(57)【要約】【課題】ヒューズ部が溶断した際に発生するガスのガス抜け性が良好であり、もって自己回復機能に優れ、さらには、絶縁耐圧性にも優れた金属化フィルムコンデンサを提供する。【解決手段】複数の非蒸着スリットｓ、非蒸着スリットｓ間に介在するヒューズ部ｆｓ、絶縁マージンｍｇを備えた第１の金属蒸着膜２Ａと、第１の誘電体フィルム１Ａとからなる第１の金属化フィルム３Ａと、絶縁マージンｍｇのみを備えた第２の金属蒸着膜２Ｂと、第２の誘電体フィルム１Ｂとからなる第２の金属化フィルム３Ｂを、絶縁マージンｍｇが積層方向で一致しないようにして金属化フィルムを重ね合わせてなる金属化フィルム柱体１０が形成され、その２つの電極取り出し面に金属溶射部２０が形成されてなる金属化フィルムコンデンサ１００において、第２の誘電体フィルム１Ｂのうち、絶縁マージンｍｇに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の非蒸着スリット、非蒸着スリット間に介在するヒューズ部、および絶縁マージンを備えた第１の金属蒸着膜と、第１の誘電体フィルムとからなる第１の金属化フィルムと、
絶縁マージンのみを備えた第２の金属蒸着膜と、第２の誘電体フィルムとからなる第２の金属化フィルムとを、それぞれの絶縁マージンが積層方向で一致しないようにして双方の金属化フィルムを重ね合わせ、積層もしくは巻き回して金属化フィルム柱体が形成され、
金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に絶縁マージンが臨み、かつ該２つの電極取り出し面に金属溶射部が形成され、
それぞれの金属溶射部に外部引き出し端子が接合されてなる金属化フィルムコンデンサにおいて、
第２の誘電体フィルムのうち、絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっている金属化フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば車両用のインバータ回路等には耐電圧が高く、温度特性や周波数特性に優れた金属化フィルムコンデンサが適用されている。従来の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムを巻き回してなる巻回し型や金属化フィルムを積層してなる積層型のものが一般的であり、さらには、コンデンサの絶縁破壊状態を解消する自己回復機能を備えたものも開発されている。その構成を図３，４を参照して説明する。
【０００３】
図３には、２種類の金属化フィルムｃ１、ｃ２を示している。一方の金属化フィルムｃ１は、誘電体フィルムａ１と、非蒸着スリットｓと絶縁マージンｍｇを備えた金属蒸着膜ｂ１とから構成されており、他方の金属化フィルムｃ２は、誘電体フィルムａ２と、絶縁マージンｍｇのみを備えた金属蒸着膜ｂ２とから構成されている。
【０００４】
金属化フィルムｃ１を構成する金属蒸着膜ｂ１においては、複数の非蒸着スリットｓが間隔を置いて形成され、非蒸着スリットｓの端部間には幅の狭いヒューズ部ｆｓが形成され、各非蒸着スリットｓで包囲された複数のセグメントｓｇに分割されている。
【０００５】
金属化フィルムｃ１、ｃ２を双方の絶縁マージンｍｇが積層方向で一致しないように積層して２枚一対の金属化フィルムｄを形成し、この２枚一対の金属化フィルムｄを図４で示すように積層もしくは巻き回すことによって金属化フィルム柱体Ｋが形成される。さらに、金属化フィルム柱体Ｋの両端の２つの電極取り出し面には金属溶射部ｅ（メタリコン電極）が形成され、この金属溶射部ｅにはんだ層ｇを介して外部引き出し端子ｆ（バスバー）が接続されることにより、金属化フィルムコンデンサＣが形成される。なお、特許文献１には、図３で示すように、非蒸着スリットおよび絶縁マージンを備えた金属蒸着膜と誘電体フィルムとから構成される金属化フィルムと、絶縁マージンのみを備えた金属蒸着膜と誘電体フィルムとから構成される金属化フィルムとを積層して２枚一対の金属化フィルムを構成し、この２枚一対の金属化フィルムを積層もしくは巻き回すことによって形成される金属化フィルムコンデンサが開示されている。
【０００６】
金属化フィルムｃ１、ｃ２において、金属蒸着膜ｂ１、ｂ２のうち、絶縁マージンｍｇと反対側の端部は金属溶射部ｅと接し、一方で絶縁マージンｍｇのある端部は当該絶縁マージンｍｇによって金属溶射部ｅと接触が遮断されている。また、金属蒸着膜ｂ１、ｂ２のうちで金属溶射部ｅに密着している端部は、電極接触を保証するために他の部位よりも厚めのいわゆるヘビーエッジとなっており、たとえば、金属蒸着膜の一般部の厚みが数十nm程度である場合に、ヘビーエッジの厚みはその倍程度に調整されている。なお、金属化フィルムコンデンサＣがさらに不図示のケース内に収容され、ケース内に形成された不図示のモールド樹脂体にて封止された構造のものも一般的である。
【０００７】
金属化フィルムｃ１を構成する金属蒸着膜ｂ１においては、金属蒸着膜ｂ１が複数の非蒸着スリットｓで包囲された複数のセグメントｓｇに分割されるものの、非蒸着スリットｓの間にヒューズ部ｆｓ（この部分は蒸着部分である）が存在していることにより、ヒューズ部ｆｓを介して隣接するセグメントｓｇ同士が電気的に導通可能な状態となっている。
【０００８】
ヒューズ部ｆｓはあるセグメントｓｇが絶縁破壊状態となった際にこのセグメントｓｇと隣接するセグメントｓｇの導通を遮断する機能を備えている。すなわち、あるセグメントｓｇにおける誘電体が欠損等することで絶縁破壊が生じ、下層のセグメントｓｇと導通してしまう絶縁破壊が生じると、ヒューズ部ｆｓを介して絶縁破壊状態のセグメントｓｇに流入する電流量が増加する。ヒューズ部ｆｓを流れる電流量が増加することによってヒューズ部ｆｓの温度が上昇してヒューズ部ｆｓの金属蒸着膜が蒸発飛散し、結果として絶縁破壊状態のセグメントｓｇは隣接するセグメントｓｇから隔離される。このように、絶縁破壊状態にあるセグメントｓｇを隣接するセグメントｓｇから隔離してフィルムコンデンサの絶縁破壊状態を解消する機能が自己回復機能である。
【０００９】
ここで、特許文献２には、ヒューズ部が上下方向に積層された金属化フィルムの誘電体フィルムによって挟まれているために蒸着電極が飛散しにくいことを原因として、絶縁破壊時の短絡電流によってヒューズ部が動作せず、保安動作が十分に機能し得ないという不具合を解決課題とした金属化フィルムコンデンサが開示されている。
【００１０】
その具体的な構成は、相隣接する金属化フィルムにおける誘電体フィルムと蒸着電極との密着度に関し、第１、第２のヒューズ部及びその近傍の密着度を、第１のヒューズ部と第２のヒューズ部との間の電極領域の密着度よりも低下させるものであり、この構成により、各ヒューズ部においては上記密着度の低下に起因して絶縁破壊時に蒸着電極が飛散し易くなるとしている。
【００１１】
ところで、上記自己回復機能を保証するに当たり、金属化フィルム間のガス抜け性の確保も重要である。この「ガス」は、ヒューズ部が金属蒸着膜の存在する領域であることから、上下のフィルム同士が接触し、密着度が高い状態において、このヒューズ部が溶断した際に発生する高温のガスを意味している。
【００１２】
このガス抜け性を確保する方策として、誘電体フィルムのフィルム全体の表面粗さを粗くする方策がある。しかしながら、誘電体フィルムのフィルム全体の表面粗さを粗くしてしまうと、フィルム耐圧の低下に伴って絶縁耐圧（コンデンサ耐圧）が低下することになる。
【００１３】
なお、特許文献２で開示される金属化フィルムコンデンサによれば、ヒューズ部近傍のフィルム間の密着度を他の電極領域の密着度よりも低下させることにしているが、ガス抜け性の観点で言えば依然としてガスが抜け難いことに変わりはなく、十分な自己回復機能を有しているとは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２００５８８号公報
【特許文献２】特開２００７−６７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ヒューズ部が溶断した際に発生するガスのガス抜け性が良好であり、もって自己回復機能に優れ、さらには、絶縁耐圧性にも優れた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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成すべく、本発明による金属化フィルムコンデンサは、複数の非蒸着スリット、非蒸着スリット間に介在するヒューズ部、および絶縁マージンを備えた第１の金属蒸着膜と、第１の誘電体フィルムとからなる第１の金属化フィルムと、絶縁マージンのみを備えた第２の金属蒸着膜と、第２の誘電体フィルムとからなる第２の金属化フィルムとを、それぞれの絶縁マージンが積層方向で一致しないようにして双方の金属化フィルムを重ね合わせ、積層もしくは巻き回して金属化フィルム柱体が形成され、金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面に絶縁マージンが臨み、かつ該２つの電極取り出し面に金属溶射部が形成され、それぞれの金属溶射部に外部引き出し端子が接合されてなる金属化フィルムコンデンサにおいて、第２の誘電体フィルムのうち、絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっているものである。
【００１７】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、絶縁マージンのみを備えた第２の金属蒸着膜とともに第２の金属化フィルムを構成する第２の誘電体フィルムにおいて、絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっていることにより、ヒューズ部が溶断した際に発生するガスの良好なガス抜け性を保証することができ、もって自己回復機能に優れた金属化フィルムコンデンサである。さらに、絶縁マージンに対応する箇所以外の箇所のフィルム表面が平滑もしくは小さな表面粗さに加工されていることで、絶縁耐圧性（コンデンサ耐圧性）にも優れた金属化フィルムコンデンサである。
【００１８】
ここで、「絶縁マージンに対応する箇所」とは、フィルム表面のうち、絶縁マージンによって露出している箇所のほか、この露出している箇所の近傍領域も含み得ることを意味している。
また、「他の箇所」とは、コンデンサとして機能する電極部位のことを意味している。
【００１９】
さらに、「絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっている」とは、絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面が粗く（表面粗度が大きく）加工され、他の箇所のフィルム表面が平滑に加工されている形態や、双方の表面がともに表面粗さを有しているものの絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面が相対的に粗く加工されている形態を意味している。尤も、良好なガス抜け性と絶縁耐圧性を満足する観点で言えば、前者の形態が好ましい。なお、フィルム表面が粗く加工された場合、表面の凹凸の凹部に対応するフィルム厚が薄くなることによって絶縁耐圧性が低下する。
【００２０】
非蒸着スリットやヒューズ部を具備する第１の金属蒸着膜は、いわゆるパターン蒸着にて第１の誘電体フィルムの表面に形成され、非蒸着スリットやヒューズ部を具備しない第２の金属蒸着膜は、いわゆるベタ蒸着にて第２の誘電体フィルムの表面に形成される。
【００２１】
ここで、誘電体フィルムとしては、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などが適用でき、金属蒸着膜の素材としてはアルミニウムや亜鉛などを適用できる。
【００２２】
なお、第１の金属蒸着膜の非蒸着スリットと第２の金属蒸着膜の絶縁マージンが重なる領域（非蒸着部同士の積層領域）と、第１の金属蒸着膜のヒューズ部と第２の金属蒸着膜の絶縁マージンが重なる領域（蒸着部−非蒸着部同士の積層領域）では、双方の密着度合いが異なり、この密着度合いの差は誘電体フィルムの弾性率が低いほど顕著となる。PP素材の誘電体フィルムを適用する場合は密着度合いの差が少ないことから問題になり難い。その一方で、たとえばPVDF素材の誘電体フィルムのように低弾性フィルムを適用する場合は密着度合いの差が大きくなることから、高耐圧を維持できるフィルム表面の上限粗さよりも自己回復機能を保証できるフィルム表面の粗さが勝り、双方の性能をともに満足できなくなる。しかしながら、本発明の金属化フィルムコンデンサによれば、誘電体フィルムの一部の表面粗さが調整されていることから、フィルム素材の弾性能に左右されることなく、絶縁耐圧性とガス抜け性（に起因する自己回復性）の双方の性能をともに満足することができる。
【００２３】
金属化フィルムコンデンサは、第１、第２の金属化フィルムを積層したものを巻回して、もしくは積層して製作された金属化フィルム柱体の両端の電極取り出し面に、亜鉛などからなる金属溶射部が形成され、形成された金属溶射部の表面に棒状や板状のバスバーなどからなる外部引き出し端子がはんだ付け等されてその全体が形成される。
【００２４】
なお、金属化フィルムコンデンサは、既述する構成、すなわち、金属化フィルム柱体の両端に金属溶射部が形成され、この金属溶射部に外部引き出し端子が接続されたユニット体がケース内に収容され、ユニット体がケース内においてモールド樹脂体で封止された形態であってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明から理解できるように、本発明の金属化フィルムコンデンサによれば、絶縁マージンのみを備えた第２の金属蒸着膜とともに第２の金属化フィルムを構成する第２の誘電体フィルムにおいて、絶縁マージンに対応する箇所のフィルム表面粗さが他の箇所に比して粗くなっていることにより、ヒューズ部が溶断した際に発生するガスの良好なガス抜け性を保証することができ、もって自己回復機能に優れているとともに、絶縁マージンに対応する箇所以外の箇所のフィルム表面が平滑もしくは小さな表面粗さに加工されていることで、絶縁耐圧性（コンデンサ耐圧性）にも優れた金属化フィルムコンデンサとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムを積層する前の状態を示した模式図である。
【図２】本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を示した縦断面図である。
【図３】従来の金属化フィルムコンデンサを構成する第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムを積層する前の状態を示した模式図である。
【図４】従来の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を説明する。
【００２８】
（金属化フィルムコンデンサの実施の形態）
図１は本発明の金属化フィルムコンデンサを構成する第１の金属化フィルムと第２の金属化フィルムを積層する前の状態を示した模式図であり、図２は本発明の金属化フィルムコンデンサの実施の形態を示した縦断面図である。
【００２９】
図１で示すように、本発明の金属化フィルムコンデンサ１００は、２種類の金属化フィルム３Ａ，３Ｂから構成される。
【００３０】
一方の金属化フィルム３Ａは、第１の誘電体フィルム１Ａと、非蒸着スリットｓと絶縁マージンｍｇを備えた第１の金属蒸着膜２Ａとから構成されており、他方の金属化フィルム３Ｂは、第２の誘電体フィルム１Ｂと、絶縁マージンｍｇのみを備えた第２の金属蒸着膜２Ｂとから構成されている。非蒸着スリットｓやヒューズ部ｆｓを具備する第１の金属蒸着膜２Ａは、いわゆるパターン蒸着にて第１の誘電体フィルム１Ａの表面に形成され、非蒸着スリットｓやヒューズ部ｆｓを具備しない第２の金属蒸着膜２Ｂは、いわゆるベタ蒸着にて第２の誘電体フィルム１Ｂの表面に形成される。なお、非蒸着スリットｓのパターン形状は図示例に何等限定されるものではなく、多様なパターン形状が適用可能である。
【００３１】
ここで、誘電体フィルム１Ａ，１Ｂは、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などから形成できる。
【００３２】
第２の誘電体フィルム１Ｂに関し、絶縁マージンに対応する箇所１Ｂ’の表面は粗く加工されており、表面に凹凸ｃｃが形成されている。一方、誘電体フィルム１Ｂのその他の箇所１Ｂ”のフィルム表面は平滑である。すなわち、第２の誘電体フィルム１Ｂにおいては、絶縁マージンに対応する箇所１Ｂ’のフィルム表面粗さが他の箇所１Ｂ”に比して粗くなるように加工されている。
【００３３】
一方、第１の金属化フィルム３Ａを構成する金属蒸着膜２Ａにおいては、複数の非蒸着スリットｓが間隔を置いて形成され、非蒸着スリットｓの端部間には幅の狭いヒューズ部ｆｓが形成され、各非蒸着スリットｓで包囲された複数のセグメントｓｇに分割されている。
【００３４】
金属化フィルム３Ｂと金属化フィルム３Ａを、双方の絶縁マージンｍｇが積層方向で一致しないようにして双方を積層し、金属化フィルム積層体４が形成される。
【００３５】
金属化フィルム積層体４を巻回して、もしくは積層することにより、金属化フィルム柱体１０が形成される。この金属化フィルム柱体１０の両端の電極取り出し面に対し、アルミニウムや亜鉛などからなる金属溶射部２０を形成し、形成された金属溶射部２０の表面に棒状や板状のバスバーなどからなる外部引き出し端子４０をはんだ層３０を介して接続することにより、金属化フィルムコンデンサ１００が形成される。
【００３６】
金属化フィルムコンデンサ１００によれば、絶縁マージンｍｇのみを備えた第２の金属蒸着膜２Ｂとともに第２の金属化フィルム３Ｂを構成する第２の誘電体フィルム１Ｂにおいて、絶縁マージンに対応する箇所１Ｂ’のフィルム表面粗さが他の箇所１Ｂ”に比して粗くなっていることにより、ヒューズ部ｆｓが溶断した際に発生するガスの良好なガス抜け性を保証することができ、もって自己回復機能に優れた金属化フィルムコンデンサとなる。
【００３７】
たとえば、図２で示すように、第１の誘電体フィルム１Ａのヒューズ部Ｐで溶断した際に発生する高温のガスは、隣接する第２の誘電体フィルム１Ｂとの界面を通過し、絶縁マージンに対応する箇所１Ｂ’の表面の凹凸ｃｃにて良好なガス流通を経て排出される（Ｘ方向）。
【００３８】
さらに金属化フィルムコンデンサ１００は、絶縁マージンに対応する箇所以外の箇所のフィルム表面が平滑もしくは小さな表面粗さに加工されていることで、絶縁耐圧性（コンデンサ耐圧性）にも優れた金属化フィルムコンデンサである。
【００３９】
[ガス抜け性とコンデンサ性能を検証した実験とその結果]
本発明者等は、種々の金属化フィルムコンデンサを製作し、それぞれのガス抜け性とコンデンサ性能を検証する実験をおこなった。ここで、実施例にかかるコンデンサは、フィルムの蒸着部と非蒸着部において、蒸着部に比して非蒸着部のフィルム表面粗さを粗くしたものであり（実施例1、2）、比較例にかかるコンデンサは、蒸着部と非蒸着部のフィルム表面粗さを同じにしたものである（比較例1〜4）。なお、以下の表１において、実施例1の蒸着部−非蒸着部間におけるガス抜け性を確保できる表面粗さを1とし、実施例１の非蒸着部や実施例2および各比較例の蒸着部や非蒸着部のフィルム粗さはこれに対する相対比で示している。実験結果を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
2015201527.tif 000003
【００４１】
表１において、比較例はいずれもガス抜け性、コンデンサ性能ともに不良であった。一方、実施例はいずれも、非蒸着−非蒸着部におけるガス抜け性が普通であったものの、ガス抜け性、コンデンサ性能ともに全体的には良好であった。
【００４２】
本実験より、蒸着部−非蒸着部間におけるガス抜け性を確保できる表面粗さを1とした場合、蒸着部のフィルム表面粗さを1.0〜1.8、非蒸着部のフィルム表面粗さを1.8以上の範囲に調整するのがよいと結論付けることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ…第１の誘電体フィルム、１Ｂ…第２の誘電体フィルム、１Ｂ’…絶縁マージンに対応する箇所、１Ｂ”…その他の箇所、２Ａ…第１の金属蒸着膜、２Ｂ…第２の金属蒸着膜、３Ａ…第１の金属化フィルム、３Ｂ…第２の金属化フィルム、４…金属化フィルム積層体、１０…金属化フィルム柱体、２０…金属溶射部（メタリコン、メタリコン電極）、３０…はんだ層、４０…外部引き出し端子（バスバー）、１００…金属化フィルムコンデンサ、ｍｇ…絶縁マージン（空隙）、ｃｃ…凹凸、ｓ…非蒸着スリット、ｆｓ…ヒューズ部、ｓｇ…セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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