特許 6494988 コンデンサ素子用の金属化フィルムおよびそれを用いた金属化フィルムコンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6494988

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】コンデンサ素子用の金属化フィルムおよびそれを用いた金属化フィルムコンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/32 20060101AFI20190325BHJP

【ＦＩ】

   H01G4/32 511A

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-248941(P2014-248941)

(22)【出願日】2014年12月9日

(65)【公開番号】特開2016-111261(P2016-111261A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】北島 崇雄

【審査官】 田中 晃洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１２０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１９３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１９２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０５８０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｇ ４／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体フィルム長手方向に沿って相対的な小面積分割状態で展開する小面積電極列領域と誘電体フィルム長手方向に沿って連続状態または相対的な大面積分割状態で展開する大面積電極列領域とのセットが誘電体フィルム幅方向に沿って繰り返し配列され、
かつ、前記小面積電極列領域の各分割電極が第１の絶縁スリットの切れ目における金属蒸着膜による第１のヒューズを介する状態で、前記大面積電極列領域が当該小面積電極列領域の両側にある状態ではこの両側の大面積電極列領域に対して、また、前記大面積電極列領域が当該小面積電極列領域の片側のみにある状態ではその片側の大面積電極列領域に対して、電気的に接続されて蒸着電極が構成され、
この蒸着電極が前記誘電体フィルムの少なくとも片面に形成され、
前記小面積電極列領域における各分割電極において、さらに誘電体フィルム幅方向の中間部で第２の絶縁スリットと第２のヒューズとが配列されて前記各分割電極が一対の細分化小電極に形成され、誘電体フィルム幅方向における前記一対の細分化小電極どうしは前記第２のヒューズを介して電気的に接続され、
さらに、両側が前記大面積電極列領域に挟まれている前記小面積電極列領域において、前記第１のヒューズと前記第２のヒューズとは、そのヒューズ幅の大小関係について、前記第２のヒューズのヒューズ幅は前記第１のヒューズのヒューズ幅以下に設定されているコンデンサ素子用の金属化フィルム。

【請求項2】

前記第２の絶縁スリットが誘電体フィルム長手方向に伸びるように形成され、前記第２の絶縁スリットは前記各分割電極の誘電体フィルム長手方向中央部に切れ目を有し、当該切れ目における金属蒸着膜によって前記第２のヒューズが形成されている請求項１に記載のコンデンサ素子用の金属化フィルム。

【請求項3】

前記蒸着電極がアルミニウム、亜鉛またはそれらの合金からなり、電極引出し接続部の電極厚みが他領域の電極厚みよりも厚肉に構成されている請求項１または請求項２に記載のコンデンサ素子用の金属化フィルム。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコンデンサ素子用の金属化フィルムを２枚重ね合わせて一対の金属化フィルムを構成した金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記一対の金属化フィルムのうち一方の金属化フィルムにおける前記大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける前記細分化小電極に対向することを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンデンサ素子用の金属化フィルムの蒸着パターンに関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や産業機械に用いられる金属化フィルムコンデンサの技術分野においては、小型・軽量化、低コスト化のために誘電体フィルムの厚みを薄くすることが求められている。誘電体フィルムの薄膜化に当たっては耐電圧性能の向上が求められ、そのための手段として、材料の改良とともに、誘電体フィルム上に形成される蒸着電極の蒸着パターンの改良が行われている。

【0003】

金属化フィルムコンデンサは、金属化フィルムの絶縁破壊により、周辺の蒸着金属が飛散することで絶縁破壊部の絶縁を回復させる（自己回復機能（セルフヒーリング動作））。周囲の蒸着電極が飛び散ってなくなってしまうので、そこで絶縁破壊の進行がストップし、絶縁が回復される。しかし、絶縁破壊数が増える高温・高電圧では自己回復機能が充分に得られないために、コンデンサがショートモードに陥るおそれがある。つまり、誘電体フィルム上に蒸着金属膜を有する金属化フィルムが積層・巻回されてなる金属化フィルムコンデンサにおいては、蒸着金属の飛散が不充分であると、誘電体フィルムの破壊箇所を介して積層２層の蒸着金属どうしが導通してしまう。

【0004】

そこで、複数の分割電極とヒューズからなる保安機構が考案された。金属化フィルムにおいて分割電極を形成すると、金属化フィルムの自己回復機能を超えた絶縁破壊を起こした場合でも、周囲の分割電極から絶縁破壊を起こした分割電極に電流が流れ込み、ヒューズの蒸着金属を飛散させるヒューズ動作により、絶縁破壊を起こした分割電極を他の分割電極から切り離して絶縁を回復させ、高い安全性を確保できる。

【0005】

ところで、分割電極の面積を小さくするほどヒューズ動作による容量減少を抑制することができ、コンデンサの長寿命化が可能になる。しかし、細分化し過ぎると、分割電極のエネルギーが小さくなり、絶縁破壊を起こした場合にヒューズ動作がしにくくなって、コンデンサの安全性が低下する。この現象は温度が高くなるほど顕著になる。

【0006】

また、分割電極の面積を小さくするとヒューズの数が増加することになるが、ヒューズは分割電極と比較して高抵抗であるため、コンデンサの発熱が増加する。このような自己発熱の増加は、耐電圧性能や保安性能が低下する原因となる。特に金属化フィルムを巻回または積層してなるコンデンサ素子の中心は自己発熱により温度上昇が激しく、他の部分よりも耐電圧性能や保安性能が劣化する。

【0007】

そこで、誘電体フィルム長手方向（以下、単に「フィルム長手方向」という）に沿って相対的な小面積分割状態で展開する小面積電極列領域とフィルム長手方向に沿って連続状態または相対的な大面積分割状態で展開する大面積電極列領域とを集約配置する手段が考案されている（例えば特許文献１参照）。そのコンデンサ素子用の金属化フィルムでは、絶縁マージン側に絶縁スリットによって区画された複数の分割電極が設けられ、電極引き出し部（メタリコン）側に大面積電極列領域が設けられている。

【0008】

さらに、前記の小面積電極列領域と大面積電極列領域のセットとして、このセットが誘電体フィルム幅方向（以下、単に「フィルム幅方向」という）に沿って繰り返し配列され、かつ、小面積電極列領域の各分割電極が絶縁スリットの切れ目における金属蒸着膜によるヒューズを介する状態で電気的に接続されて蒸着電極が構成されたコンデンサ素子用の金属化フィルムが開発されている。

【0009】

図６はこのように高温・高電圧下で使用されるゆえに安全性が強く要求されるコンデンサ素子用の金属化フィルムの従来例を示す。図７はその金属化フィルムの一部を拡大して示す平面図である。図６、図７において、１は金属化フィルム、２は誘電体フィルム（蒸着電極の一部を剥がした状態を図示）、３は蒸着電極、４は絶縁スリット（第１の絶縁スリット）、５Ｂは分割電極、６はヒューズ（第１のヒューズ）、７は電極引き出し接続部、８は絶縁マージンである。Ａ１，Ａ２はフィルム長手方向Ｘに沿って連続的に展開される大面積電極列領域、Ｂ１，Ｂ２はフィルム長手方向Ｘに所定の間隔で配列された絶縁スリット４により分割形成された複数の分割電極５Ｂを有する小面積電極列領域であり、大面積電極列領域Ａ１と小面積電極列領域Ｂ１とのセット（Ａ１，Ｂ１）と大面積電極列領域Ａ２と小面積電極列領域Ｂ２とのセット（Ａ２，Ｂ２）がフィルム幅方向Ｙに沿って配列されている。この例では、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの繰り返し配列は２列となっている。フィルム幅方向Ｙの中間部の小面積電極列領域Ｂ１の各分割電極５Ｂが絶縁スリット４の切れ目における金属蒸着膜によるヒューズ６，６を介する状態でフィルム幅方向Ｙの両側の大面積電極列領域Ａ１，Ａ２に対して電気的に接続されている。すなわち、小面積電極列領域Ｂ１に対して大面積電極列領域Ａ１，Ａ２がフィルム幅方向Ｙの両側にあり、この両側の大面積電極列領域Ａ１，Ａ２に対して各分割電極５Ｂがヒューズ６，６を介して電気的に接続されている。また、フィルム幅方向Ｙの端に位置する小面積電極列領域Ｂ２の各分割電極５Ｂが絶縁スリット４の切れ目における金属蒸着膜によるヒューズ６を介する状態でフィルム幅方向Ｙの片側の大面積電極列領域Ａ２に対して電気的に接続されている。すなわち、小面積電極列領域Ｂ２に対して大面積電極列領域Ａ２がフィルム幅方向Ｙの片側にしかなく、この片側の大面積電極列領域Ａ２に対して各分割電極５Ｂがヒューズ６を介して電気的に接続されている。

【0010】

以上のような大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの２組（Ａ１，Ｂ１），（Ａ２，Ｂ２）を有するパターンの蒸着電極３が誘電体フィルム２上に構成される。そして、このような蒸着電極３が誘電体フィルム２の少なくとも片面に形成され、これによって金属化フィルム１が構成される。

【0011】

図６、図７に示す金属化フィルム１においては、フィルム幅方向Ｙの一方端縁に電極引き出し部（メタリコン）が接続される電極引き出し接続部７が形成され、他方端縁に絶縁マージン８が形成されている。金属化フィルム１の絶縁マージン８側でフィルム長手方向Ｘに沿って一定ピッチで配列された絶縁スリット４はＹ字形に形成されており、このＹ字形の絶縁スリット４の基端部は絶縁マージン８に接続されている。また、フィルム幅方向Ｙのほぼ中央には、Ｙ字形の絶縁スリット４とほぼ同じピッチで、Ｙ字形の絶縁スリット４の配列方向と平行に配列された絶縁スリット４はミュラー・リヤー形状に形成されている。いわゆるミュラー・リヤー形というのは、所定長さの線分の両端にそれぞれ内向きの矢羽根を有する形状のことである。小面積電極列領域Ｂ１は、ミュラー・リヤー形の絶縁スリット４により蒸着電極膜が分割形成された複数の分割電極５Ｂを有している。小面積電極列領域Ｂ２は、Ｙ字形の絶縁スリット４により蒸着電極膜が分割形成された複数の分割電極５Ｂを有している。

【0012】

また、小面積電極列領域Ｂ１の電極引き出し接続部７側には蒸着電極膜がフィルム長手方向Ｘに連続した大面積電極列領域Ａ１が隣接配置されており、小面積電極列領域Ｂ１の絶縁マージン８側（小面積電極列領域Ｂ１と小面積電極列領域Ｂ２の間）には大面積電極列領域Ａ２が隣接配置されている。

【0013】

小面積電極列領域Ｂ１における分割電極５Ｂは、電極引き出し接続部７側のヒューズ６を介して大面積電極列領域Ａ１に接続され、かつ絶縁マージン８側のヒューズ６を介して大面積電極列領域Ａ２に接続されている。また、小面積電極列領域Ｂ２における分割電極５Ｂは、電極引き出し接続部７側のヒューズ６を介して大面積電極列領域Ａ２に接続されている。

【0014】

このような構成の金属化フィルム１が巻回または積層されて金属化フィルム多層体（断面小判状の柱状体）が構成され、この金属化フィルム多層体の両端面に電極引き出し部（メタリコン）が接続され、金属化フィルムコンデンサ素子が構成される（例えば特許文献２参照）。

【0015】

かかる構成のコンデンサ素子用の金属化フィルム１では、例えば小面積電極列領域Ｂ１における分割電極５Ｂで絶縁破壊を起こした場合、両側のヒューズ６，６を介して大面積電極列領域Ａ１，Ａ２から絶縁破壊を起こした分割電極５Ｂに大電流が流れ込む。これにより、両側のヒューズ６，６が動作（蒸着金属が飛散）して、絶縁破壊を起こした分割電極５Ｂが大面積電極列領域Ａ１，Ａ２から切り離される。したがって、このコンデンサ素子用の金属化フィルム１によれば、高い安全性を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開２００５−１２０８２号公報

【特許文献2】特開２０１０−１８２８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

コンデンサ素子用の金属化フィルムにおいては、従来より分割電極を小面積化することによって耐電圧性能の向上が図られている。その手法の一つに、特許文献２に示すような大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットを区画単位として、電極面全体を複数の区画単位から構成する場合に、区画単位をフィルム幅方向で複数列並べる構造がある。つまり、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットを幅方向に交互に繰り返すパターンである。そして、耐電圧性能の向上のために分割電極を小面積化するに当たり、フィルム幅方向での大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの繰り返し回数を増やすことが考えられている。図８は図６に示した従来例において改良案として提案された金属化フィルムの構成を示す平面図である。大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を２セットから４セットへと倍増し、併せて分割電極のフィルム長手方向Ｘに沿った配列数も倍増し、そのことによって分割電極を小面積化している。

【0018】

上記したように１つの分割電極当たり２つのヒューズが付随する関係から、図８に示す従来例の改良案のパターンにおいては、フィルム幅方向Ｙにおいて、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を１つ増やすたびにヒューズの数（単位列当たり）は２個ずつ増える。図示のようにセット数を２セットから４セットへと増やすと、ヒューズの数はフィルム幅方向で２・２−１＝３から２・４−１＝７へと、４つ増える。一般的にセット数をｎとすると、ヒューズの数はフィルム幅方向で（２ｎ−１）個となる。また、フィルム長手方向Ｘにおいて、分割電極の分割数を倍増すると、ヒューズ数も倍増する。そして、ヒューズ数が増えると、コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなってしまうという問題がある。

【0019】

また、フィルム幅方向の分割数を２倍にすると、絶縁スリットの数も２倍に増え、有効電極面積が小さくなることから、金属化フィルムコンデンサの小型化が阻害されるという問題もある。特に、高電圧用の金属化フィルムコンデンサの場合は、絶縁スリット巾が大きいため、有効電極面積はより大きく減少する。

【0020】

本発明はこのような事情に鑑みて創作したものであり、コンデンサ素子用の金属化フィルムに関して、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加と有効電極面積の減少を抑制しつつ、耐電圧性能、保安性能の向上を図ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明は、次の手段を講じることにより上記の課題を解決する。

【0022】

本発明によるコンデンサ素子用の金属化フィルムは、
誘電体フィルム長手方向に沿って相対的な小面積分割状態で展開する小面積電極列領域と誘電体フィルム長手方向に沿って連続状態または相対的な大面積分割状態で展開する大面積電極列領域とのセットが誘電体フィルム幅方向に沿って繰り返し配列され、
かつ、前記小面積電極列領域の各分割電極が第１の絶縁スリットの切れ目における金属蒸着膜による第１のヒューズを介する状態で、前記大面積電極列領域が当該小面積電極列領域の両側にある状態ではこの両側の大面積電極列領域に対して、また、前記大面積電極列領域が当該小面積電極列領域の片側のみにある状態ではその片側の大面積電極列領域に対して、電気的に接続されて蒸着電極が構成され、
この蒸着電極が前記誘電体フィルムの少なくとも片面に形成され、
前記小面積電極列領域における各分割電極において、さらに誘電体フィルム幅方向の中間部で第２の絶縁スリットと第２のヒューズとが配列されて前記各分割電極が一対の細分化小電極に形成され、誘電体フィルム幅方向における前記一対の細分化小電極どうしは前記第２のヒューズを介して電気的に接続され、
さらに、両側が前記大面積電極列領域に挟まれている前記小面積電極列領域において、前記第１のヒューズと前記第２のヒューズとは、そのヒューズ幅の大小関係について、前記第２のヒューズのヒューズ幅は前記第１のヒューズのヒューズ幅以下に設定されている、という構成を有するものである。

【0023】

ここで、小面積電極列領域を構成する各分割電極（面積小の分割電極）の面積は、大面積電極列領域を構成する各分割電極（面積大の分割電極）の面積に比べて小さく、両者の面積比を大きくすることで、後述するように面積小の分割電極における絶縁破壊発生時に当該面積小の分割電極にヒューズを介して流入する電流が増加し、ヒューズを確実に動作（ヒューズを構成する蒸着電極を飛散）させることができる。その結果、絶縁破壊を起こした面積小の分割電極を他の電極から切り離し絶縁を回復することができる。

【0024】

なお、上記構成における「第１の絶縁スリット」は従来例との対比では「絶縁スリット」に対応し、「第１のヒューズ」は従来例との対比では「ヒューズ」に対応するものである。本発明では新規の構成要素として「第２の絶縁スリット」「第２のヒューズ」の用語を用いることになり、これと区別する必要上「第１の絶縁スリット」「第１のヒューズ」と記載している。

【0025】

上記のように構成された本発明のコンデンサ素子用の金属化フィルムにおいては、分割電極を小面積化するのに、第１の絶縁スリットで区画された分割電極自体においてその内部に新たに第２の絶縁スリットと第２のヒューズを設けることにより一対の細分化小電極を作っている。個々の細分化小電極の面積は元の分割電極の面積の約２分の１であり、小面積化が実現される。すなわち、絶縁破壊発生時に蒸着金属の飛散によって分断され無効化される電極面積が小さくなることから、静電容量の減少が抑制され、耐電圧性能が向上する。

【0026】

細分化小電極に絶縁破壊が発生したときに、その細分化小電極に対して隣接する電極領域から電流を流入させるヒューズについては、隣接する大面積電極列領域との境界にある第１のヒューズと隣接するもう一つの細分化小電極との境界にある第２のヒューズとがある。

【0027】

分割電極を細分化して一対の細分化小電極を形成するに当たり、もし得られた一対の細分化小電極どうし間に第２のヒューズを形成せず、両細分化小電極が完全に分断されているとすると、個々の細分化小電極に流入する電流が少なくなって絶縁破壊の際にヒューズ動作が起きにくくなり、安全性の低下を招来する。そこで、隣接する細分化小電極どうし間に第２のヒューズを設けて、この第２のヒューズの存在により、絶縁破壊の際に隣接する細分化小電極から第２のヒューズを介して電流の流入を生じさせてヒューズ動作を起こしやすくしている。絶縁破壊を起こした細分化小電極に対しては、大面積電極列領域から第１のヒューズを介して電流が流入するとともに、隣接する細分化小電極から第２のヒューズを介して電流が流入する。そして、第１のヒューズの部分においても第２のヒューズの部分においても絶縁破壊の細分化小電極を切り離すことで、絶縁を回復することができる。

【0028】

また、分割タイプの電極の数を倍増する対策として、分割電極をそれ自体の内部で２分割（細分化）するので、増加するヒューズの数については、１つの分割電極当たり１つのみとすることが可能である。これは、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を倍増する従来例の場合の少なくとも２つのヒューズ増加に比べて半減することができている。このようにヒューズ数の増加を抑制することが可能であるため、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加を抑制し、温度上昇を抑えることが可能となっている。

【0029】

さらに、分割タイプの電極の数を倍増する対策として、分割電極をそれ自体の内部で２分割（細分化）するので、増加する絶縁スリットの数については、１つの分割電極当たり１つのみとすることが可能である。これは、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を倍増する従来例改良案の場合の少なくとも４つの絶縁スリット増加に比べて４分の１へ削減することができている。このように絶縁スリットの数の増加ひいては絶縁スリットの面積の増加を抑制することが可能であるため、有効電極面積の減少を抑制し、コンデンサ素子の小型化を進めることが可能となっている。

【0030】

加えて、上記の構成において、前記の第１のヒューズと第２のヒューズとは、そのヒューズ幅の大小関係について、第２のヒューズのヒューズ幅は第１のヒューズのヒューズ幅以下に設定されている。
このように、容量の大きな大面積電極列領域に臨む第１のヒューズのヒューズ幅を大きくし、容量の小さな隣接する細分化小電極に臨む第２のヒューズのヒューズ幅を小さくするという構成によって、絶縁破壊の細分化小電極を大面積電極列領域から切り離す動作と隣接する細分化小電極から切り離す動作とをともに確実なものにすることが可能になる。
以上の相乗により、本発明によれば、コンデンサ素子用の金属化フィルムに関して、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加と有効電極面積の減少を抑制しつつ、耐電圧性能、保安性能の向上を図ることが可能となる。

【0033】

上記の構成における好ましい態様としては、前記第２の絶縁スリットが誘電体フィルム長手方向に伸びるように形成され、前記第２の絶縁スリットは前記各分割電極の誘電体フィルム長手方向中央部に切れ目を有し、当該切れ目における金属蒸着膜によって前記第２のヒューズが形成されている、という態様がある。

【0034】

さらにまた、別の好ましい態様としては、前記蒸着電極がアルミニウム、亜鉛またはそれらの合金からなり、電極引出し接続部の電極厚みが他領域の電極厚みよりも厚肉に構成されている、という態様がある。このように構成すれば、電極引き出し接続部と電極引き出し部との接続信頼性が高いものとなる。

【0035】

さらに本発明にかかわる金属化フィルムコンデンサは、上記のいずれかのコンデンサ素子用の金属化フィルムを２枚重ね合わせて一対の金属化フィルムを構成した金属化フィルムコンデンサにおいて、前記一対の金属化フィルムのうち一方の金属化フィルムにおける前記大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける前記細分化小電極に対向する構成となっている。

【発明の効果】

【0036】

本発明によれば、コンデンサ素子用の金属化フィルムに関して、小面積電極列領域における各分割電極をそれ自身の内部で分割し一対の細分化小電極を形成した上で、両者を第２のヒューズを介して接続した構成とし、さらに小面積電極列領域において第２のヒューズのヒューズ幅を第１のヒューズのヒューズ幅以下に設定したので、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加と有効電極面積の減少を抑制しつつ、耐電圧性能、保安性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図と断面図

【図2】本発明の実施例における金属化フィルムの一部を拡大して示す平面図

【図3】本発明の実施例における重ね合わされた２シートの金属化フィルムを示す平面図

【図4】本発明の実施例にかかわる金属化フィルムを用いたコンデンサ素子の斜視図

【図5】本発明の別の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図

【図6】従来例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図

【図7】従来例における金属化フィルムの一部を拡大して示す平面図

【図8】従来例において改良案として提案された金属化フィルムの構成を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、上記構成の本発明のコンデンサ素子用の金属化フィルムにつき、その実施の形態を具体的な実施例のレベルで詳しく説明する。

【0039】

図１（ａ）は本発明の実施例におけるコンデンサ素子用の金属化フィルムの構成を示す平面図、図１（ｂ）はその断面図、図２は金属化フィルムの一部を拡大して示す平面図である。本実施例では図８に示す従来例改良案とは異なる新構成を当然に有しているが、説明の都合上、従来例改良案を踏襲する構成について説明し、次いで本実施例特有の構成について言及することとする（つまり、新構成要素である符号４ｂで示す第２の絶縁スリットと符号６ｂで示す第２のヒューズについては、後半説明でのみ言及する。）。

【0040】

図１および図２において、１は金属化フィルム、２は誘電体フィルム（蒸着電極の一部を剥がした状態を図示）、３はアルミニウム、亜鉛またはそれらの合金などの金属からなる蒸着電極、４は第１の絶縁スリット、５Ｂは分割電極、５ｂは細分化小電極、６は第１のヒューズ、７は電極引き出し接続部、８は絶縁マージン、Ａ１〜Ａ４は蒸着電極３の一部を構成する大面積電極列領域、Ｂ１〜Ｂ４は蒸着電極３の残りの部分を構成する小面積電極列領域である。金属化フィルム１は、誘電体フィルム２の表面に蒸着電極３をパターン形成したものである。その蒸着電極３は、４列の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ１，Ｂ１），（Ａ２，Ｂ２），（Ａ３，Ｂ３），（Ａ４，Ｂ４）で構成されている。Ａ１は１列目の大面積電極列領域、Ｂ１は１列目の小面積電極列領域であり、これらは１列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ１，Ｂ１）を構成する。Ａ２は２列目の大面積電極列領域、Ｂ２は２列目の小面積電極列領域であり、これらは２列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ２，Ｂ２）を構成する。Ａ３は３列目の大面積電極列領域、Ｂ３は３列目の小面積電極列領域であり、これらは３列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ３，Ｂ３）を構成する。Ａ４は４列目の大面積電極列領域、Ｂ４は４列目の小面積電極列領域であり、これらは４列目の大面積電極列領域・小面積電極列領域のセット（Ａ４，Ｂ４）を構成する。この例では、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの繰り返し配列は４列となっている。

【0041】

２列目と３列目と４列目の大面積電極列領域Ａ２，Ａ３，Ａ４は同じ構成となっている。１列目の大面積電極列領域Ａ１は、金属化フィルム１のフィルム幅方向Ｙの一方端縁において金属溶射電極（メタリコン）を接続するための電極引き出し接続部７を含んでいる。この電極引き出し接続部７は、誘電体フィルム２のフィルム幅方向Ｙの一方端縁においてフィルム長手方向Ｘに沿って連続的に展開している領域（図１の破線の外側の横方向に細長い導電体領域）であり、１列目の大面積電極列領域Ａ１と一体的に連接されている。図１（ｂ）に示すように、電極引き出し接続部７は、その電極厚みが蒸着電極３の他領域と比べて厚くなっている。そのため、電極引き出し接続部７と電極引き出し部（メタリコン）との接続信頼性が高いものとなっている。この厚肉な電極引出し接続部７のことをヘビーエッジ部と呼び、それ以外の蒸着電極３の薄肉な領域をアクティブ部と呼ぶ。

【0042】

１列目と２列目と３列目の小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は同じ構成となっている。これら３つの小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３では、その第１の絶縁スリット４がいわゆるミュラー・リヤー形に形成されている。すなわち、第１の絶縁スリット４は、所定長さの線分の両端にそれぞれ内向きの矢羽根を有する形状を有している。４列目の小面積電極列領域Ｂ４では、その第１の絶縁スリット４がＹ字形（ミュラー・リヤー形において一端側の内向きの矢羽根が欠損した形状）に形成されている。この４列目の小面積電極列領域Ｂ４は、その第１の絶縁スリット４が金属化フィルム１のフィルム幅方向Ｙの他方端縁において絶縁マージン８と連接している。この絶縁マージン８は、誘電体フィルム２のフィルム幅方向Ｙの他方端縁においてフィルム長手方向Ｘに連続して展開している横方向に細長い絶縁領域である。その他の構成は１列目ないし３列目と同様である。図２では３列目と４列目の小面積電極列領域Ｂ３，Ｂ４および４列目の大面積電極列領域Ａ４を拡大して示しているが、１列目および２列目の小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２のパターンは３列目の小面積電極列領域Ｂ３と同様のものとなっている。

【0043】

大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２，３，４）はフィルム長手方向Ｘに沿って連続的に展開している領域である。小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、その基本構成として従来例改良案と同様に、フィルム長手方向Ｘに所定の間隔で配列されたミュラー・リヤー形またはＹ字形の第１の絶縁スリット４により分割形成された複数の分割電極５Ｂを有する領域である。個々の分割電極５Ｂは、細長い六角形状または細長い五角形状を呈するものである（ここでは新構成として、フィルム幅方向Ｙの中間部に形成されることになる第２の絶縁スリット４ｂには触れていない）。そして、大面積電極列領域・小面積電極列領域（Ａｉ，Ｂｉ）のセットがフィルム幅方向Ｙに沿って４セット繰り返し配列されている。また、１列目ないし３列目の小面積電極列領域Ｂ１〜Ｂ３では、その基本構成としての各分割電極５Ｂは、フィルム幅方向Ｙの両側で第１の絶縁スリット４の切れ目における金属蒸着膜による第１のヒューズ６，６を介する状態で、両側の大面積電極列領域Ａｉ，Ａｉ＋１に対して、電気的に接続されている。４列目の小面積電極列領域Ｂ４では、その基本構成としての各分割電極５Ｂは、フィルム幅方向Ｙの一側で第１の絶縁スリット４の切れ目における金属蒸着膜による第１のヒューズ６を介する状態で、その片側にある大面積電極列領域Ａ４に対して、電気的に接続されている。

【0044】

そして、上記のような大面積電極列領域・小面積電極列領域の４セットからなる蒸着電極３が誘電体フィルム２の少なくとも片面に形成されて金属化フィルム１が構成されている。

【0045】

ここまでの構成説明は図８に示す従来例改良案の構成と同じものに相当するが、本発明ではさらに、次のような構成を採用している。以下、本実施例での新構成（第２の絶縁スリット４ｂおよび第２のヒューズ６ｂ）について説明する。

【0046】

すなわち、各小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２，３）は、従来例改良案相当の第１の絶縁スリット４によってフィルム長手方向Ｘで区画された複数の分割電極５Ｂを基本とした上で、その分割電極５Ｂにおいて、さらにフィルム幅方向Ｙの中間部で第２の絶縁スリット４ｂと金属蒸着膜による第２のヒューズ６ｂとが配列されて、各分割電極５Ｂがフィルム幅方向Ｙで２つに分かれた一対の細分化小電極５ｂ，５ｂに構成され、フィルム幅方向Ｙにおける一対の細分化小電極５ｂ，５ｂどうしは第２のヒューズ６ｂを介して電気的に接続された構成となっている。第２の絶縁スリット４ｂがフィルム長手方向Ｘに伸びるように形成され、第２の絶縁スリット４ｂは各分割電極５Ｂのフィルム長手方向Ｘの中央部に切れ目を有し、当該切れ目における金属蒸着膜によって第２のヒューズ６ｂが形成されている。第２の絶縁スリット４ｂは、第１の絶縁スリット４の主体をなす所定長さの線分の中央においてフィルム長手方向Ｘに沿って両側に短く突出する。

【0047】

そして、第１のヒューズ６と第２のヒューズ６ｂとのヒューズ幅の大小関係について、第２のヒューズ６ｂのヒューズ幅Ｗ２は第１のヒューズ６のヒューズ幅Ｗ１以下に設定されている（Ｗ２≦Ｗ１）。なお、絶縁破壊に至った細分化小電極５ｂを大面積電極列領域Ａｉから切り離す動作と、隣接する細分化小電極５ｂから切り離す動作とを確実にするためには、第２のヒューズ６ｂのヒューズ幅Ｗ２は第１のヒューズ６のヒューズ幅Ｗ１よりも小さくすること（Ｗ２＜Ｗ１）が好ましく、 ヒューズ幅Ｗ１に対するヒューズ幅Ｗ２の比率を０．７〜１未満に設定することがさらに好ましい。

【0048】

上記のように誘電体フィルム２に蒸着電極３が形成されて構成された金属化フィルム１を２シート用意し、図３に示すように、両シートの金属化フィルム１，１どうしを１８０°反転状態で一方の金属化フィルムの電極引き出し部７が他方の金属化フィルムの蒸着電極と重ならないように上下２層に重ね合わせる。上層の金属化フィルム１の側縁に沿う１列目の大面積電極列領域Ａ１に対し、その直下に下層の金属化フィルム１の４列目の小面積電極列領域Ｂ４が対向する。電極引き出し接続部７は絶縁マージン８に対向する。上層の金属化フィルム１における２列目、３列目および４列目の大面積電極列領域Ａ２，Ａ３，Ａ４はそれぞれ下層の金属化フィルム１における３列目、２列目および１列目の小面積電極列領域Ｂ３，Ｂ２，Ｂ１に対向する。また、上層の金属化フィルム１における１列目、２列目および３列目の小面積電極列領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はそれぞれ下層の金属化フィルム１における４列目、３列目および２列目の大面積電極列領域Ａ４，Ａ３，Ａ２に対向する。上層の金属化フィルム１の４列目の小面積電極列領域Ｂ４に対し、その直下に下層の金属化フィルム１の側縁の１列目の大面積電極列領域Ａ１が対向している。絶縁マージン８は電極引き出し接続部７に対向する。要するに、一方の金属化フィルムにおける小面積電極列領域は他方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域に対し対向している。

【0049】

ここで、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域と他方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域とが対向すると短絡破壊するおそれがあるため、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける小面積電極列領域（一対の細分化小電極）に対向することが好ましい。なお、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域と他方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域とが対向するのを回避する観点からは、一方の金属化フィルムにおける大面積電極列領域のすべてが他方の金属化フィルムにおける細分化小電極（一対の細分化小電極のいずれか一方）に対向していればよい。

【0050】

上記のように上層の金属化フィルム１と下層の金属化フィルム１とを重ね合わせた状態で、図４に示すように、巻芯９の外周部に多重に巻回し、さらに最外層に外装フィルム１０を巻回した上でプレスによって図示のように細長小判状に扁平化し（扁平率が０．７以上）、金属化フィルム多層体１１を得る。さらに、金属化フィルム多層体１１の軸方向両端において金属溶射により電極引き出し部（メタリコン）１２，１２が形成され、高扁平の金属化フィルムコンデンサ素子Ｃを得る。電極引き出し部１２，１２は軸方向両側の電極引き出し接続部７，７に電気的に接続される。

【0051】

なお、上記のように２枚重ねにした長尺な金属化フィルム１，１を巻回する代わりに、２枚重ねの短尺な金属化フィルム１，１を積層するタイプのコンデンサ素子もある。

【0052】

上記のように本実施例においては、分割電極５Ｂを小面積化するに際して、第１の絶縁スリット４で区画された分割電極５Ｂ自体においてその内部に新たに第２の絶縁スリット４ｂと第２のヒューズ６ｂを設けることにより一対の細分化小電極５ｂ，５ｂを作っている。個々の細分化小電極５ｂの面積は元の分割電極５Ｂの面積の約２分の１であって、小面積化が実現されている。その結果、細分化小電極５ｂの絶縁破壊発生時に蒸着金属の飛散によって分断され無効化される電極面積は、元の分割電極５Ｂの場合に比べて減少することになり、もって静電容量の減少が抑制され、耐電圧性能が向上する。

【0053】

また、分割タイプの電極の数を倍増するに当たり、基礎とする分割電極５Ｂ自体の内部で２分割（細分化）するので、第２のヒューズ６ｂの増加に関して、１つの分割電極５Ｂ当たり１つのみの第２のヒューズ６ｂの増加で済ませることができる。すなわち、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を倍増する従来例改良案（図８）の場合の少なくとも２つのヒューズ増加に比べて半減できる。このようにしてヒューズ数の増加を抑制できるため、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加を抑制でき、また温度上昇を抑えることができる。

【0054】

さらに、分割タイプの電極の数を倍増するに当たり、基礎とする分割電極５Ｂ自体の内部で２分割（細分化）するので、増加する第２の絶縁スリット４ｂの数は、１つの分割電極５Ｂ当たり１つのみで済む。すなわち、大面積電極列領域・小面積電極列領域のセットの数を倍増する従来例改良案（図８）の場合の少なくとも４つの絶縁スリット増加に比べて４分の１へ削減できる。その結果、第２の絶縁スリット４ｂの数の増加ひいては第２の絶縁スリット４ｂの面積の増加が抑制される。すなわち、有効電極面積の減少を抑制し、コンデンサ素子の小型化を進めることが可能となる。

【0055】

また、上記の実施例においては、第２のヒューズ６ｂのヒューズ幅Ｗ２を第１のヒューズ６のヒューズ幅Ｗ１以下に設定しており、これにより次のような利点がさらに発揮される。

【0056】

ある細分化小電極５ｂに絶縁破壊が発生したとき、その細分化小電極５ｂに対して隣接する電極領域から電流を流入させるヒューズについては、隣接する大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２…）との境界にある第１のヒューズ６と隣接するもう一つの細分化小電極５ｂとの境界にある第２のヒューズ６ｂとがある。分割電極５Ｂを細分化して細分化小電極５ｂ，５ｂを形成するに当たり、もし、得られた一対の細分化小電極５ｂ，５ｂどうし間に第２のヒューズ６ｂを形成しないで、両細分化小電極５ｂ，５ｂが完全に分断されているとすると、個々の細分化小電極５ｂでは面積減少のためにエネルギーが少なくなり、絶縁破壊の際にヒューズ動作が起きにくくなり、安全性の低下を招来する。この現象は高温になるほど顕著に現れる。そこで、隣接する細分化小電極５ｂからエネルギーをもらってヒューズ動作が起きやすくするために、隣接する細分化小電極５ｂ，５ｂどうし間の第２の絶縁スリット４ｂに切り目を入れて、そこを第２のヒューズ６ｂとする。絶縁破壊を起こした細分化小電極５ｂに対しては、大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２…）から第１のヒューズ６を介して電流が流入するとともに、隣接する細分化小電極５ｂから第２のヒューズ６ｂを介して電流が流入する。そして、第１のヒューズ６の部分においても第２のヒューズ６ｂの部分においても絶縁破壊の細分化小電極５ｂを切り離すことで、絶縁を回復する。ここにおいて、容量の大きな大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２…）に臨む第１のヒューズ６のヒューズ幅Ｗ１を大きくし、容量の小さな隣接する細分化小電極５ｂに臨む第２のヒューズ６ｂのヒューズ幅Ｗ２を小さくしてあるので、絶縁破壊の細分化小電極５ｂを大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２…）から切り離す動作と隣接する細分化小電極５ｂから切り離す動作とをともに確実なものにすることが可能になる。

【0057】

大面積電極列領域Ａｉ（ｉ＝１，２…）の構成については、別態様として、図５に示すように構成してもよい。すなわち、フィルム長手方向Ｘに沿って、小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２…）の分割電極５Ｂのピッチよりも大きなピッチの相対的により大面積分割状態で複数の分割電極５Ａに区画されている。詳しくは、２列目、３列目および４列目の大面積電極列領域Ａ２，Ａ３，Ａ４は、フィルム幅方向Ｙに伸びる直線状の絶縁スリット４ｃによってフィルム長手方向Ｘで区画されるが、この直線状の絶縁スリット４ｃのピッチは小面積電極列領域Ｂｉにおける第１の絶縁スリット４のピッチよりも大きなものとなっている。ここでは一例として、分割電極５Ｂの６ピッチ分が１ピッチ分の分割電極５Ａに相当している。直線状の絶縁スリット４ｃは第１の絶縁スリット４の中央線分の延長線として形成されている（なお、これのみに限定されない）。直線状の絶縁スリット４ｃの配列は、２列目と３列目とで分割電極５Ｂの３ピッチ分ずつずれており、また、３列目と４列目とでも分割電極５Ｂの３ピッチ分ずつずれている。結果として、２列目と４列目は同相関係となっている。なお、直線状の絶縁スリット４ｃの配列はこれのみに限定されない。１列目の大面積電極列領域Ａ１については、先の実施例と同様に、フィルム長手方向Ｘに連続した領域となっている。

【0058】

分割電極５Ａの面積としては上記以外にも可能であって、最小面積としては１つの細分化小電極５ｂの面積より大きければよく、より好ましくは一対の細分化小電極５ｂ，５ｂの合計面積より大きいものがよい。

【0059】

以上をまとめると、コンデンサ素子用の金属化フィルムに関して、小面積電極列領域Ｂｉ（ｉ＝１，２…）における各分割電極５Ｂをそれ自身の内部で分割し一対の細分化小電極５ｂ，５ｂを形成した上で、両者を第２のヒューズ６ｂを介して接続した構成としたので、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加と有効電極面積の減少を抑制しつつ、耐電圧性能、保安性能を向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は、コンデンサ素子用の金属化フィルムに関して、その耐電圧性能および保安性能を向上させる上で、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増加と有効電極面積の減少とを抑制する技術として有用である。

【符号の説明】

【0061】

１ 金属化フィルム
２ 誘電体フィルム
３ 蒸着電極
４ 第１の絶縁スリット
４ｂ 第２の絶縁スリット
５Ｂ 分割電極
５ｂ 細分化小電極
６ 第１のヒューズ
６ｂ 第２のヒューズ
７ 電極引き出し接続部
８絶縁マージン
Ａｉ（ｉ＝１，２…） 大面積電極列領域
Ｂｉ（ｉ＝１，２…） 小面積電極列領域
Ｘ 誘電体フィルム長手方向
Ｙ 誘電体フィルム幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】