(57)【要約】【課題】切断面における絶縁破壊をより確実に防止でき得る金属化フィルムコンデンサを提供する。【解決手段】金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルム２０上に金属蒸着により内部電極が形成された一対の金属化フィルム１２の積層体を所定長さで切断し、当該切断により得られる素子の幅方向の両端面にメタリコン電極１４を配置している。各誘電体フィルム２０上には、ヒューズ３６を介して互いに連結された複数の分割電極３０が配設された保安機構部２４と、対応する極のメタリコン電極１４に繋がり、前記長さ方向に横断するベタ電極２８と、前記幅方向の一端側に位置する端縁マージン部２２と、前記保安機構部２４と前記ベタ電極２８との間において長さ方向に横断する縦パターン２６と、が形成される。前記縦パターン２６は、対を成す金属化フィルム１２の縦パターン２６と、その幅方向範囲がオーバーラップする位置および幅に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属蒸着により内部電極が形成された一対の金属化フィルムの積層体を所定長さで切断し、当該切断により得られる素子の幅方向の両端面に外部電極を配置した金属化フィルムコンデンサであって、
各誘電体フィルム上には、
絶縁スリットパターンにより分割されるとともにヒューズを介して互いに連結された複数の分割電極が配設された保安機構部と、
対応する極の外部電極に繋がり、前記長さ方向に横断するベタ電極と、
前記幅方向の一端側に位置する、金属が蒸着されていない部分であって、前記長さ方向に横断する端縁マージン部と、
前記保安機構部と前記ベタ電極との間において長さ方向に横断する絶縁スリットパターンである縦パターンと、
が形成され、
前記一対の金属化フィルムを構成する二枚の金属化フィルムは、前記端縁マージン部が互いに幅方向反対側になるように積層され、
前記縦パターンは、対を成す金属化フィルムの縦パターンまたは端縁マージン部と、その幅方向範囲が少なくとも長さ方向両端においてオーバーラップする位置および幅に設定されている、
ことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサであって、
前記縦パターンの幅は、当該金属化フィルムコンデンサで要求される電圧に基づいて定まる沿面距離以上である、ことを特徴とす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、誘電体フィルム上に金属蒸着により内部電極が形成された一対の金属化フィルムの積層体を所定長さで切断し、当該切断により得られる素子の幅方向の両端面に外部電極を配置した金属化フィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００３】
金属化フィルムコンデンサは、一般に金属箔を内部電極に用いるものと、誘電体フィルム上に設けた蒸着金属を内部電極に用いるものとに大別される。中でも、蒸着金属を内部電極とする金属化フィルムコンデンサは、金属箔のものに比べて内部電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることから、従来から広く用いられているものである（例えば特許文献１等）。
【０００４】
図８は、この種の従来の金属化フィルムコンデンサ１０の構成を示した図であり、図９は、当該金属化フィルムコンデンサ１０の側面図である。なお、図８、図９においては、見やすさのために、誘電体フィルム２０Ｐ，２０Ｎの厚みβを大きく描いているが、実際には、誘電体フィルム２０Ｐ，２０Ｎの厚みβは、縦パターン２６Ｐ，２６Ｎの幅よりも十分に小さい。例えば、縦パターン２６Ｐ，２６Ｎの幅αに比べて、誘電体フィルム２０Ｐ，２０Ｎの厚みβは、１／５０〜１／３００程度、より望ましくは１／１００〜１／３００程度である。また、以下では、Ｐ極側、Ｎ極側を区別しない場合は、符号の添字「Ｐ」、「Ｎ」を省略して説明する。
【０００５】
金属化フィルムコンデンサ１０を構成する金属化フィルム１２は、ポリプロピレンフィルム等の誘電体の片面上に、アルミニウム等の金属を蒸着することで形成されている。この金属化フィルム１２を積層した積層体は、所定長さに切断される。切断により得られた素子の幅方向両端には、外部電極であるメタリコン電極１４が配置される。
【０００６】
各金属化フィルム１２の片面には、端縁マージン部２２、保安機構部２４、縦パターン２６、ベタ電極２８が幅方向に順に並んで形成されている。端縁マージン部２２は、金属化フィルム１２の幅方向の片側端部において、金属が蒸着されていない部分である。この端縁マージン部２２は、長さ方向に横断している。この端縁マージン部２２の隣には、複数の分割電極３０が配設された保安機構部２４が配置されている。分割電極３０は、絶縁スリットパターン３２により分割されるとともにヒューズ３４を介して互いに連結されている。
【０００７】
ベタ電極２８は、その全面に金属が蒸着された部分であり、メタリコン電極１４と繋がる部分である。このベタ電極２８と保安機構部２４との間には、長さ方向に横断するスリットパターンである縦パターン２６が設けられている。縦パターン２６の途中には、いくつかのヒューズ３４が設けられており、このヒューズ３４を介してベタ電極２８と分割電極３０とが連結されている。
【０００８】
金属化フィルム１２を積層する際には、端縁マージン部２２の幅方向位置が、交互に逆になるように積層していく。別の言い方をすれば、ベタ電極２８が接続するメタリコン電極１４が交互に異なるように、金属化フィルム１２が積層される。
【０００９】
以上のように構成された従来の金属化フィルムコンデンサ１０は、金属蒸着電極特有の自己回復機能（欠陥部周辺の内部電極が蒸発・飛散し、コンデンサの機能が回復する性能を意味し、一般にセルフヒーリング性と呼ばれる。）を有し、さらに、分割電極の不具合により、分割電極に大量の電流が流れた場合には、ヒューズが飛散することで不具合の生じている分割電極の電気的接続が切断され、電流が正常な状態に戻るという性質も有する。このように金属化フィルムコンデンサ１０は絶縁破壊に対する特徴的な性質を有し、優れた信頼性を有するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１４９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、既述した通り、図８、図９に示す金属化フィルムコンデンサ１０は、金属化フィルム１２の積層体を所定長さで切断して形成している。通常、この切断により形成される切断面には、絶縁を確保するための絶縁膜が設けられる。この絶縁膜が十分な厚みを有し、確実に絶縁が確保されている場合には、問題ない。しかし、この絶縁膜が薄い場合、または絶縁膜に不良がある場合には、切断面において絶縁破壊が起きる恐れがあった。
【００１２】
すなわち、切断面における絶縁膜が薄い場合には、図９において、破線で示すように、Ｐ極側のベタ電極２８Ｐに流れた電流が、切断面に沿って、その真下に位置する分割電極３０Ｎに流れる。この場合、この分割電極３０Ｎの周りのヒューズが飛散することで、当該分割電極３０Ｎは、同一面内の分割電極とは電気的に切断される。しかし、この分割電極３０Ｎの真上に位置する分割電極３０Ｐとの沿面距離（誘電体フィルム２０の厚みβ）は微少であるため、当該真上に位置する分割電極３０Ｐとは、電気的に切断されない。その結果、切断面に沿って、当該真上に位置する分割電極３０Ｐにも電流が流れる。そして、同様の原理で、この電流は、その後、さらに、その真下に位置する分割電極３０Ｎ、その真上に位置する分割電極３０Ｐへと流れ、最終的に、その真下に位置するベタ電極２８Ｎにも流れることになる。結果として、Ｐ極側、および、Ｎ極側のベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ同士が短絡してしまい、両ベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間に絶縁破壊が起きる恐れがあった。
【００１３】
そこで、本発明では、こうした切断面における絶縁破壊をより確実に防止でき得る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】
【００１４】
本発明の金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルム上に金属蒸着により内部電極が形成された一対の金属化フィルムの積層体を所定長さで切断し、当該切断により得られる素子の幅方向の両端面に外部電極を配置した金属化フィルムコンデンサであって、各誘電体フィルム上には、絶縁スリットパターンにより分割されるとともにヒューズを介して互いに連結された複数の分割電極が配設された保安機構部と、対応する極の外部電極に繋がり、前記長さ方向に横断するベタ電極と、前記幅方向の一端側に位置する、金属が蒸着されていない部分であって、前記長さ方向に横断する端縁マージン部と、前記保安機構部と前記ベタ電極との間において長さ方向に横断する絶縁スリットパターンである縦パターンと、が形成され、前記一対の金属化フィルムを構成する二枚の金属化フィルムは、前記端縁マージン部が互いに幅方向反対側になるように積層され、前記縦パターンは、対を成す金属化フィルムの縦パターンまたは端縁マージン部と、その幅方向範囲が少なくとも長さ方向両端においてオーバーラップする位置および幅に設定されている、ことを特徴とする。
【００１５】
好適な態様では、前記縦パターンの幅は、当該金属化フィルムコンデンサで要求される電圧に基づいて定まる沿面距離以上である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、対をなすベタ電極間に、縦パターンの幅相当の沿面距離が生じるため、ベタ電極間の絶縁破壊を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である金属化フィルムコンデンサの構成を示す図である。
【図２】金属化フィルムコンデンサの側面図である。
【図３】絶縁破壊電圧と沿面距離との関係を示すグラフである。
【図４】他の金属化フィルムコンデンサの側面図である。
【図５】他の金属化フィルムコンデンサの構成を示す図である。
【図６】図６の金属化フィルムコンデンサの側面図である。
【図７】他の金属化フィルムコンデンサの側面図である。
【図８】従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示す図である。
【図９】図８の金属化フィルムコンデンサの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である金属化フィルムコンデンサ１０の構成を示す図である。また、図２は、当該金属化フィルムコンデンサ１０の側面図（切断面の図）である。なお、実際には、金属化フィルムコンデンサ１０の切断面には、絶縁膜が設けられるが、図１，２では、その図示は省略している。また、図１、図２においては、見やすさのために、誘電体フィルム２０の厚みβを大きく描いているが、実際には、誘電体フィルム２０の厚みβは、縦パターン２６の幅よりも十分に小さい（α＞＞β）。例えば、縦パターン２６の幅αに比べて、誘電体フィルム２０の厚みβは、１／５０〜１／３００程度である。
【００１９】
金属化フィルムコンデンサ１０を構成する金属化フィルム１２Ｐ，１２Ｎ（以下、Ｐ極とＮ極を区別しない場合は、添字Ｐ，Ｎを省略する。他部材も同じ）は、誘電体フィルム２０の片面上に、導電性の金属を蒸着することで形成されている。この蒸着された金属が、内部電極として機能する。誘電体フィルム２０の材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニルサルファイド、ポリスチレン等を用いることができる。また、誘電体フィルム２０の厚みβは、特に限定されないが、本実施形態では、約３．０μｍの誘電体フィルム２０を用いている。蒸着される金属としては、アルミニウム、亜鉛、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属、あるいはこれらの合金等を用いることができる。
【００２０】
金属化フィルム１２を積層した積層体は、所定の長さで切断される。切断により得られた素子の幅方向（図１における左右方向）の両端には、外部電極であるメタリコン電極１４が配置される。以下では、図１において左側のメタリコン電極１４ＰをＰ極側、右側のメタリコン電極１４ＮをＮ極側とする。
【００２１】
各金属化フィルム１２の幅方向一端は、メタリコン電極１４に接続されておらず、他端は、対応する極のメタリコン電極１４に接続されている。金属化フィルム１２Ｐ，１２Ｎの片面には、この一端側から順に、端縁マージン部２２、保安機構部２４、縦パターン２６、ベタ電極２８が幅方向に並んで形成されている。端縁マージン部２２は、金属化フィルムの幅方向の片側端部において、金属が蒸着されていない、あるいは、蒸着した金属を除去した部分である。この端縁マージン部２２は、長さ方向に横断している。この端縁マージン部２２の隣には、複数の分割電極３０が配設された保安機構部２４が配置されている。分割電極３０は、誘電体フィルム２０に蒸着された金属を絶縁スリットパターン３２で区分けすることで構成される。絶縁スリットパターン３２は、部分的に金属を蒸着しない、あるいは、部分的に蒸着した金属を除去することで形成されるスリットである。この絶縁スリットパターン３２の途中には、小幅の金属蒸着部であるヒューズ３６が設けられており、複数の分割電極３０は、このヒューズ３６を介して互いに連結されている。ただし、このヒューズ３６は、分割電極３０に大量の電流が流れた場合には、蒸発・飛散する。そして、これにより、大電流の流れた分割電極３０が、他の分割電極３０と電気的に切断される。
【００２２】
ベタ電極２８は、その全面に金属が蒸着された部分であり、対応する極のメタリコン電極１４に繋がる部分である。図２では、上側のベタ電極が、Ｐ極メタリコン電極１４Ｐに繋がるＰ極側ベタ電極２８Ｐであり、下側のベタ電極がＮ極メタリコン電極１４Ｎに繋がるＮ極側ベタ電極２８Ｎである。このベタ電極２８と保安機構部２４との間には、長さ方向に横断するスリットパターンである縦パターン２６が設けられている。縦パターン２６の途中にも、いくつかのヒューズ３６が設けられており、このヒューズ３６を介してベタ電極２８と分割電極３０とが連結されている。縦パターン２６の幅αは、後に詳説するように、コンデンサ１０で使用される電圧から定まる沿面距離によって異なるが、約０．１５ｍｍ〜０．９ｍｍ程度に設定される。つまり、この縦パターン２６の幅αは、誘電体フィルム２０の厚みβに比して、十分に大きいと言える。
【００２３】
金属化フィルム１２を積層する際には、端縁マージン部２２の幅方向位置が、交互に逆になるように積層していく。別の言い方をすれば、ベタ電極２８が接続するメタリコン電極１４が交互に異なるように、金属化フィルム１２が積層される。積層後は、既述した通り、所定の長さで切断される。この切断面には、当該切断面での絶縁を確保するための絶縁膜（図示せず）が設けられる。この絶縁膜は、例えば、切断時の発熱で誘電体フィルム２０を溶融させるなどして形成される。
【００２４】
本来、この絶縁膜は、十分な厚みを有し、切断面の絶縁は確実に確保されるべきである。しかし、種々の事情により、絶縁膜の厚みが不足し、切断面の絶縁が不十分な場合がある。かかる場合、図９において破線で示すように、一つのベタ電極２８Ｐに流れた電流が切断面に沿って真下の分割電極３０Ｎ、その真上の分割電極３０Ｐへと順次、流れていき、最終的に、他のベタ電極２８Ｎにまで到達するという、二つのベタ電極２８間での絶縁破壊が起きる恐れがあった。
【００２５】
そこで、本実施形態では、こうした切断面における絶縁破壊を防止するために、Ｐ極側の縦パターン２６Ｐの真下に、Ｎ極側の縦パターン２６Ｎを位置させている。かかる構成とすることで、切断面におけるベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間の沿面距離を大きく保つことができ、切断面におけるベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間の絶縁破壊を効果的に防止できる。
【００２６】
例えば、誘電体フィルム２０の厚みβは非常に薄いため、切断面において、Ｐ極側ベタ電極２８Ｐは、その真下の分割電極３０Ｎと導通する恐れがある。上下で縦パターン２６Ｐ，２６Ｎの位置を一致させた場合、このＰ極側ベタ電極２８Ｐと導通した分割電極３０Ｎと、Ｎ極側ベタ電極２８Ｎ、あるいは、Ｎ極側ベタ電極２８Ｎの真上に位置する分割電極３０Ｐとの沿面距離は、縦パターン２６の幅αとほぼ同じになる。この縦パターン２６の幅αは、誘電体フィルム２０の厚みβに比して十分に大きいため、分割電極３０Ｎと、Ｎ極側ベタ電極２８Ｎ、あるいは、Ｎ極側ベタ電極２８Ｎの真上に位置する分割電極３０Ｐとの間の絶縁破壊が防止され、ひいては、切断面におけるＰ極側ベタ電極２８ＰとＮ極側ベタ電極２８Ｎとの間の絶縁破壊が防止される。
【００２７】
また、切断面におけるベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間の絶縁破壊をより確実に防止するためには、縦パターン２６の幅αを、コンデンサ１０の使用電圧に基づいて設定することが望ましい。図３は、沿面距離と絶縁破壊電圧との関係を示す図である。図３に示す通り、一般に、絶縁破壊が生じる電圧（絶縁破壊電圧）は、沿面距離が大きいほど高くなる。また、事前に実験等を行えば、ある電圧において、絶縁破壊が生じ得る沿面距離を取得することができる。縦パターン２６の幅αを設定するときには、予め、金属化フィルムコンデンサ１０で使用される最大電圧で、絶縁破壊が生じ得る沿面距離を求めておき、縦パターン２６の幅αを、その求まった沿面距離以上に設定することが望ましい。
【００２８】
以上のような構成とすることで、切断面におけるベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間での絶縁破壊を効果的に防止することができる。なお、これまで説明した構成は一例であり、少なくとも長さ方向端部において、縦パターン２６が、対を成す金属化フィルム１２の縦パターン２６または端縁マージン部２２と、その幅方向範囲がオーバーラップする位置および幅に設定されているのであれば、その他の構成は、適宜変更されてもよい。
【００２９】
例えば、図４に示すように、一つの金属化フィルム１２Ｐに構成された縦パターン２６Ｐと、対を成す金属化フィルム１２Ｎに構成された縦パターン２６Ｎは、その幅方向範囲がオーバーラップするのであれば、多少、位置がずれていてもよい。この場合でも、切断面において、Ｐ極側ベタ電極２８Ｐが、その真下の分割電極３０Ｎと導通したとしても、当該真下の分割電極３０Ｎと、Ｎ極側ベタ電極２８Ｎとの間には縦パターン２６Ｎの幅αとほぼ同じ大きさの沿面距離が存在するため、ベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間の絶縁破壊を効果的に防止できる。
【００３０】
また、一つの金属化フィルム１２に構成された縦パターン２６と、対を成す金属化フィルム１２に構成された端縁マージン部２２との幅方向範囲をオーバーラップさせてもいい。例えば、金属化フィルムコンデンサ１０の中には、図５に示すように、金属化フィルム１２の大部分を保安機構部２４とする構成もある。この場合、金属化フィルム１２の幅方向端部にのみ、長さ方向に横断するベタ電極２８が存在し、その隣に縦パターン２６が位置する。かかる金属化フィルム１２を、端縁マージン部２２の幅方向位置が交互に逆方向になるように積層した場合、図６に示すように、一つの金属化フィルム１２Ｐの縦パターン２６Ｐと、対となる金属化フィルム１２Ｎの縦パターン２６Ｎの幅方向位置は、大きくずれてしまう。この二つの縦パターン２６Ｐ，２６Ｎの幅方向位置をオーバーラップさせることは困難である。そこで、かかる場合には、一つの金属化フィルム１２Ｐの縦パターン２６Ｐと、対となる金属化フィルム１２Ｎの端縁マージン部２２Ｎの幅方向範囲をオーバーラップさせればよい。かかる構成とすることで、Ｐ極メタリコン電極１４Ｐに繋がるベタ電極２８Ｐと、対をなす金属化フィルム１２Ｎのベタ電極２８Ｎとの間に、縦パターン２６の幅αとほぼ同じ大きさの沿面距離が存在することになる。その結果、ベタ電極２８Ｐ，２８Ｎ間の絶縁破壊を効果的に防止できる。
【００３１】
さらに、対を成す金属化フィルム１２Ｐ，１２Ｎの構成は、左右対称である必要はなく、図７に示すように、Ｐ極側金属化フィルム１２Ｐと、Ｎ極側金属化フィルム１２Ｎとの間で、ベタ電極２８や保安機構部２４のサイズは、異なっていてもよい。ただし、この場合であっても、一つの金属化フィルム１２の縦パターン２６と、対となる金属化フィルム１２の縦パターン２６または端縁マージン部２２とは、その幅方向範囲をオーバーラップさせる。
【００３２】
また、これまでの説明では、縦パターン２６および端縁マージン部２２をいずれも、直線形状としているが、曲線状や屈曲線状でもよい。また、縦パターン２６、端縁マージン部２２の幅は、長さ方向端部において、絶縁可能な幅を有するのであれば、その他の位置における幅は適宜、変更されてもよい。例えば、縦パターン２６は、長さ方向両端においてのみ幅広にしてもよいし、長さ方向両端に近づくにつれて徐々に幅広になるようにしてもよい。また、縦パターン２６、端縁マージン部２２は、長さ方向端部において幅方向範囲がオーバーラップしていればよく、その他の位置（例えば長さ方向中間）では、オーバーラップしていなくてもよい。したがって、一つの金属化フィルム１２の縦パターン２６が、対を成す金属化フィルムの縦パターン２６または端縁マージン部２２と、長さ方向の両端においてのみオーバーラップし、その他の長さ方向位置においてはオーバーラップしない構成としてもよい。さらに、図１、図５では、略正弦波状の絶縁スリットパターン３２を図示しているが、蒸着金属を小領域に分割できるのであれば、絶縁スリットパターン３２の形状は、適宜、変更されてもよい。例えば、絶縁スリットパターン３２を、格子状に並ぶ形状としてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  金属化フィルムコンデンサ、１２  金属化フィルム、１４  メタリコン電極、２０  誘電体フィルム、２２  端縁マージン部、２４  保安機構部、２６  縦パターン、２８  ベタ電極、３０  分割電極、３２  絶縁スリットパターン、３４，３６  ヒューズ。
【図１】
2015115362.tif 000003
【図２】
2015115362.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015115362.tif 000011