸着膜電極１１の非金
属化部１４と対向するように蒸着膜電極１２の中央部に
設けている。更に、蒸着膜電極１１の電極引出部付近１
８と、蒸着膜電極１２のヒューズ部付近１９の抵抗値は
他の蒸着膜電極部分より低くなるように構成している。

【００１６】（実施例２）図３は両面蒸着型の金属化フ
ィルムコンデンサを示す。この金属化フィルムコンデン
サは、実施例１と同様のポリプロピレンフィルム１３に
蒸着膜電極１１と蒸着膜電極１２を両面に設けて金属化
フィルムとし、他のポリプロピレンフィルム１３を前記
金属化フィルムに重ねて巻回した素子の両端面に電極引
出部を設けたものである。そして、この金属化フィルム
コンデンサのヒューズ部、蒸着膜電極の抵抗値は実施例
１と同じように構成している。

【００１７】以上のように構成されたコンデンサの特性
と従来のコンデンサの特性を以下に説明する。

【００１８】図１の金属化フィルムを用いたものを試料
Ａ、図２の金属化フィルムを用いたものを試料Ｂ、比較
用として金属溶射部、電極対向部、ヒューズ部付近の蒸
着膜抵抗値が一定の構成の金属化フィルムを用いたもの
を試料Ｃ、金属溶射部が他の蒸着膜より低い抵抗値の構
成の金属化フィルムを用いたものを試料Ｄとし、各々樹
脂ケースに入れエポキシ樹脂でモールドして乾式コンデ
ンサを作製した。これらのコンデンサは定格電圧６００
Ｖ、Ｃ＝１０μＦとし、（表１）に示す抵抗値の構成と
した。

【００１９】

【表１】

【００２０】これらのコンデンサについて、周囲温度２
５℃でステップアップ昇圧による耐電圧試験、および８
０℃でＪＩＳに記載されている保安試験を行った。結果
を（表２）に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】なお、ステップアップ昇圧による耐電圧試
験は交流６０Ｈｚで４００Ｖから５０Ｖ／１Ｈｒでステ
ップ昇圧し、静電容量減少が−２０％となる電圧で比較
した。

【００２３】これらの結果より本発明のコンデンサＡ，
Ｂは、耐電圧が高く、また保安性にも優れていることが
わかる。試料Ｃは電極対向部の膜抵抗値が低いため、Ｓ
Ｈエネルギーが大きくヒューズ溶断レベルが低い。また
試料Ｄはヒューズ部の膜抵抗値が高いため、耐圧レベル
は高いものの、保安性試験ではヒューズ溶断の際発生す
る熱が大きくヒューズ部付近の破壊に至ったと考えられ
る。

【００２４】なお、上記フィルムコンデンサでは、ヒュ
ーズ部の位置を蒸着膜中央部以外に設けることが可能で
ある。しかしながら、引出電極部付近にヒューズを施し
たフィルムコンデンサは、巻回した時ヒューズ部の締め
付けが弱いためヒューズの動作性が良くなく、容量減少
を起こしやすい。そのため、耐圧設計を向上するにはヒ
ューズは蒸着膜の中央部に設けることが良いと考えられ
る。

【００２５】なお、上記実施例は一例であってフィルム
の厚みやフィルムの種類、蒸着金属、さらに分割のピッ
チ、ヒューズ部の幅、一分割でのヒューズ部の個数等は
この実施例に限定されるものではない。さらに長尺方向
を分断する分割は中央部にマージンを有する金属化層も
分割されてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ヒューズ部の蒸着膜抵抗値が他の電極対向部の蒸着
膜と比べ低く構成しているため、ヒューズ部の熱によっ
て熱破壊を生じることがなく、従来より高い電圧で使用
することが可能な金属化フィルムコンデンサを提供する
ことができる。さらに、蒸着膜抵抗値も従来通りの範囲
で構成できるため生産性も良好で歩留まりも非常に良い
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による片面蒸着型金属化フィ
ルムコンデンサの断面図

【図２】本発明の一実施例による片面蒸着型金属化フィ
ルムコンデンサの展開斜視図

【図３】本発明の一実施例による両面蒸着型金属化フィ
ルムコンデンサの断面図

【図４】従来例の片面蒸着型金属化フィルムコンデンサ
の断面図

【符号の説明】

１１ 蒸着膜電極 １２ 蒸着膜電極 １３ ポリプロピレンフィルム １４ 非金属化部 １５ 電極引出部 １６ 非金属化部 １７ ヒューズ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体フィルムの片面または、両面に電
   極を形成した金属化フィルムを一対の電極が誘電体フィ
   ルムを介して対向するように積層、または巻回した素子
   の両端面に電極引出部を設け、前記一対の電極の一方は
   フィルム幅中央部に非金属化部を備え、他方の電極は非
   金属化部を周設した金属膜ブロックを前記フィルムの長
   尺方向に複数個並設した構成とするとともに、フィルム
   幅中央部にヒューズ部を備え、かつ前記一対の電極の抵
   抗値は電極引出部に接する部分とヒューズ部に接する部
   分の値が、他の部分と比較して低くなるように構成した
   金属化フィルムコンデンサ。