(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属化フィルムを重ねて巻回したコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子のまわりに巻回され、アルミナ、亜鉛酸化物、または亜鉛／アルミニウム混合物の酸化物からなる金属酸化物層をコーティングしたフィルムと、
前記フィルムの両方の巻回端面にそれぞれ形成された電極引出部と、
前記電極引出部に接続された外部端子と、
前記フィルムを巻回したコンデンサ素子の外周部に複数回巻回された粘着テープと、
前記粘着テープと前記両電極引出部との間に充填、硬化された絶縁樹脂と
を備えたことを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ素子の外周部と、前記金属酸化物層がコーティングされたフィルムとの間に巻回されたプラスチックフィルムをさらに備える請求項１記載の乾式金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記金属酸化物層がコーティングされたフィルム基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、またはポリフェニレンスルフィドフィルムである請求項１または２記載の乾式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、金属化フィルムを用いた乾式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】
従来の乾式金属化フィルムコンデンサは図７のように、一対の金属化フィルム８（図４）を重ねて巻回し、後巻フィルム７としてポリプロピレンフィルムなどのプラスチックフィルムを巻回し、巻回端面に亜鉛などの金属を溶射して電極引出部５を形成してなるコンデンサ素子１と、該コンデンサ素子１の電極引出部５に接続された外部端子６と、雰囲気の影響を遮断するためにコンデンサ素子１の側面外周部をポリエチレンテレフタレートフィルムの粘着テープ３で被覆し、該粘着テープとコンデンサ素子の両電極引出部との空間に充填されるエポキシ樹脂などの絶縁樹脂４とで構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の乾式金属化フィルムコンデンサでは上記したように、コンデンサ素子の後巻フィルムとしてポリプロピレンフィルムなどを巻回し、その側面外周部をポリエチレンテレフタレートフィルムなどの粘着テープで被覆しているが、コンデンサの製造工程中や使用中に、これらのフィルムを透過して侵入する水蒸気や酸素などの雰囲気の影響を受けてコンデンサの特性が劣化するという問題が生じていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コンデンサ素子に、水蒸気や空気に対してバリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルムを巻回するか、またはプラスチックフィルムを巻回した上に該金属酸化物層を有するフィルムを巻回し、そのバリヤ効果により耐環境性に優れた乾式金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
【０００５】
すなわち、一対の金属化フィルム８を重ねて巻回したコンデンサ素子１と、コンデンサ素子１のまわりに巻回され、アルミナ、亜鉛酸化物、または亜鉛／アルミニウム混合物の酸化物からなる金属酸化物層をコーティングしたフィルム２と、フィルム２の両方の巻回端面にそれぞれ形成された電極引出部５と、電極引出部５に接続された外部端子６と、フィルム２を巻回したコンデンサ素子１の外周部に複数回巻回された粘着テープ３と、粘着テープ３と両電極引出部５との間に充填、硬化された絶縁樹脂４とを備えたことを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサである。
【０００６】
また、コンデンサ素子１の外周部と、金属酸化物層がコーティングされたフィルム２との間に巻回されたプラスチックフィルム７をさらに備える乾式金属化フィルムコンデンサである。
【０００７】
さらに、上記の金属酸化物層がコーティングされたフィルム基材が、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、またはポリフェニレンスルフィドフィルムであることを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
一対の金属化フィルム８を重ねて巻回したコンデンサ素子１に金属酸化物層を有するフィルム２を巻回し、巻回端面に電極引出部５を形成し、該電極引出部５に外部端子６を接続する。
または、一対の金属化フィルム８を重ねて巻回したコンデンサ素子１にプラスチックフィルム７を巻回し、巻回端面に電極引出部５を形成し、該電極引出部５に外部端子６を接続し、上記プラスチックフィルム７の外周に金属酸化物層を有するフィルム２を被覆する。
上記の金属酸化物層を有するフィルムとして、アルミナ、亜鉛酸化物、または亜鉛／アルミニウム混合物の酸化物をコーティングしたポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、またはポリフェニレンスルフィドフィルムを用いる。
後巻フィルムに上記金属酸化物層を有するフィルムを巻回することで、金属酸化物によるバリヤ効果によりコンデンサ素子の表層部からの水分や空気の侵入を防止することができ、品質の安定化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】
〔実施例１〕
図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図で、図２は図１を構成するコンデンサ素子の斜視図で、図４はコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの展開図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明するが、この発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図１に示す乾式金属化フィルムコンデンサは、図４に示す一対の金属化フィルム８を重ねて巻回し、図２に示すようにバリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルム２を複数回巻回し、その巻回端面に亜鉛、はんだなどの金属を溶射して電極引出部５を形成し、該電極引出部５に外部端子６を溶接またははんだ付けで接続することによりコンデンサ素子１を形成している。
そして、上記コンデンサ素子１の側面外周部をポリエチレンテレフタレートフィルムからなる粘着テープ３にて複数回巻回し、該粘着テープ３とコンデンサ素子１の両電極引出部５との間にエポキシ樹脂などの熱硬化性絶縁樹脂４を注入、充填後、硬化し、乾式金属化フィルムコンデンサを得る。
【００１０】
本実施例では、厚さ５μｍ、幅１００ｍｍの一対のアルミ蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを重ねて巻回し、金属酸化物層を有するフィルムとして厚さ１２μｍ、幅１０１ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミナをコーティングした後巻フィルムを１０回巻回したコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子の側面外周部を厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる粘着テープにて３回巻回し、エポキシ樹脂を注入、充填後、硬化し、６６μＦ×１１２５ＶDCの乾式金属化フィルムコンデンサを作製した。また、比較用のコンデンサとして後巻フィルムを厚さ２５μｍ、幅１００ｍｍの従来から使用しているポリプロピレンフィルムにて１０回巻回した乾式金属化フィルムコンデンサを作製した。
作製した試料は、それぞれ各１０台である。
【００１１】
これら乾式金属化フィルムコンデンサの各５台について、温度４０℃、相対湿度９０〜９５％の環境下で、１１２５Ｖの直流電圧を印加して耐湿負荷試験、および周囲温度６０℃、印加電圧１３５０ＶDC（定格電圧×１．２）、印加時間１５００時間の寿命試験を行った。
その結果をそれぞれ図５および図６に示す。
【００１２】
この試験結果から次のことが判明した。
耐湿負荷試験では、本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、１５００時間経過後、約０．１％の容量減少で殆ど変化なく容量が安定しているのに対し、従来例では容量が約１．２％減少している。
また、寿命試験では、本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、１５００時間経過後、約８％の容量減少であるのに対し、従来例では容量が約３３％も大幅に減少している。
【００１３】
これは、本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の後巻フィルムにバリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルムを巻回しているので、そのバリヤ効果により、コンデンサ素子の表層部から侵入する水蒸気や空気が遮断され、素子を構成する金属化フィルムの劣化が抑えられるので容量減少が低減されることによるものである。
【００１４】
〔実施例２〕
図３は本発明の他の実施例による乾式金属化フィルムコンデンサの図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図であり、図において同一番号を付したものは同一部品であり、その説明は省略する。前述の実施例と相違する点は、コンデンサ素子１の後巻フィルム７の構成であって、図４に示す一対の金属化フィルム８を重ねて巻回し、後巻フィルム７としてポリプロピレンフィルムを複数回巻回してなるコンデンサ素子１の側面外周部を、金属酸化物層を有するフィルム２を複数回巻回し、更にその側面外周部をポリエチレンテレフタレートフィルムからなる粘着テープ３にて複数回巻回して形成されている。
【００１５】
本実施例では、厚さ５μｍ、幅巾１００ｍｍの一対のアルミ蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを重ねて巻回し、後巻フィルムとして厚さ２５μｍ、幅１００ｍｍの従来から使用しているポリプロピレンフィルムを１０回巻回しコンデンサ素子を形成し、コンデンサ素子の側面外周部をバリヤ性のあるアルミナをコーティングした厚さ１２μｍ、幅１０１ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを３回巻回し、更にその側面外周部を厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムなどからなる粘着テープにて３回包囲し、エポキシ樹脂を注入、充填後、硬化し、６６μＦ×１１２５ＶDCの乾式金属化フィルムコンデンサを１０台作製した。
【００１６】
この乾式金属化フィルムコンデンサの各５台について、実施例１の試料と一緒に温度４０℃、相対湿度９０〜９５％の環境下で、１１２５Ｖの直流電圧を印加して耐湿負荷試験、および周囲温度６０℃、印加電圧１３５０ＶDC（定格電圧×１．２）、印加時間１５００時間の寿命試験を行った。
その結果をそれぞれ図５および図６に示す。
【００１７】
この試験結果から次のことが判明した。
耐湿負荷試験では、本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、１５００時間経過後、約０．２％の容量減少で殆ど変化なく容量が安定しているのに対し、従来例では容量が約１．２％減少している。
また、寿命試験では、本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、１５００時間経過後、約９％の容量減少であるのに対し、従来例では容量が約３３％も大幅に減少している。
【００１８】
上記試験の結果、コンデンサ素子の後巻フィルムとしてバリヤ性のあるアルミナコーティングフィルムを巻回するか、あるいは通常の後巻フィルムを巻回後、更にその側面外周部にアルミナコーティングフィルムを巻回することにより、コンデンサ素子の表層部のフィルムを透過して侵入する水蒸気や空気が遮断され、容量減少が抑えられ、品質安定化を図ることができる。
【００１９】
バリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルムとして、上記実施例ではアルミナコーティングフィルムと呼称されるポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミナ（酸化アルミニウム）を蒸着したものを用いたが、材質はこれに限定されるものではなく、金属酸化物としては亜鉛酸化物、または亜鉛／アルミニウム混合物の酸化物を用いることができ、プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルムの他に、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム等でも同等の効果を得ることができる。
【００２０】
上記実施例では、一対の金属化フィルムを重ねて巻回し、後巻フィルムとして金属酸化物層を有するフィルムを巻回しているが、一対の金属化フィルムを重ねて巻回し、その巻終わり部をバーンオフと呼ぶ電気的な処理によって金属化フィルムの蒸着金属を飛散させて巻回し、その側面外周部に後巻フィルムとして上記金属酸化物層を有するフィルムを巻回してもよい。
また、上記金属酸化物層を有するフィルムのどちらか一方の面側に熱接着用または超音波接着用のコーティングを施してもよい。
【００２１】
さらに、上記のコンデンサ素子を構成する金属化フィルムの蒸着金属としてアルミニウムを使用したが、これに限定されるものではなく、亜鉛や亜鉛／アルミニウム混合物などの他の金属でもよく、誘電体としてポリプロピレンフィルムを使用したが、これに限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンスルフィドフィルム等でもよい。
そして、一対の金属化フィルムとして、両方の蒸着面が分割電極の保安機構付金属化フィルムを使用したが、一対の金属化フィルムの蒸着面両方がベタ蒸着、あるいは片方が分割電極などからなる金属化フィルムを使用しても差し支えない。
【００２２】
上記実施例では、コンデンサ素子の側面外周部を粘着テープにて複数回巻回し、該粘着テープとコンデンサ素子の両電極引出部との間にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などからなる絶縁樹脂を注入、充填後、硬化しているが、後巻フィルムとしてバリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルムを巻回したコンデンサ素子を形成し、ポリブチレンテレフタレートなどからなる角形樹脂ケースに収納し、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を注入、充填、硬化し、乾式金属化フィルムコンデンサを形成しても同等の効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の乾式金属化フィルムコンデンサは、コンデンサ素子の後巻フィルムとしてバリヤ性のある金属酸化物層を有するフィルムを巻回するが、または通常の後巻フィルムを巻回したコンデンサ素子の側面外周部に上記金属酸化物層を有するフィルムを巻回することで、コンデンサ素子の表層部のフィルムから侵入する水蒸気や空気が遮断され、素子を構成する金属化フィルムの劣化が抑えられるので、容量減少が抑えられ、より品質安定化を図ることが可能となり、工業的、実用的にその価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の乾式金属化フィルムコンデンサの一実施例を示す図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図２は図１を構成するコンデンサ素子の斜視図である。
【図３】図３は本発明の他の一実施例による乾式金属化フィルムコンデンサの図面で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】図４は本発明のコンデンサ素子を構成する一対の金属化フィルムの展開図である。
【図５】図５は耐湿負荷試験結果を示す図である。
【図６】図６は高温寿命試験結果を示す図である。
【図７】図７は従来例による乾式金属化フィルムコンデンサの縦断面図である。
【符号の説明】
１  コンデンサ素子
２  金属酸化物層を有するフィルム（後巻フィルム）
３  粘着テープ
４  絶縁樹脂
５  電極引出部
６  外部端子
７  プラスチックフィルム（後巻フィルム）
８  金属化フィルム
【図１】
0004435381.tif 000002
【図２】
0004435381.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004435381.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004435381.tif 000008