(57)【要約】【課題】高温高湿時における耐湿性が良好で、かつ、長期信頼性に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。【解決手段】絶縁性フィルムの片面に金属蒸着した金属化フィルムを２枚重ねた金属化フィルムまたは絶縁性フィルムの両面に金属蒸着した金属化フィルムと金属蒸着しない絶縁性フィルムとを重ねた金属化フィルムを順次巻回し、その外周部に金属蒸着部と非金属蒸着部を有し、少なくとも幅方向の両端部は共に金属蒸着部である保護フィルムを巻回した金属化フィルムコンデンサである。【選択図】  図１
2004200591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルムの片面に金属蒸着した金属化フィルムを２枚重ねた金属化フィルムを順次巻回し、さらにその外周部に保護フィルムを巻回した金属化フィルムコンデンサであって、前記保護フィルムは、少なくとも片面にフィルム幅方向に金属蒸着部と非金属蒸着部とを有し、フィルム幅方向の両端部の少なくとも片面に金属蒸着部を有する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
絶縁性フィルムの両面に金属蒸着した金属化フィルムと金属蒸着しない絶縁性フィルムとを重ねた金属化フィルムを順次巻回し、さらにその外周部に保護フィルムを巻回した金属化フィルムコンデンサであって、前記保護フィルムは、少なくとも片面にフィルム幅方向に金属蒸着部と非金属蒸着部とを有し、フィルム幅方向の両端部の少なくとも片面に金属蒸着部を有する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
絶縁性フィルムの片面に金属蒸着した金属化フィルムを２枚重ねた金属化フィルムを順次巻回し、さらにその外周部に保護フィルムを２枚１対として巻回した金属化フィルムコンデンサであって、前記２枚の保護フィルムは、共に少なくとも片面はフィルム幅方向に金属蒸着部と非金属蒸着部とを有し、フィルム幅方向の両端部の少なくとも片面に金属蒸着部を有する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
絶縁性フィルムの両面に金属蒸着した金属化フィルムと金属蒸着しない絶縁性フィルムとを重ねた金属化フィルムを順次巻回し、さらにその外周部に保護フィルムを２枚１対として巻回した金属化フィルムコンデンサであって、前記２枚の保護フィルムは、共に少なくとも片面はフィルム幅方向に金属蒸着部と非金属蒸着部とを有し、フィルム幅方向の両端部の少なくとも片面に金属蒸着部を有する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項５】
保護フィルムは、前記金属化フィルムの金属蒸着部を放電加工により非金属蒸着部を広げ、延長したものである請求項１から４のいずれかに記載の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項６】
保護フィルムに有する金属蒸着部はフィルム幅方向の端部から少なくとも１ｍｍ以上あり、かつ非金属蒸着部はフィルム幅方向に１ｍｍ以上ある請求項１から５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】
本発明は金属化フィルムコンデンサに係わり、特に高温高湿におけるコンデンサの急激な容量減少、絶縁破壊を抑制するための対策を講じた金属化フィルムコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属化フィルムコンデンサには金属蒸着しない絶縁フィルムが保護フィルムとして使用されている。しかし、上記従来の保護フィルムを使用したコンデンサでは、コンデンサ外部より水分が浸入した場合、保護フィルムと金属化フィルム及び絶縁フィルムとの端面部分での隙間から水分が浸入し易く、そのため金属蒸着した金属電極が酸化してしまい、抵抗分が増加してしまう。抵抗分が増加するとコンデンサの発熱が大きくなり、コンデンサの急激な容量減少や絶縁破壊を誘発してしまう。特に、コンデンサの使用される周囲温度が高い程、また、周囲湿度が高い程、このような傾向が強く現れる。
【０００３】
以上のように、従来のコンデンサは特に高温高湿時における耐湿性が安全性及び長期信頼性を決める要因となっている。
【０００４】
そのため、高温高湿時における耐湿性を向上させるため充填樹脂の改良（特許文献１）や保護フィルムの改良（特許文献２）等の取り組みにより、改善がみられるものの著しく高温高湿時における耐湿性が向上した（例えば気温８５℃、湿度８５％の高温高湿下で定格電圧の１２５％のＡＣ電圧を印加した場合、１０００ｈ電圧印加後の容量減少が−５％以下、損失率（１ｋＨｚ）の増加が０．５×１０3％以下）とは言いがたいのが現状である。つまり高温高湿時における耐湿性が完全に確立していないということである。
【０００５】
従って、高温高湿時における耐湿性が良好で長期信頼性に優れたコンデンサが求められている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−２９７００１号公報（全頁）
【特許文献２】
特開２００１−３３８８３３号公報（２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、高温高湿時における耐湿性が良好で、かつ、長期信頼性に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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の金属化フィルムコンデンサは、絶縁性フィルムの片面に金属蒸着した金属化フィルムを２枚重ねた金属化フィルムまたは絶縁性フィルムの両面に金属蒸着した金属化フィルムと金属蒸着しない絶縁性フィルムとを重ねた金属化フィルムを順次巻回し、その外周部に保護フィルムを巻回した金属化フィルムコンデンサであって、前記保護フィルムは１枚または２枚を巻回し、少なくとも片面は金属蒸着部と非金属蒸着部を有し、フィルム幅方向の両端部の少なくとも片面は金属蒸着部としたものである。
【０００９】
また、本発明の金属化フィルムコンデンサは、保護フィルムは金属化フィルムを放電加工により非金属蒸着部を広げ、延長したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を用いて具体的に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は金属蒸着した金属化フィルムと金属化しない絶縁フィルムの第１の巻取り構成を示した断面図であり、１ａ、１ｂはそれぞれ片面に亜鉛金属蒸着膜からなる亜鉛金属電極２ａ、２ｂを有する片面金属化ポリプロピレンフィルムである。また３は片面に亜鉛金属電極７ａ、７ｂを有する保護フィルムであり、６は引出し電極である。図１で示すように、片面金属化ポリプロピレンフィルム１ａ、１ｂは、それぞれ金属蒸着面の端部に金属蒸着しない部分をフィルム幅方向で反対側に位置するように配し、２枚を１対としている。また、図２は保護フィルム３を示した平面図であり、７ａ、７ｂは亜鉛金属蒸着部、８は非金属蒸着部である。すなわち、保護フィルム３は幅方向の両端部にのみ金属蒸着部を設け、その他の部分は金属蒸着しないようにしたものである。
【００１２】
次に、図１を用いて、上記した片面金属化ポリプロピレンフィルムおよび保護フィルムを用いた本実施の形態の金属化フィルムについて詳細に説明する。図１において、片面金属化ポリプロピレンフィルム１ａ、１ｂを１対として順次巻回し、さらにその外周部に図２で示す保護フィルム３を巻回し、その両巻回端面に金属を溶射して電極引出し部６を設け、熱処理を施しコンデンサ素子とした。そして、このコンデンサ素子を充填樹脂と共に外装ケース（図示せず）に挿入し、硬化させてコンデンサとした。尚、保護フィルムの厚みは７ｕｍとした。また図１においては、簡単のためにフィルム断面は巻回１回分のみ示したが、実際には巻回回数は多く、またフィルム間の隙間はなく密着している。
【００１３】
ここで本実施の形態で用いるフィルムについて説明する。金属化フィルム、金属化しないフィルム、および保護フィルムの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）等のフィルムを単独または組み合わせることにより使用可能である。中でも、特性性能、作業性、形状、経済性等の観点からＰＥＴフィルムおよびＰＰフィルムが最も優れている。
【００１４】
次に本実施の形態で用いる蒸着金属について説明する。上記したように、本実施の形態では、金属蒸着した電極の材料として亜鉛を用いているが、その他の電極の材料としてアルミニウム、亜鉛とアルミニウム合金、ニッケルおよび銅も考えられる。中でも、生産性、経済性、特性性能から判断して亜鉛、アルミニウムおよび亜鉛とアルミニウム合金が最も好ましい。
【００１５】
上記した本実施の形態の方法により作成したコンデンサについての評価試験結果について説明する。なお、比較のために実施の形態１によるものと従来品の両方のコンデンサを同時に製作し、試験を行なった。この時比較用に用いた従来品のコンデンサは保護フィルムは、実施の形態１によるものと同一のものであるが、図３に示すように金属蒸着を全く行なわないようにし、その他は図１で示す実施の形態１による構成と同一とした。なお、定格は実施の形態１によるもの、従来品とも４００ＶＡＣ３ｕＦとした。
【００１６】
上記した実施の形態１によるものと従来品のコンデンサを用いてそれぞれ５台ずつ耐湿性試験を行い、その結果を図４および図５に示す。なお、試験条件は印加電圧を定格電圧の１２５％（５００ＶＡＣ）、周囲温度を８５℃、周囲湿度を８５％とした。そして図４は電圧印可時間に対する容量変化率、図５は電圧印可時間に対する損失変化率を示す。
【００１７】
図４の耐湿性試験結果に示すように実施の形態１によるものの方が、従来品に比べ容量変化率が小さく、また図５に示すように損失率（１ｋＨｚ）の増加も従来品に比べ僅かであった。
【００１８】
このような結果が得られたのは、実施の形態１によるコンデンサは、図１および図２に示すように、金属蒸着部７ａ、７ｂと非金属蒸着部８とを有し、少なくとも幅方向の両端部は共に金属蒸着部である保護フィルム３を用いているため、電極引出し部６を設けるために溶射された金属との接続強度が強くなり、かつ保護フィルム３と片面金属化フィルム１ａまたは１ｂとの端面部分での隙間がなくなり、フィルムの密着性が強くなったためである。これにより、コンデンサ外部より水分が浸入した場合、保護フィルム３と片面金属化フィルム１ａまたは１ｂとの隙間から水分が浸入し難くなるため、金属電極を浸入した水分による酸化から防ぐことができる。つまり、金属電極の酸化による抵抗分の増加や金属電極の後退がないため、コンデンサの発熱を抑えることができ、コンデンサの急激な容量減少や絶縁破壊の誘発を防ぐことが可能となる。
【００１９】
これに対して従来品は、保護フィルムに金属蒸着部がないため、電極引出し部を設けるために溶射された金属とは接続できず、保護フィルムと片面金属化フィルムの端面部分に隙間ができてしまう。これにより、コンデンサ外部より水分が浸入した場合、保護フィルムと片面金属化フィルムとの隙間から水分が浸入し、金属電極が浸入した水分により酸化してしまう。つまり、金属電極の酸化による抵抗分の増加や金属電極の後退により、コンデンサが発熱し、コンデンサの急激な容量減少や絶縁破壊を誘発してしまう。その結果、高温高湿時における耐湿性が劣り、長期信頼性の低いものとなってしまう。
【００２０】
次に、実施の形態１によるものと従来品のコンデンサを用いてそれぞれ５台ずつ連続耐用性試験を行い、その結果を図６に示す。なお、試験条件は印加電圧を定格電圧の１２５％（５００ＶＡＣ）、周囲温度を７０℃とした。
【００２１】
図６は連続耐用性試験結果として、電圧印可時間に対する容量変化率を示す図であり、実施の形態１によるコンデンサの方が従来品より容量変化率が小さい。
【００２２】
このような結果が得られたのは、実施の形態１によるコンデンサは、上記耐湿性試験結果について述べたように、保護フィルムは金属蒸着部と非金属蒸着部を有し、少なくとも幅方向の両端部は共に金属蒸着部であるので、電極引出し部を設けるために溶射された金属との接続強度が強くなり、かつ保護フィルムと片面金属化フィルムとの端面部分に隙間がなくなり、フィルムの密着性が強くなったためである。また、保護フィルムは全てが金属蒸着に覆われていないので、熱処理を施した際に、従来品と同様のフィルムの熱収縮が期待できる。これにより、コンデンサ素子外周部におけるコロナ放電を抑えることができ、外周部のコロナ放電による金属電極の酸化による電極後退がないため、コンデンサの容量減少を抑えることが可能となる。
【００２３】
これに対して従来品は、保護フィルムに金属蒸着部がないため、電極引出し部を設けるために溶射された金属とは接続できず、保護フィルムと片面金属化フィルムの端面部分に隙間ができてしまう。これにより、フィルムの密着性が弱くなり、コンデンサ素子外周部におけるコロナ放電を抑えることができなくなる。つまり、外周部のコロナ放電による金属電極の酸化により、金属電極が後退してしまい、コンデンサが容量減少してしまう。その結果、高温高湿時における長期信頼性の低いものとなってしまう。
【００２４】
以上の結果から明らかなように、実施の形態１の方法によるコンデンサは従来品に比べ、耐湿性、連続耐用性において優れていることがわかった。
【００２５】
なお、本実施の形態の別の実施例として図７および図８を用いて説明する。
【００２６】
図７は本実施の形態の別の実施例を示すものであり、４は両面に亜鉛金属電極４ａ、４ｂを有する両面金属化ポリプロピレンフィルムであり、５は金属化しないポリプロピレンフィルムである。そして、両面金属化ポリプロピレンフィルム４の両側の金属蒸着面には共にフィルム幅方向の片側端部に反対側に金属蒸着しない部分を有している。その両面金属化ポリプロピレンフィルム４と、金属化しないポリプロピレンフィルム５とを１対として巻回したこと以外は、前述した図１を用いて説明した構成、製造方法と同一である。
【００２７】
また、図８は本実施の形態の別の実施例を示すものであり、４は図７における実施例で示したのと同様、両面に亜鉛金属電極４ａ、４ｂを有する両面金属化ポリプロピレンフィルムであり、５は金属化しないポリプロピレンフィルムである。そして、図７における実施例と異なる点は、両面金属化ポリプロピレンフィルム４の両側の金属蒸着面には、共にフィルム幅方向の片側端部の同じ側に金属蒸着しない部分を有しており、その両面金属化ポリプロピレンフィルム４と金属化しないポリプロピレンフィルム５とを、両面金属化ポリプロピレンフィルム４の金属蒸着しない部分がフィルム幅方向で反対側になるように交互に２枚ずつ重ね、４枚を１組として巻回していることである。そしてそれ以外は前述した図１を用いて説明した構成、製造方法と同一である。
【００２８】
このようにフィルムの両面に金属蒸着した両面金属化ポリプロピレンフィルム４を用いることにより、工程数の削減、耐圧の向上などの効果が得られる。
【００２９】
なお、図示しないが、実施例においても図７および図８で示す実施例に示した方法によりコンデンサを作成し、また図１で示す実施例において行なったのと同様にして従来品も作成し、同様の耐湿性、連続耐用性の試験を行ない、共に図１で示す実施例と同様な効果が得られた。
【００３０】
（実施の形態２）
図９および図１０を用いて実施の形態２における実施例について説明する。
【００３１】
図９において９ａ、９ｂは片面にそれぞれ亜鉛金属蒸着部１０ａ、１０ｂを有する保護フィルムであり、その他は、実施の形態１で図１を用いた実施例で説明した構成と同一のものには同一の符号を付して重複する説明を省略する。また図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ保護フィルム９ａおよび９ｂの平面図を示したものであり、１０ａ、１０ｂは亜鉛金属蒸着部、１２は非金属蒸着部である。
【００３２】
本実施の形態において実施の形態１で図１を用いて説明した実施例と異なる点は、保護フィルム９ａと９ｂの２枚を１対としたものであり、さらに保護フィルム９ａと９ｂの片面にそれぞれ設けた亜鉛金属蒸着部１０ａ、１０ｂはフィルム幅方向の片側端部に互いに反対側になるように位置している点である。さらに異なる点は、図９において、保護フィルム９ａおよび９ｂは、亜鉛金属蒸着部２ａ、２ｂを有する片面金属化ポリプロピレンフィルム１ａ、１ｂの巻き終わり部分を放電加工により金属蒸着部と非金属蒸着部を設け、それぞれ片側の端部を共に金属蒸着部とし、これを保護フィルムとして使用した点である。すなわち、実施の形態２においては、保護フィルム９ａ、９ｂは新たに設けたものではなく、片面金属化ポリプロピレンフィルム１ａ、１ｂをそのまま延長して用いている点が実施の形態１の実施例と大きく異なる。
【００３３】
このような図９で示す実施の形態２の方法によってコンデンサを５台作成し、実施の形態１で説明したのと同様に耐湿性試験を行い、その結果を図４、図５に示す。なお、試験条件等は実施の形態１と同一である。
【００３４】
図４の耐湿性試験結果に示すように実施の形態２によるもの方が、実施の形態１によるものより容量変化率が小さく、また損失率（１ｋＨｚ）の増加も僅かであった。
【００３５】
これは、実施の形態２の実施例によるコンデンサは、図１０（ａ）、（ｂ）に示す保護フィルムのように片面金属化ポリプロピレンフィルムの巻き終わり部分を放電加工により金属蒸着部と非金属蒸着部を設け、それぞれ片側の端部は共に金属蒸着部とし、これを保護フィルムとして使用したため、電極引出し部を設けるために溶射された金属との接続強度が強くなり、かつ保護フィルムと片面金属化フィルムとの端面部分での隙間がなくなり、フィルムの密着性が強くなったためである。
【００３６】
これにより、コンデンサ外部より水分が浸入した場合、保護フィルムと片面金属化フィルムとの隙間から水分が浸入し難くなるため、金属電極を浸入した水分による酸化から防ぐことができる。
【００３７】
つまり、金属電極の酸化による抵抗分の増加や金属電極の後退がないため、コンデンサの発熱を抑えることができ、コンデンサの急激な容量減少や絶縁破壊の誘発を防ぐことが可能となる。
【００３８】
実施の形態１のよるものよりも良い結果となったのは、保護フィルムを新たに巻回したのではなく、片面金属化ポリプロピレンフィルムの巻き終わり部分を放電加工を用いて保護フィルムとして使用したため、保護フィルム巻回開始部での隙間がなくなり、フィルム密着性がさらに向上したためである。
【００３９】
次に、実施の形態２の実施例によるコンデンサ５台について、実施の形態１と同様の連続耐用性試験を行い、その結果を図６に示す。試験条件等は実施の形態１と同一である。
【００４０】
図６の連続耐用性試験結果に示すように、実施の形態２によるものの方が、実施の形態２によるものより容量変化率が小さくなった。
【００４１】
これは、実施の形態２によるコンデンサは、片面金属化ポリプロピレンフィルムの巻き終わり部分を放電加工により金属蒸着部と非金属蒸着部を設け、それぞれ片側の端部は共に金属蒸着部とし、これを保護フィルムとして使用したため、電極引出し部を設けるために溶射された金属との接続強度が強くなり、かつ保護フィルムと片面金属化フィルムとの端面部分での隙間がなくなり、フィルムの密着性が強くなったためである。これにより、コンデンサ素子外周部におけるコロナ放電を抑えることができる。つまり、外周部のコロナ放電による金属電極の酸化による電極後退がないため、コンデンサの容量減少を抑えることが可能となる。
【００４２】
実施の形態１の発明品よりも良い結果となったのは、保護フィルムを新たに挿入したのではなく、片面金属化ポリプロピレンフィルムの巻き終わり部分を放電加工を用いて保護フィルムとして使用したため、保護フィルム挿入部での隙間がなくなり、フィルム密着性がさらに向上したためである。
【００４３】
図１１、図１２は共に実施の形態１の図７および図８に対応する実施例を示すものであり、上記した、実施の形態２の図９を用いた実施例と同様、片面または両面金属化ポリプロピレンフィルムの巻き終わり部分を放電加工により金属蒸着部と非金属蒸着部を設け、それぞれ片側の端部を共に金属蒸着部とし、これを保護フィルムとして使用したものである。
【００４４】
なお、図示しないが図１１、図１２の構成であっても図９の構成におけるコンデンサと同様な耐湿性試験結果および連続耐用性試験結果が得られた。
【００４５】
なお、上記実施の形態１および実施の形態２においては、保護フィルムに設ける金属蒸着部は、フィルム幅方向の端部から１ｍｍ以上とし、かつ非金属蒸着部はフィルム幅方向に１ｍｍ以上とした。
【００４６】
これは、保護フィルムに設ける金属蒸着部がフィルム幅方向の端部から０．５ｍｍ以上あり、かつ非金属蒸着部がフィルム幅方向で０．５ｍｍ以上あれば、前記実施の形態１および実施の形態２と同様の効果を得ることが可能であるが、０．５ｍｍ以上であると金属蒸着部および非金属蒸着を得る際の作業性が悪く、歩留まりが悪化してしまう。そのため、金属蒸着部および非金属蒸着を得る際の作業性が良好となる１ｍｍ以上とし、歩留まりを向上させた。
【００４７】
つまり、保護フィルムに設ける金属蒸着部はフィルム幅方向の端部から１ｍｍ以上、かつ非金属蒸着部は幅方向に１ｍｍ以上とすることで、高温高湿時における耐湿性が良好な長期信頼性に優れたコンデンサを安く提供することが可能となる。
【００４８】
以上に示したように、本発明の実施の形態による金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ外部より水分が浸入した場合、保護フィルムと金属化フィルム及び絶縁フィルムとの端面部分での隙間から水分が浸入し難く、そのため金属電極の酸化による抵抗分の増加を防ぐことが可能となり、コンデンサの急激な容量減少や絶縁破壊を誘発してしまうことがなく、高温高湿時における耐湿性が良好となる。
【００４９】
さらに、高温高湿時の耐湿性の向上により、高温高湿時における長期信頼性が良好となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、高温高湿時における耐湿性が良好で、かつ、長期信頼性に優れた金属化フィルムコンデンサを安く提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における第１の実施例を示した断面図
【図２】実施の形態１における保護フィルムを示した平面図
【図３】従来品における保護フィルムを示した平面図
【図４】耐湿性試験結果を示す第１の図
【図５】耐湿性試験結果を示す第２の図
【図６】連続耐用性試験結果を示す図
【図７】実施の形態１における第２の実施例を示した断面図
【図８】実施の形態１における第３の実施例を示した断面図
【図９】実施の形態２における第１の実施例を示した断面図
【図１０】（ａ）図９における保護フィルム９ａの平面図
（ｂ）図９における保護フィルム９ｂの平面図
【図１１】実施の形態２における第２の実施例を示した断面図
【図１２】実施の形態２における第３の実施例を示した断面図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ      片面金属化ポリプロピレンフィルム
３、９ａ、９ｂ、１０    保護フィルム
４              両面金属化ポリプロピレンフィルム
５              非金属化ポリプロピレンフィルム
２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、７ａ、７ｂ、１０ａ、１０ｂ    金属蒸着部
８、１２        非金属蒸着部
【図１】
2004200591.tif 000003
【図２】
2004200591.tif 000004
【図３】
2004200591.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004200591.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004200591.tif 000009
【図８】
2004200591.tif 000010
【図９】
2004200591.tif 000011
【図１０】
2004200591.tif 000012
【図１１】
2004200591.tif 000013
【図１２】
2004200591.tif 000014