(57)【要約】      （修正有）【課題】メタリコン電極の体積比率を低減し、小型化、高容量化が容易なフィルムコンデンサを提供する。【解決手段】表面に電極膜５ａ、５ｂを有する誘電体フィルム４ａ、４ｂの少なくとも一対を巻回してなる巻回体２、および巻回体２の両端に設けられた一対のメタリコン電極３ａ、３ｂを備えるフィルムコンデンサにおいて、巻回体２が、一対の誘電体フィルム４ａ、４ｂの電極膜５ａ、５ｂが互いに重なる有効部２ｃと、電極膜５ａ、５ｂのいずれか一方を含み、有効部２ｃとメタリコン電極３ａ、３ｂとの間に介在する一対のマージン部２ａ、２ｂと、を有し、巻回体２の巻回軸Ｘに垂直な断面における有効部２ｃの直径ｄ１を、メタリコン電極３ａ、３ｂの直径ｄ２よりも大きくする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極膜を有する誘電体フィルムの少なくとも一対を巻回してなる巻回体、および該巻回体の両端に設けられた一対のメタリコン電極を備えるフィルムコンデンサであって、
前記巻回体が、前記一対の誘電体フィルムの前記電極膜が互いに重なる有効部と、前記電極膜のいずれか一方を含み、前記有効部と前記メタリコン電極との間に介在する一対のマージン部と、を有し、
前記巻回体の巻回軸に垂直な断面において、前記有効部の直径が、前記メタリコン電極の直径よりも大きいことを特徴とするフィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記マージン部が、前記巻回軸に垂直な断面において、前記有効部側の直径よりも前記メタリコン電極側の直径の方が小さいテーパー部を有することを特徴とする請求項１に記載の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、フィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィルムコンデンサは、誘電体フィルムの表面にアルミニウムなどの金属を蒸着して電極膜とした金属化フィルムを用いたもので、電極膜特有の自己回復性能（絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の電極膜が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する性能）により絶縁破壊に対する信頼性が高いことから、従来より広く用いられている。
【０００３】
このようなフィルムコンデンサは、２枚の金属化フィルムを互いにずらした状態で重ねて巻回し、フィルムの幅方向の両端にメタリコン電極を形成することで得られる。例えば、特許文献１では、金属化フィルムの金属面とメタリコン電極との接続強度を向上させることを目的として、金属化フィルムの両端部において、金属面の蒸着面をメタリコンの溶射方向を向くように傾斜させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のフィルムコンデンサでは、メタリコン電極の外径が金属化フィルムを巻回した巻回体の外径と同程度であり、巻回体に対するメタリコン電極の体積比率が大きく、フィルムコンデンサの小型化・高容量化が難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、メタリコン電極の体積比率を低減し、小型化、高容量化が容易な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】
【０００７】
本発明のフィルムコンデンサは、表面に電極膜を有する誘電体フィルムの少なくとも一対を巻回してなる巻回体、および該巻回体の両端に設けられた一対のメタリコン電極を備えるフィルムコンデンサであって、前記巻回体が、前記一対の誘電体フィルムの前記電極膜が互いに重なる有効部と、前記電極膜のいずれか一方を含み、前記有効部と前記メタリコン電極との間に介在する一対のマージン部と、を有し、前記巻回体の巻回軸に垂直な断面において、前記有効部の直径が、前記メタリコン電極の直径よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メタリコン電極の体積比率を低減し、小型化、高容量化が容易なフィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態であるフィルムコンデンサの本体を模式的に示す斜視図である。
【図２】一組の電極膜付きフィルムを巻回した状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態であるフィルムコンデンサの（Ａ）は各部の寸法を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲んだ部分における断面の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態であるフィルムコンデンサの説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態であるフィルムコンデンサの（Ａ）は各部の寸法を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲んだ部分における断面の拡大図である。
【図６】本発明の別の実施形態であるフィルムコンデンサの（Ａ）は各部の寸法を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲んだ部分における断面の拡大図である。
【図７】本発明の別の実施形態であるフィルムコンデンサの（Ａ）は各部の寸法を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の破線で囲んだ部分における断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態はいずれも本発明の一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００１１】
本実施形態のフィルムコンデンサは、図１に示すように、電極膜付きフィルム１を巻回してなる巻回体２、および巻回体２の両端に設けられた一対のメタリコン電極３ａ、３ｂを備えている。
【００１２】
また、図２に示すように、電極膜付きフィルム１は、誘電体フィルム４の一方の表面に導電性を有する電極膜５が設けられたものであり、電極膜５ａを備える誘電体フィルム４ａである電極膜付きフィルム１ａと、電極膜５ｂを備える誘電体フィルム４ｂである電極膜付きフィルム１ｂと、を一対として、少なくとも一対の電極膜付きフィルム１を巻回することで巻回体２が形成されている。誘電体フィルム４の幅方向（巻回軸Ｘの方向）の端部の一方には、電極膜５が設けられていない領域が存在する。一対の電極膜付きフィルム１ａ、１ｂは、電極膜５ａ、５ｂが設けられていない領域が、互いに異なる端部側に位置するように重ねあわされ、巻回される。このような巻回体２は、電極膜５ａ及び電極膜５ｂが誘電体フィルム４ａおよび４ｂを介して互いに重なりあう有効部２ｃと、電極膜５ａまたは電極膜５ｂのいずれか一方のみを含む一対のマージン部２ａおよび２ｂを有している。そして、マージン部２ａは有効部２ｃとメタリコン電極３ａとの間に介在し、マージン部２ｂは有効部２ｃとメタリコン電極３ｂとの間に介在している（図１を参照）。マージン部２ａ、２ｂ内の電極膜５ａ、５ｂは、巻回体２のそれぞれ異なる端部に露出し、それぞれメタリコン電極３ａ、３ｂと電気的に接続している。
【００１３】
本実施形態のフィルムコンデンサは、図３（Ａ）に示すように、巻回体２の巻回軸Ｘに垂直な断面において有効部２ｃの直径をｄ１、メタリコン電極３ａおよび３ｂの直径をｄ２としたとき、ｄ１がｄ２よりも大きいものである。このように、有効部２ｃの直径ｄ１をメタリコン電極３ａおよび３ｂの直径ｄ２よりも大きくすることにより、巻回体２に対するメタリコン電極３ａおよび３ｂの体積比率を小さくすることができ、フィルムコンデンサの小型化、高容量化に際してメタリコン電極３ａ、３ｂの影響を低減できる。また、金属の溶射面積が低減され、溶射の効率が向上しコストを低減することもできる。
【００１４】
ここで、有効部２ｃの直径ｄ１は、巻回軸Ｘに垂直な方向における有効部２ｃの直径をマイクロメータ、ノギス等を用いて、または巻回軸Ｘに垂直な断面の写真を用いて少なくとも２点測定し、測定により得られたデータのうち最も大きいものとする。また、メタリコン電極３ａ、３ｂの直径ｄ２は、巻回軸Ｘに垂直な方向においてメタリコン電極３ａ、３ｂのもっとも直径が大きい部分の直径を、マイクロメータ、ノギス等を用いて、または巻回軸Ｘに垂直な断面の写真を用いて少なくとも２点測定し、測定で得られたデータのうち最も大きいものとする。以下、直径とは、特に指定しない限り巻回軸Ｘに垂直な方向における直径であるものとする。
【００１５】
なお、ｄ２のｄ１に対する比率ｄ２／ｄ１は、０．８５〜０．９９の範囲とすることが好ましい。ｄ２／ｄ１を０．９９以下とすることで、巻回体２に対するメタリコン電極３ａ、３ｂの体積比率が低減され、フィルムコンデンサの小型化・高容量化が容易になる。また、詳細は後述するが、メタリコン電極３ａ、３ｂの周縁部における剥離等の不具合を低減できる。ｄ２／ｄ１を０．８５以上とすることで、電極膜５ａ、５ｂとメタリコン電極３ａ、３ｂとの接合強度を高めることができる。
【００１６】
また、マージン部２ａおよび２ｂは、有効部２ｃ側の直径よりも巻回体２の端部側、すなわちマージン部２ａにおいてはメタリコン電極３ａ側の直径、マージン部２ｂにおいてはメタリコン電極３ｂ側の直径の方が小さいテーパー部を有することが好ましい。マージン部２ａおよび２ｂが、このようなテーパー部を有することにより、直径の異なる有効部２ｃとメタリコン電極３ａおよび３ｂとの間で、誘電体フィルム４および電極膜５の変形に起因する応力が低減され、欠陥の発生を抑制できる。
【００１７】
ここで、巻回軸Ｘ方向における巻回体２の長さをＬ１、テーパー部の長さをＬ２としたとき、Ｌ２のＬ１に対する比率Ｌ２／Ｌ１が、０．０５〜０．３０の範囲であることが好ましい。Ｌ２／Ｌ１を０．０５以上とすることで、メタリコン電極３ａ、３ｂのｄ２を有効層２ｃに対して小さくすることができ、Ｌ２／Ｌ１を０．３０以下とすることで、十分な静電容量を確保することができる。
【００１８】
このようなフィルムコンデンサは、例えば以下のようにして作製すればよい。まず、誘電体フィルム４を準備する。誘電体フィルム４は、例えば絶縁性の樹脂を溶媒に溶解した樹脂溶液を、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材の表面にシート状に成形し、乾燥して溶剤を揮発させることにより得られる。成形方法としては、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等、周知の成膜方法から適宜選択すればよい。成形に使用する溶剤としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、又は、これらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いるのがよい。また、溶融押し出し法で作製した樹脂のフィルムを延伸加工してもよい。
【００１９】
誘電体フィルム４の厚さは、例えば５μｍ以下とすればよいが、特に０．５〜２μｍの厚さの誘電体フィルム４を用いることが好ましい。
【００２０】
誘電体フィルム４に用いる絶縁性の樹脂の材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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）およびシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などが挙げられる。特にシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）は、絶縁破壊電圧が高いことから好ましい。
【００２１】
誘電体フィルム４は、上述の絶縁性の樹脂のみにより構成されていてもよいが、他の材料を含んでいてもよい。誘電体フィルム４に含まれる樹脂以外の構成要素としては、例えば上述の有機溶剤や無機フィラーが挙げられる。無機フィラーには、例えば、アルミナ、酸化チタン、二酸化珪素などの無機酸化物、窒化珪素など無機窒化物、ガラスなどを用いることができる。特に、ペロブスカイト型構造を有する複合酸化物など比誘電率の高い材料を無機フィラーとして用いた場合には、誘電体フィルム４全体の比誘電率が向上し、フィルムコンデンサを小型化することができる。また、無機フィラーと樹脂との相溶性を高める上で、無機フィラーにシランカップリング処理やチタネートカップリング処理等の表
面処理を行っても良い。
【００２２】
誘電体フィルム４にこのような無機フィラーを用いる場合、無機フィラーを５０質量％未満、樹脂を５０質量％以上含有する複合フィルムとすることで、樹脂の可撓性を維持したまま、無機フィラーによる比誘電率向上などの効果を得ることができる。また、無機フィラーのサイズ（平均粒径）は、４〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
【００２３】
作製した誘電体フィルム４の一方の主面に、幅方向の端部の一方にマスクをした後、アルミニウム（Ａｌ）などの金属成分を蒸着して、電極膜５を備える電極膜付きフィルム１を準備する。
【００２４】
電極膜５の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）などの金属や合金などが挙げられる。電極膜５の厚さは５〜１００ｎｍ、特には１０〜８０ｎｍとすることが好ましい。
【００２５】
次いで、電極膜付きフィルム１からマスクを除去し、電極膜付きフィルム１ａと電極膜付きフィルム１ｂの一対とし、電極膜付きフィルム１ａの電極膜５ａと、電極膜付きフィルム１ｂの電極膜５ｂが形成されていない主面とが対向するように重ね合わせ、巻回機を用いて所定のテンションを加えて巻回することにより巻回体２を得る。この時、電極膜付きフィルム１ａおよび１ｂを、電極膜５ａおよび５ｂがマスクにより形成されていない領域が、互いに異なる端部側に位置するように重ね合わせる。また、電極膜付きフィルム１ａおよび１ｂは、図２に示すように電極膜５ａおよび５ｂが設けられた面が外周側となるように巻回することが好ましい。
【００２６】
ここで、誘電体フィルム４の厚さが２μｍ以下、電極膜５の厚さが１０〜８０ｎｍの電極膜付きフィルム１を用いることにより、従来よりも誘電体フィルム４と電極膜５との厚さの差が小さくなり、巻回体２の直径に対する電極膜５の厚さの影響が大きくなる。すなわち、電極膜５ａおよび電極膜５ｂが誘電体フィルム４ａおよび４ｂを介して互いに重なりあう有効部２ｃの直径ｄ１に対して、電極膜５ａまたは電極膜５ｂのいずれか一方のみを含む一対のマージン部２ａおよび２ｂの直径が小さくなり易い。したがって、有効部２ｃの直径ｄ１とマージン部２ａおよび２ｂの直径の差が大きくなり、電極膜付きフィルム１ａおよび１ｂを上述のようにして所定のテンションを加えながら巻回することで、マージン部２ａおよび２ｂの直径は、有効部２ｃからの距離が大きくなるほど小さくなり、マージン部２ａおよび２ｂにテーパー部が形成される。
【００２７】
電極膜付きフィルム１の巻回は、巻芯を用いて行ってもよいし、巻芯を用いずに金属化フィルム１を円筒状に巻回してもよい。巻回した巻回体２をプレスすることにより、さらにマージン部２ａおよび２ｂの直径を小さくしてもよい。巻芯を用いた場合は、巻回体２から巻芯を除去することが、フィルムコンデンサの体積低減という点から好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態では、マージン部２ａおよび２ｂの全体がテーパー部である例を示したが、図５〜７に示すように、マージン部２ａおよび２ｂの一部がテーパー部となっていても構わない。例えば、図５の形態では、図５（Ｂ）に示すようにマージン部２ｂのテーパー部が、マージン部２ｂのメタリコン電極３ｂ側に形成されている。また、図６の形態では、図６（Ｂ）に示すように、マージン部２ｂのテーパー部が、マージン部２ｂの有効層２ｃ側に形成されている。図７の形態では、図７（Ｂ）に示すように、マージン部２ｂのテーパー部が、有効層２ｃとメタリコン電極３ｂの間に、有効層２ｃおよびメタリコン電極３ｂのいずれにも接しないように形成されている。このような形態は、例えば誘電体フィルム４の柔軟性を調整したり、巻回体２をプレスする際にマージン部２ａ、２ｂの形状を調整することにより実現できる。
【００２９】
なお、有効部２ｃにテーパー部が形成されると、マージン部２ａの近傍に位置する電極膜５ｂまたはマージン部２ｂの近傍に位置する電極膜５ａが、誘電体フィルム４ｂまたは４ａから剥離して、静電容量の低下やばらつきが生じる懸念があるため、テーパー部はマージン部２ａおよび２ｂにおいて形成されることが好ましい。
【００３０】
次に、得られた巻回体２の、電極膜５ａおよび電極膜５ｂが露出した端部にそれぞれ、メタリコン電極３ａ、３ｂを形成する。メタリコン電極３ａ、３ｂは、巻回体２の端部に例えば亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属を溶射することで形成される。このとき、マージン部２ａ、２ｂが、有効部２ｃ側の直径よりも巻回体２の端部側の直径の方が小さい、すなわちメタリコン電極３ａ、３ｂ側の直径のほうが小さいテーパー部を有することにより、メタリコン電極３ａおよび３ｂの直径を有効部２ｃの直径よりも小さくすることができる。
【００３１】
なお、メタリコン電極３を形成する際には、複数の巻回体２を端部が溶射方向に向くように並べて、同時に溶射処理を行う。その際、有効部２ｃと、マージン部２ａおよび２ｂの直径が同じであったり、マージン部２ａ、２ｂが逆テーパー形状（有効部２ｃ側の直径よりも巻回体２の端部側の直径の方が大きい）であると、巻回体２同士が密着するように配置した場合、隣接する巻回体２に形成されたメタリコン電極３同士が接合し、それを分離する際にメタリコン電極３の一部または全部が剥離するなどの不具合が生じる。そのため、巻回体２同士が密着しないようにスペーサなどを介して複数の巻回体２を配置するなどして、隣接する巻回体２に形成されたメタリコン電極３同士の接合を防止するが、同時に溶射処理できる巻回体２の数量が減少し、溶射処理の効率が低下する。
【００３２】
マージン部２ａおよび２ｂが、本実施形態のように巻回体２の端部側の直径が小さいテーパー部を有する場合、複数の巻回体２を密着するように配置したとしても、メタリコン電極３が形成される巻回体２の端部においては、隣接する巻回体２の端部との間に隙間ができ、隣接する巻回体２に形成されたメタリコン電極３同士が接合しにくくなる。したがって、不具合のないメタリコン電極３を効率良く形成することが可能となる。なお、溶射処理の際に、巻回体２のテーパー部をカバーテープなどでマスクし、端部のみにメタリコン電極３が形成されるようにしてもよい。
【００３３】
メタリコン電極３ａ、３ｂを形成する際に、同時に図４に示すようにメタリコン電極３ａ、３ｂにリード線６ａ、６ｂを接合しても良い。リード線は、例えば銅線などを用いればよい。
【００３４】
次いで、メタリコン電極３ａ、３ｂ（リード線６ａ、６ｂを含む）を形成したフィルムコンデンサの本体の表面に樹脂からなる外装部材７を形成することによって、フィルムコンデンサを得ることができる。なお、理解を容易にするため、図４においては外装部材７を破線で示し、内部のフィルムコンデンサの本体を実線で示した。
【００３５】
なお、本実施形態ではフィルムコンデンサの本体の、巻回軸Ｘに垂直な断面の形状が円状であるものとして説明したが、楕円状や多角形状であっても構わない。その場合、断面の長径または対角線の長さを直径とみなすものとする。
【符号の説明】
【００３６】
１、１ａ、１ｂ：電極膜付きフィルム
２    ：巻回体
２ａ、２ｂ    ：巻回体のマージン部
２ｃ          ：巻回体の有効部
３、３ａ、３ｂ：メタリコン電極
４、４ａ、４ｂ：誘電体フィルム
５、５ａ、５ｂ：電極膜
６ａ、６ｂ    ：リード線
７    ：外装部材
【図１】
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【図２】
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【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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