JP6748851B2 - 金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器や自動車の電装用等に使用される金属化フィルムコンデンサに関する。

金属化フィルムコンデンサは、一般に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。中でも、蒸着金属よりなる金属蒸着電極を電極とする金属化フィルムコンデンサは、金属箔を用いる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。さらに、金属蒸着電極は、絶縁欠陥部で短絡が生じた場合に、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属蒸着電極が蒸発・飛散して絶縁化し、コンデンサの機能が回復する金属蒸着電極特有の自己回復性能により絶縁破壊に対する信頼性が高い。これらのことから、金属蒸着電極は従来から広く用いられている。

図１０は特許文献１に開示されている金属化フィルムコンデンサに用いる金属化フィルム１００の上面図である。

図１０に示すように、金属化フィルム１００は、誘電体フィルム１０１と、誘電体フィルム１０１の表面に金属を蒸着することで形成された金属蒸着電極１０２とを有する。金属蒸着電極１０２は、誘電体フィルム１０１の長手方向（図１０の左右方向）に延びるスリット１０３により、非分割電極部１０４と分割電極部１０６とに分割されている。分割電極部１０６の内部は複数の小分割電極部１０５に分割されている。

非分割電極部１０４と分割電極部１０６とは、スリット１０３内に設けられたヒューズ１０７により電気的に接続されている。互いに隣り合う小分割電極部１０５はヒューズ１０８により互いに電気的に接続されている。

金属化フィルム１００を用いた従来の金属化フィルムコンデンサにおいていずれかの小分割電極部１０５に絶縁欠陥部が発生した場合、小分割電極部１０５に流れ込む電流によりヒューズ１０７あるいはヒューズ１０８が切断される。この結果、絶縁欠陥部を含む小分割電極部１０５が電気的に切り離され、金属化フィルムコンデンサの短絡等の欠陥を未然に防ぐことができる。

このように、従来の金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルム１００に設けられたヒューズ１０７、ヒューズ１０８により、自己保安機能を実現している。

特許文献２は、アルミニウム核亜鉛層を用いた金属化フィルムコンデンサを開示している。

特開２０１３−２１９４００号公報 特開平１０−１８９３８２号公報

金属化フィルムコンデンサは、誘電体フィルムと、誘電体フィルムの表面に設けられた第１の金属膜電極と、誘電体フィルムを介して第１の金属膜電極に対向する第２の金属膜電極とを有する。第１の金属膜電極は、スリットにより互いに分離された第１の大電極部と第２の大電極部と、スリットに設けられて第１の大電極部と第２の大電極部とに接続されたヒューズとを有する。第１の金属膜電極は、実質的にアルミニウムのみを含有するアルミニウム部と、亜鉛を主に含有してアルミニウムをさらに含有するアルミニウム核亜鉛部とを有する。アルミニウム核亜鉛部は少なくともヒューズの周辺に配置されている。

図１Ａは実施形態１における金属化フィルムコンデンサの断面図である。 図１Ｂは実施形態１における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。 図２は実施形態１における他の金属化フィルムの平面図である。 図３は実施形態２における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。 図４は実施形態３における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。 図５は実施形態３における金属化フィルムコンデンサの他の金属化フィルムの平面図である。 図６は実施形態３における金属化フィルムコンデンサのさらに他の金属化フィルムの平面図である。 図７は実施形態４における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。 図８は実施形態４における金属化フィルムコンデンサの他の金属化フィルムの平面図である。 図９は実施形態５における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。 図１０は従来の金属化フィルムコンデンサの金属化フィルムの平面図である。

（実施形態１）
図１Ａは実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１の断面図であり、金属化フィルムコンデンサ１の構造を概念的に示す。

金属化フィルムコンデンサ１は、コンデンサ素子９１と、コンデンサ素子９１の両端面９１ａ、９１ｂに設けられた外部電極４ａ、４ｂとを備える。コンデンサ素子９１は、金属化フィルム２と、金属化フィルム２に重ねられた金属化フィルム３とを有する。金属化フィルム２、３は巻回されている。実施の形態１では、外部電極４ａ、４ｂはメタリコン電極である。図１Ｂは金属化フィルム２の平面図である。

金属化フィルム２は、誘電体フィルム５と、誘電体フィルム５の表面５ａに設けられた金属膜電極６とを有する。

誘電体フィルム５としては、厚み２．８μｍのポリプロピレンフィルムを用いている。誘電体フィルム５としては、これ以外にも適当な厚みのポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリフェニルサルファイドフィルム、ポリスチレンフィルムなどを用いてもよい。また、厚みも適宜変更してよい。

金属膜電極６は、実質的にアルミニウムよりなるアルミニウム部６ａと、亜鉛を主に含有してアルミニウムをさらに含有するアルミニウム核亜鉛部６ｂを有する。アルミニウム部６ａは、アルミニウムにて形成された蒸着材料を蒸発させてアルミニウムの金属蒸気を飛散させ、この金属蒸気を誘電体フィルム５の表面５ａに付着させることで形成される。このように、実施形態１におけるアルミニウム部６ａはアルミニウムにて形成された蒸着材料にて形成されるので、実質的にアルミニウムのみよりなる、すなわちアルミニウム部６ａを構成する成分はもちろんアルミニウムが最も大きい割合を占める。なお、このように実施形態１において、アルミニウム部６ａはアルミニウムにて形成された蒸着材料を用いて形成されるが、例えばこの蒸着材料にマグネシウム等のアルミニウム以外の金属を少量添加してもよい。また、アルミニウム部６ａにはアルミニウムあるいは意図して添加した金属以外の不純物が僅かながら含まれることもあり得る。

また、アルミニウム部６ａは複数の蒸着材料を同時に蒸着して形成してもよい。すなわち、アルミニウムとアルミニウム以外の少量の金属を同時に蒸発させ、アルミニウムの金属蒸気を含む複数の金属蒸気にてアルミニウム部６ａを形成してもよい。ただし、この場合においても、アルミニウム部６ａを構成する成分の中ではアルミニウムが最も大きい割合を占めるべく、各蒸着材料の量を適宜調整する必要がある。

誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１で互いに反対側の端部５ｃ、５ｄは、金属化フィルム２の幅方向Ｄ１で互いに反対側の端部２ｃ、２ｄをそれぞれ構成する。互いに重ねあわされた金属化フィルム２、３は、幅方向Ｄ１に延びる巻回軸を中心に幅方向Ｄ１と直角の長手方向Ｄ２に巻回されている。

金属化フィルム２の端部２ｄには金属膜電極６が存在しない絶縁マージン７が設けられている。絶縁マージン７においては、誘電体フィルム５の表面５ａが金属膜電極６から露出している。絶縁マージン７は金属膜電極６と外部電極４ｂとの絶縁を確保する。

金属化フィルム３は金属化フィルム２と同様の構成を有する。すなわち、金属化フィルム３は、金属化フィルム２の誘電体フィルム５と金属膜電極６とそれぞれ同様の構成を有する誘電体フィルム８と金属膜電極９とを有する。したがって、金属膜電極９はアルミニウム部、アルミニウム核亜鉛部を有する。また、金属化フィルム３には金属化フィルム２の絶縁マージン７と同様の絶縁マージン１０が設けられている。

金属化フィルム２と金属化フィルム３とを幅方向Ｄ１に延びる巻回軸に沿って僅かにずれて配置されるように重ね合わせ巻回することでコンデンサ素子９１が形成される。この際、夫々の絶縁マージン７と絶縁マージン１０が幅方向Ｄ１で互いに逆方向に位置するように配置して金属化フィルム２、３が巻回される。このようにして作製したコンデンサ素子９１の幅方向Ｄ１の両端に亜鉛を溶射し外部電極４ａ、４ｂを形成することで金属化フィルムコンデンサ１が完成する。なお、図１Ａに示すように、金属化フィルム２の金属膜電極６は絶縁マージン７により外部電極４ｂと接触していない。同様に、金属化フィルム３の金属膜電極９は、絶縁マージン１０により外部電極４ａと接触していない。なお、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１のコンデンサ素子９１では金属化フィルム２、３は巻回されているが、巻回されずに積層されていてもよい。なお、金属化フィルム２、３の構造を示すために金属膜電極９は、図１Ａでは金属化フィルム３の誘電体フィルム５の表面５ａの反対側の表面５ｂから離れて記載されているが、実際には金属化フィルム３の誘電体フィルム５の表面５ｂに当接している。

金属化フィルムコンデンサ１は、実使用時において金属化フィルム２の金属膜電極６と金属化フィルム３の金属膜電極９のいずれか一方が正極として機能し、他方が負極として機能する。具体的には、金属化フィルムコンデンサ１が外部機器に接続された際、金属膜電極６と金属膜電極９のうち、外部機器の正極側に接続された金属膜電極が正極として機能し、外部機器の負極側に接続された金属膜電極が負極として機能する。

以下、アルミニウム核亜鉛部６ｂを中心に、金属化フィルム２および金属化フィルム３の構成について詳述する。ただし、金属化フィルム３は金属化フィルム２と同様の構成を有するので、以下では金属化フィルム２の構成のみを説明する。

金属化フィルム２において、誘電体フィルム５の表面に形成された金属膜電極６は、アルミニウム部６ａとアルミニウム核亜鉛部６ｂとを有している。アルミニウム核亜鉛部６ｂは図１Ａに示すように、アルミニウム部６ａと電気的に連続している。アルミニウム核亜鉛部６ｂは、アルミニウムよりなる核に、亜鉛にて形成された蒸着材料を蒸着することで形成される。実施形態１におけるアルミニウム核亜鉛部６ｂは、アルミニウム核亜鉛部６ｂを配置する位置にアルミニウム部６ａと同時にアルミニウム部６ａと同じ成分を有するアルミニウム層を一旦形成し、その後、そのアルミニウム層に亜鉛を重ねて蒸着することで形成される。すなわち、誘電体フィルム５の表面５ａの金属膜電極６を形成する部分の略全面にアルミニウム層を一旦形成した後、所定の位置のみに亜鉛を重ねて蒸着することで、その所定の位置にアルミニウム核亜鉛部６ｂが配置される。所定の位置以外の部位にアルミニウム部６ａが配置された金属膜電極６が完成する。このようにアルミニウム核亜鉛部６ｂは、アルミニウムの層の上にさらに亜鉛の層を重ねて形成することで作製されるが、最終製品としての金属化フィルムコンデンサ１においては、時間を経てアルミニウムと亜鉛とが拡散等によりアルミニウムの層と亜鉛の層の間を移動し、入り混じった状態となっている。より正確には、このアルミニウム核亜鉛部６ｂの誘電体フィルム５に当接する部分はアルミニウムが比較的多く含有し、誘電体フィルム５の反対側の部分は亜鉛をより多く含有する。したがって、アルミニウム核亜鉛部６ｂでは明確にアルミニウムの層と亜鉛の層に分かれていない。

また、図１Ａにおいては金属化フィルム２の構成を簡便に示すため、アルミニウム部６ａとアルミニウム核亜鉛部６ｂの境界を明確に示すが、実際にはアルミニウム部６ａとアルミニウム核亜鉛部６ｂとの間でもそれぞれの成分が拡散等により互いに移動する。したがって、現実的にはアルミニウム部６ａとアルミニウム核亜鉛部６ｂの境界は明確に示されるとは限らない。

なお、アルミニウム部６ａとアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成するためのアルミニウム層を形成するに際して、そのアルミニウム層のアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成する部分のみ他の部分と比べ局部的に薄くしてもよい。薄いアルミニウム層を形成する方法としては、例えば、薄いアルミニウム層を形成したい位置のみアルミニウムの蒸着材料の供給速度すなわちアルミニウム線材を送る速度を遅くしてアルミニウムの金属粒子の単位時間あたりの発生量を少なくする方法が挙げられる。これ以外の方法でアルミニウム層を薄く形成してもよい。

なお、アルミニウム核亜鉛部６ｂも金属である亜鉛およびアルミニウムで形成されたものであることから、アルミニウム部６ａと同様に金属化フィルムコンデンサ１の電極として機能する。

次に、アルミニウム核亜鉛部６ｂを形成する位置について説明する。

実施形態１における金属化フィルム２では、図１Ｂに示すように、長手方向Ｄ２に真直ぐ延びる２本のスリット１２が設けられている。スリット１２は金属膜電極６が存在せず、誘電体フィルム５の表面５ａが金属膜電極６から露出する部位である。金属膜電極６を形成する蒸着工程の前に、誘電体フィルム５上のスリット１２を形成する位置にオイルを予め塗布し、蒸着工程の際に蒸着材料の金属粒子がその位置に付着することを防ぐことで、スリット１２が形成される。スリット１２により、金属膜電極６は誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１に配列された３つの大電極部１３に分割される。３つの大電極部１３のそれぞれは誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１に配列されたスリット１４により複数の小電極部１５に分割される。スリット１４もスリット１２と同様に、蒸着工程の前に誘電体フィルム５にオイルを塗布しておくことで形成される。なお、実施形態１では金属化フィルム２は３つの大電極部１３を有するが、２つの大電極部１３、あるいは４つ以上の大電極部１３を有していてもよい。実施形態１において、小電極部１５は矩形状を有するが、これに限らず菱形等の他の形状を有していてもよい。また、複数の小電極部１５の形状は同じである必要はなく、互いに異なる形状を有していてもよい。

スリット１２内に設けられたヒューズ１６は互いに隣り合う大電極部１３を電気的に接続する。より厳密には、大電極部１３のそれぞれを構成する複数の小電極部１５のうち、幅方向Ｄ１に互いに隣り合う小電極部１５がヒューズ１６で電気的に接続されている。スリット１２を形成するためのオイルを、スリット１２を形成する部分のうちヒューズ１６を設ける部位には塗布せず、蒸着工程でその部位に金属粒子を付着させることでヒューズ１６が形成される。

アルミニウム核亜鉛部６ｂは、図１Ａと図１Ｂに示すようにヒューズ１６の周辺に設けられている。図１Ｂに示すように、アルミニウム核亜鉛部６ｂはヒューズ１６に設けられていてもよい。具体的には、図１Ｂに示すように、アルミニウム核亜鉛部６ｂはスリット１２に面しスリット１２に沿って長手方向Ｄ２に真直ぐ延びるようにスリット１２の両側に設けられている。実施形態１においては、スリット１２の両端から２ｍｍ程度の範囲においてアルミニウム核亜鉛部６ｂが形成されている。

以下、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１の効果について説明する。

特許文献１に開示されている従来の金属化フィルムコンデンサの金属蒸着電極１０２の材料としてはアルミニウムが用いられる。

金属蒸着電極１０２としてアルミニウムを用いた金属化フィルムコンデンサが、一般家電機器用として交流１００Ｖのような商用電源や、あるいはインバータの単相整流回路の平滑化前の回路、すなわち電圧波形のピーク間の電位差Ｖｐ−ｐが大きい回路において使用された場合、コロナ放電により金属蒸着電極１０２の特に端部から酸化が発生、促進する、いわゆる「電極後退」が発生し、容量が減少する場合が有る。

特に、ヒューズ１０７の周辺部分においてこの電極後退が発生してヒューズ１０７が電気的に切断されてしまった場合、ヒューズ１０７を介して電流が供給される小分割電極部１０５の全てが電気的に切り離され、容量が大幅に減少する。

このように、特に金属蒸着電極がアルミニウムにて形成され、かつヒューズを備えた金属化フィルムコンデンサにおいては、電極後退により容量減少を招きやすい。

まず、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１はアルミニウム核亜鉛部６ｂにより容量減少を抑制することができる。ヒューズ１６の周辺に設けられたアルミニウム核亜鉛部６ｂは、酸化が進行しにくい亜鉛を含有する。したがって、アルミニウム核亜鉛部６ｂが設けられたヒューズ１６の周辺の金属膜電極６の部分において電極後退が発生、進行しにくい。その結果、電極後退を原因としたヒューズ１６の切断を防止することができ、容量減少を抑制できる。したがって、金属化フィルムコンデンサ１は長期に亘って特性を維持することができ、信頼性に優れている。

例えば、特許文献２で開示されている従来の金属化フィルムコンデンサでは、金属膜電極全体がアルミニウム核亜鉛層で構成されている。亜鉛はアルミニウムに比べてイオン化傾向が大きいので、外部の水分や酸素と反応し、酸化し易い。亜鉛が酸化すると、金属膜電極全体としての膜抵抗値が大きくなってｔａｎδが上昇する虞があるので、金属膜電極全体に亘って亜鉛を用いることは好ましくない。また、亜鉛はアルミニウムに比べて自己回復性能に劣るため、金属膜電極全体に亜鉛を用いると、アルミニウムの有する高い自己回復性能を十分に活かしきれず、金属化フィルムコンデンサとしての信頼性が低下してしまう虞がある。

実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１においては、金属膜電極６の一部分に選択的にアルミニウム核亜鉛部６ｂが配置されている。このため、金属化フィルムコンデンサ１は、アルミニウムの有する高い自己回復性能を保持しつつ、さらに電極後退による容量減少を抑制できる。

実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１では、アルミニウム核亜鉛部６ｂはスリット１２に沿ってスリット１２の両側に設けられている。

金属膜電極６の電極後退はヒューズ１６の周辺の部分のみでなく、スリット１２の周辺の部分においても発生する。実施形態１においてはスリット１２の両側においてアルミニウム核亜鉛部６ｂを設け、スリット１２周辺の金属膜電極６における電極後退を抑制している。したがって、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１は容量減少をさらに抑制できる。

スリット１２に沿って設けられたアルミニウム核亜鉛部６ｂを有する金属化フィルム２の製造方法について以下に簡単に説明する。なお、以下では、金属化フィルム２作製のための全工程を説明するのではなく、スリット１２に沿うようにアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成する工程に絞って説明する。

まず、蒸着工程においては、アルミニウムの金属蒸気が放出される蒸気口の上に誘電体フィルム５を連続的に長手方向Ｄ２に搬送することで誘電体フィルム５の表面５ａにアルミニウム層が形成される。その後、アルミニウム層の所定の位置に、亜鉛の金属蒸気を吹き付けることでアルミニウム核亜鉛部６ｂが形成される。アルミニウム層のうち亜鉛の金属蒸気が吹き付けられた所定の位置以外の部分にアルミニウム部６ａが形成される。スリット１２に沿うように選択的にアルミニウム核亜鉛部６ｂを設けるためには、スリット１２に対応する位置に亜鉛の金属蒸気を放出する蒸気口を配置するとよい。そして、この蒸気口から連続的に亜鉛の金属蒸気を放出し、この金属蒸気をアルミニウム層の上に吹き付けることで、スリット１２に沿うようにアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成することができる。

図２は実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１の他の金属化フィルム７１の平面図である。図２において、図１Ａに示す金属化フィルム２と同じ部分には同じ参照番号を付す。図２に示す金属化フィルム７１では、アルミニウム核亜鉛部６ｂは、スリット１２、１４に面してスリット１２、１４に沿って配置されている。

スリット１４の両側の金属膜電極６部分においても電極後退は発生する。スリット１４の両側にスリット１４に沿ってアルミニウム核亜鉛部６ｂを配置することで、金属化フィルムコンデンサ１の容量減少をさらに抑制することができる。

スリット１２、１４に沿ってアルミニウム核亜鉛部６ｂを配置した金属化フィルム７１の製造方法について簡単に説明する。

スリット１２に沿うようにしてアルミニウム核亜鉛部６ｂを配置する製造方法は上述の製造方法と同様である。さらに、スリット１４に沿うようにしてアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成するためには、まずスリット１４の長さと同等の幅の亜鉛の別の蒸気口を準備し、スリット１４の位置に合わせてその蒸気口を配置する。誘電体フィルム５を長手方向Ｄ２に搬送する際に、この蒸気口の上部をスリット１４が通過する時点にこの蒸気口のシャッターを開き、その時点以外では蒸気口のシャッターを閉じる。このシャッターの開閉動作を繰り返しながら連続的に搬送される誘電体フィルム５に亜鉛を蒸着することで、スリット１４に沿うように選択的にアルミニウム核亜鉛部６ｂを配置することができる。

なお、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１においては、金属化フィルム２、金属化フィルム３のいずれにおいてもアルミニウム核亜鉛部６ｂを有するが、これに限らず、金属化フィルム２、３のいずれか一方の金属化フィルム２にのみアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成してもよい。

（実施形態２）
図３は実施形態２における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルム２１の平面図である。図３において、図１Ａと１Ｂに示す実施形態１における金属化フィルム２と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施形態２における金属化フィルムコンデンサは、実施形態１における金属化フィルムコンデンサ１とアルミニウム核亜鉛部６ｂの位置が異なる。実施形態２における金属化フィルムコンデンサでは、金属化フィルム３も金属化フィルム２１と同様の構成を有する。

図３に示すように、金属化フィルム２１はヒューズ１６の周辺にのみアルミニウム核亜鉛部６ｂが設けられている。具体的には、図３においてアルミニウム核亜鉛部６ｂは、ヒューズ１６と、ヒューズ１６を中心とする略円形状の部分にのみ設けられている。ヒューズ１６で電極後退が発生した場合、この電極後退が発生したヒューズ１６を介して電流が供給される複数の小電極部１５の全てが電気的に切り離されてしまい、大幅に金属化フィルムコンデンサの容量が減少する。図３に示す金属化フィルム２１では、アルミニウム核亜鉛部６ｂは、この大幅な容量減少の原因となるヒューズ１６とヒューズ１６の周辺のみに設けられており、スリット１２やスリット１４に沿っては設けられていない。すなわち、実施形態２における金属化フィルムコンデンサでは、アルミニウム核亜鉛部６ｂを配置する部位を金属化フィルムコンデンサの容量減少の主な原因となるヒューズ１６と、ヒューズ１６の周辺のみに留め、誘電体フィルム５上のアルミニウムが占める割合をできる限り多くしている。したがって、実施形態２における金属化フィルムコンデンサは、アルミニウムの有する高い自己回復性能をさらに有効的に有する。

ヒューズ１６の周辺にのみアルミニウム核亜鉛部６ｂを配置するには、亜鉛の蒸着工程において、ヒューズ１６の位置に対応する位置に設けた亜鉛の蒸気口のシャッターを、ヒューズ１６が通過する時点で開閉する。

（実施形態３）
図４は実施形態３における金属化フィルムコンデンサの金属化フィルム３１の平面図である。図４において、図１Ａと１Ｂに示す実施形態１における金属化フィルム２と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施形態３における金属化フィルムコンデンサでは、金属化フィルム３も金属化フィルム３１と同様の構成を有する。

実施形態３における金属化フィルム３１は、実施形態１における金属化フィルム２の金属膜電極６の代わりに、誘電体フィルム５の表面５ａに設けられた金属膜電極３４を有する。図４に示すように、実施形態３における金属化フィルム３１では、誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１の略中央にスリット３３が設けられている。スリット３３により、金属膜電極３４は誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１に配列された非分割電極部３５と分割電極部３６とに分割される。

非分割電極部３５は、図４に示すように、誘電体フィルム５の長手方向Ｄ２に連続して配置されており、長手方向Ｄ２に延びる長辺と、幅方向Ｄ１に延びる短辺とを有する矩形状を有する一枚の大きな電極である。さらに、非分割電極部３５は外部電極４ａと直接接触している。したがって、外部機器から金属化フィルムコンデンサに流れる電流は、まず外部電極４ａを介して非分割電極部３５に流れ込む。

分割電極部３６は、図４に示すように、長手方向Ｄ２に真直ぐ延びる２本のスリット３７と、幅方向Ｄ１に真直ぐ延びる複数のスリット３８とにより、複数の小電極部３９に格子状に分割される。複数の小電極部３９のそれぞれは矩形状を有する。実施形態３においては、複数の小電極部３９は、長手方向Ｄ２に真直ぐスリット３８を介して配列されている。複数の小電極部３９よりそれぞれなりかつスリット３７で区切られている３つの列が幅方向Ｄ１に配列されている。なお、実施形態３においては、複数の小電極部３９のそれぞれは矩形状を有するが、菱形等の他の形状を有していてもよい。また、複数の小電極部３９は同じ形状を有している必要もなく、互いに異なる形状を有していてもよい。実施形態３においては、長手方向Ｄ２に配列された複数の小電極部３９よりそれぞれなる３つの列が幅方向Ｄ１に配列されているが、これに限らず、長手方向Ｄ２に配列された複数の小電極部３９よりそれぞれなる２つの列が幅方向Ｄ１に配列されていてもよく、あるいは長手方向Ｄ２に配列された複数の小電極部３９よりそれぞれなる４つ以上の列が幅方向Ｄ１に配列されていてもよい。

非分割電極部３５と分割電極部３６は複数のスリット３３に設けられたヒューズ４０を介して電気的に接続されている。具体的には、分割電極部３６を構成する複数の列のそれぞれでの複数の小電極部３９のうち非分割電極部３５に最も近い列を構成する小電極部３９が非分割電極部３５とヒューズ４０にて接続されている。

さらに、幅方向Ｄ１に互いに隣り合う小電極部３９はスリット３７に設けられたヒューズ４１にて互いに接続されている。

すなわち、実使用においては、外部機器から金属化フィルムコンデンサに流れる電流は、まず非分割電極部３５に流れ込み、次いでヒューズ４０を通じて非分割電極部３５に最も近い列の小電極部３９に流れる。そして、非分割電極部３５に最も近い列の小電極部３９に流れた電流は、ヒューズ４１を通じて最終的に非分割電極部３５から最も遠い列の小電極部３９に流れ込む。

このような構成の金属化フィルム３１において、アルミニウム核亜鉛部３４ｂはヒューズ４０と、ヒューズ４０の周辺とに配置されている。具体的には、図４に示すように、スリット３３に面してスリット３３に沿って長手方向Ｄ２に真直ぐにかつスリット３３の両側に設けられている。実施形態３においては、スリット３３の両側から２ｍｍ程度の範囲においてアルミニウム核亜鉛部３４ｂが配置されている。

アルミニウム部３４ａは、金属膜電極３４のうち、上記アルミニウム核亜鉛部３４ｂ以外、すなわち非分割電極部３５と分割電極部３６とのスリット３３の両端を含む部分以外の部位に配置されている。なお、アルミニウム部３４ａならびにアルミニウム核亜鉛部３４ｂは実施形態１におけるアルミニウム部６ａならびにアルミニウム核亜鉛部６ｂと同様の構造を有する。

この構成により、実施形態３における金属化フィルム３１を用いた金属化フィルムコンデンサは、ヒューズ４０の周辺における電極後退を抑制してヒューズ４０の切断を防止することができ、容量減少を抑制することができる。また、実施形態３における金属化フィルム３１では、誘電体フィルム５の表面５ａの略半分の面積を非分割電極部３５が占め、誘電体フィルム５の表面５ａの幅方向Ｄ１の略中央にスリット３３が設けられている。この構成においては、コンデンサ素子を形成するために２枚の金属化フィルムを重ね合わせた際に、金属化フィルムのそれぞれのスリット３３が互いに重なり合うか、非常に近い位置に位置する。ここで、２枚の金属化フィルムのスリット３３に配置されたヒューズ４０は共に流れる電流の密度が高く、発熱し易い。したがって、実施形態３におけるコンデンサ素子はその中央部において温度上昇が顕著に見られ、この箇所において酸化劣化が促進され易い。すなわち、図４に示すように誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１の略中央にスリット３３およびヒューズ４０が配置された金属化フィルム３１においては、ヒューズ４０の周辺の電極後退を抑制し、ヒューズ４０をできる限り初期の状態に保つことが特に重要であり、アルミニウム核亜鉛部３４ｂを選択的に設けることは実施形態３の金属化フィルム３１に特に有用である。

また、実施形態３においては、アルミニウム核亜鉛部３４ｂはスリット３３に沿ってスリット３３の両側に設けられている。これにより、スリット３３の周辺の金属膜電極３４の電極後退を抑制することができ、容量減少をさらに抑制できる。

なお、スリット３３に沿ってアルミニウム核亜鉛部３４ｂを形成する際には、実施の形態１における金属化フィルム２のスリット１２に沿ったアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成した方法と同様の方法を用いることができる。

図５は実施形態３における他の金属化フィルム３１ａの平面図である。図５において、図４に示す金属化フィルム３１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図５に示す金属化フィルム３１ａでは、アルミニウム核亜鉛部３４ｂはスリット３３に面してスリット３３に沿って設けられ、さらにスリット３７に面してスリット３７に沿って設けられている。

この構成により、ヒューズ４１において発生する電極後退も抑制することができる。さらに、スリット３７の両端の金属膜電極３４における電極後退も抑制することができ、実施形態３における金属化フィルムコンデンサの容量減少をさらに抑制することができる。

なお、スリット３７に沿うようにアルミニウム核亜鉛部３４ｂを形成するに際しては、実施の形態１における金属化フィルム２のスリット１２に沿ってアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成した方法と同様の方法を用いることができる。

図６は実施形態３におけるさらに他の金属化フィルム３１ｂの平面図である。図６において、図５に示す金属化フィルム３１ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。図６に示す金属化フィルム３１ｂでは、アルミニウム核亜鉛部３４ｂは、スリット３３とスリット３７とスリット３８とに面してスリット３３、３７、３８に沿って設けられている。

この構成により、スリット３８の両端の金属膜電極３４における電極後退も抑制することができ、実施形態３における金属化フィルムコンデンサの容量減少をさらに抑制することができる。

なお、スリット３８に沿ってアルミニウム核亜鉛部３４ｂを形成するに際しては、実施の形態１における金属化フィルム２のスリット１４に沿うようにアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成した方法と同様の方法を用いることができる。

また、実施形態３における金属化フィルム３１、３１ａ、３１ｂでは、スリット３３が誘電体フィルム５の幅方向Ｄ１の略中央に設けられ、誘電体フィルム５の表面５ａの略半分の面積を分割電極部３６が占める。これに限らずスリット３３を設ける位置を変更し、分割電極部３６が誘電体フィルム５上を占める面積は適宜変更しても構わない。

（実施形態４）
図７は、実施形態４における金属化フィルムコンデンサに用いる金属化フィルム５１の平面図である。図７において、図４に示す実施形態３における金属化フィルム３１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施形態４における金属化フィルムコンデンサでは実施形態３の金属化フィルム３１とアルミニウム核亜鉛部３４ｂを設ける位置が異なる。実施形態３における金属化フィルムコンデンサでは、金属化フィルム３（図１Ａ）も金属化フィルム５１と同様の構成を有する。

図７に示すように、金属化フィルム５１はヒューズ４０とヒューズ４０周辺とにのみアルミニウム核亜鉛部３４ｂが設けられている。具体的には、アルミニウム核亜鉛部３４ｂはヒューズ４０を中心とする略円形状の部分に設けられている。ヒューズ４０にて電極後退が発生した場合、電極後退が発生したヒューズ４０を介して電流が供給される複数の小電極部３９の全てが電気的に切り離されてしまい、大幅に金属化フィルムコンデンサの容量が減少する。図７に示す金属化フィルム５１では、大幅な容量減少の原因となるヒューズ４０のみにアルミニウム核亜鉛部３４ｂを設け、スリット３３、スリット３７、スリット３８に沿ってはアルミニウム核亜鉛部３４ｂは設けられていない。すなわち、アルミニウム核亜鉛部３４ｂの形成は金属化フィルムコンデンサの容量減少の主な原因となる位置のみに留め、誘電体フィルム５上のアルミニウムが占める割合をできる限り多くして、アルミニウムの有する高い自己回復性能を有効的に有する金属化フィルムコンデンサが得られる。

また、図４に示す実施形態３における金属化フィルム３１と同様、金属化フィルム５１においても、ヒューズ４０によっては流れ込む電流の量が局所的に多くなる場合があり、このような箇所のヒューズ４０が電極後退により細くなっているとヒューズ４０が容易に切断され、この結果、容量減少を招いてしまう。したがって、ヒューズ４０を初期の状態に保ち続けることは実施形態４における電極パターンを有する金属化フィルム５１にとって重要である。

図８は実施形態４における他の金属化フィルム５１ａの平面図である。図８において、図７に示す金属化フィルム５１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図８に示す金属化フィルム５１ａでは、アルミニウム核亜鉛部３４ｂはヒューズ４０とヒューズ４０の周辺とに設けられ、さらに、ヒューズ４１とヒューズ４１の周辺とにも設けられている。この構成により、ヒューズ４１において発生する電極後退も抑制することができる。

なお、ヒューズ４０、４１とヒューズ４０、４１の周辺とにアルミニウム核亜鉛部３４ｂを形成する際には、実施の形態２におけるヒューズ１６の周辺にアルミニウム核亜鉛部６ｂを形成した方法と同様の方法を用いることができる。

（実施形態５）
図９は実施形態５における金属化フィルムコンデンサに用いる金属化フィルム６１の平面図である。図９において、図４に示す実施形態３における金属化フィルム３１と同じ部分には同じ参照番号を付す。実施形態５における金属化フィルムコンデンサでは、他方の金属化フィルム３（図１Ａ参照）も金属化フィルム６１と同様の構成を有する。

実施形態５における金属化フィルム６１は、実施形態３における金属化フィルム３１の金属膜電極３４の代わりに、誘電体フィルム５の表面５ａに設けられた金属膜電極６２を有する。金属膜電極６２は、実施形態３における金属化フィルム３１の金属膜電極３４の非分割電極部３５と分割電極部３６とスリット３３、３７、３８とヒューズ４０、４１とそれぞれ同様の構造を有する非分割電極部６４と分割電極部６３とスリット６６、６８、６９とヒューズ６５、６５ａを有する。ヒューズ６５は分割電極部６３と非分割電極部６４とを接続する。金属化フィルム６１においては、金属膜電極６２の分割電極部６３と非分割電極部６４とのうち、分割電極部６３全体がアルミニウム核亜鉛部６２ｂにて形成されている。より詳細には、分割電極部６３と、ヒューズ６５と、非分割電極部６４のスリット６６に面してスリット６６に沿った端部にアルミニウム核亜鉛部６２ｂが形成されている。非分割電極部６４のスリット６６に沿った端部は、図９に示すスリット６６の左端から２ｍｍ程度までの幅で、スリット６６に沿って長手方向Ｄ２に連続して真直ぐ延びる領域である。一方で、非分割電極部６４のスリット６６に沿った端部以外の部位は実質的にアルミニウムのみよりなるアルミニウム部６２ａで構成されている。

この構成により、スリット６６、スリット６８、スリット６９が夫々アルミニウム核亜鉛部６２ｂで囲まれることになり、電極後退が発生する可能性のある部位全てにアルミニウム核亜鉛部６２ｂが配置される。この結果、金属化フィルム６１の電極後退を全般的に抑制することができ、金属化フィルムコンデンサの容量減少を抑制できる。

また、金属化フィルム６１を上述の構成にする際には、蒸着工程において、アルミニウム核亜鉛部６２ｂを設ける部位、すなわち幅方向Ｄ１の略半分に亜鉛の金属蒸気を放出するように蒸気口を調整する。実施形態５における金属化フィルム６１のアルミニウム核亜鉛部６２ｂは、幅方向Ｄ１の略半分に相当する部位に連続的に亜鉛の金属蒸気を吹き付けることで形成できる。したがって、蒸着口のシャッターの開閉を高精度に制御する必要がなく、蒸着装置を比較的容易に制御できる。したがって、実施形態５における金属化フィルムコンデンサは生産性が高い。また、作製された夫々の金属化フィルムコンデンサ間の特性のばらつきも小さく、実施形態５における金属化フィルムコンデンサは安定した品質にて供給され得る。

なお、各実施形態における金属化フィルムコンデンサでは、誘電体フィルム５の片方の表面５ａにのみ金属膜電極が形成された一対の金属化フィルムが重ね合わされている。これに限らず誘電体フィルム５の両方の表面５ａ、５ｂのそれぞれに金属膜電極を形成した両面金属化フィルムを用いて金属化フィルムコンデンサを構成してもよい。この金属化フィルムコンデンサは、対向する金属膜電極どうしを絶縁するための合わせフィルムとともに両面金属化フィルムを巻回することで作製される。この場合、アルミニウム核亜鉛部は、両面金属化フィルムの両面あるいはいずれか一方の面の金属膜電極に配置される。

本発明による金属化フィルムコンデンサは長期に亘って特性を維持でき優れた信頼性を有しているので、自動車の電装用など、広い分野での電子、電気機器に有用である。

１ 金属化フィルムコンデンサ
２ 金属化フィルム（第１の金属化フィルム）
３ 金属化フィルム（第２の金属化フィルム）
４ａ 外部電極（第１の外部電極）
４ｂ 外部電極（第２の外部電極）
５ 誘電体フィルム
６ 金属膜電極（第１の金属膜電極）
６ａ アルミニウム部
６ｂ アルミニウム核亜鉛部
７ 絶縁マージン
８ 誘電体フィルム
９ 金属膜電極（第２の金属膜電極）
１０ 絶縁マージン
１２ スリット（第１のスリット）
１３ 大電極部（第１の大電極部、第２の大電極部）
１４ スリット（第２のスリット）
１５ 小電極部
１６ ヒューズ（第１のヒューズ、第２のヒューズ）
２１ 金属化フィルム
３１ 金属化フィルム
３３ スリット（第１のスリット）
３４ 金属膜電極（第１の金属膜電極）
３４ａ アルミニウム部
３４ｂ アルミニウム核亜鉛部
３５ 非分割電極部
３６ 分割電極部
３７ スリット（第２のスリット）
３８ スリット（第３のスリット）
３９ 小電極部
４０ ヒューズ
４１ ヒューズ
５１ 金属化フィルム
６１ 金属化フィルム
６２ 金属膜電極
６２ａ アルミニウム部
６２ｂ アルミニウム核亜鉛部
６３ 分割電極部
６４ 非分割電極部
６５ ヒューズ
６６ スリット（第１のスリット）
６８ スリット（第２のスリット）
６９ スリット（第３のスリット）

Claims (13)

1. 誘電体フィルムと、
   前記誘電体フィルムの表面に設けられた第１の金属膜電極と、
   前記誘電体フィルムを介して前記第１の金属膜電極に対向する第２の金属膜電極と、
   を有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子に設けられて前記第１の金属膜電極に接続された第１の外部電極と、前記コンデンサ素子に設けられて前記第２の金属膜電極に接続された第２の外部電極と、を備え、
   前記第１の金属膜電極は、
   第１のスリットにより互いに分離された第１の大電極部と第２の大電極部と、
   前記第１のスリットに設けられて前記第１の大電極部と前記第２の大電極部とに接続された第１のヒューズと、
   を有し、
   前記第１の金属膜電極は、実質的にアルミニウムのみを含有するアルミニウム部と、亜鉛を主に含有してアルミニウムをさらに含有するアルミニウム核亜鉛部とを有し、
   前記アルミニウム部は少なくとも前記第１の大電極部のうちの第１のスリットに面した部分以外の部分に配置され、
   前記アルミニウム核亜鉛部は少なくとも前記第１のヒューズの周辺に配置されている、金属化フィルムコンデンサ。
2. 前記アルミニウム核亜鉛部は、前記第１スリットに面して前記第１スリットの両側に配置されている、請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
3. 前記アルミニウム核亜鉛部は前記ヒューズに直接繋がっている、請求項２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
4. 前記第２の大電極部は、
   複数の第２のスリットにより互いに分離された複数の小電極部と、
   前記複数の第２のスリットにそれぞれ設けられて、前記複数の小電極部のうち前記複数の第２のスリットを介して互いに対向する複数の小電極部を接続する複数の第２のヒューズ
   と、
   を有し、
   前記アルミニウム核亜鉛部は、前記複数の第２スリットに面して前記第２スリットの両側に配置されている、請求項１または２に記載の金属化フィルムコンデンサ。
5. 前記アルミニウム核亜鉛部は前記複数の第２のヒューズに直接繋がっている、請求項４に記載の金属化フィルムコンデンサ。
6. 前記アルミニウム核亜鉛部は前記第１のヒューズの周辺にのみ配置されている、請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
7. 誘電体フィルムと、
   前記誘電体フィルムの表面に設けられた第１の金属膜電極と、
   前記誘電体フィルムを介して前記第１の金属膜電極に対向する第２の金属膜電極と、
   を有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子に設けられて前記第１の金属膜電極に接続された第１の外部電極と、前記コンデンサ素子に設けられて前記第２の金属膜電極に接続された第２の外部電極と、を備え、
   前記第１の金属膜電極は、
   前記第１の外部電極に繋がる非分割電極部と、
   第１のスリットにより前記非分割電極部から分離する分割電極部と、
   前記第１のスリットに設けられて前記非分割電極部と前記分割電極部とを接続する第１のヒューズと、
   を有し、
   前記第１の金属膜電極は、実質的にアルミニウムのみよりなるアルミニウム部と、亜鉛を主に含有してアルミニウムをさらに含有するアルミニウム核亜鉛部とを有し、
   前記分割電極部は、互いに分割された複数の小電極部を有し、
   前記アルミニウム部は少なくとも前記非分割電極部のうちの第１のスリットに面した部分以外の部分に配置され、
   前記アルミニウム核亜鉛部は少なくとも前記第１のヒューズの周辺に配置されている、金属化フィルムコンデンサ。
8. 前記アルミニウム核亜鉛部は前記第１スリットに面して前記第１スリットの両側に配置されている、請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。
9. 前記分割電極部の前記複数の小電極部は第２のスリットにより互いに分割されており、
   前記アルミニウム核亜鉛部は前記第１のスリットと前記第２のスリットに面して前記第１のスリットと前記第２のスリットとのそれぞれの両側に配置されている、請求項７または８に記載の金属化フィルムコンデンサ。
10. 前記分割電極部の前記複数の小電極部は前記第２のスリットにより前記誘電体フィルムの幅方向に互いに分割され、かつ第３のスリットにより前記誘電体フィルムの長手方向に分割されており、
    前記アルミニウム核亜鉛部は前記第１のスリットと前記第２のスリットと前記第３のスリットとに面して前記第１のスリットと前記第２のスリットと前記第３のスリットとのそれぞれの両側に配置されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の金属化フィルムコンデンサ。
11. 前記アルミニウム核亜鉛部は、前記第１のヒューズの周辺にのみ配置されている、請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。
12. 前記分割電極部は、前記複数の小電極部を互いに接続する第２のヒューズをさらに有し、前記アルミニウム核亜鉛部は、前記第１のヒューズと前記第２のヒューズの周辺にのみに配置されている、請求項７に記載の金属化フィルムコンデンサ。
13. 誘電体フィルムと、
    前記誘電体フィルムの表面に設けられた第１の金属膜電極と、
    前記誘電体フィルムを介して前記第１の金属膜電極に対向する第２の金属膜電極と、
    を有するコンデンサ素子と、
    前記コンデンサ素子に設けられて前記第１の金属膜電極に接続された第１の外部電極と、前記コンデンサ素子に設けられて前記第２の金属膜電極に接続された第２の外部電極と、を備え、
    前記第１の金属膜電極は、
    前記第１の外部電極に繋がる非分割電極部と、
    第１のスリットにより前記非分割電極部から分離する分割電極部と、
    前記第１のスリットに設けられて前記非分割電極部と前記分割電極部とを接続する第１のヒューズと、
    を有し、
    前記第１の金属膜電極は、実質的にアルミニウムよりなるアルミニウム部と、亜鉛を主に含有しアルミニウムをさらに含有するアルミニウム核亜鉛部とを有し、
    前記アルミニウム核亜鉛部は、前記非分割電極部の前記第１スリットに面する端部と、前記分割電極部と、前記第１のヒューズとを構成し、
    前記アルミニウム部は、前記非分割電極部の前記端部以外の部分を構成する、金属化フィルムコンデンサ。
    

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