专利名称：敷金属薄膜及薄膜电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜电容器，以及制造该薄膜电容器的敷金属薄膜。
一般的薄膜电容器，是将在带状的塑料薄膜上形成金属蒸镀膜的一对薄膜(称做敷金属薄膜)，2枚重叠卷成圆柱状，再在该圆柱体的两端喷镀电极，但是最近，为了提高这种薄膜电容器的保安性，也采用如图8(展开图)所示那样的结构。
这种薄膜电容器，是将第1敷金属薄膜20和第2敷金属薄膜22，以宽度方向错开的状态平行重叠卷成圆柱状，通过在该圆柱体的两端喷镀金属，形成第1电极28及第2电极30。第1和第2敷金属薄膜20、22，都是在带状的塑料薄膜21上形成金属蒸镀膜24而得到的，但至少在第1敷金属薄膜20的金属蒸镀膜24上，通过向薄膜宽度方向延伸的非蒸镀部即蓄电部间隔边26，分割成多个蓄电部24A。另外，在各敷金属薄膜20、22上，沿着与喷镀电极28、30一侧相对侧的侧缘形成一定宽度的纵边32，以防止金属蒸镀膜24相互短路。作为第2敷金属薄膜，多将与第1敷金属薄膜相同的敷金属薄膜逆向使用。
这样的薄膜电容器，即使各薄膜20、22的金属蒸镀膜24间短路，在处于该位置的第1敷金属薄膜20的蓄电部24A和电极28的接合部份34，其金属蒸镀膜24也会因过大电流而升温蒸发。金属蒸镀膜24的厚度一般认为是均匀的，而之所以仅在该部分34发生蒸发，是因为与电极28接合界面的电阻比其它处更高。通过这种熔断作用，向包含有短路位置的蓄电部24A的通电停止，因此使电容器的过热等问题避免于未然，达到了保安性的提高。
如前所述，在蓄电部间发生短路时，在电极28和蓄电部24A的交界部34发生熔断作用的理由，可以是在于电极28和蓄电部24A接合不完全。可是，因为这种接合不完全在每个蓄电部24A上离散地产生，所以实际上，有的位置是因电极28和蓄电部24A接合不充分，在极少的电晕放电时就断线，或者有的位置是最初就没有完全连接，这就构成了使静电容量和tanδ值(介电正切)不稳定增加的原因。
因此，为提高静电容量及tanδ值的稳定性，改良电极28的喷镀方法，进行了提高电极28和蓄电部24A接合性的研究，但迄今为止，还存在有接合界面34处的电阻低，得不到充分的熔断性能的问题。
另外，图8结构的薄膜电容器，一般使用铝作为金属蒸镀膜24，使用易喷镀的锌作为电极28、30。这是因为采用这种组合，电极28和蓄电部24A的接合电阻可自然变高，所以熔断性能良好。
与此不同的是，最近人们注目于用锌作为金属蒸镀膜24的材质，这是由于用锌代替铝形成金属蒸镀膜时，具有以下优点由于腐蚀等造成的金属蒸镀膜的消失少，从而因时效造成的容量减小少。
可是，在使用锌作为金属蒸镀膜24的材质时，产生以下的问题因为是同种金属的相互接合，所以金属蒸镀膜24和电极28的密着性过于良好，熔断部34的电阻过小。即，在能够抑制因时效造成的容量减少的反面，难以得到充分的熔断性能。因此，在用锌形成金属蒸镀膜24的场合，不能采用图8那样单纯的边缘形状，而必须在电极28和蓄电部24A之间采用以极细的熔断部连接的更为复杂的边缘形状，这具有使制造成本增加的问题。
本发明就是鉴于上述情况而完成的，本发明的课题是，提供一种能够比过去产品提高熔断性能的可信赖性和提高均质性的敷金属薄膜及薄膜电容器。
为解决上述课题，本发明第1种敷金属薄膜的特征在于，具有绝缘性的薄膜、在该薄膜上形成的金属蒸镀膜、和将该金属蒸镀膜分割成多个蓄电部的非蒸镀部即蓄电部间隔边，在上述各蓄电部上，由应连接电极的电极连接用端面侧起，顺序形成沿上述电极连接用端面延伸的薄壁部、比该薄壁部壁厚大的厚壁部、和比该厚壁部壁厚小的平坦部。
本发明的第二种敷金属薄膜的特征在于，具有绝缘性的薄膜、在该薄膜上形成的金属蒸馏膜、和将该金属蒸镀膜分割成多个蓄电部的非蒸镀部即蓄电部间隔边，在上述各蓄电部上，沿着应连接电极的电极连接用端面，形成比其它部分即平坦部壁厚小的薄壁部。
另一方面，本发明的第1种薄膜电容器的特征在于，将上述任何一种敷金属薄膜作为第1敷金属薄膜，将在绝缘性薄膜上形成金属蒸镀膜而构成的第2敷金属薄膜叠层在该第1敷金属薄膜上，将上述第1敷金属薄膜的金属蒸镀膜的上述电极连接用端面连接第1电极，将上述第2敷金属薄膜的金属蒸镀膜连接第2电极。
本发明的第2种薄膜电容器的特征在于，将形成上述厚壁部的敷金属薄膜作为第1敷金属薄膜，将在绝缘薄膜上形成金属蒸镀膜而构成的第2敷金属薄膜叠层在该第1敷金属薄膜上，在将上述第2敷金属薄膜的一端部重叠在上述第1敷金属薄膜的上述厚壁部的状态下，将上述第1敷金属薄膜的金属蒸镀膜的上述电极连接用端部连接第1电极，将上述第2敷金属薄膜的金属蒸镀膜连接第2电极。
发明的实施方式
图1和图2是表示本发明薄膜电容器一个实施方式的展开图及部分断面图。该薄膜电容器是将相互宽度相等的第1敷金属薄膜1和第2敷金属薄膜2，以宽度方向错开若干的状态平行重叠回卷成圆柱状，再在该圆柱体的两端喷镀金属，借此形成第1电极12及第2电极14。另外，未图示的是在制品电容器中于两电极12、14上连接导线，然后整体形成外包装。
第1和第2敷金属薄膜1、2，都是在带状的塑料薄膜3上形成金属蒸镀膜4，但至少第1敷金属薄膜1的金属蒸镀膜4通过沿薄膜宽度方向延伸的细的非蒸镀部、即横边缘(蓄电部间隔边)10，分割为形成矩形状的多个蓄电部8。另外，在各敷金属薄膜1、2上，沿着喷镀电极12、14一侧的相对侧的侧缘上，形成一定宽度的带状的纵边缘6，以防止金属蒸镀膜4相互的短路。另外，如图2所示，作为第2敷金属薄膜2，也可逆向使用与第1敷金属薄膜1相同的敷金属薄膜。
本实施方式的特征在于，在如图3所示的各蓄电部8中，由应连接电极12、14的电极连接用端面4A一侧，顺序形成邻接电极连接用端面4A并沿电极连接用端面4A延伸的一定宽度的薄壁部8C、比该薄壁部8C壁厚大的一定宽度的厚壁部8B、和比该厚壁部8B壁厚小的平坦部8A。
本实施方式的薄壁部8C由厚壁部8B向着电极连接用端面4A逐渐壁厚减少，在电极连接用端面4A壁厚成为最小。另一方面，厚壁部8B在具有一定宽度的平坦部分取最大壁厚；向着平坦部8A侧平缓减少，连接着平坦部8A，平坦部8A的厚度在整个面上大致一定。借此，使金属蒸镀膜4的表面电阻值成为由图6的曲线所示例的那样分布。在各部分8A、8B、8C的交界处，希望金属蒸镀膜的厚度呈平缓地变化。
敷金属薄膜1、2如图2所示，第2敷金属薄膜2的薄膜3的端部(纵边缘6)置于第1敷金属薄膜1的厚壁部8B上，第1敷金属薄膜1的薄膜3的端部(纵边缘6)置于第2敷金属薄膜2的厚壁部8B上，以此方式进行重叠。这是为了在用机械方式将敷金属薄膜1、2卷起时，防止因由对方的敷金属薄膜1、2的端部摩擦而使金属蒸镀膜4受到物理的损伤。经确认，一旦由薄膜端部摩擦，即使金属蒸镀膜4不致剥离，也会发生该部分金属蒸镀膜的耐蚀性降低，并因空气中的氧和水份使金属蒸镀膜部份地消失(氧化、透明化)的现象。特别是因为最近金属蒸镀膜4有减薄的倾向，所以上述效果在实用上是重要的。
本发明的对金属蒸镀膜4的材质不做限定，在一般的薄膜电容器中使用的锌、锌合金、铝、铝合金等任何材质均可使用，但本发明特别适宜的材料是锌或锌合金。这是由于，因为在使用锌或锌合金的场合，与使用铝或铝合金时相比本发明最为显著的效果，是腐蚀等造成的金属蒸镀膜的消失少，所以具有经时效后电容器容量减小少的优点。
蓄电部8的平坦部8A、厚壁部8B、和薄壁部8C的厚度以及宽度，本发明不做特别限定，但在用锌或锌合金形成金属蒸镀膜4的场合，举出如下所述的优选范围。其数值都换算成表面电阻值(Ω/□)。
平坦部8A中的金属蒸镀膜4的厚度T1，优选为2～50Ω/□，更佳为5～30Ω/□。这是由于，若比2Ω/□厚，则在金属蒸镀膜4间发生短路时，其短路位置的周围蒸发而恢复绝缘的性质，即所谓的自我恢复性变差，因而不佳，另一方面，比50Ω/□薄时，难以形成均匀的膜。
厚壁部8B中的金属蒸镀膜4的最大厚度T2，必须比平坦部8A的金属蒸镀膜4的厚度T1更厚，但优选为1～10Ω/□，更佳为1～8Ω/□。这是因为通常没有必要使其厚度达到小于1Ω/□，而比10Ω/□更薄时则防止膜擦伤的效果不足。
薄壁部8C的厚度，优选为3～50Ω/□，更佳为4～30Ω/□。这是因为通常没有必要使其厚度达到小于3Ω/□，而比50Ω/□更薄时则担心发生电极12、14的导通性不均匀。[厚度T3部分中的表面电阻值]/[厚度T2部分中的表面电阻值]的比值优选为1.2～4，更佳为1.3～2.5。
薄壁部8C的宽度W1不做限定，但优选取为0.2～2.0mm，更佳取为0.3～1.0mm。该宽度W1如图3所示，定义为由电极连接用端面4A到厚壁部8B的最大壁厚点的距离。W1比0.2mm窄则得不到充分的熔断效果，比2.0mm宽时，必须将第1敷金属薄膜1和第2敷金属薄膜的宽度方向的错开宽度加大，不仅有效电极宽度减小并使电容器容量变小，而且产生端面折曲和电极接触不良等弊害。图3中薄壁部8C的厚度由厚壁部8B到电极连接用端面4A按1次函数减少，但也可以在薄壁部8C内设置壁厚一定的平坦部份，为了和电极12，14的连接性良好，采用在电极连接用端面4A处再增加若干厚度的结构也可。喷镀的电极12，14如图2所示侵入到比电极连接用端面4A更为内侧，将由薄壁部8C前端到某一程度的部分包覆。
厚壁部8B的宽度W2不做限定，但优选取为0.2～3.0mm，更佳取为0.5～1.5mm。该宽度W2定义为由与薄壁部8C的交界到平坦部8A的宽度。宽度W2比0.2窄时得不到充分的防止膜擦伤效果，比3.0mm宽时，则担心金属蒸镀膜4的自我恢复性恶化。另外，图3中厚壁部8B的顶上部呈平坦面，但即使不是平坦面，取平缓的曲面当然也可。
用铝或铝合金形成金属蒸镀膜4的场合，与用锌形成的场合相比，适宜的表面电阻值不同，平坦部8A的厚度T1优选为1～50Ω/□，更佳为2～30Ω/□，厚壁部8B的最大厚度T2优选为1～10Ω/□，更佳为1～8Ω/□，薄壁部8C的最小厚度T3优选为2～30Ω/□，更佳为3～25Ω/□。限定的理由和各部份的宽度与锌的场合同样。
为形成厚壁部8B及薄壁部8C，在形成金属蒸镀膜4时于薄膜3和蒸镀源之间配置屏蔽，可以部分地控制对薄膜3的金属附着量。为形成厚壁部8B，也可使用第2蒸镀源。
电极12、14的材质不做限定，但一般使用锌或锌合金。特别是在使用锌或锌合金作为金属蒸镀膜4的材质时，由密着性的观点出发，以近似的材质为佳。但并不限定为锌或锌合金。
塑料薄膜3的材质不做限定，但优选的是由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚乙烯中选择的1种，或将两种以上叠层形成，其厚度按要求设定。
如果按照上述结构构成的实施方式，则由于形成薄壁部8C，所以在提高了金属蒸镀膜4的电极连接用端面4A和电极12、14的连接性的情况下，也不依赖连接界面产生的电阻，可以得到均一而且良好的自熔特性。
特别是在用锌或锌合金形成金属蒸镀膜4并喷镀锌作为电极12、14的场合，即使电极12、14和金属蒸镀膜4的接合性过于良好而不产生充分的连接电阻，也能够因薄壁部8C而得到均一而且良好的自熔特性，所以可以采用图1所示的单纯的边缘形状，而且获得锌蒸镀膜特有的良好的自我恢复性。
另外，因为在薄壁部8C和平坦部8A之间形成厚壁部8B，在该厚壁部8B上重叠另一敷金属薄膜的端部，所以在将叠层薄膜卷起成为圆柱体时，也可防止在薄膜端部摩擦引起的金属蒸镀膜4的损伤或氧化，由此点也达到了可信赖性的提高。另外，不将长尺寸薄膜卷成圆柱状，而将矩形状的薄膜交互多数枚叠层的叠层型电容器，在叠层时同样得到防止膜擦伤的效果。
第2实施方式图4及图5是表示本发明第二实施方式的电容器的的与图2及图3同样的图。该第2实施方式与第1实施方式的不同点在于，不存在厚壁部8B，由平坦部8A直接连至薄壁部8C。本例的薄壁部8C，由平坦部8A到电极连接用端面4A壁厚逐渐减少，因此金属蒸镀膜4的表面电阻值呈图7所示例的那样分布。在可以无视金属蒸镀膜4的膜擦伤的问题时，这种结构也可以实施。
本实施方式中的薄壁部8C的宽度W3不做限定，但优选取为0.2～2.0mm，更佳取为0.3～1.0mm。该宽度W3定义为图5所示的比平坦部8A薄的部分的宽度。W3过窄时得不到充分的熔断效果，相反过宽时，第1敷金属薄膜1和第2敷金属薄膜2的宽度方向的错开宽度必须变大，不仅有效电极宽度减小电容器容量变小，而且产生端面折曲和电极的接触不良等弊害，因而不佳。另外，图5中薄壁部8C的厚度由平坦部8A侧到电极连接用端面4A侧逐渐减小，但也可在薄壁部8C内设置壁厚一定的平坦部份，为使与电极12、14的连接性良好，也可采取在电极连接用端面4A处再增加若干厚度的结构。
平坦部8A中的金属蒸镀膜4的厚度T1，优选为1～13Ω/□，更佳为1～10Ω/□。这是由于比1Ω/□厚时，在金属蒸镀膜4间发生短路的情况下，该短路位置周围蒸发而恢复绝缘的性质即所谓的自我恢复性变差，因而不佳，另一方面，若比13Ω/□薄时，难以形成更薄的薄壁部8C。薄壁部8C与第1实施方式同样，优选为3～50Ω/□，更佳为4～30Ω/□。通常没有必要使其厚达不足3Ω/□，若比50Ω/□更薄时，则担心与电极12、14的导通性不均匀。并且，[厚度T3部份中的表面电阻值]/[平坦部8A中的表面电阻值]的比值优选为1.2～4，更佳为1.3～2.5。
以铝或铝合金形成金属蒸镀膜4的场合，与以锌形成时相比，适宜的表面电阻值不同，平坦部8A的厚度T1优选为1～10Ω/□，更佳为1～8Ω/□，薄壁部8C的最小厚度T3优选为2～30Ω/□，更佳为3～25Ω/□。限定的理由和各部份的宽度与锌的场合同样，其它的结构可以与第1实施方式同样。
本发明不仅限定于上述各实施方式，在不超出本发明精神的范围内可以做种种变形。例如通过在金属蒸镀膜4之上和/或之下，蒸镀以SiOx(X为1～2的任意数)为主的无机氧化物，也可以提高金属蒸镀膜的耐蚀性。另外，也可以沿薄膜3的长尺寸方向，在薄壁部8C内，通过形成断续的纵边缘，从而在薄壁部8C内形成宽度狭窄的熔断部。此时，与薄壁部8C的小壁厚相结合，可以使熔断部的作动电流显著减小。
实施例在厚度4μm×宽度50mm的聚丙烯制薄膜上，以图1所示的第1薄膜形状形成种种厚度的金属蒸镀膜4、纵边缘6、以及横边缘10，将所得到的各种敷金属薄膜同种相互2枚逆向重叠，回卷成椭圆柱状。敷金属薄膜的纵边缘6的宽度取2.0mm、横边缘10的间距取17mm、横边缘10的宽度取0.3mm、薄膜1，2的错开宽度取1mm。对于实施例，将薄壁部8C的宽度取为0.7mm，厚壁部8B的宽度取为1mm。电容器的规格定为60μF/200V AC。对于所得的电容器的先驱物，进行了保安性试验及金属蒸镀膜的氧化性试验。在电容器先驱物的两端喷镀锌，形成电极12、14。连接导线后进行JISC 4908 9.13(2)的“带保安机构的电容器的保安试验”。对各种进行10个试验，以熔断作动者的比例进行评价。将结果示于表1。已经公知如下现象，若相对的敷金属薄膜4的端部摩擦金属蒸镀膜则耐蚀性降低，易发生氧化，使被摩擦部份的金属蒸镀膜消失(成为氧化物而透明化)。利用此现象评价对膜的磨擦的抵抗力。具体是将电容器先驱物(无外包装)装入40℃且相对湿度90％的恒温恒湿槽中，48小时后将敷金属薄膜解开观察金属蒸镀膜4的状态。将结果示于表1。表中，○表示未观察到金属蒸镀膜的氧化，△表示有的地方生成点状氧化，×表示生成连续的膜氧化。
表1
由表1可知，形成薄壁部8C的实施例1～6都显示出良好的保安性。另外，形成厚壁部8B的实施例5还能够防止膜摩擦引起的氧化。
如以上所说明的那样，按照本发明的敷金属薄膜及薄膜电容器，由于沿金属蒸镀膜的电极连接用端面形成表面电阻值高的薄壁部，所以在提高电极连接用端面和电极的连接性时，可以不依赖界面处产生的电阻，从而得到均一而且良好的熔断特性。
另外，在用锌或锌合金形成金属蒸镀膜，喷镀锌作为电极时，即使电极和金属蒸镀膜的接合性过于良好而不产生充分的连接电阻，也能够因薄壁部得到均一并且良好的熔断特性，因此可以采用单纯的边缘形状，而且得到锌蒸镀膜特有的良好的自我恢复性。
在金属蒸镀膜的薄壁部和平坦部之间形成厚壁部，将另一敷金属薄膜的端部重叠在该厚壁部上的场合，在制造叠层薄膜时，可以防止在薄膜端部因摩擦引起的金属蒸镀膜的损伤或氧化，由此谋求可信赖性的提高。
附图的简单说明图1是本发明第1实施方式的薄膜电容器的展开图。
图2是同一薄膜电容器一部份的断面图。
图3是同一薄膜电容器主要部份的断面放大图。
图4是本发明第2实施方式的薄膜电容器一部份的断面图。
图5是同一薄膜电容器主要部份的断面放大图。
图6是表示第1实施方式的敷金属薄膜电阻变化的曲线图。
图7是表示第2实施方式的敷金属薄膜电阻变化的曲线图。
图8是历来的薄膜电容器的展开图。
符号说明1 第1敷金属薄膜2 第2敷金属薄膜3 薄膜4 金属蒸镀膜4A 电极连接用端面6 纵边缘8 蓄电部8A 平坦部8B 厚壁部8C 薄壁部10 蓄电部间隔边12 第1电极14 第2电极
权利要求
1.敷金属薄膜，其特征在于，具有绝缘性的薄膜、在该薄膜上形成的金属蒸镀膜、和将该金属蒸镀膜分割成多个蓄电部的非蒸镀部即蓄电部间隔边，在上述各蓄电部上，由应连接电极的电极连接用端面侧起，顺序形成沿上述电极连接用端面延伸的薄壁部、比该薄壁部壁厚大的厚壁部、和比该厚壁部壁厚小的平坦部。
2.敷金属薄膜，其特征在于，具有绝缘性的薄膜、在该薄膜上形成的金属蒸镀膜、和将该金属蒸镀膜分割成多个蓄电部的非蒸镀部即蓄电部间隔边，在上述各蓄电部上，沿着应连接电极的电极连接用端面。形成比其它部份即平坦部壁厚小的薄壁部。
3.权利要求1所述的敷金属薄膜，其特征在于，上述金属蒸镀膜由锌或锌合金形成，上述薄壁部中的金属蒸镀膜的厚度换算成表面电阻值为3～50Ω/□，上述厚壁部中的金属蒸镀膜的最大厚度换算成表面电阻值为1～10Ω/□，上述平坦部中的金属蒸镀膜的厚度换算成表面电阻值为2～50Ω/□。
4.权利要求2所述的敷金属薄膜，其特正在于，上述金属蒸镀膜由锌或锌合金形成，上述薄壁部中的金属蒸镀膜的厚度换算成表面电阻值为3～50Ω/□，上述其它部份中的金属蒸馏膜的厚度换算成表面电阻值为1～13Ω/□。
5.权利要求1～4所述的敷金属薄膜，其特征在于，在上述金属蒸镀膜之上和/或之下形成SiOx(X为1～2的任意数)的膜。
6.薄膜电容器，其特征在于，将权利要求1～5任一项所述的敷金属薄膜作为第1敷金属薄膜，将在绝缘性薄膜上形成金属蒸镀膜而构成的第2敷金属薄膜叠层在该第1敷金属薄膜上，将上述第1敷金属薄膜的金属蒸镀膜的上述电极连接用端面连接第1电极，将上述第2敷金属薄膜的金属蒸镀膜连接第2电极。
7.权利要求6所述的薄膜电容器，其特征在于，上述金属蒸镀膜都由锌或锌合金形成，在上述第1敷金属薄膜的上述电极连接用端面上，连接由锌或锌合金构成的第1电极。
8.薄膜电容器，其特征在于，将权利要求1或4所述的敷金属薄膜作为第1敷金属薄膜，将在绝缘性薄膜上形成金属蒸镀膜而构成的第2敷金属薄膜叠层在该第1敷金属薄膜上，在将上述第2敷金属薄膜的一端部重叠在上述第1敷金属薄膜的上述厚壁部上的状态下，将上述第1敷金属薄膜的金属蒸镀膜的上述电极连接用端部连接第1电极，将上述第2敷金属薄膜的金属蒸镀膜连接第2电极。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能够提高熔断性能的可信赖性及均质性的敷金属薄膜和薄膜电容器。本发明的敷金属薄膜1具有薄膜3、在薄膜3上形成的金属蒸镀膜4、和将金属蒸镀膜4分割成多个蓄电部8的蓄电部间隔边10,在各蓄电部8上,由应连接电极12、14的电极连接用端面4A侧起,顺序形成沿电极连接用端面4A延伸的薄壁部8C、比该薄壁部8C壁厚大的厚壁部8B、和比该厚壁部8B壁厚小的平坦部8A。
文档编号H01G4/015GK1192570SQ9810560
公开日1998年9月9日 申请日期1998年1月14日 优先权日1997年1月14日
发明者石川尚纪 申请人:三菱伸铜株式会社