(57)【要約】１つ又はそれより多くの改善を与える典型的な一実施例は、セグメント化された端部電極を有するキャパシタ、及び、キャパシタの熱誘発性損傷を低減又は削減するようキャパシタの端部電極をセグメント化する方法、を有する。
2009503911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱誘発性損傷に耐えるキャパシタを製造する方法であって：
・  第１の導電層を第２の導電層から間隔をあけて位置付けることによってキャパシタボディを、該キャパシタボディの第１の端部において第１の層の長手方向エッジを有する前記第１の導電層と該キャパシタボディの第２の対向端部において第２の層の長手方向エッジを有する前記第２の導電層との間において誘電体材料を使用して、形成する段階と；
・  第１の端部電極を作るよう、前記キャパシタボディの前記第１の端部における前記第１の層の長手方向エッジと接触するようエンドスプレー金属をスプレーする段階、及び、第２の端部電極を作るよう、前記キャパシタボディの前記第２の端部における前記第２の層の長手方向エッジと接触するようエンドスプレー金属をスプレーする段階と；
・  前記第１の端部電極を、前記第１の端部における前記第１の層の長手方向エッジの異なる部分に対して各々電気的に接続される第１の電極セグメントへと分割する段階と；
・  前記第１の電極セグメントを共に電気的に接続する一方で前記第１の電極セグメントが互いに対して実質的に独立して動き得るよう、前記第１の電極セグメントを可撓性の導電体を有して共に接続する段階と、
を有し、
前記第１の層は、前記キャパシタボディの第１の端部において第１の層の長手方向エッジを有し、前記第２の層は、前記キャパシタボディの第２の対向端部において第２の層の長手方向エッジを有し、
前記エンドスプレー金属は、前記誘電体材料の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、
前記第１の電極セグメントは、前記誘電体材料に熱的に膨張及び収縮させるよう配置される一方、前記セグメントは、前記第１の端部における前記長手方向エッジの前記異なる部分に対して引き続き電気的に接続され、
前記キャパシタは、接続された前記第１の電極セグメントと前記第２の端部電極との間においてキャパシタンスを示す、
方法。
【請求項２】
・  前記第２の端部電極を第２の電極セグメントへと分割する段階と；
・  前記第２の電極セグメントを共に電気的に接続する一方で前記第２の電極セグメントが互いに対して実質的に独立して動き得るよう、前記第２の電極セグメントを可撓性の導電体を有して共に接続する段階と、
を更に有し、
前記第２の電極セグメントは、前記誘電体材料が熱的に膨張及び収縮し得るよう前記第２の端部における前記第２の層の長手方向エッジの異なる部分に対して各々電気的に接続される一方で、前記第２の層の長手方向エッジに対して引き続き接続され、
前記キャパシタは、前記接続された第１の電極セグメントと前記接続された第２の電極セグメントとの間において前記キャパシタンスを示す、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
金属蒸着ポリマフィルムは、前記導電層と前記誘電体とを形成する段階において使用される、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の端部電極は、前記第１の端部電極を鋸引き切断することによって第１の電極セグメントへと分割される、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の端部電極は、前記第１の層の長手方向エッジと接触するよう前記エンドスプレー金属をスプレーする前に、前記キャパシタボディの前記第１の端部をマスクすることによって、前記第１の電極セグメントへと分割される、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第１の端部は、金属ロッドを有する金属マスクを有してマスクされる、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記端部電極は、カッターチップを使用して分割される、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１の端部電極は、第１の中心点から延在する第１の半径によって画定される一般的に円形の形状を有し、前記第１の電極セグメントは、第２の中心点から延在する第２の半径によって画定されるセグメント円形形状を有し、前記第１及び第２の中心点は、異なる場所にある、
請求項１記載の方法。
【請求項９】
金属蒸着フィルムキャパシタにおける熱誘発性損傷を低減する方法であって
該キャパシタは、互いに対して電気的に絶縁される金属蒸着フィルムの層を有して作られる第１及び第２の内部電極の配置を有し、前記第１の内部電極は、第１の端部における第１の端部電極に対して電気的に接続され、前記第２の内部電極は、第２の端部における第２の端部電極に対して電気的に接続され、前記第１及び第２の端部電極は、実質的に剛性であり、前記金属蒸着フィルムの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有し、
当該方法は：
・  前記端部電極を電極セグメントへと分割する段階、
を有し、
前記分割する段階は、前記金属蒸着フィルムが熱的に膨張及び収縮し得るようにする一方で、第１の内部電極が第１の端部電極に対して引き続き電気的に接続され、第２の内部電極が第２の端部電極に対して引き続き電気的に接続されるようにする、
方法。
【請求項１０】
前記端部電極は、前記端部電極が溶解状態において内部電極上へとスプレーされた後に、前記端部電極を鋸引き切断することによって、セグメントへと分割される、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記端部電極は、前記内部電極の前記端部をマスクすること、及び前記端部電極を前記端部上における前記内部電極と接触するようスプレーすることによって、電極セグメントへと分割される、
請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記セグメントは、金属ロッドを有する金属マスクを有してマスクされる、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記端部電極は、カッターチップを使用して分割される、
請求項９記載の方法。
【請求項１４】
一端の電極セグメントを互いに対して電気的に接続する段階と、他端の電極セグメントを互いに対して電気的に接続する段階と、を更に有し、前記一端の電極セグメントは、前記他端の電極セグメントから電気的に絶縁される、
請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記金属蒸着フィルムは、前記金属蒸着フィルムを一般的に円筒形状へとロールすることによって、交代層において配置される、
請求項９記載の方法。
【請求項１６】
熱的に膨張及び収縮する誘電体を有する巻かれた金属蒸着フィルムに対して接続される金属端部電極を有するキャパシタを作る方法であって：
・  前記端部電極の各々を複数の電極セグメントへと分割する段階、
を有し、
前記複数の電極セグメントは、互いに対して実質的に独立して動き得る一方で、熱膨張及び収縮に応じる前記金属蒸着フィルムに対して引き続き接続される、
方法。
【請求項１７】
１つ又はそれより多くの可撓性の電気コネクタを有して互いに対して電気的に各端部電極の前記電極セグメントを接続する段階、を更に有する、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記電極セグメントは、１つ又はそれより多くの編組ケーブル電気コネクタを使用して、互いに対して電気的に接続される、
請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記端部電極は、カッターチップを使用して分割される、
請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記金属端部電極は、第１の中心点から延在する第１の半径によって画定される一般的に円形の形状を有し、前記セグメントは、第２の中心点から延在する第２の半径によって画定されるセグメント円形形状を有し、前記第１及び第２の中心点は、異なる場所にある、
請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
キャパシタであって：
・  第１の層の長手方向エッジを有する第１の導電層と；
・  第２の層の長手方向エッジを有する第２の導電層と；
・  前記第１の導電層と前記第２の導電層との間において位置付けられる誘電体材料と；
・  前記第１の層の長手方向エッジに対して電気的に接続される第１の端部電極と；
・  前記第２の層の長手方向エッジに対して電気的に接続される第２の端部電極と、
を有し、
前記第１及び第２の導電層は、互いに対して間隔をあけて配置され、
前記第２の端部電極は、前記第２の層の長手方向エッジの異なる部分に対して各々接続される複数の電極セグメントへと分割され、前記誘電体材料は、熱的に膨張及び収縮することができる一方で、前記電極セグメントは、前記第２の層の長手方向エッジに対して引き続き接続され、前記キャパシタは、前記電極セグメントの各々と前記第１の電極との間においてキャパシタンスを示す、
キャパシタ。
【請求項２２】
前記電極セグメントは、第２の電極セグメントであり、第１の端部電極は、前記第１の層の長手方向エッジの異なる部分に対して各々接続される複数の第１の電極セグメントへと分割され、前記誘電体材料は、熱的に膨張及び収縮することができる一方、前記第２の電極セグメントは、第１の層の長手方向エッジに対して引き続き接続される、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項２３】
前記第１及び第２の導電層は、一般的に円筒形状へと共にロールされる金属蒸着ポリマを有する単一のシートの各部分である、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項２４】
前記第２の端部電極は、一般的に円形形状を有し、前記セグメントは、少なくとも部分的に前記円形形状の半径にわたって位置付けられるギャップによって画定される、
請求項２３記載のキャパシタ。
【請求項２５】
前記第２の端部電極は、一般的に円形形状を有し、前記電極セグメントの数は、前記円形形状の前記半径に基づく、
請求項２３記載のキャパシタ。
【請求項２６】
前記第２の端部電極の前記円形形状は、約１０インチの直径を有し、前記電極セグメントの数は、１２乃至２４の範囲にある、
請求項２５記載のキャパシタ。
【請求項２７】
前記電極セグメントの数は、前記第２の端部電極の寸法に基づく、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項２８】
前記電極セグメントは、前記第２の端部電極の熱誘発性亀裂に対する耐性を最適にするように分割される、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項２９】
前記電極セグメントのうちの少なくとも２つは、可撓性の導体を有して共に接続される、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項３０】
前記可撓性の導体は、編組ワイヤである、
請求項２９記載のキャパシタ。
【請求項３１】
前記可撓性の導体は、可撓性の金属ストリップである、
請求項２９記載のキャパシタ。
【請求項３２】
前記電極セグメントの各々は、別個の電気端子に対して接続される、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項３３】
前記第２の端部電極は、第１の中心点から延在する第１の半径によって画定される一般的に円形の形状を有し、前記電極セグメントは、第２の中心点から延在する第２の半径によって画定されるセグメント円形形状を有し、前記第１及び第２の中心点は、異なる場所にある、
請求項２１記載のキャパシタ。
【請求項３４】
少なくとも１つの特定の電極セグメントは、前記特定の電極セグメントにわたって部分的に延在するギャップを有する、
請求項２１記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年８月５日に出願された米国仮特許出願第６０／５９５，７８３号明細書の優先権を主張し、該仮特許出願は、参照により本明細書に引用され、別紙Ａとして添付される。
【背景技術】
【０００２】
多くの既存のキャパシタは、金属蒸着フィルムを有するキャパシタボディを使用して作られる。金属蒸着フィルムは典型的に、薄い金属フィルムが凝縮又は蒸着されているポリプロピレン等である薄いポリマフィルムを有する。金属蒸着フィルムは、薄い金属フィルムがポリマフィルムによって分離される２つの別個の内部電極を形成するよう、配置される。２つの別個の内部電極は、実質的に互いから電気的に絶縁され、キャパシタンスは、内部電極間に示される。描く内部電極の薄い金属フィルムは、端部電極に対して接続され、末端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ）は、キャパシタに対して電気的に接続するよう各端部電極に対して接続される。
【０００３】
複数の場合によって、金属蒸着フィルムの２つの別個のシートは、２つの一般的には円形の端部を有する円筒形状のキャパシタボディへと共にロールされるか巻かれる（ｒｏｌｌｅｄ  ｏｒ  ｗｏｕｎｄ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）。金属蒸着フィルムのシートは、互いからオフセットされ、各別個のシートが一般的には円形の端部の一方に対して延在するのみであるようにする。かかる場合は、各端部電極は、一般的には円形の端部の一方において位置付けられ、端部電極が位置付けられる端部に対して延在する金属蒸着フィルムのシートに対して接続される。この構造は、各シートの薄い金属フィルムによって形成される２つの別個の内部電極間で交互に入れ替わる金属蒸着フィルムの層を有する断面を有する、環状形のキャパシタをもたらす。この場合、端部電極の各々は、夫々の内部電極の層と接続する。
【０００４】
他の場合において、内部電極の各々は、矩形のキャパシタボディを作るよう、金属蒸着フィルムの別個の層を有して形成される。かかる場合において、一方の内部電極の層は、他の内部電極の層と交互になるよう配置され、２つの端部上の他方からオフセットされる。かかる場合における端部電極は、オフセット端部における各内部電極の個別の層の間において電気的接続を与える。他の種類のキャパシタは、多種の尾配置において、キャパシタの組立てに先立って互いに取り付けられない（ｎｏｔ  ａｆｆｉｘｅｄ）ポリマ等である誘電体及び金属の層を有する。
【０００５】
端部電極を作るよう使用される１つの一般的な技術は、エンドスプレー（ｅｎｄ  ｓｐｒａｙ）と称されるこの技術において、錫、亜鉛、又は他の導電体を有し得る溶解エンドスプレー金属（ｍｏｌｔｅｎ  ｅｎｄ  ｓｐｒａｙ  ｍｅｔａｌ）は、金属蒸着フィルムの層のオフセット端部の各々上へとスプレーされる。スプレーは、エンドスプレー金属が一定の厚さに蓄積するまで、継続される。エンドスプレー金属は、金属蒸着フィルムに粘着し、溶解金属が冷却及び凝固する際、エンドスプレー金属は、金属蒸着フィルムの金属に対して電気的に接続される。各端部上における凝固されたエンドスプレー金属は、端部電極としての役割を有する内部電極の一方に対して接続する。典型的には、エンドスプレー金属は、可能な限り均一に金属蒸着フィルムの端部上へとスプレーされる。金属端部電極を作る他の技術はまた、使用可能であり得る。
【０００６】
金属、又は剛性な端部電極の他の種類の使用における問題の１つは、端部電極の一方又は両方の亀裂によるキャパシタの不具合に関わる。多くの亀裂問題は、キャパシタが温度変化及び反復される温度サイクルを受ける結果として熱的に誘発される。複数の場合において、熱誘発性亀裂は、一方又は両方の端部電極がキャパシタボディの内部電極から少なくとも部分的に分離される状態を有する。かかる分離は、キャパシタンス及び／又は通電あるいはキャパシタの他の特徴等であるキャパシタの特徴を変える。他の種類の熱誘発性亀裂又は損傷は、端部電極自体が粉々になる亀裂を有する。
【０００７】
温度の幅が広い環境におけるキャパシタの作動は、熱誘発性亀裂の問題を悪化させる。複数の種類の試験を有する複数の環境において、キャパシタは、−５０℃乃至１００℃にわたる温度に置かれる。キャパシタが外部及び／又は内部からの影響を受けて加熱される際には、キャパシタの層及び端部電極は膨張し、キャパシタが冷却される際には、そう及び端部電極は収縮する。
【０００８】
多くの場合において、亀裂は、端部の熱膨張係数（ＣＴＥ）とは異なるＣＴＥを有する誘電体の直接的な結果である。複数の場合において、誘電体のＣＴＥは、端部電極のＣＴＥより大きいオーダである。誘電体のＣＴＥが端部電極のＣＴＥより大きい際、誘電体は、端部電極より早い速度で膨張する。これにより、誘電体によって取り囲まれる内部電極は、端部電極から引き離され得る。
【０００９】
典型的なキャパシタは、キャパシタの外部において、並びにキャパシタの内部において生成される熱を受ける。外部加熱は、典型的にはキャパシタのおおよそ均一な加熱をもたらすキャパシタを取り囲む装置及び空気によって、もたらされる。他方では、内部自己加熱は、キャパシタ内部における電気損失によって引き起こされる。内部自己加熱は、金属蒸着フィルム又は他の内部電極及び誘電体端部が電極より高い温度にさらされるようにし得る。この状況は、金属蒸着フィルムが直面する上昇温度によって金属蒸着フィルムが端部電極より更に膨張されるため、キャパシタのより急速な不具合を引き起こし、従って典型的には端部電極の破損、又はキャパシタに対する他の損傷を引き起こす。
【００１０】
複数の場合において、キャパシタの内部の異なる部分は、キャパシタの内部の他の部分より更に熱くなる。かかる場合には、金属蒸着フィルムは、より冷たい部分より更に熱い部分において更に膨張し、キャパシタの不具合に繋がり得る端部電極上の不均一な応力をもたらす。
【００１１】
複数のキャパシタの剛性な端部電極は、大変大きくなり得、時には円筒形のキャパシタに対して直径１０インチ又はそれ以上を越える場合等がある。かかる大きなキャパシタは、加熱される際にキャパシタの１つ又はそれより多くの方向において全体的な寸法を増大させるよう共に膨張する誘電体材料を有する多くの層を有する。誘電体の各寸法の全体的な膨張は、剛性な端部電極の各対応する寸法の全体的な膨張より大きい。したがって、誘電体及び剛性な端部電極が互いに対して接続され、誘電体が端部電極より早く膨張しているため、端部電極は、亀裂を有する。熱誘発性亀裂は、小型キャパシタ及び大型キャパシタに発生するが、熱誘発性亀裂は、大型キャパシタにおいて更に発生し得る。
【００１２】
関連技術の前述の例及びそれに関連する制限は、例証的なものであって排他的ではないよう意図される。関連技術の他の制限は、明細書及び図面を参照して当業者には明らかである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、少なくとも部分的に、セグメント化された端部電極キャパシタ、及びキャパシタの端部電極をセグメント化する方法に係る。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下の実施例及びその態様は、範囲を制限するものではなく典型的且つ例証的であるよう意図されるシステム、ツール、及び方法に関連して、説明及び図示される。多種の実施例において、上述された問題の１つ又はそれより多くが低減又は排除される一方、他の実施例は、他の改善を対象とする。
【００１５】
キャパシタを製造する方法は、本開示において記載される。当該方法は、キャパシタが熱誘発性損傷に耐えるようにする。当該方法において、キャパシタは、第１の導電層と第２の導電層との間において誘電体材料を使用して、第１の導電層を第２の導電層と間隔をあけて位置付けることによって形成される。第１の層は、キャパシタボディの第１の端部において第１の層の長手方向エッジ（ｆｉｒｓｔ  ｌａｙｅｒ  ｌｅｎｇｔｈｗｉｓｅ  ｅｄｇｅ）を有し、第２の層は、キャパシタボディの第２の対向端部において第２の層の長手方向エッジを有する。エンドスプレー金属は、第１の端部電極を作るよう、キャパシタボディの第１の端部における第１の層の長手方向エッジと接触するようスプレーされ（Ａｎ  ｅｎｄ  ｓｐｒａｙ  ｍｅｔａｌ  ｉｓ  ｓｐｒａｙｅｄ  ｉｎｔｏ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｆｉｒｓｔ  ｌａｙｅｒ  ｌｅｎｇｔｈｗｉｓｅ  ｅｄｇｅ）、また、第２の端部電極を作るよう、キャパシタボディの第２の端部における第２の層の長手方向エッジと接触するようスプレーされる。エンドスプレー金属は、誘電体材料の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する。第１の端部電極は、第１の端部における第１の層の長手方向エッジの異なる部分（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｐｏｒｔｉｏｎｓ）に対して各々電気的に接続される第１の電極セグメントへと分割される。第１の電極セグメントは、誘電体材料に熱的に膨張及び収縮させるよう配置される一方、セグメントは、第１の端部における長手方向エッジの異なる部分に対して引き続き電気的に接続される。第１の電極セグメントは、第１の電極セグメントを共に電気的に接続する一方で第１の電極セグメントを互いに対して実質的に独立して動かすよう、可撓性の導電体を有して共に接続される。キャパシタは、接続された第１の電極セグメントと第２の端部電極との間においてキャパシタンスを示す（ｅｘｈｉｂｉｔｓ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）。
【００１６】
開示される他の方法は、金属蒸着フィルムキャパシタにおける熱誘発性損傷を低減する方法に関する。キャパシタは、互いに対して電気的に絶縁される金属蒸着フィルムの層を有して作られる第１及び第２の内部電極の配置を有する。第１の内部電極は、第１の端部において第１の端部電極に対して電気的に接続され、第２の内部電極は、第２の端部において第２の端部電極に対して電気的に接続される。第１及び第２の端部電極は、実質的に剛性であり、金属蒸着フィルムの熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する。端部電極は、金属蒸着フィルムに熱的に膨張及び収縮させるよう電極セグメントへと分割される一方、第１の内部電極は、第１の端部電極に対して引き続き電気的に接続され、第２の内部電極は、第２の端部電極に対して引き続き電気的に接続される。
【００１７】
他の方法は、巻かれた（ｗｏｕｎｄ）金属蒸着フィルムに対して接続される金属端部電極を有するキャパシタを製造することに関わる。金属蒸着フィルムは、熱的に膨張及び収縮する誘電体を有する。端部電極は、複数の電極セグメントへと分割され、該複数の電極セグメントは、互いに対して実質的に独立して動くことができる一方、熱膨張及び収縮に応じる金属蒸着フィルムに対して引き続き接続される。
【００１８】
開示されるキャパシタは、第１の層の長手方向エッジを有する第１の導電層、及び、第２の層の長手方向エッジを有する第２の導電層を有し、第１及び第２の導電層は、互いに対して間隔をあけられて配置される。誘電体材料は、第１の導電層と第２の導電層との間において位置付けられる。第１の端部電極は、第１の層の長手方向エッジに対して電気的に接続される、第２の端部電極は、第２の層の長手方向エッジに対して電気的に接続される。第２の端部電極は、第２の層の長手方向エッジの異なる部分に対して各々接続される複数の電極セグメントへと分割される。誘電体材料は、熱的に膨張及び収縮することができる一方、電極セグメントは、第２の層の長手方向エッジに対して引き続き接続される。キャパシタは、電極セグメントの各々と第１の電極との間においてキャパシタンスを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
上述された典型的な態様及び実施例に加えて、更なる態様及び実施例は、図面及び以下の記載を参照して明らかとなる。
【００２０】
本発明に従ったキャパシタ２０は、図１中に示される。典型的なキャパシタ２０は、キャパシタボディ２２、並びに、夫々端部セグメント２８及び３０へと分割される２つの端部電極２４及び２６を有する。端部電極２４及び２６を分割又はセグメント化することによって、セグメントは、互いに対して実質的に独立して動き得、端部電極の熱誘発性亀裂の発生を避けるか、あるいは減少させる。
【００２１】
セグメント２８及び３０の各々は、キャパシタボディ２２の異なる部分と接続され、剛性なインターフェイスを有して互いに対して直接接続されない。これにより、個別のセグメント２８及び３０は、端部電極２４及び２６において亀裂を形成させることなく接続されるキャパシタボディ２２の部分の膨張及び収縮と共に動き得る。
【００２２】
各セグメントがキャパシタボディの異なる部分に対して接続されるため、各セグメントは、キャパシタボディの接続された部分によって引き起こされる力を実質的に受けるのみである。該力は、セグメントとキャパシタボディとが異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するため、セグメントとそれが取り付けられるキャパシタボディの部分との間における寸法の相対変化によってもたらされる。端部電極をセグメントへと分割することによって、かかる力は、キャパシタボディとセグメントとの間における取付け強度によって克服される（ｏｖｅｒｃｏｍｅ）。
【００２３】
セグメントは、図２及び３中にある通り、セグメントエッジ３２、及びセグメント面（フェイス）３４を有する。複数の場合において、図１及び２中に示される通り、近接するセグメントのセグメントエッジ３２は、少なくとも一時的に互いに対して接触する。これは、互いに対するセグメントの運動の実質的に独立した性質に影響を及すようには考えられない。ギャップ３６は、近接するセグメント間においてセグメントエッジ３２を画定する。他の場合には、近接するセグメント２８又は３０のセグメントエッジ３２は、図３の通りいかなる温度においても互いに接触しない。かかる場合には、ギャップ３６は比較的大きい。他の部分的に延在するギャップ３９は、図１の通り、別個の電極セグメント間にはないが、その代わりに電極セグメントにわたって部分的にのみ延在し得る。部分的に延在するギャップ３９は、電極セグメントが応力を受ける際に亀裂というよりも変形をするようにさせ得る。ギャップ及びセグメントの他の構造はまた、熱誘発性損傷の発生を低減させるよう使用され得る。
【００２４】
キャパシタの温度が上昇する際、セグメントは、互いに対して更に離れるよう動く。かかる場合においてセグメントは、キャパシタボディ２２における材料が端部電極２４及び２６の材料が有するよりも高いＣＴＥを有するため、互いから更に離れて動く。この状況は、近接するセグメント間におけるギャップ３６の寸法における増大をもたらし、また、１つのセグメントの運動が他のセグメントの運動において有する影響を制限又は排除する。したがって、キャパシタボディ２２が温度において上昇するため、該ボディは、セグメント２８及び３０よりも速い速度で膨張し、セグメントは、端部電極２４及び２６の平面において互いに対して離れて動かされる。
【００２５】
キャリアバンドボディ２２は、図２及び３中に示される通り、内部電極又は導電層３８及び４０、並びに誘電体材料又は層４２及び４４を有する。導電層３８及び４０は、キャパシタンスを生成するよう配置される。図１中に示されるキャパシタボディ２２は、端部電極２４及び２６が夫々導電層３８及び４０に対して接続される２つの円形端部を有する円筒又は環状形状を有する。本例においてキャパシタボディ２２は、円筒形開口４５を画定する。
【００２６】
複数の場合において、円筒又は環状形状のキャパシタボディ２２は、中心点４９から延在する半径４７によって画定される一般的に円形の端部電極２４及び２６を有する。円形状のギャップ３７は、キャパシタボディ２２を有して使用され得、円形ギャップは中心点５３から延在する半径５１によって画定される。この場合、中心点５３は、中心点４９とは異なる位置において位置決めされ得、円形ギャップ３７は、一般的に円形の端部電極２４とは同心ではない。円形ギャップ３７の非同心の性質によって、電流が端部電極２４及び２６に達する前に導電層３８又は４０の長さに沿って流れなければならない距離を制限する実質的な長さに対して、ギャップは、導電層３８又は４０と一般的に共線上に（ｂｅｉｎｇ  ｇｅｎｅｒａｌｌｙ  ｃｏ−ｌｉｎｅａｒ）ないようにされる。
【００２７】
本例の円筒形状のキャパシタボディ２２の場合、該ボディは、金属蒸着フィルムを有する２つのシート４６及び４８を共にロールすること（ｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）によって形成される。金属蒸着フィルム４６及び４８は、夫々誘電体４２及び４４としての役割を有するフィルム部を有し、金属層は、フィルム部上に薄いコーティングを蒸着させ、夫々導電層３８及び４０としての役割を果たす。典型的には、フィルム部は、ポリマの種類であり、金属は、対応する金属蒸着によってポリマ上に蒸着される。導電層３８又は４０、及び誘電体４２及び４４を有する複数層は、図２及び３中に示される通り、円筒形状のボディ２２の断面において示されるが、１つおきの層３８又は４０は単純に、夫々シート４６及び４８の追加的なターン（折返し、ｔｕｒｎs）を示す。図２及び３中に示される通り、キャパシタボディ２２は、矢印５４の方向において半径を増大させる。
【００２８】
２つのシート４６及び４８は、本例では、キャパシタボディ２２を形成するよう共にロールされ、図２及び３中に示される通り、導電層３８がシート４６の長手方向エッジ５０に対して延在し、導電層４０がシート４８の長手方向エッジ５２に対して延在するようにする。導電層３８は、長手方向エッジ５０に沿って端部電極２４のセグメント２８に対して接続される。
【００２９】
キャパシタボディ２２を円筒形又は他の形状へと構成する他の方法はまた、使用され得る。例えば、導電材料を有する別個の層及び誘電体は使用され得、キャパシタボディは矩形を有して形成され得る。
【００３０】
端部電極２４及び２６は、典型的には、夫々長手方向エッジ５０及び５２上へとエンドスプレー金属をスプレーすることによってキャパシタボディ２２に対して取り付けられる。このスプレー工程において、エンドスプレー金属は、金属の溶解状態にまで加熱され、金属の液滴は、エッジ５０及び５２上へと蒸着され、導電層３８及び４０との夫々の接触がなされる。エンドスプレー金属に対して使用される金属は、錫、亜鉛、及び／又はその他のものを有する。エンドスプレー金属の液滴は、端部電極が十分な厚さになるまでキャパシタボディ２２上に蒸着される。複数の例において、十分な厚さとは、端部電極が、端部電極２４及び２６の面３４上の接続点５８において可撓性の導電体５６（図３）の接続に耐え得る、ことをさす。一例として、複数のキャパシタにおけるスプレーされた電極の厚さは、典型的には０．００５’’乃至０．０２５’’の厚さである。
【００３１】
複数の場合において、端部電極２４及び２６は、スプレー工程を有するマスクを使用することによって（ｂｙ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍａｓｋ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｓｐｒａｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、セグメント化又は分割される。かかる場合において、マスクは、スプレー工程中にキャパシタボディ２２の長手方向エッジ５０及び５２に対して置かれる。マスクは、金属ロッド又はスポークを有し得る。該金属ロッド又はスポークは、液滴エンドスプレー金属が、端部電極２４及び２６においてギャップ３６を残す導電層３８及び４０の長手方向エッジ５０及び５２の部分に達しないように、阻止する。セグメント２８及び３０は、エンドスプレー金属を有して形成され、そこではマスクは、長手方向エッジ５０及び５２との液滴の接触を阻止しない。他の材料及びマスキング技術は、セグメント２８及び３０を有する端部電極２４及び２６を作るよう使用され得る。
【００３２】
セグメント２８及び３０はまた、端部電極が剛性又は非分割の部分としてキャパシタボディ２２上に接続又は形成された後、端部電極２４及び２６を鋸引き切断（ｓａｗｉｎｇ）又は切断することによって、作られ得る。一例では、円形の鋸刃は、セグメント２８及び３０を作るよう端部電極２４及び２６においてギャップ３６を切断するよう使用される。複数のセグメント２８及び３０は、少なくとも複数のギャップ３６が円形の端部電極の半径に沿う配置を有して分割される。他のセグメントパターン又は配置はまた、セグメントが端部電極の亀裂の発生を低減する限りは使用され得る。複数のセグメントのパターン又は配置は、他のセグメントのパターン又は配置と比べて熱誘発性損傷を低減又は排除することにおいて優れ得る。これは、少なくとも部分的に、キャパシタボディ２２が加熱される際に最大に膨張する方向に依存し得る。当業者は、本願のもとにおいて、マスク、鋸引き切断、又は他の適切な方途等を使用して適切にセグメントを形成することを達成し得る、と考えられる。
【００３３】
セグメントの数は、複数の場合において、端部電極２４及び２６の寸法に少なくとも部分的に基づく。より大きな端部電極は、一般的に、小さな端部電極よりも多くのセグメントを求める。典型的には、より多くのセグメントは、電極の所定の寸法に対するより少ないセグメントよりも熱誘発性損傷の減少されたリスクをもたらす。しかしながら、典型的にはより小さなセグメントに対して可撓性の導電体５６を取り付けることがより困難であるため、端部電極が分割され得るセグメントの数には、実際的な限界がある。一例として、約１０インチの直径を有する電極を有する円筒形又は環状のキャパシタは、１２乃至２４の別個の電極セグメントを各端部上に有し得る。これらの及び他の端部電極は、より多いあるいはより少ないセグメントを有し得、単一のキャパシタの各端部電極上のセグメントの配置又は数は、異なり得る。
【００３４】
図３中に示されるセグメント２８及び３０は、可撓性の導電体５６を有してバス６０及び６２に対して取り付けられる。バス６０及び６２は、図３中に示される通り、比較的剛性且つ可撓性の導電体５６であり、セグメントがバス６０及び６２から離れること無く互いに対して動き得るようにする屈曲可能な金属を有して作られる。可撓性の導電体５６は、バス６０に対してセグメント２８を電気的に接続し、バス６２に対してセグメント３０を電気的に接続する。バス６０及び６２は、他の電気部品（図示せず）に対してキャパシタ２０を接続するよう端子としての役割を有する。
【００３５】
図４中に示される通り可撓性の導電体５６は、編組ワイヤ（ｂｒａｉｄｅｄ  ｗｉｒｅ）を有して作られる。可撓性の導電体５６は、この場合、接続点５８において近接するセグメント３０を互いに対して並びに近接するセグメント２８を互いに対して電気的に接続する。この配置において、全てのセグメント２８は、端部電極２４としての役割を有するよう、互いに対して電気的に接続され、全てのセグメント３０は、端部電極２６としての役割を有するよう、互いに対して電気的に接続される。可撓性のケーブル６４及び６６は、他の電機部品に対してキャパシタ３０の各端部電極２４及び２６を電気的に接続するよう、端子としての役割を有する。
【００３６】
更に、あるいは代替的に、全てのセグメントが電気的に接続されるよう、セグメント２８及び３０の各々は各々、独立した可撓性の端子を有し得るか、並びに／あるいは、セグメントは、電気的に共に接続される群においてまとめられる。複数の場合において、端子は、キャパシタに対して外的に共に接続される。複数の場合において、キャパシタは、セグメントへと分割される１つのみの端部電極を有し得る。一般的には、セグメント２８及び３０に対する接続は、他のセグメントに対する１つのセグメントの運動に過度に干渉しない可撓性の性質を有するべきである。
【００３７】
セグメントの各々に対して独立した可撓性の端子を接続することによる更なる利点は、キャパシタの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が、各セグメントに対する独立した端子を有さない同様のキャパシタと比較して減少される、ことである。ＥＳＬの減少は、電源バス上のリップルを減少する回路の性能を向上させるため、重要である。各セグメントが別個の端子を有して電源バスに対して接続される際、各セグメントは、準離散型（ｑｕａｓｉ−ｄｉｓｃｒｅｔｅ）キャパシタとして動く。これは、キャパシタの全体的なＥＳＬが、キャパシタの各端部上において単一の端子を有する単一の連続的端部電極（ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｅｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を有する同一のキャパシタに対して、低減されるようにする。
【００３８】
１つ又はそれより多い端部電極をセグメント化することは、熱誘発性損傷によりキャパシタが不具合を起こしたり劣化したりすることを低減又は排除することによって、キャパシタの信頼性を向上する。ＣＴＥ不一致の影響は、端部電極を損傷させる働きをする力を低減させるセグメントへの端部電極の分割によって、緩和される。セグメントは、キャパシタの一部の膨張する部分がキャパシタボディの該部分に対して接続されないセグメント上において有する影響を、低減又は排除する。端部電極をセグメント化することにより、セグメントは、異なる方向及び／又は異なる速度で動き得、端部電極の異なる部分間における応力を低減する。セグメント化された端部電極は、キャパシタ内部電極層と外部接続との間において金属又は剛性のインターフェイスを有するキャパシタ上において使用され得る。
【００３９】
概観として、本願は、１つの典型的な実施例として、セグメント化された端部電極を有するキャパシタ、及びキャパシタの熱誘発性損傷の発生を低減又は排除するようキャパシタの端部電極をセグメント化する方法を開示する。
【００４０】
複数の典型的な態様及び実施例が上述されてきたが、当業者は、特定の修正、置換、追加、及び副結合を認識する。従って、添付の請求項は、かかる全ての修正、置換、追加、及び副結合を本願の趣旨及び範囲内に含有するものとして解釈される、ことが意図される。
【００４１】
以下において、冒頭に記載された通り本出願が優先権を主張する米国仮特許出願第６０／５９５，７８３号明細書の内容が記載される。
【００４２】
＜別紙Ａ（米国仮特許出願第６０／５９５，７８３号明細書）＞
【００４３】
＜書類名＞  特許請求の範囲
＜請求項１＞
幅広い温度範囲の用途における使用に対して適切である巻かれた金属蒸着フィルムキャパシタの２つの端子に対する電気的接続を作る方法であって、キャパシタボディの各端部上に形成される複数のスプレーされた金属電極セグメントが有され、前記キャパシタボディの各端部上の各電極セグメントは、機械的に迎合的である導電素子によって前記キャパシタボディの同一の端部上の近接する電極セグメントに対して電気的に接続され、近接する電極セグメント間のギャップは、幅広い温度範囲にわたるセグメント間の干渉を防ぐよう十分である、方法。
＜請求項２＞
低い等価直列インダクタンスを達成するよう巻かれた金属蒸着フィルムの２つの端子に対する電気的接続を作る方法であって、キャパシタボディの各端部上へと形成される複数のスプレーされた金属電極セグメントが有され、前記キャパシタボディの各端部の前記複数の電極セグメントの各々は、機械的に迎合的である導電素子によって共通の電極に対して電気的に接続される、方法。
【００４４】
＜書類名＞  明細書
＜発明の名称＞  パワーリングキャパシタセグメント化エンドスプレー
＜技術分野＞
本発明は、幅広い温度範囲にわたる信頼性を高めるよう、またキャパシタの等価直列インダクタンスを低減するよう、金属蒸着フィルムキャパシタに対して電気的に接続する方法に係る。
【００４５】
＜背景技術＞
本発明は、２００５年６月２８日現在市場で入手可能であるよう本出願人によって認識されていない、以下の性能を有するキャパシタをもたらす設計概念を記載する。大きな直径の金属蒸着フィルムキャパシタに対して、エンドスプレー金属と金属蒸着フィルムとの間において不一致の有意な温度係数（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍｉｓｍａｔｃｈ）がある。これは、キャパシタが幅広い温度範囲にわたって作動される際に大きな問題となり得る。温度が上昇する際、フィルムは、金属エンドスプレーが膨張するより更に膨張する。温度係数不一致は、内部温度がエンドスプレー金属より高いため、内部自己加熱に関するより深刻な問題である。これは、キャパシタ温度が純粋に周囲温度の作用であった場合に発生するより冷たいエンドスプレーに対するフィルムの更なる膨張をさす。
【００４６】
＜発明の開示＞
＜発明が解決しようとする課題＞
本願は、セクション又はセグメントへとエンドスプレーを離すことによってこの不一致の影響を緩和し、フィルムとエンドスプレーとの間の相対運動の絶対値が、継続的金属エンドスプレーが使用される際に見られる不一致と比較して大幅に低減されるようにする、方法を扱う。エンドスプレー金属とキャパシタフィルムとの間の接触における応力は、キャパシタ温度がエンドスプレー工程温度を上回ってあるいは下回って動く際に大きく低減されるため、この改善は、更に高い信頼性を有するキャパシタをもたらす。
【００４７】
＜課題を解決するための手段＞
金属蒸着キャパシタ構造は、技術的に既知である。金属蒸着フィルムは、ロールに巻かれ、各フィルム層は、巻かれたセクションの一側に対して延在する。金属蒸着に対する接続は、キャパシタの各端部に対して溶解金属液滴をスプレーし、電気的末端（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ）を取り付けるよう十分な厚さにすることによって、作られる。
【００４８】
キャパシタの巻き線（ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｗｉｎｄｉｎｇ）の端部におけるエンドスプレー範囲を不連続の又は略不連続のアイランド又はセグメントへと分割するパターンを作るよう、マスク、鋸引き切断、又は他の手段を有してキャパシタエンドスプレーシステムを設計することは、提案される。作動温度範囲にわたって、このセグメント化は、セグメントに対して選択される寸法及び形状に依存するなんらかの値に対して所定の場所において発生する絶対不一致を制限する。パターンは、この目的を達成するいかなるものでもあり得、適切なセグメント又は部分的セグメントの数は、使用され得る。各エンドスプレーセグメントは、接続がフィルムキャパシタ巻線に対する大きな追加的な機械的応力を有さず棒法及び収縮し得るよう、他のセグメントに対して接続される。キャパシタは、各エンドスプレーセグメントに対する端子を制限的ではなく有する、負荷に対する複数の末端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ）を有し得る。近接するセクション間の相互接続は、制限的ではなく編組ワイヤ、屈曲されたあるいは折り畳まれた金属ストリップ、又は各セグメント又は群に対する独立した電気的末端等である外部手段を介して、なされ得る。セグメント間の相互接続は、続いて、キャパシタに対して外的になされる。
【００４９】
セグメントパターン設計は、上述された必要性に合致するものであり得る。このセグメント化工程は、キャパシタ内部電極層と外部接続との間におけるスプレーされる金属インターフェイスを介する接続を用いるキャパシタにおいて使用され得る。
【００５０】
このキャパシタ端部接続をセグメント化する工程は、２００５年６月２８日現在市場において入手可能であるよう本出願人によって認識されていない。
【００５１】
＜発明を実施するための最良の形態＞
上述されたセグメント化されたエンドスプレー金属は、図１及び図２中に示される。図１は、技術的に既知である巻かれた金属蒸着フィルムキャパシタの概略図である。該キャパシタは、薄い金属フィルムが前に蒸着及びパターン化されている、ポリプロピレン等である薄いポリマフィルムの複数の折返しを有する。巻かれたシリンダの交互層に対する電気的接触は、シリンダの２つの端部表面上へと一般的にスプレーされる金属コーティングを使用することによってシリンダの端部において作られ、近い（ｉｎｔｉｍａｔｅ）電気的接触は、巻線の個別の金属フィルム層と端部電極との間において作られる。２つのエンドスプレーされた電極は、完成したキャパシタの電気端子を形成する。通常、エンドスプレーは、シリンダの端部上へと可能な限り均等に蒸着される。
【００５２】
図２は、巻かれたフィルムキャパシタの２つの末端を形成する開示された方法の図である。この場合のキャパシタは、その厚さより大きな直径、及び中空の中央領域を有し、リング形状の装置をもたらす。エンドスプレー電極は、シリンダの２つの大きく平らな表面上へと蒸着される。各電極は、複数のより小さな電極セグメントへとパターン化される。シリンダの一側上におけるセグメントは、単一のキャパシタ末端を形成するよう互いに対して電気的に接続される。シリンダの他側上のセグメントは、同様にして互いに対して接続される。セグメント間の機械的関連は、セグメント間の機械的強度を低減するよう最小限にされる。これにより、個別のセグメントは、下方にある巻かれたシリンダ上へと適切ではない機械的応力を加えること無く、互いに対して機械的にシフトし得る。
【００５３】
開示される発明の他の態様は、セグメント化された電極を有して達成され得る等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）における低減である。大きなリップル電圧が適切な物理的範囲を有する電力バスにおいて低減されなければならない際、望ましい方法は、電力バスに沿って平行に且つ物理的に分布される、電気的に接続される複数の個別のキャパシタの使用を含む、ことが技術的に既知である。これは、完全な回路のＥＳＬを低減させ、電力バス上の電圧リップルを低減する回路の性能を向上させる。個々に開示されるセグメント化された端部電極は、同一の機能を与える。各セグメントは、それと電力バスとの間に接続される別個のリード線を有する。該リード線は、特に装置が温度サイクルされる際に、電極セグメント上へと最小限の機械的応力を与えるよう選択される。各セグメントは、準離散型キャパシタとして作動し、セグメント化された電極キャパシタの全体的なＥＳＬは、単一の連続端部電極及びキャパシタの各端部上の単一の電機リード線を有する同一のキャパシタのそれと比較して低減される。
【００５４】
本発明の１つの利点は、エンドスプレー電極とキャパシタの巻かれたシリンダボディとの間における不一致の温度係数がもたらす機械的応力を可能な限り最低にする、ことである。本発明の他の利点は、エンドスプレー及びキャパシタセクションの相対運動がセグメント化を有して最小限にされるため、幅広い範囲の温度サイクルが典型的な環境である用途において最善の信頼性を可能にすること、である。
【００５５】
本発明の他の利点は、キャパシタが各セグメント（又はセグメントのサブグループ）から離れた末端を有して製造される場合、キャパシタは、開示されたエンドスプレーセグメント化を使用することなく現在製造されるキャパシタのＥＳＬを越える性能を有して、バスバイパス及び／又はエネルギ格納用途において非常に低いＥＳＬを有して、最適に機能し得る、ことである。
【００５６】
＜図面の簡単な説明＞
＜図１＞  先行技術の巻かれた金属蒸着ポリマフィルムキャパシタ構造を図示する。
＜図２＞  セグメント化されたエンドスプレー電極を図示する。
【００５７】
＜書類名＞図面
＜図１＞
2009503911.tif 000003
＜図２＞
2009503911.tif 000004
【００５８】
＜書類名＞要約書
＜要約＞巻かれた金属蒸着フィルムキャパシタに対するスプレーされた金属端部接続のパターニングの方法が記載される。パターン化された端部接続は、幅広い作動温度範囲にわたるキャパシタの信頼性を向上させ、キャパシタの等価直列インダクタンスを低減させる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本開示に従ってセグメント化された端部電極を有するキャパシタの斜視図である。
【図２】図１中の切断線２−２に沿ったキャパシタの断面図である。
【図３】互いに対して電気的に接続されるセグメント化された端部電極を有する本開示に従ったキャパシタの他の断面図である。
【図４】互いに対して電気的に接続されるセグメント化された端部電極を有する本開示に従ったキャパシタの斜視図である。
【図１】
2009503911.tif 000005
【図２】
2009503911.tif 000006
【図３】
2009503911.tif 000007
【図４】
2009503911.tif 000008
【国際調査報告】
2009503911.tif 000009
2009503911.tif 000010