JP2506628B2 - 金属化フイルムコンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、金属化フィルムコンデンサに関し、特にそ
の金属薄膜電極の構成に関する。

従来例の構成とその問題点 従来より金属化フィルムコンデンサの金属薄膜電極の
構成には種々のものがあるが、構成の容易さと価格とか
ら、亜鉛単体、アルミニウム単体の構成がほとんどを占
めている。亜鉛とアルミニウムとを二層にしたり、両者
の合金とすることも、公知であるが、作成の繁雑さに比
べるとその効果は大きなものではなかった。亜鉛の問題
点は、耐湿性に欠ける点と、部分放電による活性酸素と
の反応が鈍く、誘電体を劣化させやすいことである。ア
ルミニウムの問題点は、亜鉛と逆に部分放電による活性
酸素との反応が速く、誘電体を酸化劣化から守ることは
できるが、金属薄膜電極自体が酸化して酸化アルミニウ
ムに変化し、静電容量の減少が大きいことである。

発明の目的 本発明の目的は、部分放電による活性酸素により、誘
電体も金属薄膜電極も酸化劣化させないような金属化フ
ィルムコンデンサを供することである。

発明の構成 本発明の構成は、プラスチックフィルム上にアルミニ
ウムに対してシリコンを５〜40重量部含むアルミニウム
合金、または亜鉛に対してシリコンを３〜30重量部含む
亜鉛合金よりなる金属薄膜電極を有する金属化フィルム
を用いたことを特徴とする。この構成は簡単に言えば、
従来の金属薄膜電極にシリコンを加えるということであ
る。シリコンはアルミニウムよりも部分放電による活性
酸素との反応が速く、しかも酸化シリコンは絶縁物とい
う特徴がある。この結果、亜鉛と組み合わせれば、従来
公知のアルミニウムとの組み合わせに比べて、部分放電
による活性酸素をいち早く消費し、この結果、活性酸素
が誘電体を酸化劣化させることを防ぐ働きがある。

シリコンをアルミニウムと組み合わせれば、やはり、
アルミニウムよりも活性酸素を早く消費するので、アル
ミニウムの金属薄膜電極が酸化されて、静電容量が減る
ことを防止する。シリコンは純度にもよるが、体積抵抗
値がアルミニウムや亜鉛の1000倍以上はあるので、酸化
する前と後とで金属薄膜電極の面抵抗値が大きく変化す
ることはない。蒸着用として用いるシリコンは低純度の
もので良い。

シリコンとアルミニウムまたはシリコンと亜鉛とを各
々蒸着する際には、各々のボートやルツボから個別に蒸
着する手法を用いることもできるし、合金をフラッシュ
蒸着などの手法により、単一のボートから蒸着すること
もできる。

実施例の説明 第１図，第２図に本発明による金属化フィルムコンデ
ンサの要部断面図の例を示す。なお、第１図，第２図で
は、シリコンとアルミニウムとを用いたが、これはアル
ミニウムを亜鉛に変える構成でもよい。

第１図は、プラスチックフィルム１上にまずシリコン
２の薄膜を設け、次にアルミニウム３の薄膜を設けて金
属化フィルムとする構成である。これはアルミニウム３
の薄膜の上にシリコン２の薄膜を重ねる構成でもよい。
第２図は、プラスチックフィルム１の上にシリコンとア
ルミニウムとの合金４の薄膜を設けた構成である。

第１図，第２図の構成は、従来より電極端部の電界を
緩和して部分放電を抑制するために、半導体を用いる構
成と似ている。けれどもシリコンは半導体ではあって
も、薄膜化した時の面抵抗値が高いので、電界を緩和す
る効果はほとんどなく、本発明の構成において部分放電
開始電圧は、シリコンを用いない従来の金属化フィルム
コンデンサと変わらない。

シリコン中の不純物を増して面抵抗値を下げ電界を緩
和させようとすると、tanδが高くなる欠点があり、好
ましくない。本発明の効果は、シリコンの体積固有抵抗
値が高くても発揮されるので、用いるシリコンの純度は
可能な限り、高い方が好結果をもたらすものである。

以下に具体的な実施例を述べる。

実施例１ 厚さ８μｍのポリプロピレンフィルムの片表面に、純
度98％のシリコンを面抵抗値が10⁹〜10¹⁰Ω／□の範囲
の厚さまで蒸着した。このシリコンの表面に、第１図と
同様の構成で、アルミニウムを蒸着した金属化フィルム
と、亜鉛を蒸着した金属化フィルムとを作成した。な
お、アルミニウムの面抵抗値は３〜４Ω／□であり、亜
鉛の面抵抗値は４〜６Ω／□である。また比較用とし
て、シリコンを蒸着しないで、アルミニウム、亜鉛を各
々蒸着した金属化フィルムも同時に作成した。

以上の４種類の金属化フィルムを各々１対用いて、静
電容量が10μＦのコンデンサを作成した。なお外装は、
ポリブチレンテレフタレート製のケースに素子を入れ
て、２液性のエポキシ樹脂で封止した構造である。評価
は、高温連続耐用試験と室温連続耐用試験とで行った。

第３図は高温連続耐用試験における静電容量変化率を
示す図であり、従来のアルミニウムのみの金属化フィル
ムによる金属化フィルムコンデンサの特性曲線をＢで、
本発明によるシリコンとアルミニウムとを用いた金属化
フィルムコンデンサの特性曲線をＡで示している。なお
条件は温度が70℃，課電圧がAC550Vである。この図から
明らかなように、従来のアルミニウムを用いた金属化フ
ィルムコンデンサの特性曲線ＢではJIS規格にいう、100
0時間の課電で静電容量の変化率が±４％以内にとどま
ってはいるが、課電時間が増すと静電容量の変化率は−
４％を超えて低下しつづける。これに対して本発明によ
る特性曲線Ａでは、静電容量の変化率が小さいばかりで
なく、時間が経過するにともない、単位時間当りの静電
容量の変化率が小さくなって静電容量の低下が止まる傾
向がある。

亜鉛、または亜鉛とシリコンを用いた金属化フィルム
コンデンサでは、高温連続耐用試験においては、静電容
量の変化率が小さく、問題とならない。そこで室温の連
続耐用試験を行い、このときのCR値（静電容量×コンデ
ンサ端子間絶縁抵抗、次元は〔Ω×Ｆ〕）を測定した。
これは、高温よりも、室温において金属化フィルムコン
デンサ内部の部分放電の発生量が大きいことで、アルミ
ニウムに比べて自己回復性の悪い亜鉛を用いた金属化フ
ィルムコンデンサでは、CR値の低下が問題となるからで
ある。室温はおよそ20℃〜30℃であり、課電圧AC550Vで
ある。第４図に、この結果を示す。従来の亜鉛のみを用
いた金属化フィルムによる金属化フィルムコンデンサ
（特性曲線Ｄ）では1000時間前後でCR値の低下がおき
る。第４図では、平均値を示しているので特性曲線はな
めらかであるが、実際には、各試作素子により、低下し
はじめる時間や、CR値は、ばらついている。これに対し
て、本発明によるシリコンと亜鉛を用いた金属化フィル
ムコンデンサ（特性曲線Ｃ）では、4000時間を経過して
も、CR値の低下は認められなかった。

実施例２ アルミニウムに対してシリコンを５〜40重量部含むよ
うな金属薄膜電極を用いた金属化フィルムによって、金
属化フィルムコンデンサを作成し、実施例１と同様の評
価を行った。シリコンを加えた金属化フィルムを用いた
金属化フィルムコンデンサでは、第３図と同様に連続耐
用試験において静電容量の変化率が、アルミニウムのみ
の場合に比べて明らかに小さくなった。

亜鉛に対してシリコンを３〜30重量部含むような金属
薄膜電極を用いた金属化フィルムにより、金属化フィル
ムコンデンサを作成し、実施例１と同様の評価を行っ
た。シリコンを加えた金属化フィルムを用いた金属化フ
ィルムコンデンサでは、第４図と同様に連続耐用試験に
おいて、亜鉛のみの場合と異なり、CR値の低下が認めら
れなかった。

発明の効果 以上で明らかにされたように本発明によれば、長時間
の耐用試験に際して信頼性に優れた金属化フィルムコン
デンサを供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明による金属化フィルムコンデン
サの各実施例の要部断面図、第３図は金属化フィルムコ
ンデンサを高温連続耐用試験にかけた時の静電容量の変
化率を示す図、第４図は金属化フィルムコンデンサを室
温連続耐用試験にかけた時のCR値を示す図である。 １……プラスチックフィルム、２……シリコン、３……
アルミニウムまたは亜鉛、４……シリコンとアルミニウ
ムまたは亜鉛との合金。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックフィルム上にアルミニウムに
   対してシリコンを５〜40重量部含むアルミニウム合金、
   または亜鉛に対してシリコンを３〜30重量部含む亜鉛合
   金よりなる金属薄膜電極を有する金属化フィルムを用い
   た金属化フィルムコンデンサ。