(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体フィルム上に金属蒸着電極を形成した一対の金属化フィルムを上記金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向するように巻回された素子と、この素子の両端面に金属溶射によって形成された一対のメタリコン電極からなる金属化フィルムコンデンサの電気特性を検査する検査方法において、上記金属化フィルムの単位厚さ当たりの電圧が２５０Ｖ／μｍ以上となる電圧を印加して常温で漏れ電流を測定し、この結果に基づいて、高温で漏れ電流が大きくなる可能性のあるものを排除するようにした金属化フィルムコンデンサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車等に使用され、特に、ハイブリッド自動車のモータ駆動用インバータ回路の平滑用、フィルタ用、スナバ用に最適な金属化フィルムコンデンサの電気特性を検査する際に用いられる、金属化フィルムコンデンサの検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護の観点から、あらゆる電気機器がインバータ回路で制御され、省エネルギー化、高効率化が進められている。中でも自動車業界においては、電気モータとエンジンで走行するハイブリッド車（以下、ＨＥＶと呼ぶ）が市場導入される等、地球環境に優しく、省エネルギー化、高効率化に関する技術の開発が活発化している。
【０００３】
このようなＨＥＶ用の電気モータは使用電圧領域が数百ボルトと高いため、このような電気モータに関連して使用されるコンデンサとして、高耐電圧で低損失の電気特性を有する金属化フィルムコンデンサが注目されており、更に市場におけるメンテナンスフリー化の要望からも極めて寿命が長い金属化フィルムコンデンサを採用する傾向が目立っている。
【０００４】
そして、この種の金属化フィルムコンデンサは、自動車に搭載されることから高い耐熱性と高耐電圧化が要求され、高耐熱、高耐電圧化のための開発と提案が種々行われているものであった。
【０００５】
図５（ａ）、（ｂ）はこの種の金属化フィルムコンデンサの構成を示した展開斜視図と誘電体フィルムの断面図であり、図５において、１０はポリプロピレン製の誘電体フィルム、１１はこの誘電体フィルム１０の片面に形成された金属蒸着電極、１２は誘電体フィルム１０の幅方向の一端側に長手方向に連続して設けられた誘電体フィルム１０の露出部分である非金属蒸着部であり、これにより金属化フィルムが形成され、この金属化フィルムを一対で用い、上記金属蒸着電極１１が誘電体フィルム１０を介して対向するように巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極１３を形成することにより構成されているものである。
【０００６】
また、このように構成された金属化フィルムコンデンサの重要な電気特性の一つである漏れ電流検査に関しては、ＪＩＳ規格のＣ５１０１−１に基づいて、例えば、誘電体フィルム１０が３μｍで定格電圧が５００Ｖ以上の場合、５００Ｖ±５０Ｖ（約１７０Ｖ／μｍ）を測定電圧として印加し、常温で漏れ電流測定を行うようにしているものであった。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平４−１６３０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の金属化フィルムコンデンサでは、常温で漏れ電流測定を行って良品と判断されたものでも、その中には高温での限界試験として、例えば１１０〜１３０℃で電圧を連続印加する試験を行うと高温での漏れ電流が大きいものもあり、それが要因で寿命が低下したり、高温で使用する際の使用温度の余裕度が低くなる可能性があるという課題があった。
【０００９】
このような高温による漏れ電流の増大は、金属化フィルム中に微量に存在する不純物や吸着した水分が温度上昇によってイオンに解離し易くなり、かつ、金属化フィルムの粘度低下と共にイオン移動度も増大するために生じる現象である。
【００１０】
このように高温で漏れ電流が大きいものを検査によりスクリーニングするためには、高温（例えば、１１０〜１３０℃）で検査を行えば良いものであるが、大量に生産して全数検査する場合には生産性が悪く、大掛かりな設備も必要になることから、実現するのが困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、高温で漏れ電流が大きくなる可能性があるものについても、常温の検査において容易にスクリーニングすることが可能な、金属化フィルムコンデンサの検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、金属化フィルムの単位厚さ当たりの電圧が２５０Ｖ／μｍ以上となる電圧を印加して常温で漏れ電流を測定し、この結果に基づいて、高温で漏れ電流が大きくなる可能性のあるものを排除するようにした方法のものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明による金属化フィルムコンデンサの検査方法は、漏れ電流検査の測定電圧を２５０Ｖ／μｍ以上という高い電圧を印加して行うことにより、常温での検査においても高温での検査と同様の結果が得られるため、高温で漏れ電流が大きくなる可能性があるものについても精度の良い判定を行ってスクリーニングすることができるようになるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）は吸湿による漏れ電流発生のメカニズムを示した模式図であり、図１において、２はポリプロピレン製の誘電体フィルム、３はこの誘電体フィルム２の両面に形成された金属蒸着電極であり、これにより金属化フィルム１が構成されている。４は上記誘電体フィルム２中に吸湿された微量な水分である。
【００１６】
誘電体フィルム２中に吸湿された微量な水分４は、図１（ａ）の常温・無通電状態から図１（ｂ）に示す高電圧・高温（ＤＣ７００Ｖ・１２０℃）に変化することにより、上記微量な水分４はイオンに解離して金属蒸着電極３方向に移動するため、これにより漏れ電流が発生する。
【００１７】
従って、このような漏れ電流は上記イオン数に比例するものであり、誘電体フィルム２中の水分４の量（吸湿量）、温度・電圧（イオンへの解離の増大）や移動度に大きく左右されることが分かるため、漏れ電流と電圧の関係に注目し、漏れ電流の検査電圧依存性を確認する目的で、常温漏れ電流と高温漏れ電流の相関について確認した。
【００１８】
図２、図３は、厚みが３μｍのＰＰフィルムを誘電体フィルムとして用いた金属化フィルムコンデンサの、ＤＣ５００Ｖ（約１７０Ｖ／μｍ）、ＤＣ６５０Ｖ（約２２０Ｖ／μｍ）、ＤＣ７５０Ｖ（２５０Ｖ／μｍ）、ＤＣ９００Ｖ（３００Ｖ／μｍ）の各測定電圧における常温漏れ電流に対する、ＤＣ７００Ｖ・１２０℃における高温漏れ電流の相関を夫々測定した結果を示した特性図であり、これを用いて以下に詳細に説明する。
【００１９】
図２（ａ）において、横軸は測定電圧がＤＣ５００Ｖ・３０秒・２０℃（従来の検査方法）における常温漏れ電流値（μＡ）を、縦軸は測定電圧がＤＣ７００Ｖ・１分・１２０℃における高温漏れ電流値（ｍＡ）を示したものであり、まず一つのサンプルの常温漏れ電流値を測定し、次に同じサンプルの高温漏れ電流値を測定して図中にプロットしたものであり、高温漏れ電流値が６ｍＡを超えるものを不良品と判断するようにしたものである。
【００２０】
これにより、高温漏れ電流値が小さいＡ群（良品）と、高温漏れ電流値が大きいＢ群（不良品）に大別することができるが、同じ常温漏れ電流値を示すものでも高温漏れ電流値が大きく異なる結果のものが多数発生している（Ａ群における常温漏れ電流値の最大値とＢ群における常温漏れ電流値の最小値との間に重なり領域が存在する）ことから、常温漏れ電流値のみを測定して高温漏れ電流値を推定することは不可能であることが分かる。
【００２１】
図２（ｂ）は常温漏れ電流値の測定電圧をＤＣ６５０Ｖとした以外は上記図２（ａ）の５００Ｖ測定と同様のものであり、これにより、高温漏れ電流値が小さいＡ群（良品）と、高温漏れ電流値が大きいＢ群（不良品）に大別することができ、Ａ群における常温漏れ電流値の最大値を超えるもの、すなわち、Ｂ群における常温漏れ電流値を示すものについては、高温漏れ電流値を測定するまでもなく、高温で漏れ電流が大きくなるものと推定することもできるが、Ａ群における常温漏れ電流値の最大値とＢ群における常温漏れ電流値の最小値との境界が接近しすぎていることから、このような推定は危険であると言える。
【００２２】
図３（ａ）は常温漏れ電流値の測定電圧をＤＣ７５０Ｖとした以外は上記図２（ａ）の５００Ｖ測定と同様のものであり、これにより、高温漏れ電流値が小さいＡ群（良品）と、高温漏れ電流値が大きいＢ群（不良品）に大別することができ、かつ、このＡ群における常温漏れ電流値の最大値とＢ群における常温漏れ電流値の最小値との間には明瞭な境界が存在することから、常温漏れ電流値のみを測定し、その結果から高温漏れ電流値を推定することにより、高温で漏れ電流が大きくなる可能性のあるものをスクリーニングし、排除することが可能であることが分かる。
【００２３】
図３（ｂ）は常温漏れ電流値の測定電圧をＤＣ９００Ｖとした以外は上記図２（ａ）の５００Ｖ測定と同様のものであり、これにより、高温漏れ電流値が小さいＡ群（良品）と、高温漏れ電流値が大きいＢ群（不良品）に大別することができ、かつ、このＡ群における常温漏れ電流値の最大値とＢ群における常温漏れ電流値の最小値との間には明瞭な境界が存在することから、上記図３（ａ）の７５０Ｖ測定と同様に、常温漏れ電流値のみを測定し、その結果から高温漏れ電流値を推定することにより、高温で漏れ電流が大きくなる可能性のあるものをスクリーニングし、排除することが可能であることが分かる。
【００２４】
図４は上記図２、図３に示した常温漏れ電流と検査電圧の相関を示した特性図であり、この図４から明らかなように、金属化フィルムの単位厚さ当たりの電圧が２５０Ｖ／μｍを超える、７５０Ｖ、９００Ｖの電圧を印加して常温で漏れ電流を測定することにより、高温で漏れ電流値が大きくならないＡ群（良品）と、高温で漏れ電流値が大きくなる可能性があるＢ群（不良品）に大別することができ、しかもその間には明瞭な境界が存在することが分かる。
【００２５】
このように、本実施の形態による金属化フィルムコンデンサの検査方法は、漏れ電流検査の測定電圧を２５０Ｖ／μｍ以上という高い電圧を印加して行うことにより、常温での検査においても高温での検査と同様の結果が得られるために、高温で漏れ電流が大きくなる可能性があるものについても精度の良い判定を行って良否判定を行い、排除することができるようになるという格別の効果を奏するものであり、このような技術的な裏付けは以下の説明によっても立証できるものである。
【００２６】
すなわち、金属化フィルムコンデンサは温度が高い場合、体積抵抗率ρ（絶縁抵抗）が低下することが一般的に知られており、これを以下の式を用いて簡単に説明する。
【００２７】
σ＝１／ρ＝Ｊ／Ｅ＝ｅｎμ（単位：Ｓ／ｍ、ＳはΩの逆数）
Ｊ＝σＥ＝ｅｎμＥ
（σ：電気伝導度、ρ：体積抵抗率、ｅ：電荷、ｎ：キャリア密度、μ：移動度、
Ｊ：電流密度、Ｅ：印加電界）
上記式において、温度が上昇した場合には、電荷ｅは一定であるが、キャリア密度ｎと移動度μが増大する。そのため、体積抵抗率ρが低下（電気伝導度σが増大）し、漏れ電流（上記式では電流密度Ｊに相当）が増大する。
【００２８】
温度が上昇するとイオン解離し易くなることに加えフィルムの粘度が低下するため、キャリア密度ｎや移動度μが増大する。これと同様に印加電圧（上記式では印加電界Ｅに相当）を高くすることによっても電界強度の増加によりイオン解離し易くなり、かつ、イオン移動の活性化エネルギーを低くすることができるため、キャリア密度ｎや移動度μが増大する。
【００２９】
なお、以上述べた高分子中の電気伝導のメカニズムについては、例えば、「誘電体現象論、第４章」、電気学会発行（１９７３年）に記載されている。
【００３０】
従って、どちらの場合もキャリアの種類や電気伝導のメカニズムは同じと考えられるため、温度上昇によって漏れ電流が大きくなるものは、電圧を高くすることによっても同じ傾向が得られる。
【００３１】
そのために、本発明で提案したように、常温でも電圧を高くしていけば、高温で漏れ電流が大きくなるものをスクリーニングすることができるようになり、この方法を用いることにより、高温で検査を行わなくても常温の検査のみで高温使用の余裕度が小さいものを排除することが可能となり、高温での耐久性が高いコンデンサを安定して提供することができるようになるものである。
【００３２】
一方、常温や電圧が低い場合には、漏れ電流の値が小さく、測定の感度にも課題があるため、高温で漏れ電流が小さく、高温使用の余裕度が高いものと、高温で漏れ電流が大きく、高温使用の余裕度が低いものとを分離し、スクリーニングするのは困難である。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、コンデンサの２つの電極間の漏れ電流の値で検査する方法を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、漏れ電流値の逆数の絶縁抵抗の値で検査する方法であっても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明による金属化フィルムコンデンサの検査方法は、常温における漏れ電流検査のみで、高温で漏れ電流が大きくなる可能性のあるものをスクリーニングすることができるという効果を有し、特に厳しい信頼性が要求される自動車用分野等の金属化フィルムコンデンサの検査方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態による吸湿による漏れ電流発生のメカニズムを示した常温・無通電状態の概念図、（ｂ）同高温・高電圧状態の概念図
【図２】（ａ）同常温漏れ電流（ＤＣ５００Ｖ）に対する高温漏れ電流の相関を示した特性図、（ｂ）同常温漏れ電流（ＤＣ６５０Ｖ）に対する高温漏れ電流の相関を示した特性図
【図３】（ａ）同常温漏れ電流（ＤＣ７５０Ｖ）に対する高温漏れ電流の相関を示した特性図、（ｂ）同常温漏れ電流（ＤＣ９００Ｖ）に対する高温漏れ電流の相関を示した特性図
【図４】図２、図３に示した常温漏れ電流と検査電圧の相関を示した特性図
【図５】（ａ）金属化フィルムコンデンサの構成を示した展開斜視図、（ｂ）同誘電体フィルムの断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  金属化フィルム
２  誘電体フィルム
３  金属蒸着電極
４  水分
【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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