CN1311485C - 金属化膜电容器 - Google Patents

Abstract

一种金属化膜电容器，在将双面金属化聚丙烯膜和非金属化聚丙烯膜进行卷取或者叠层所组成的金属化膜电容器上，通过在一定范围内限定聚丙烯膜的热收缩率、以及蒸镀电极的配置、剥离面积的比例，能够改善电容器的绝缘耐电压性能、tanδ及充放电特性等。

Description

金属化膜电容器

技术领域

本发明是涉及一种应用在电器设备、电子设备及产业设备等上的电容器。具体地说是涉及一种应用双面金属化聚丙烯膜的金属化膜电容器。

背景技术

由蒸镀金属的塑料膜组成的电容器(以下称金属化膜电容器)，以往就被广泛地使用。作为薄膜虽然可以使用聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚苯撑对苯二甲酸酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等，但其中使用聚丙烯膜的金属化膜电容器，具有优良的电气特性(即：介电损耗小、耐电压性能强、并介电率的温度变化和频率变化小等)，并且还比较便宜，因此，从代表便携设备的小型电子部件的用途方面扩展到电车的电机驱动控制和高压调相等的大型产业用途而被广泛使用。

图4是由现有技术所组成的使用聚丙烯膜的金属化膜电容器的截面图。在一个单面上将蒸镀了金属12的聚丙烯膜11，2张重叠进行卷绕或是叠层，从两个端面进行金属熔射(以下称喷镀金属30)而形成电容器。

如图4所示，将容量形成部的蒸镀金属12的薄膜厚度减薄，提高其自身的复原性(即使在薄膜局部绝缘破坏的情况下，也因周围的蒸镀金属蒸发分散而绝缘电气，能复原其作为电容器的功能)，并且，广泛采用增厚与喷镀金属30连接的喷镀金属联接部13、14的厚度、来提高和喷镀金属30连接的接触强度的粗边缘结构。作为蒸镀金属12通常使用铝和锌或者是它们的混合物，但在使用铝的情况下，和喷镀金属30的粘接强度将减弱，或者是经过长期通过的交流电压的作用，会出现由于铝的氧化恶化使容量降低的问题，在近年，使用以锌为主要成份的蒸镀金属、和为改善锌的耐湿性而使用锌和铝的混合物组成的蒸镀金属的情况比较多。

在图4的结构(以下称单面金属化膜电容器)中，因为是使用2张单面进行金属蒸镀的聚丙烯膜，就需要有相对各个膜的蒸镀工序和工时。在这里如图5(以下称金属化膜电容器)所示，如果能够做到把在1次蒸镀工序中的聚丙烯膜双面进行金属蒸镀(以下称双面金属化聚丙烯膜)和没有蒸镀的聚丙烯膜(以下称非金属化聚丙烯膜)相重叠的结构的话，那么，蒸镀工序就能减半。

但是，以往所倡导的双面金属化膜电容器有以下所述的问题，而且其性能不如单面金属化膜电容器。

第1、在低温和常温下长期间断电时，在薄膜间的空气层上会发生部分放电而进行加速恶化的问题。在单面金属化膜电容器上无论哪一个薄膜都是通过1层空气层来加载电压的。在双面金属化膜电容器中，在双面金属化聚丙烯膜上没有空气层，但由于非金属化聚丙烯膜上空气层是存在双面而进行部分放电会使恶化从两侧面开始推行。因此，就有在特别容易部分放电的低温和常温下进行恶化的课题。

第2、有和喷镀金属接触性差的问题。通常在金属化膜电容器上，为了消除膜的热收缩，是在元件的两端面上形成喷镀金属后再进行热效应处理的。这是通过热效应来消除薄膜在双向拉伸工序中在高温下沿纵向和横向拉伸时的残余应力和应变，同时也是使薄膜进行热收缩来达到尺寸稳定这一目的工序。

在热效应工序中薄膜在横向收缩时，会在喷镀金属30和喷镀电极13的连接部上产生应力，但单面金属化膜电容器如图4所示，无论哪个膜都只在单侧和喷镀金属接触，因此，应力极小。与此相对，在双面金属化膜电容器上，因为双面金属化膜的两端都和喷镀金属接触，因此，会在两端上产生很大的应力，就有连接部容易恶化的问题。特别是聚丙烯膜，与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚苯撑对苯二甲酸酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜相比，因为热收缩性大，就会有容易产生喷镀金属接触不良的这一课题。

第3、当电容器元件的周围上浸含绝缘油70或者是被填充的电容器时，因为渗透到薄膜内部的绝缘油使双面金属化膜润滑膨胀，就会使蒸镀金属产生龟裂和剥离，而带来蒸镀膜电阻值上升的问题。特别是聚丙烯膜和其他薄膜相比，和蒸镀膜的接触强度低且绝缘油更容易渗透，因此，就会有由于蒸镀膜电阻值的上升使tanδ恶化，喷镀金属周围的蒸镀膜恶化导致接触不良的问题。

第4、当两端加载过电压时，会容易产生破坏绝缘的问题。为了提高聚丙烯膜和蒸镀膜之间的粘附性，在制作薄膜时广泛采用进行电晕处理来提高表面的润湿性。一般的电晕处理是在薄膜拉伸后，使薄膜通过数千V～数万V的高压电作用下所产生的电晕放电的环境中，以使薄膜表面活性化。不过，应用在电容器中的这种几μm厚度的薄聚丙烯膜，因为由于电晕处理使薄膜本身也受到了损伤而带来耐电压性能降低的问题。并且，应用在电容器中的聚丙烯膜上有很多的凹凸不平。对这样的薄膜进行双面蒸镀时，薄膜厚度分布的均匀性将直接影响到电容器的绝缘耐电压性能。因此，双面同时是凹入部相重叠的部分其薄膜的厚度很薄，电容器的耐电压性能就很低。一方面，在单面金属化膜电容器中，薄膜即使有凹入部但通过可能形成的空气层结构，就能够缓解加载在薄膜上的电压，因此，比双面金属化膜电容器具有更高的耐电压性能。

第5、在制作双面金属化薄膜时，会有由于阻塞(blocking)产生的蒸镀膜剥离的问题。双面金属化膜是蒸镀工序中在双面形成蒸镀膜后在蒸镀机内一次性卷绕的，但这时双面的蒸镀膜是相互接触。聚丙烯膜和蒸镀金属的粘合能力弱，并且，因为蒸镀后的卷绕力增强(积蓄在蒸镀双面金属化聚丙烯膜辊上的应力)，会产生使双面蒸镀金属相互接触或相互剥离的阻塞问题，特别是在锌的情况时，所述的阻塞非常显著。鉴于这一点，在以往就提倡进行降低在聚丙烯膜双面锌蒸镀时的阻塞的试验。如，美国专利第3895129号公报中公开了作为进行聚丙烯膜双面锌蒸镀的制造方法，在单侧的蒸镀面上吹入空气使蒸镀金属表面氧化后再卷绕到膜辊上的方法。还有，在特公平7-24251号公报中公开了在混入了融点为156℃以上的防氧化剂的聚烯烃膜的双面上进行锌蒸镀、并具备和其上层形成铝层的双面金属化聚烯膜重叠在一起的双面金属化聚烯烃膜电容器。

不过，在使用美国专利3895129号公报上所公开的方法时，不仅完全没有阻塞，用光学显微镜观察时，可以看到在细微面积上存在的蒸镀膜剥离的部分。

也就是说，阻塞如前所述是由于双面金属化聚丙烯膜辊的卷绕力而引起的，在所述膜辊的外圆周部上即使没有阻塞时，但在由于卷绕力而引起应力集中的辊内圆周部上也会产生蒸镀膜剥离的现象。特别是在蒸镀时因为聚丙烯膜上张力的增大卷绕也增大，因此，在其内圆周的阻塞也容易增大。

还有，因为阻塞是蒸镀膜同时粘合在一起卷绕时产生的剥离现象，所以，若以所述辊的状态长期间保长保管的话，随着时间的推移会导致蒸镀膜之间的粘合加剧，由此可知，剥离面积将增大。

在这里，若使用产生阻塞的双面金属化聚丙烯膜来制造电容器时，不仅由于蒸镀电极的剥离使有效面积减少，而且甚至会影响到作为电容器的电气特性。特别是将接触连接部的电极加厚的厚边缘结构中，因为容量形成部的蒸镀电极的薄膜厚度薄，即使是在细微面积上电极剥离的情况，因为蒸镀电极的电阻值增大上升也会损害到作为电极的功能，因此，就有tanδ(介电损耗)增大，并不能得到金属化聚丙烯膜电容器所固有的低损耗特性。

并且，如特公平7-24251号公报中所记载的，在聚丙烯膜的双面进行锌蒸镀，且当其上层形成铝层的情况时，因为不与锌蒸镀膜同时接触就可以改善阻塞，但因为铝覆盖到了电极的引出部位上，就带来了使作为锌蒸镀的特长-金属喷镀的良好接触性受到损耗的这一课题。

发明内容

为解决上面所述课题，本发明提供一种金属化膜电容器，本发明的金属化膜电容器，其特征是，使用的非金属化聚丙烯膜在120℃时其热收缩率在纵向为4％以上。

作为解决上面所述问题的其他方法，本发明的金属化膜电容器的特征是，在第1聚丙烯膜的双面上形成蒸镀金属的双面金属化膜和第2聚丙烯膜以相对方向进行卷绕或者是叠层，所述的第1聚丙烯膜在120℃时其热收缩率在横向为1.0％以下。

附图说明

图1是说明在本发明一个实施方式中膜的相对状态的模型剖面图。

图2是说明在本发明一个实施方式中膜的相对状态的模型剖面图。

图3是说明在本发明一个实施方式中膜的相对状态的模型剖面图。

图4是说明在以往例中膜的相对状态的模型剖面图。

图5是说明在以往例中膜的相对状态的模型剖面图。

图6是表示蒸镀金属膜的剥离面积的比例和电阻值之间的关系图。

图中，

10 第1聚丙烯膜                   20 第2聚丙烯膜

30 喷镀金属                      11、12 蒸镀电极

13、14、61、62与喷镀金属的连接部      41、42、43、44 蒸镀电极

51、52 绝缘边缘                   70 绝缘油

100 以往例的第1聚丙烯膜           200 以往例的第2聚丙烯膜

具体实施方式

下面根据附图来具体说明本发明。

如图1所示，本发明的金属化膜电容器具有：第1聚丙烯膜10，第2聚丙烯膜20，喷镀金属30，蒸镀电极41、42，绝缘边缘51、52，喷镀金属连接部61、62。

本发明的金属化膜电容器是，图1中第2聚丙烯膜20在120℃的热收缩率纵向为4％以上。由此，因实施喷镀金属30后的热效应作用、粘合膜的第2聚丙烯膜的纵向收缩率充分大，能够使存在于第2聚丙烯膜20双面上的空气层减少而使由于低温时的电晕放电损耗减少，能够改善在低温和常温状态下长期间断电时的恶化。

并且，本发明的金属化膜电容器，在图1中，在第1聚丙烯膜10的双面上形成了蒸镀电极41、42，第1聚丙烯膜10的120℃热收缩率横向为1.0％以下。由此，能够减少在实施喷镀金属30后因热效应产生的双面金属化膜的横向应力，并能抑制喷镀金属30的接触不良的发生。

还有，在本发明的金属化膜电容器中，使第1聚丙烯膜10的厚度比第2聚丙烯膜20的厚度厚。由此，即使是使用比以往还要薄的膜时，也能够改善由于双面金属化膜的凹凸不平带来的耐电压性能降低。并且，第1聚丙烯膜10及第2聚丙烯膜20的最大表面粗糙度Rmax是1～2μm，平均表面粗糙度在0.1μm以上(Rmax及Ra根据JISB0601的测试方法来测定)，并且最好是第1聚丙烯膜10的厚度比第2聚丙烯膜20的厚度厚0.5～2μm。

本发明的金属化膜电容器，无论在双面金属化聚丙烯膜1的哪个面上，都要使在容量形成部上剥离蒸镀膜面积的比例在4％以下。这样，就能够实现不产生作为课题的阻塞所带来的tanδ恶化和热飞起的良好金属化膜电容器。并且，作为在容量形成部剥离蒸镀膜面积的比例为4％以下的例子，有在蒸镀膜上吹附氧气的方法。但是，在本实施例中并不限于此种方法，也可以除此以外的其他方法。

还有，本发明的金属化膜电容器，无论是双面金属化膜1的蒸镀电极41、42的哪个面，容量形成部(蒸镀电极41、42)的膜电阻值都比电极引出部(喷镀金属30)的膜电阻值高，由此，也能够使喷镀多金属30的接触性良好。

还有，本发明的金属化膜电容器是将其蒸镀电极41、42用铜、银、铝中的任何一种作为核金属、再从其上面进行锌蒸镀的。由此，即使经过长期地加载交流电压时，也能够实现容量不减少的相适金属化膜电容器。

还有，本发明的金属化膜电容器，蒸镀电极41、42是以铝作为下层被蒸镀后再将锌作为上层被蒸镀的。由此，可以实现耐湿性优良的金属化膜电容器。

另外，在图1中，使用的蒸镀电极41、42，无论哪个其容量形成部的厚度都比电极引出部薄，剥离面积的比例在4％以下。由此，尽管蒸镀工序只有1次，但能够实现由于低损耗而使喷镀金属30的接触性良好的金属化膜电容器。

下面根据图2来说明本发明不同的实施方式。

如图2所示，本发明的金属化膜电容器具有：第1聚丙烯膜10，第2聚丙烯膜20，喷镀金属30，蒸镀电极41、42、43、44，绝缘边缘51、52及喷镀金属连接部61、62。

本发明的金属化膜电容器是，在聚丙烯膜1的双面上形成蒸镀电极41、42的单面蒸镀电极42的绝缘边缘52的侧面端部上形成了蒸镀电极43。由此，喷镀金属30在一方端部上和蒸镀金属41、43连接，在另一方端部上和蒸镀金属42、44连接。也就是说在膜的双面上进行机械性连接，因此，喷镀金属30的机械强度增大，在电容器工作时运行过程的发热，停止时的冷却等的热循环中也能够稳定地保持喷镀金属的接触性。

并且，还有当整体被绝缘油70浸含或是填充的电容器时，蒸镀金属具有阻止绝缘油70向喷镀金属30附近的第1聚丙烯膜10的浸入的功效，并且是更加有效的。由此，能够改善作为课题的使用绝缘油时的tanδ和接触性的恶化不良。

再者，根据图3来进一步说明本发明的不同实施方式。

如图3所示，本发明的金属化膜电容器具有：第1聚丙烯膜10，第2聚丙烯膜20，喷镀金属30，蒸镀电极41、42、43、44，绝缘边缘51、52及喷镀金属连接部61、62。实施方式3中的金属化膜电容器是将第2聚丙烯膜20与绝缘边缘52侧端部的蒸镀电极43相接触来配置的。由此，因为双面金属化膜基础部的聚丙烯膜1和绝缘油70没有直接接触，因此能够得到完全阻止其浸入的效果。

并且，在图3中，为了更容易理解将在第2聚丙烯膜20与绝缘边缘52侧端部的蒸镀电极43之间上画有间隙，但实际上是紧密连接的，绝缘边缘52的整个面及蒸镀电极43的一部分都是被第2聚丙烯膜20所覆盖的。

还有，本发明的金属化膜电容器是，图3中的第2聚丙烯膜20无论哪个只有一个面上是非电晕处理，另一个面是电晕处理的。由此，可以和蒸镀膜保持良好的粘附性，并由于电晕处理能够使第2聚丙烯膜20的损伤减小、减少耐电压性能的降低。

(实施方式1)

关于以上的实施方式，做成实施例和以往例，对其试验结果进行详细说明。

实施例1是在厚度为6μm、120℃时热收缩率在横向为1.0％以下的第1聚丙烯膜10的双面上以铝为核金属形成后，将相当容量形成部上的高电阻值部和喷镀金属连接部61、62分别进行15±3Ω/sq.、5±2Ω/sq.的蒸镀，将绝缘边缘51、52设置成1.5mm、将绝缘边缘端部上的蒸镀电极43、44设置成1.5mm，膜宽度为81mm。并且，作为第2聚丙烯膜20，同样是厚度6μm、120℃时热收缩率纵向为4％以上，使用不进行电晕处理的聚丙烯膜，膜宽度是79mm。把这样制成的双面金属化膜和将作为非金属化膜的第2聚丙烯膜20放置在双面金属化膜的中央进行卷绕。由此，第1聚丙烯膜10的两端部和第2聚丙烯膜20的偏差量(以后称偏差量)在两端面都是1mm，绝缘边缘51、52被第2聚丙烯膜20覆盖。卷绕后，在两个端面上进行Zn的金属喷镀。

实施例2中作为第1聚丙烯膜使用的是在120℃时的热收缩率在横向为1.5％的膜来制成的，其他完全和实施例1相同。

实施例3是将第2聚丙烯膜20用120℃时热收缩率在纵向为3％的膜来制成的，其他完全和实施例1相同。

实施例4-1中，第1聚丙烯膜的双面都没有设置绝缘边缘端部的蒸镀电极43、44，将绝缘边缘51、52设置成3.0mm，将第2聚丙烯膜的膜宽制成为77mm并配置在第1聚丙烯膜的中央，其他完全和实施例1相同。由此，偏差量在两端面都是2mm，被第2聚丙烯膜20覆盖的仅仅是绝缘边缘51、52的一部分。

实施例4-2中，只在第1聚丙烯膜10的单侧面上设置了绝缘边缘端部蒸镀电极61，在相对的侧上没有设置端部蒸镀电极，其他和实施例4-1结构相同。

实施例5-1中，第2聚丙烯膜20的宽度是77mm，配置在双面金属化膜的中央进行卷绕，其他完全和实施例1相同。因此，在偏差量是2mm的这种情况下，第2聚丙烯膜20所覆盖的仅仅是绝缘边缘51、52的一部分。

实施例5-2中，第2聚丙烯膜20的宽度是78mm，配置在偏离双面金属化膜的中央1mm的位置进行卷绕，其他完全和实施例1相同。这种情况下，偏差量在两端部分别是2mm和1mm，一方的绝缘边缘被第2聚丙烯膜完全覆盖，但另一方的绝缘边缘只被覆盖一部分。

实施例6-1中，第2聚丙烯膜20的双面都进行了电晕处理，其他完全和实施例1相同。

实施例6-2，只在第2聚丙烯膜20的单面进行了电晕处理，其他完全和实施例1相同。

以往例1是，作为以往的单面金属化电容器，在厚度为6μm的实施单面电晕处理的聚丙烯膜11的单面上以铝作为核金属后，将高电阻值部、喷镀金属连接部61、62分别进行15±3Ω/sq.、5±2Ω/sq.的蒸镀，绝缘边缘为3mm，膜宽度为80mm。这样制成的单面金属化膜如图4所示，使之偏离1mm的位置，进行卷绕后，在两端面上进行Zn金属喷镀，其他完全和实施例1相同。

另外，所述的实施例及以往例是完全将2张膜重叠进行卷绕的卷绕型电容器，静电容器量都是30μF。

评价是，在进行初期的1KHz的tanδ的测定和以0℃时2个小时无通电和80℃下2个小时的AC400V通电为周期进行50个周期后，将以1KHz时的tanδ来比较。并且作为耐电压性能的比较，在25℃和70℃下，将交流电压从800V开始，每10分钟上升50V来进行确认破坏电压的升压变压试验。

所得结果如表1所示。

表1

	横向是1.0％以下	纵向是4％以上	边缘端面部上蒸镀电极*1	与蒸镀电极接触*1	没有电晕处理*2	在1KHz下的tanδ		升压变压破坏电压
										初期	热周期通电后	常温	70℃
						实施例1	○	○	◎					◎	◎	0.40％	0.40％	1200V	1100V
实施例2	×	○	◎	◎	◎					0.40％0.60％	0.40％～1.2％	1100V	1100V
						实施例3	○	×	◎					◎	◎	0.40％	0.40％	1000V	1100V
实施例4-1	○	○	×	×	◎					0.40％	1.2％	1200V	1100V
						实施例4-2	○	○	○					×	◎	0.40％	0.80％	1200V	1100V
实施例5-1	○	○	◎	×	◎					0.40％	0.65％	1200V	1100V
						实施例5-2	○	○	◎					○	◎	0.40％	0.50％	1200V	1100V
实施例6-	○	○	◎	◎	×					0.40％	0.40％	1050	950V

1								V
										实施例6-2	○	○	◎	◎	○	0.40％	0.40％	1100V	1100V
以往例1						0.40％	1.20％	1200V	1100V

*1：◎是两端部共承担、○：只有单面、      ×：没有

*2：◎是双面共处理、  ○：只有单面处理、  ×：没有电晕处理

在这里将实施例1、实施例2及以往例1进行比较的话，可以断定：因为第1聚丙烯膜在120℃时热收缩率横向为1.0％以下，使因在喷镀金属后的热效应中的双面金属化膜的横向应力减少，结果是能够抑制喷镀金属接触不良的产生。

并且，比较实施例1和实施例3及以往例1，可以断定：使第2聚丙烯膜在120℃时的热收缩率纵向为4％以上，就能够减少存在于第2聚丙烯膜20双面上的空气层，就能够减少由于低温时的电晕放电带来的损耗，其结果是提高低温的耐电压性能。

将实施例1、实施例4-1、实施例4-2及以往例1进行比较，由于在第1聚丙烯膜10的双面上形成蒸镀电极41、42至少单面的蒸镀电极的绝缘边缘端部上形成了蒸镀电极，喷镀金属和蒸镀金属的机械性连接是在膜双面上进行的，因此，可以提高喷镀金属的机械性强度，并且，蒸镀膜可以阻止绝缘油70向喷镀金属附近的聚丙烯膜的侵入，所以，即使在电容器工作中运行时的发热、停止工作时的冷却等的热循环过程中也能保证喷镀金属的接触性稳定，和以往的单面金属化膜电容器相比其特性能够得到提高。

接着，将实施例1、实施例5-1、实施例5-2及以往例1进行比较。将第2聚丙烯膜20与绝缘边缘端部的蒸镀电极相接触地配置，因此，绝缘油70与双面金属化膜基础的聚丙烯膜没有直接接触，在热循环中的喷镀金属的接触稳定性相对以往的单面金属化膜电容器有了飞跃性地提高。

还有，将实施例1、实施例6-1、实施例6-2和以往例进行比较，在第2聚丙烯膜20至少是单面进行电晕处理的情况，相对以往的单面金属化膜电容器具有同等的耐电压性能。

(实施方式2)

还有，关于本发明的实施方式，制成下述的实施例和以往例，并对其试验结果进行详细说明。

实施例7是在如图1所示的金属化膜电容器中，将厚度为7μm的第1聚丙烯膜10、厚度为6.5μm的第2聚丙烯膜20进行卷绕制造成的由图1中的结构所组成的金属化膜电容器。两膜的最大表面粗糙度Rmax是1.5μm，平均表面粗糙度Ra是0.1μm。并且，Rmax及Ra是根据JISB0601的测试方法来测定的。

实施例8是在如图1所示的金属化电容器中，使第2聚丙烯膜20的厚度为5μm，其他是和实施例7同样的电容器。

实施例9是在如图1所示的金属化电容器中，使第1聚丙烯膜10的厚度为7.5μm，其他是和实施例7同样的电容器。

以往例2是在如图5所示的金属化膜电容器中，使第1聚丙烯膜100的厚度、第2聚丙烯膜200的厚度都为7μm，双方聚丙烯膜的最大表面粗糙度Rmax是2.5μm，其他是用与实施例7同样的方法进行卷绕制造成的电容器。

以往例3，将厚度7μm的单面金属化聚丙烯膜2张重叠成一对，卷绕制造成图4结构的金属化膜电容器。

表2表示了实施例7～9及以往例2、3中电容器的耐电压性能。所谓耐电压性能就是将交流电压以每50V为单位来升压变压，并在各个电压下进行保持5分钟试验时所测定的破坏电压。

结果如表2所示。

表2

	第1膜的厚度(双面金属化膜)(μm)	第2膜的厚度(没有金属蒸镀)(μm)	单面金属化膜的厚度(μm)	耐电压(V)
					实施例7	7	6.5	-	1050
实施例8	7	5	-	1050
					实施例9	7.5	6.5	-	1250
比较例	4.5	-	-	800
					以往例2	7	7	-	1050
以往例3	-	-	7	1250

实施例7的电容器和以往例2的电容器相比，尽管将第2聚丙烯膜的厚度减薄了0.5μm，但耐电压性能没有改变仍为1050V。这是因为第2聚丙烯膜20在双面之间有空气层，即使厚度为6.5μm，也能够得到和以往例2相同的耐电压性能。

实施例8的电容器和以往例2的电容器相比，尽管将第2聚丙烯膜20的厚度减薄2μm，但其耐电压性能和以往例2相同为1050V。

从中可以看到，即使第2聚丙烯膜20比第1聚丙烯膜厚度减薄2μm，也没有影响耐电压性能。

作为比较例，使第2聚丙烯膜20厚度再次减薄，在4.5μm时其耐电压性能降低到800V。从这个结果可以看到，在最大表面粗糙度Rmax为1～2μm、平均表面粗糙度为0.1μm以上时，第1、第2聚丙烯膜的厚度差最好在2μm以内。

实施例9的电容器是将第1聚丙烯膜10的厚度与以往例2相比增厚0.5μm。这样的话，尽管将第2聚丙烯膜20的厚度减薄0.5μm，但其耐电压性能可以提高到1250V。在实施例9中的第1聚丙烯膜10上有着最大表面粗糙度Rmax为1.5μm、平均表面粗糙度Ra为0.1μm的凹凸。因此，有可能使厚度最大减薄3μm。因此，就能够如实施例9的电容器一样通过将第1聚丙烯膜10的厚度增厚0.5μm来提高耐电压性能。

并且，实施例9由于将第1聚丙烯膜10的厚度增厚0.5μm、与使用7μm的双面金属化膜的以往例2相比具有更优良的耐电压性能。这是通过增厚第1聚丙烯膜的效果而得到的。

(实施方式3)

关于本发明的实施方式，是通过实施例及以往例来做成的叠层型电容器，根据其试验结果进行以下详细说明。

在实施例10中，如图1所示的金属化膜电容器中，使第1聚丙烯膜10的厚度为7μm，第2聚丙烯膜20的厚度为6.5μm，在大口径的卷芯上卷绕后的两端面上形成喷镀金属30之后，通过锯片切断做成了叠层型电容器。其剖面的结构如图1所示。第1聚丙烯膜10及第2聚丙烯膜20的最大表面粗糙度Rmax是2μm，平均表面粗糙度Ra是0.2μm。

实施例11是在如图1所示的金属化膜电容器中，使第1聚丙烯膜10的厚度为8μm、第2聚丙烯膜20的厚度为6μm，其他是采用和实施例10同样的方法来制造成的电容器。

以往例4是使第1聚丙烯膜10及第2聚丙烯膜20的厚度都是为7μm，第1、第2聚丙烯膜的最大表面粗糙度Rmax是2.5μm，其他是采用和实施例10同样的方法来制造的叠层膜电容器。

以往例5是用2张7μm的单面金属化聚丙烯膜，采用和实施例10同样的方法来制造的叠层膜电容器。

表3表示了实施例10、11及以往例4、5电容器的耐电压性能。耐电压性能是将交流电压以每50V为单位进行升压变压，并在各个电压下进行保持5分钟试验时所测定的破坏电压。

表3

	第1膜的厚度(双面金属化膜)(μm)	第2膜的厚度(没有金属蒸镀)(μm)	单面金属化膜的厚度(μm)	耐电压(V)
					实施例10	7	6.5	-	950
实施例11	8	5	-	1050
					以往例4	7	7	-	950
以往例5	-	-	7	1000

本发明者从众多的实验中发现，当使用聚丙烯膜的最大表面粗糙度Rmax为1～2μm、平均表面粗糙度Ra为0.1μm的膜时，使第1金属化膜比第2膜增厚0.5～2μm就可以得到提高耐电压性能的效果。

实施例10的电容器和以往例4的电容器相比，尽管使第2膜的厚度减薄0.5μm，但耐电压性能不变仍为950V。也就是说，即使是叠层型电容器中也可能使第2膜的厚度比第1膜减薄0.5μm。

实施例11中的电容器和以往例4的电容器相比，使第1膜增厚1μm、第2膜减薄1μm。这样，耐电压性能就可以提高到1050V。通过增加有凹凸的双面金属化膜的厚度可以如实施例11一样能够使耐电压性能得到提高。

并且，实施例11是通过将第1膜厚度增加1μm，和使用单面金属化膜的以往例5相比耐电压性能增高了50V。

(实施方式4)

关于本发明的实施方式，做成以下其他的实施例和以往例，将其各自的金属化膜电容器的特性和以往技术相对比进行说明。

首先，图1中的金属化膜电容器，将厚度为6μm的第1聚丙烯膜10的双面上以铝为下层锌为上层的蒸镀金属41、42在容量形成部的蒸镀膜的电阻值约为10Ω/sq.、电极引出部的电阻值为5Ω/sq.的条件下进行蒸镀。接着，把从蒸镀到纵向切剪的时间(在辊状态下的保管时间)在1小时～1周的范围上变化，以制造由于阻塞而引起的剥离面积比例不同的双面金属化膜电容器。

下面，研究在被纵向切剪的双面金属化膜的容量形成部的蒸镀膜电阻值和蒸镀膜剥离面积的比例的关系。电阻值使用三菱化学(株式会社)研制制的电阻值率仪HILISTRA，根据JISK7194标准来测定的。并且，蒸镀膜剥离面积的比例是，通过使用CCD照相机光学类显微镜(放大倍率50倍)将蒸镀电极41、42的容量形成部在透射光下摄像，将得到的图片传送到计算机中进行数据处理，由此求得的蒸镀电极41、42剥离部分和没剥离部分的2个数值。并且，将双面金属化聚丙烯膜通过同样透射光进行摄像，为了使双面的蒸镀膜重叠起来可以观察到，首先，通过将0.1定量的盐酸滴在单面上除去其面上的蒸镀电极(如41)，就能够观察到只被残留侧的(42)的蒸镀电极。将这个操作在表里面反复进行，能够求得表里各自面上的剥离面积的比例。

将用上述方法得到的蒸镀膜的电阻值和蒸镀膜剥离面积比例的关系示于图6。可以看到：当剥离面积比例为4％以下的情况时，得到的蒸镀时的电阻值几乎相等的，与此相对，比例超过4％的时，其电阻值急剧增大将会损坏作为电极的功能。

下面，使用根据所述的方法制造的双面金属化聚丙烯膜10和厚度为6μm聚丙烯膜20，以制造由图1所示结构组成的金属化膜电容器，进行研究蒸镀金属41、42剥离面积的比例和电容器介电损耗之间的关系。将得到的结果列于表4。并且，将剥离面积的比例为4％以下情况用实施例12～14来表示，超过4％的情况用以往例6、7来表示。

表4中表示了用所述方法通过光学显微镜摄像的容量形成部的蒸镀电极的图片和剥离面积的比例及蒸镀膜的电阻值。并且，表4中表示了作为蒸镀电极的图片，用所述方法摄像的双面金属化聚丙烯膜的1次侧蒸镀面(在蒸镀机内最初被蒸镀一侧的蒸镀面)的照片，对于2次侧(在蒸镀机内从后面被蒸镀侧的蒸镀面)也摄像到同样的照片，并求得到表中的值。

从表4中可以看到，无论在双面金属化聚丙烯膜的哪个面上，在蒸镀电极41、42的容量形成部剥离面积的比例在4％以下时，能够得到抵损耗的金属化膜电容器。

表4

	容量形成部	剥离面积比例(％)		热镀膜电阻值(Ω/sq.)		电容器的介电损耗(％)
							1次侧(放大率50倍)	1次侧	2次侧	1次侧	2次侧
	实施例12		0.0	0.1	9.7							9.8	0.03
实施例13							1.2	1.1	10.0	10.0	0.05
	实施例14		3.2	3.6	10.6							11.0	0.06
以往例6							4.8	5.5	13.4	15.0	0.15
	以往例7		7.0	7.3	17.0							18.0	0.18

下面，改变蒸镀金属的组成，来研究金属化膜电容器的特性。首先，在厚度为4μm的聚丙烯膜10的双面上以铜、银、铝其中任一种为核金属形成锌蒸镀膜，制作成所述的双面金属化聚丙烯膜辊。接着从所述膜辊的外圆周部开始在内圆周部上改变取样的位置，得到蒸镀金属41、42剥离面积比例不同的双面金属化膜电容器。将其制作成具有图1所示结构组成的金属化膜电容器，来研究容量形成部剥离面积的比例和电容器介电损耗之间的关系。其结果如表5所示。并且，将剥离面积比例为4％以下情况的例子作为实施例15～19、超过4％的例子作为以往例8～10来表示。

表5

	核金属	剥离面积比例(％)		电容器的介电损耗(％)
					1次侧	2次侧
		实施例15	铜				0.7	0.9	0.04
实施例16	铜			3.0	2.9	0.06
		实施例17	银				0.5	0.6	0.04
实施例18	银			2.3	2.0	0.06
		实施例19	铝				1.2	1.4	0.05
以往例8	铜			5.3	6.4	0.16
		以往例9	银				4.3	4.1	0.14
以往例10	铝			6.8	7.5	0.20

由表5可以看到，若容量形成部剥离面积比例为4％以下，则无论是哪一种核金属都能得到抵损耗的金属化膜电容器。

(实施方式5)

下面，对于使用铝和锌的2层蒸镀电极的情况进行更详细地研究。作为本实施方式，是使用将以铝为下层锌为上层的蒸镀电极41、42分别在容量形成部的蒸镀膜电阻值约为10Ω/sq.、电极引出部的电阻值为5Ω/sq.的条件下进行蒸镀的6μm的双面金属化聚丙烯膜，为了比较由图1及图2中所示结构组成的金属化膜电容器，作为以往例，使用超过所述剥离面积比例4％的双面金属化膜电容器制成如图5中所示结构组成的金属化膜电容器。并且，将2张单面金属化聚丙烯膜重叠制成如图4中所示结构组成的金属膜电容器。并且，如特公平7-24251号公报中所公开的，使用在聚丙烯膜的双面上以铜为核金属进行锌蒸镀、再在上层形成铝层的双面金属化聚丙烯膜来制作具有图5中所示结构组成的金属化膜电容器。

对于这些电容器，首先进行DC(直流)900V充电后、再通过铜板使其强制短路，进行这样的充放电试验20次，测定介电损耗。其结果如表6所示。并且，在这个情况下，将剥离面积比例为4％以下的例子作为实施例20～22、超过4％的例子作为以往例11～13来表示。

通过实施例21、22、23和以往例21的比较，在容量形成部剥离面积比例为4％以下的金属化膜电容器中，当如图2中容量形成部端部的绝缘边缘设置有蒸镀金属43、44的情况时，因为提高了和喷镀金属30的接触性，因此，在进行的充放电试验中有少量损耗，能够得到耐电流性优异的电容器。

并且，以往例22(单面蒸镀)和以往例23(铝上层)虽然因为没有蒸镀金属剥离而使初期介电损耗低，但因为和喷镀金属的接触性不良，在进行充放电试验后其介电损耗增大，但在实施例21、22中介电损耗减小。

并且，作为蒸镀金属可任选铜、银、铝中的一种作为核金属的情况下，通过在容量形成部的端部绝缘边缘上设置蒸镀电极43、44，就能够获得良好的接触性。

表6

	蒸镀金属(下层/上层)	结构	剥离面积比例(％)		电容器介电损耗(％)
							1次侧	2次侧	初期	试验后
			实施例20	Al/Zn	图2	0.5					0.3	0.04	0.05
实施例21	Al/Zn	图2					3.0	2.9	0.06	0.07
			实施例22	Al/Zn	图1	0.3					0.2	0.04	0.09
以往例11	Al/Zn	图5					5.0	4.8	0.14	0.18
			以往例12	Al/Zn(单面)	图4	0.0					0.0	0.03	0.09
以往例13	Cu/Zn/Al	图5					0.0	0.0	0.03	0.24

产业利用的可能性

如以上所述，本发明的金属化膜电容器是因为使用非金属化聚丙烯膜120℃时热收缩率纵向为4％以上的膜，因此，因电容器元件的热效应工序元件增大了卷绕而减少了空气层。这样，因为抑制了部分放电，就能够大大地改善第1课题中的在低温和常温长期间断电情况下的损耗。

本发明因为作为双面金属化聚丙烯膜电容器基础的聚丙烯膜120℃时的热收缩率横向为1.0％以下，因为减轻了元件在热效应时双面金属化膜在横向的应力，就能够改善第2课题中的喷镀金属的接触性。

本发明还有在双面金属化聚丙烯膜的至少单面的蒸镀电极的绝缘边缘端部上形成蒸镀电极，因为喷镀金属和蒸镀金属的机械性接触是在膜的双面上进行的，因此，喷镀金属的机械性强度得到提高，即使在电容器工作中运行时的发热、停止时的冷却等的热循环周期上，也能够使喷镀金属的接触性稳定。

还有，将第2聚丙烯膜与双面上有金属电极的第1聚丙烯膜上形成的绝缘边缘端部的蒸镀电极相接触地配置，因为第1聚丙烯膜和绝缘油没有直接接触，因此，蒸镀金属能够阻止绝缘油向第1聚丙烯膜的侵入。这样，就能够改善第3课题上的tanδ和接触性的恶化。

并且，由于第2聚丙烯膜至少单面不进行电晕处理，就可以减低由于电晕处理对膜表面的损伤，就可以抑制第4课题中绝缘耐电压性能的降低。

还有，使双面金属化聚丙烯膜的厚度比第2聚丙烯膜的厚度厚，由此，通过双面金属化膜的凹凸能够改善电容器的耐电压性能的降低。

并且，在双面金属化聚丙烯膜的双面上，在容量形成部将剥离蒸镀膜面积的比例控制在4％以下，就能够得到不产生由于第5课题中的阻塞引起的tanδ损耗和热飞起、性能良好的金属化膜电容器。

再者，无论在金属化膜电容器的哪个面上，因为容量形成部的蒸镀电极的膜电阻值比电极引出部的膜电阻值高，能够使喷镀金属的接触性良好。

因为蒸镀电极是以铜、银、铝中的任一种作为核金属再进行锌蒸镀，因此，即使是经过长期地加载交流电压，也能够实现没有容量减少的合适的金属化膜电容器。

Claims (10)

1、一种金属化膜电容器，其特征在于，把双面有金属蒸镀电极的第1聚丙烯膜和所述第1聚丙烯膜相对的第2聚丙烯膜进行卷绕或者是叠层构成电容器元件，所述第2聚丙烯膜120℃时的热收缩率在纵向为4％以上。

2、如权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述第1聚丙烯膜120℃时热收缩率横向为1％以下。

3、如权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述第1聚丙烯膜的所述蒸镀电极的至少单面电极，在一侧端部有绝缘边缘，在所述绝缘边缘侧的端部上再设有蒸镀电极。

4、如权利要求3所述的金属化膜电容器，其特征在于，将所述第2聚丙烯膜与所述第1聚丙烯膜上形成的所述绝缘边缘端部上的所述蒸镀电极部相接触地配置。

5、如权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述第1聚丙烯膜的厚度比所述第2聚丙烯膜的厚度厚0.5～2μm。

6、如权利要求5所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述第1聚丙烯膜和所述第2聚丙烯膜都是具有最大表面粗糙度Rmax为1～2μm，平均表面粗糙度Ra为0.1μm以下的表面。

7、如权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述蒸镀电极是以锌为主要成份，在所述相对于双面蒸镀电极形成的容量形成部上的所述蒸镀电极的剥离面积比率占整体的4％以下。

8、如权利要求7所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述电容器元件的两端上具有通过喷镀金属形成的喷镀电极，在所述的蒸镀电极上的所述喷镀金属电极附近的电极引出部和所述容量形成部相比，具有低的膜电阻值。

9、如权利要求7所述的金属化膜电容器，其特征在于，在所述第1聚丙烯膜上有预先蒸镀的核金属，且所述的核金属为银、铜、铝中的任何一种。

10、如权利要求7～9中任一项所述的金属化膜电容器，其特征在于，所述蒸镀电极具有以铝层作为蒸镀下层和以锌层作为蒸镀上层的2层结构。

Images