(57)【要約】【課題】コンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊が発生した場合のコンデンサの保安機構の動作性を向上させ、安全で、小型で生産性に優れた積層型金属化フィルムコンデンサを提供する。【解決手段】金属蒸着電極において、電極引出部１１に沿って間欠的に複数個の第１のマージン部５を有し、第１のマージン部５の間に電極引出部１１と垂直に第１のマージン部５と連通しない第２のマージン部６を有し、第１のマージン部５と平行で、かつ電極引出部１１から第１のマージン部５より遠方に少なくとも１つ以上配し、かつ第２のマージン部６と連通しない第３のマージン部７を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面金属化フィルムと非金属化フィルムを複数層積層した積層体、あるいは片面金属化フィルムを複数層積層した積層体にメタリコン電極を形成した母体コンデンサ素子を所定寸法に切断して得る積層型金属化フィルムコンデンサであって、コンデンサ素子の対向する２つの金属蒸着電極のうち少なくとも一方の金属蒸着電極において、電極引出部に沿って間欠的に複数個の第１のマージン部を有し、更に前記第１のマージン部の間に電極引出部と垂直に第１のマージン部と連通しない第２のマージン部を有し、更に第１のマージン部と平行で、かつ電極引出部から第１のマージン部より遠方に少なくとも１つ以上配し、かつ第２のマージン部と連通しない第３のマージン部を有することを特徴とする積層型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
金属化フィルムの第１のマージン部と第２のマージン部の間の金属蒸着膜からなる第１のヒューズ部の溶断電流が、前記第２のマージン部と第３のマージン部の間の金属蒸着膜からなる第２のヒューズ部の溶断電流より大きい請求項１記載の積層型金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
金属化フィルムの蒸着金属膜厚を第１のヒューズ部を含む電極引出部側が厚く、第２のヒューズ部を含む絶縁端部側が薄い請求項１または請求項２記載の積層型金属化フィルムコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気回路に使用する積層型金属化フィルムコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで積層型金属化フィルムコンデンサについて、幾つかの発明が開示され、公知になっている（例えば、特開昭５５−１６０４２０号公報参照）。
【０００３】
この発明のコンデンサは、比較的大きな環状ボビンに金属蒸着したフィルムを巻回し、その両側面にメタリコン電極を形成した母体コンデンサ素子を作製し、その後母体コンデンサ素子を鋸刃によって切断することによって複数個の単位コンデンサ素子を得るという方法で得られる積層型金属化フィルムコンデンサである。このような積層型金属化フィルムコンデンサは、一つ一つを巻き取ってコンデンサ素子を製造する巻回型金属化フィルムコンデンサよりも、製造工数を大幅に削減できる利点がある。
【０００４】
また、近年では電気機器に用いるコンデンサなどの電気部品についても、小型・軽量化やコストダウンばかりでなく、安全性についても重要視され要求が強くなってきている。これまで積層型金属化フィルムコンデンサの性能や安全性向上についても幾つかの発明が開示されている（例えば、特開昭５７−１５３４２２号公報、特開平１０−１４９９３９号公報参照）。
【０００５】
例えば、特開昭５７−１５３４２２号公報は、積層型金属化フィルムコンデンサの金属蒸着電極を複数個に分割することによりコンデンサに保安機構を具備し、安全性の向上を図るものである。また、特開平１０−１４９９３９号公報は、積層型金属化フィルムコンデンサの金属蒸着電極を網目状パターンに細分化することにより、コンデンサの保安機構の動作性を向上させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの積層型金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊が発生した時に、保安機構が動作して絶縁破壊部分をコンデンサ全体から電気的に遮断するものであるが、保安機構の動作によりコンデンサ全体から遮断される金属蒸着電極が大きく、コンデンサの静電容量の減少が大きいという課題があった。
【０００７】
また、金属蒸着電極を網目状パターンに細分化した場合には、分割した金属蒸着電極が隣接する金属蒸着電極とヒューズ部により互いに橋絡しているため、絶縁破壊の発生した金属蒸着電極の周囲の金属蒸着電極から短絡電流が廻り込んで、絶縁破壊の発生した金属蒸着電極だけでなく周囲の金属蒸着電極もヒューズ部が溶断しコンデンサ全体から電気的に遮断され、結果的にはコンデンサの静電容量減少が大きくなるものがあり、保安機構の動作性にバラツキが生じるという課題があった。
【０００８】
さらに、例えば図８に従来の金属蒸着電極のパターンを示す。１７はマージン部、１８はヒューズ部、１９はマージン部により分割された金属蒸着電極、２０は電極引出部、２１は絶縁端部である。この場合、コンデンサ素子の切断面近傍に、切断によりコンデンサ全体から遊離した金属蒸着電極１９ａが存在することになり、コンデンサの小型化を妨げ、材料ロスを発生させるという課題もあった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、積層型金属化フィルムコンデンサの保安機構の動作によるコンデンサの静電容量減少が小さく、保安機構の動作性が安定的で信頼性が高く、小型で生産性に優れた積層型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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の積層型金属化フィルムコンデンサは、両面金属化フィルムと非金属化フィルムを複数層積層した積層体、あるいは片面金属化フィルムを複数層積層した積層体にメタリコン電極を形成した母体コンデンサ素子を所定寸法に切断して得る積層型金属化フィルムコンデンサであって、コンデンサ素子の対向する２つの金属蒸着電極のうち少なくとも一方の金属蒸着電極において、電極引出部に沿って間欠的に複数個の第１のマージン部を有し、更に第１のマージン部の間に電極引出部と垂直に第１のマージン部と連通しない第２のマージン部を有し、更に第１のマージン部と平行で、かつ電極引出部から第１のマージン部より遠方に少なくとも１つ以上配し、かつ第２のマージン部と連通しない第３のマージン部を有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、第１のマージン部と第２のマージン部と第３のマージン部により金属蒸着電極が細分化されるため、コンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊の発生時においても、第１のマージン部と第２のマージン部との間の第１のヒューズ部あるいは第２のマージン部と第３のマージン部との間の第２のヒューズ部が溶断して細分化された金属蒸着電極がコンデンサ全体から電気的に遮断されるので、コンデンサの保安機構の動作による静電容量減少を少なく抑えることができ、信頼性の高い積層型金属化フィルムコンデンサを得ることができる。
【００１２】
請求項２記載の積層型金属化フィルムコンデンサは、請求項１において、金属化フィルムの第１のマージン部と第２のマージン部の間の金属蒸着膜からなる第１のヒューズ部の溶断電流が、第２のマージン部と第３のマージン部の間の金属蒸着膜からなる第２のヒューズ部の溶断電流より大きいものである。
【００１３】
請求項２記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１と同様な効果のほか、電極引出部から第３のマージン部より遠方の部分においてコンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊が発生した場合には、第２のヒューズ部が第１のヒューズ部より確実に先に溶断して、電極引出部より遠方の分割された金属蒸着電極のみがコンデンサ全体から電気的に遮断されるので、コンデンサの保安機構の動作による静電容量減少を更に少なく抑えることができる。
【００１４】
請求項３記載の積層型金属化フィルムコンデンサは、請求項１または請求項２において、金属化フィルムの蒸着金属膜厚を第１のヒューズ部を含む電極引出部側が厚く、第２のヒューズ部を含む絶縁端部側が薄いものである。
【００１５】
請求項３記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１または請求項２と同様な効果のほか、第１のヒューズ部の溶断電流を第２のヒューズ部の溶断電流より大きく設定することを容易に実現するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１で説明する積層型金属化フィルムコンデンサ素子を模式的に示す斜視図、図２は金属化フィルムの金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【００１８】
まず、目的とする積層型金属化フィルムコンデンサの構成を図１と図２を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１において、１は両面金属化フィルム、２は非金属化フィルムであり、両面金属化フィルム１と非金属化フィルム２とを交互に積層する。３はコンデンサ素子の両側に亜鉛を溶射することによって形成したメタリコン電極である。４は示した面全体がコンデンサ素子の切断面である。
【００２０】
図２において、５は電極を略分割するための第１のマージン部、６は同じく第２のマージン部、７は同じく第３のマージン部、８は第１のマージン部５と第２のマージン部６の間の電極部分による第１のヒューズ部、９は第２のマージン部６と第３のマージン部７の間の電極部分による第２のヒューズ部であり、１０は第１〜第３のマージン部５〜７により分割された金属蒸着電極である。また、１１は金属化フィルムの電極引出部、１２は同金属化フィルムの絶縁端部である。
【００２１】
本実施の形態１では、誘電体フィルムに両面蒸着された両面金属化フィルム１と、蒸着されていない非金属化フィルム２を交互に複数層積層した。誘電体となるフィルムにはポリプロピレンフィルムを用いフィルムの厚みは６μｍのものを使用した。なお、この図では、わかりやすいようにフィルム間に隙間があるように描いてあるが、実際にはコンデンサ素子内では各フィルムが密着して積層されている。
【００２２】
そして、コンデンサ素子の対向する２つの金属蒸着電極のうち少なくとも一方の金属蒸着電極において、電極引出部１１に沿って間欠的に複数個の第１のマージン部５を有し、更に第１のマージン部５の間に電極引出部１１と垂直に第１のマージン部５と連通しない第２のマージン部６を有し、更に第１のマージン部５と平行で、かつ電極引出部１１から第１のマージン部５より遠方に少なくとも１つ以上配しかつ第２のマージン部６と連通しない第３のマージン部７を有する。
【００２３】
なお、本実施の形態１では、積層するフィルムとして、両面金属蒸着した両面金属化フィルム２と金属層を有しない非金属化フィルム３を交互に積層したものを用いたが、本願発明では片面に金属蒸着した片面金属化フィルムを複数層積層した場合でも、蒸着フィルムの金属蒸着電極のパターンに依存するので、本発明と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２４】
また、本実施の形態１では、金属化フィルムの蒸着金属としては特に限定するものではなく、例えば、アルミニウム、亜鉛、銅、銀、金、クロム、マグネシウム、マンガンなど、あるいはこれらを組み合わせた合金でも良い。
【００２５】
本発明者は、コンデンサの耐電圧性能と保安機能の動作性の評価手法として、コンデンサの定格電圧をＡＣ４００Ｖとして、この定格電圧の２．０倍のＡＣ８００Ｖの電圧を６０秒間コンデンサに印加することにより、コンデンサの誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊を発生させ、電圧印加前後のコンデンサの静電容量変化率により評価する絶縁耐圧試験を行った。表１に、実験結果を示す。本発明のコンデンサの静電容量変化率を従来例と比較してみると、平均値が低く抑えられ、かつ偏差も小さくバラツキの少ない結果となっており、コンデンサの保安機構の動作性が向上している。
【００２６】
本発明者の鋭意研究の結果、金属蒸着電極を第２のマージン部６により分割することにより、コンデンサの誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊が発生した時の短絡電流の廻り込みを防止することができる。また、第２のマージン部６と第１のマージン部５および第３のマージン部７を連通しないことにより、第１のヒューズ部８と第２のヒューズ部９が、第２のマージン部６により分割された金属蒸着電極１０の端部に位置することになるため、コンデンサ素子を切断した時、切断により遊離した金属蒸着電極が発生することがないので、コンデンサの静電容量のロスがなくコンデンサ素子を小型化でき、コンデンサ材料についても経済的である。
【００２７】
図３、図４は、本発明の実施の形態１の変形形態であり、別の金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。図３は、第３のマージン部７と第２のヒューズ部９を複数個設けたものである。図４は、第２のマージン部６の間に、第１のマージン部５と第３のマージン部７を複数個に分割することにより、第１のヒューズ部８と第２のヒューズ部９の数を多くしたものである。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、金属化フィルムの第１のヒューズ部８の溶断電流が、第２のヒューズ部９の溶断電流より大きいこと以外は、実施の形態１と同様な積層型金属化フィルムコンデンサである。
【００２９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、図５に示すように、金属化フィルムの蒸着金属膜厚を第１のヒューズ部８を含む電極引出部１１側が厚く、第２のヒューズ部９を含む絶縁端部１２側が薄いこと以外は、実施の形態１および２と同様な積層型金属化フィルムコンデンサである。
【００３０】
実施の形態１および３で作製したコンデンサの絶縁耐圧試験の結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例１）
比較例１では、実施の形態１において、図６および図７に示すような金属蒸着電極のパターン以外は、実施の形態１と同様な積層型金属化フィルムコンデンサである。図中、１３は両面金属化フィルム、１４は非金属化フィルム、１５はメタリコン電極、１６はコンデンサ素子切断面である。
【００３２】
（比較例２）
比較例２では、実施の形態１において、図８に示すような金属蒸着電極のパターン以外は、実施の形態１と同様な積層型金属化フィルムコンデンサである。
【００３３】
比較例１および２で作製したコンデンサの絶縁耐圧試験の結果を表１に示す。
【００３４】
（性能検討）
実施の形態１では、絶縁耐圧試験でのコンデンサの静電容量変化率の平均値が比較例よりも小さく偏差も小さいことから、比較例のコンデンサよりも保安機構の動作性が向上していると判断できる。
【００３５】
また、実施の形態３では、絶縁耐圧試験でのコンデンサの静電容量変化率の平均値が比較例および実施の形態１よりも小さく偏差も小さいことから、実施の形態１のコンデンサよりも保安機構の動作性が、実施の形態１よりも更に向上していると判断できる。
【００３６】
一方、比較例１では、コンデンサの誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊によるコンデンサの保安機構の動作によってコンデンサ全体から電気的に遮断される金属蒸着電極の分割の割合が大きいため、絶縁耐圧試験でのコンデンサの静電容量変化率が大きくなっている。
【００３７】
また、比較例２では、コンデンサの金属蒸着電極を網目状パターンに細分化しており、比較例１よりもコンデンサの静電容量変化率の平均値や偏差は小さく、絶縁耐圧試験の結果は良好であるが、隣接する金属蒸着電極と橋絡しているため、コンデンサの誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊による短絡電流の廻り込みの影響を受けており、本発明の実施の形態と比較すると、コンデンサの静電容量変化率の平均と偏差はともに大きくなっており、コンデンサの保安機構の動作性が劣っている。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、第１のマージン部と第２のマージン部と第３のマージン部により金属蒸着電極が細分化されるため、コンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊の発生時においても、第１のマージン部と第２のマージン部との間の第１のヒューズ部あるいは第２のマージン部と第３のマージン部との間の第２のヒューズ部が溶断して細分化された金属蒸着電極がコンデンサ全体から電気的に遮断されるので、コンデンサの保安機構の動作による静電容量減少を少なく抑えることができ、信頼性の高い積層型金属化フィルムコンデンサを得ることができる。
【００４０】
請求項２記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１と同様な効果のほか、電極引出部から第３のマージン部より遠方の部分においてコンデンサ素子の誘電体フィルムの絶縁破壊やコンデンサ素子切断面の絶縁破壊が発生した場合には、第２のヒューズ部が第１のヒューズ部より確実に先に溶断して、電極引出部より遠方の分割された金属蒸着電極のみがコンデンサ全体から電気的に遮断されるので、コンデンサの保安機構の動作による静電容量減少を更に少なく抑えることができる。
【００４１】
請求項３記載の積層型金属化フィルムコンデンサによれば、請求項１または請求項２と同様な効果のほか、第１のヒューズ部の溶断電流を第２のヒューズ部の溶断電流より大きく設定することを容易に実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の積層型金属化フィルムコンデンサ素子を模式的に示す斜視図である。
【図２】同実施の形態１の金属化フィルムの金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【図３】同実施の形態１の金属化フィルムの別の金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【図４】同実施の形態１の金属化フィルムの別の金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態３の積層型金属化フィルムコンデンサ素子を模式的に示す斜視図である。
【図６】従来例の積層型金属化フィルムコンデンサ素子を模式的に示す斜視図である。
【図７】従来例の金属化フィルムの金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【図８】従来例の金属化フィルムの別の金属蒸着電極のパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１、１３　両面金属化フィルム
２、１４　非金属化フィルム
３、１５　メタリコン電極
４、１６　コンデンサ素子切断面
５　第１のマージン部
６　第２のマージン部
７　第３のマージン部
８　第１のヒューズ部
９　第２のヒューズ部
１０、１９　金属蒸着電極
１１、２０　電極引出部
１２、２１　絶縁端部
１７　マージン部
１８　ヒューズ部
【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】
2004039910.tif 000009
【図７】
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【図８】
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