(57)【要約】【課題】格子状の分割電極からなる金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ機能により自己保安機能は得られるものの、電圧印加時の容量減少が大きいことが問題となっていた。【解決手段】分割スリットにより格子状に分割された分割電極と各分割電極を並列接続したヒューズを有する第１蒸着電極１と、分割スリットを有していない第２蒸着電極２とを具備した金属化フィルムコンデンサで、第２蒸着電極２の容量形成部２ａの膜抵抗値を、第１蒸着電極１より高くすることで、容量減少の小さい金属化フィルムコンデンサを実現する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蒸着電極、第２蒸着電極、および少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備したコンデンサ素子の両側にメタリコン部を形成したものにあって、前記第１蒸着電極は分割スリットにより分割されて格子状に配列された複数の分割電極と前記分割電極を並列に接続したヒューズとを有し、前記第２蒸着電極は分割スリットが無く、その容量形成部の膜抵抗値を前記第１蒸着電極より高くしてなる金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
第２蒸着電極の容量形成部は、第１蒸着電極の容量形成部より膜厚を薄くしてなる請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
第２蒸着電極の容量形成部における膜抵抗値が、第１蒸着電極の容量形成部における膜抵抗値の１．５倍〜５．０倍である請求項１または２のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
少なくとも第２蒸着電極は、メタリコン部とコンタクトする端部の膜抵抗値が容量形成部よりも低いヘビーエッジ構造に形成してなる請求項１から３のいずれかに記載の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、電子機器、電気機器や産業機器に用いられる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】
一般にフィルムコンデンサは、金属箔を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電極に用いるものとに大別される。そして、なかでも蒸着金属を電極（以下、蒸着電極）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電極の占める体積が小さく小型軽量化が図れることと、蒸着電極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絶縁欠陥部周辺の蒸着電極が蒸発・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、従来から広く用いられている。
【０００３】
近年、金属化フィルムコンデンサにおいて、蒸着電極を分割スリットにより格子状に分割し、各分割電極をヒューズで並列に接続した格子状の分割電極を用いることが提唱されている。すなわち、前述の自己回復時の短絡電流により絶縁欠陥部を取りまくヒューズを溶断する、自己保安機能を蒸着電極に設けたものである。ヒューズにより確実に絶縁欠陥部を電気的に切り離せることから、金属化フィルムコンデンサの信頼性をさらに向上し、高電位傾度化（誘電体フィルム１μｍあたりの電圧を高めること）を図ることができるとされている。
【０００４】
例えば、特開平４−２２５５０８号公報では、分割スリットの自由端を丸く形成した格子状の分割電極を用いることにより、分割電極の無い金属化フィルムコンデンサに比べて２倍の電位傾度が達成できると提唱されている。また、特開平５−１３２２９１号公報では、格子状の分割電極からなる金属化フィルムコンデンサで、各単位コンデンサの蒸着面積を１０〜１０００ｍｍ２とした場合に電位傾度１３０〜３５０Ｖ／μｍの金属化フィルムコンデンサが実現できると提唱されている。
【０００５】
しかしながら、従来の格子状の分割電極からなる金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ機能により自己保安機能は得られるものの、分割スリットの無いコンデンサに比べて、電圧印加時の容量減少が大きいことが問題となっていた。
【０００６】
この要因は、前述の自己回復に伴う蒸着電極の蒸発・飛散は、一般に１ｍｍ２程度の面積であるのに対して、ヒューズにより切り離される単位コンデンサの面積は桁違いに大きく、正常に自己回復できた場合にも１個の単位コンデンサ全体として回路から切り離されるために容量減少が増大してしまうためである。
【０００７】
このようなコンデンサの容量減少の増大問題は、単位コンデンサの面積を自己回復時の蒸発・飛散の面積程度にまで小さくすることができれば解決される。しかし、特開平５−１３２２９１号公報に記載されるように、分割スリットによる無効面積（容量に寄与しない面積）が増大することと、電極を格子状に分割する加工技術上の制約から、１０ｍｍ２程度が下限であるため、分割電極を有しない金属化フィルムコンデンサに比べて少なくとも１０倍の容量減少が発生してしまうことが課題となっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、自己回復時における容量減少を少なくした金属化フィルムコンデンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の金属化フィルムコンデンサは、分割スリットにより格子状に分割された複数の分割電極および各分割電極を並列接続するヒューズを有する誘電体フィルムの第１蒸着電極と、分割スリットを有していない誘電体フィルムの第２蒸着電極とを具備した金属化フィルムコンデンサで、第２蒸着電極の容量形成部の膜抵抗値を第１蒸着電極より高くしたものである。
【００１０】
すなわち、第２蒸着電極の膜抵抗値を高くすることにより、膜厚を薄くして自己回復性能を向上しているため、通常の自己回復時には第１蒸着電極に設けたヒューズが溶断することなく、コンデンサの機能を回復することができる。さらに、過電圧等で過大な電気ストレスが加わり、自己回復性能だけではコンデンサの機能を回復できない場合に、第１蒸着電極に設けたヒューズが溶断して絶縁欠陥部を切り離して、絶縁を回復することができる。従って、結果として容量減少を低減できることになる。
【００１１】
また本発明は、第２蒸着電極の容量形成部における膜抵抗値は、第１蒸着電極の容量形成部の１．５倍〜５．０倍が望ましい。１．５倍未満では、第２蒸着電極の自己回復時のエネルギーが大きくなるため、第１蒸着電極に設けたヒューズが溶断する場合が発生する。また、５倍を超えると、コンデンサの誘電損失（ｔａｎδ）が増大する場合がある。
【００１２】
なお、膜抵抗値の値は特に限定するものではないが、第１蒸着電極の容量形成部の膜抵抗値は、３〜１０Ωが望ましい。第１蒸着電極は、ヒューズを形成しているために、膜抵抗値において３Ω以下ではヒューズとしての感度が鈍くなる。また１０Ω以上では、感度が過敏になり、第２蒸着電極で正常に自己回復した時にも誤動作する場合が発生する。
【００１３】
第２蒸着電極の容量形成部の膜抵抗値は、１２〜３０Ωが望ましい。１２Ω以下では自己回復のエネルギーが大きくなるため、正常に自己回復した場合にも第１蒸着電極に設けたヒューズが溶断する場合が発生する。また３０Ω以上では、コンデンサの誘電損失（ｔａｎδ）が増大する場合がある。
【００１４】
また本発明は、少なくとも第２蒸着電極を、メタリコン部とコンタクトする端部の膜抵抗値が容量形成部よりも低いヘビーエッジ構造に形成することが望ましい。これは、第２蒸着電極の端部まで抵抗値が高いと、コンデンサの誘電損失が悪化したり、充放電特性が低下したりするためである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の金属化フィルムコンデンサの断面図、図２、図３は本発明の金属化フィルムコンデンサに用いた金属化フィルムの平面図である。図１において、例えばポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム３の片面上にアルミニウムを蒸着した第１蒸着電極１は、容量形成部１ａと、メタリコン部５とのコンタクト部１ｂから構成され、かつ図２に示すように分割スリット６により四角形の格子状に分割された分割電極９と、各分割電極９を並列接続するヒューズ７とを有する。
【００１７】
また、例えばポリプロピレンフィルム等の誘電体フィルム８の片面全体にアルミニウムを蒸着した第２蒸着電極２は、容量形成部２ａと、メタリコン部５とのコンタクト部２ｂから構成され、分割スリットは有しておらない。また、第２蒸着電極２の容量形成部２ａの膜抵抗値は、図１に示すように膜厚を第１蒸着電極１ａより薄くして第１蒸着電極１ａの膜抵抗値よりも高く設定している。
【００１８】
また、少なくとも第２蒸着電極２は、第２蒸着電極の端部まで抵抗値が高いと、コンデンサの誘電損失が悪化したり、充放電特性が低下したりするので、これを解消するため、メタリコン部５とコンタクトする端部２ｂの膜抵抗値が容量形成部２ａよりも低いヘビーエッジ構造に形成している。なお、４は絶縁マージンである。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態からなる金属化フィルムコンデンサの特性例を説明する。まず、コンデンサの過電圧下における特性を調べるために、次の金属化フィルムコンデンサを製造した。
【００２０】
本発明品１は、図１に示すように第１蒸着電極１を有する誘電体フィルム３と第２蒸着電極２を有する誘電体フィルム８を積層したコンデンサ素子の両側にメタリコン部５を形成した構成からなり、第１蒸着電極１の膜抵抗値を容量形成部１ａにおいて６Ω、第２蒸着電極２の膜抵抗値を容量形成部２ａにおいて１２Ωとした金属化フィルムコンデンサである。
【００２１】
比較例１は、図１〜図３に示す構成からなり、第１蒸着電極１および第２蒸着電極２の膜抵抗値を、それぞれの容量形成部１ａ、２ａともに６Ωとした金属化フィルムコンデンサである。
【００２２】
比較例２は、第１および第２の蒸着電極がいずれも分割スリットが無く、第１蒸着電極１および第２蒸着電極２の膜抵抗値を、それぞれ容量形成部１ａ、２ａともに６Ωとした金属化フィルムコンデンサである。
【００２３】
なお、上記製造した各金属化フィルムコンデンサは、いずれも容量８０μＦ、定格電圧６００ＶＤＣであり、誘電体フィルム３および誘電体フィルム８としては３．５μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを、また蒸着電極の金属としてはアルミニウムを用いた。さらに、本発明品１および比較例１における各分割電極９の面積は２００ｍｍ２とし、ヒューズ７の幅は０．５ｍｍとした。
【００２４】
このようにして製造した各コンデンサに、周囲温度８５℃で過電圧試験を行った。過電圧は８００ＶＤＣから開始し、１時間ごとに１００ＶＤＣずつ昇圧して試験中の容量変化率を測定した。結果を図４に示す。本発明品１のコンデンサは、比較例１に比べて過電圧下でも容量減少が小さく、しかも比較例１と同様に自己保安機能が動作してオープン状態で容量０となった。比較例２は、１３００ＶＤＣまでは最も容量変化率が小さかったが、１４００ＶＤＣでショートし、電圧印加不能となった。この結果から明らかなように、本発明品１からなるコンデンサは自己保安機能を有し、しかも容量減少を小さくできた。
【００２５】
次に、本発明における第２蒸着電極２の膜抵抗値とコンデンサ特性の関係を調べるために、図１〜図３に示す構成からなるコンデンサにおいて、第１および第２蒸着電極１、２の容量形成部１ａ、２ａの膜抵抗値を変えて、次の（表１）に示す本発明品２〜７のコンデンサを製造した。なお、いずれのコンデンサも本発明品１と同様に容量８０μＦ、定格電圧６００ＶＤＣであり、誘電体フィルム３および８としては３．５μｍ厚みのポリプロピレンフィルムを、また蒸着電極の金属としてはアルミニウムを用いた。さらに、本発明品２〜７のコンデンサも本発明品１と同様に各分割電極９の面積は２００ｍｍ２とし、ヒューズ７の幅は０．５ｍｍとした。さらに、メタリコン部５とのコンタクト部１ｂ、２ｂの膜抵抗値はいずれも３Ωとした。
【００２６】
このようにして製造したコンデンサの１ｋＨｚにおける初期容量とｔａｎδを測定した後、８５℃で９００ＶＤＣ（定格電圧の１．５倍）の電圧を１０００時間印加し、初期容量に対する容量変化率を測定した。結果を（表１）に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
（表１）より明らかなように、第２蒸着電極２の容量形成部２ａの膜抵抗値を、第１蒸着電極１の容量形成部１ａより高くしたものは、比較例１に比べて容量減少が小さかった。中でも、第２蒸着電極２の容量形成部２ａの膜抵抗値を、第１蒸着電極１の容量形成部１ａの膜抵抗値が１．５倍から５倍とした場合にｔａｎδも容量減少も小さくなり、さらに良好な結果を得た。
【００２９】
なお、本実施の形態では、図１のような四角形状からなる格子状の分割電極９を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形状例えば菱形状や六角形状、三角形状の分割電極を格子状に配列しても本実施の形態と同様の結果が得られた。
【００３０】
また、本実施の形態では、ヒューズ７の位置を分割電極９の各辺の真中に設けたが、角または頂点に設けてもよい。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、誘電体フィルム３および８としてポリプロピレンフィルムを用いて説明したが、他のフィルムにおいても本実施の形態と同様の結果が得られた。また、本実施の形態では、蒸着電極の金属としてアルミニウムを用いた場合を説明したが、亜鉛等の他の金属においても本実施の形態と同様の効果を確認した。また、誘電体フィルム３および８として、それぞれ２枚以上のフィルムを重ねて、さらに高い定格電圧を設定したような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得た。
【００３２】
また、本実施の形態では第１蒸着電極１と第２蒸着電極２はそれぞれ別の誘電体フィルム３および８の上に形成したが、例えば第１蒸着電極１および第２蒸着電極２を誘電体フィルム３の表と裏に形成して、未蒸着の誘電体フィルムと重ねて積層または巻回する構成にした場合にも本実施の形態と同様の効果を得ることができた。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１記載の金属化フィルムコンデンサによれば、第１蒸着電極、第２蒸着電極、および少なくとも２枚の誘電体フィルムを具備したコンデンサ素子の両側にメタリコン部を形成したものにあって、前記第１蒸着電極は分割スリットにより分割されて格子状に配列された複数の分割電極と前記分割電極を並列に接続したヒューズとを有し、前記第２蒸着電極は分割スリットが無く、その容量形成部の膜抵抗値を前記第１蒸着電極より高くしたもので、容量減少の小さい金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００３４】
また本発明の請求項２記載の金属化フィルムコンデンサによれば、前記第２蒸着電極の容量形成部が、第１蒸着電極の容量形成部より膜厚が薄いことから、容量減少の小さい金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００３５】
また本発明の請求項３記載の金属化フィルムコンデンサによれば、前記第２蒸着電極の容量形成部における膜抵抗値が、第１蒸着電極の容量形成部における膜抵抗値の１．５倍〜５．０倍であることから、容量減少が小さく、しかも誘電損失の低い良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【００３６】
また本発明の請求項４記載の金属化フィルムコンデンサによれば、少なくとも第２蒸着電極は、メタリコン部とコンタクトする端部の膜抵抗値が容量形成部よりも低いヘビーエッジ構造にしていることから、容量減少が小さく、しかも誘電損失の低い良好な金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図
【図２】同実施の形態１における金属化フィルムコンデンサに使用した金属化フィルムの第１蒸着電極の平面図
【図３】同実施の形態１における金属化フィルムコンデンサに使用した金属化フィルムの第２蒸着電極の平面図
【図４】同実施の形態１における金属化フィルムコンデンサと比較例１、２のコンデンサとの過電圧特性図
【符号の説明】
１　　第１蒸着電極
１ａ、２ａ　容量形成部
１ｂ、２ｂ　コンタクト部
２　　第２蒸着電極
３、８　　誘電体フィルム
５　メタリコン部
６　分割スリット
７　　ヒューズ
９　　分割電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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