コンデンサフィルム – あなたは電子回路に興味があり、DIYを楽しんでいますか？コンデンサを正しく理解し、使いこなすことが大切です。コンデンサは、様々な用途に使われる重要な受動部品です。
今回は、汎用性とコストパフォーマンスに優れた無極性コンデンサ、「コンデンサフィルム」についてご紹介します。
後述するマイラーコンデンサやポリエステルコンデンサとしてご存知の方もいらっしゃるかもしれません。また、このデバイスがどのようなものなのか、受動素子の仕組みや用途などについてもご紹介します。
では、さっそくご紹介しましょう。
フィルムコンデンサとは？
キャパシタフィルムは、エネルギー貯蔵と薄いプラスチックフィルムを誘電体とするデバイス（無極性コンデンサ）です。また、メーカーは時々プラスチックフィルムを金属化するので、特定のアプリケーションデバイスを金属化コンデンサと呼ぶことができます。
さらに、プラスチックフィルムの一部は、形状（長方形やキャンディー状）を形成するために積層されていることに気づかれるでしょう。誘電体には、PTFE（四フッ化エチレン樹脂）、PET（ポリエチレンテレフタレート）、PP（ポリプロピレン）、PPS（ポリフェニレンスルフィド）などがある。
では、コンデンサーフィルムを使うと、どんなメリットがあるのでしょうか？
まず、デバイスがすぐに摩耗しないこと。したがって、高周波や高電圧の用途に有効である。次に、デバイスの歪み率が低いため、顕著な周波数特性を持っています。また、モータランコンデンサやACコンデンサとしても機能する。
フィルムコンデンサの特徴
コンデンサフィルムは無極性であり、負の温度特性はない。そのため、大電力を支える電源やAC信号に使用でき、産業用途にも最適です。
しかし、それだけではありません。
このコンデンサーフィルムは、大電流パルスで高精度のコンデンサー値を持つ。だから、弱点のある他のタイプのコンデンサーよりも長く値を維持することができる。
また、故障率が小さく、自己インダクタンス、誘電正接、等価直列抵抗（ESR）も小さい。
また、フィルムコンデンサは特殊なネジ式端子とコンパクトなサイズにより、大電流に耐えることができる。
きちんと起動し、200ボルトアンペア以上の容量を持つコンデンサをお探しなら、頼りになる存在だ。 だから、耐用年数や保存期間が長いのは当然です。しかも、他のコンデンサーのような力率の悪さもない。
金属または金属箔の電極を持つため、フィルムコンデンサは高いサージ電流パルスを提供することも可能です。
定格電圧は50Vから2KVまであり、さまざまな電流パルス負荷に耐えることができる。
フィルムコンデンサの記号
出典
ウィキメディア・コモンズ
フィルムコンデンサの構造
構造図
出典
ウィキメディア・コモンズ
コンデンサのフィルムを構成する最初のステップは、追加の層でもプラスチックフィルムの薄い層を得ることです。つまり、選んだ厚みによって、デバイスと紙の層の静電容量値が決まります。
そして、プラスチックフィルムの厚みは、電極間の距離に影響します。したがって、フィルムの粘度が低ければ、電極間の距離は短くなります。しかし、静電容量値は大きくなります。
一般的に、コンデンサの静電容量値は1nFから30muFの範囲になります。つまり、好みの耐圧と静電容量値に基づいてフィルムを抽出したら、コンデンサを金属化する。
そして、亜鉛やアルミでメタライズするのがよいでしょう。そして、”マザーロール “の作成に進みます。その際、アルミシートの間にフィルムを挟み込み、ロールを作成します。
これで、ロールを平らにしたり、スリットしたり、巻いたりといった工程を経ることができます。こうすることで、コンデンサのサイズや電気的特性、直方体の部品など、好みのものができあがります。
その後、突起した電極に「シューパゲ」と呼ばれる金属加工を施す。これは、スズや亜鉛、アルミニウムなどの金属を液化して電極に保護膜を形成する工程です。これにより、コンデンサの高温耐性が向上する。
次に、圧縮空気で巻線の端にスプレーし、電圧をかけます。こうすることで、電極表面にある欠陥を焼き切ることができる。
また、コンデンサーは水分の影響を受けやすい。しかし、シリコンオイルなどの絶縁性液体を注入することで対処することができます。
そして、コンデンサの金属端子に巻線をはんだ付けしていきます。その後、再度、安全塗装を施します。その後、外部ケーシングや保護膜に本体を浸します。
フィルムコンデンサの仕組み
フィルムコンデンサは、コンデンサと同じ仕組みです。つまり、電極に電荷とエネルギーを蓄える。そして、それをインダクタと一緒に使って、LC発振回路を作ります。
では、コンデンサーのフィルムはどのように検査するのでしょうか。マルチメータをオーム単位（10K〜1m）で読めるようにセットすればよいのです。そして、コンデンサのそれぞれのリード線に接続したマルチメータのリード線を接触させます（黒をマイナス、赤をプラスに）。これで、ゼロから読み取りを開始し、ゆっくりと無限大に向かって移動するはずです。
また、フィルムコンデンサーの極性は、リード線の高さを見ることで分かります。短い方の端子がカソード、つまり負極性です。そして、長い方の端子が陽極、つまりプラス極性です。
フィルムコンデンサーの記号
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ウィキメディア・コモンズ
フィルムコンデンサと他のプラスチックフィルム誘電体の違いを理解する
さて、ここまででフィルムコンデンサについてご理解いただけたと思います。そこで、この項では誘電体の材質によるフィルムコンデンサの違いについて説明します。
ポリエステルコンデンサ
マイラーコンデンサ、ポリエステルコンデンサ
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このデバイスは、広く使用されている誘電体材料のうちの一つです。そして、ポリエステルコンデンサは、ポリプロピレンのような他の対応と比較して高い誘電率を持っています。そのため、小型のコンデンサを作ることができます。
また、このデバイスはマイラーコンデンサと呼ぶこともできる。さらに、ポリエステルコンデンサは安価で、自己修復性にも優れています。
さらに、このデバイスは高温になるとより多くの電力を放出する。また、温度が下限または上限に達すると、このコンデンサは最大で5％の容量変化を示します。そのため、ポリエステルは精密なコンデンサを作るには理想的な選択肢とは言えない。
コンデンサフィルム – ポリカーボネート・キャパシタ
ポリカーボネート・コンデンサは、高温用途で見かけることがほとんどです。それは、誘電率が約2.7であるためです。もちろん、ポリカーボネートフィルムが常に入手できるわけではありません。
しかし、広い温度範囲にわたって良好な電気的特性を持ち、低損失な部品である。
コンデンサフィルム – ポリスチレンコンデンサ
ポリスチレンコンデンサは、誘電率が低いです。そのため、高安定で典型的な静電容量用途に使用することができます。また、温度（-550～+850℃）に対する静電容量の安定性低下（高または低）を止めることができます。
コンデンサフィルム – カプトン（ポリイミド）コンデンサ
高温用途の部品を作るには、カプトンの方が効果的です。そして、このコンデンサは約3.4という高い誘電率を持っているからだ。しかし、金属化コンデンサは自己修復能力が低い。
コンデンサフィルム – PTFEコンデンサ
このコンデンサもまた、驚くべき安定性を実現する低損失デバイスです。しかも、小面積の部品を作るのに適している。そして、PTFEは高温のアプリケーションとの相性が良くないからだ。また、静電容量値が低く、価格もかなり高い。
PPSコンデンサ
PPフィルムコンデンサ
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ウィキメディア・コモンズ
PPSは、精密コンデンサを作るのに最適な材料です。そしてそれは、その際立った温度特性のおかげでもある。さらに、PPSコンデンサとポリカーボネートコンデンサは、絶縁破壊強度と同様の誘電率を有しています。したがって、電気回路でポリカーボネートをPPSに置き換えることができる。また、自己回復能力も高い。
コンデンサフィルム – フィルムコンデンサにはどのような種類がありますか？
プラスチックフィルムコンデンサには2種類あります。
1.メタライズドフィルムコンデンサ。
メタライズドフィルムコンデンサ
誘電体がプラスチックフィルムと並んで2枚のメタライズドフィルムで構成されているものです。また、電極は片面または両面にアルミ蒸着（約0.03μm）を施したものである。
さらに、電極間が短絡しても、部品は無傷でいられる。このデバイスの欠点は、電流サージの定格に制限があることです。しかし、このコンデンサを使用すれば、欠陥のない高品質の製品を製造することができる。
2.箔コンデンサ。
フィルム／フィルムコンデンサ
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箔コンデンサは、2枚のプラスチックフィルムで誘電体を構成しています。そして、それぞれの電極には、金属箔（ほとんどの場合、アルミニウム）の層があります。だから、電極（金属箔）との電気的接続が容易なこの構造に頼ることができます。さらに、箔コンデンサは大電流サージに対応することができる。
誘導性フィルム／アルミ箔コンデンサ
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フィルムコンデンサーと電解コンデンサー、セラミックコンデンサーとの違いは？
まず、3つのコンデンサはすべて誘電体が異なり、それが性能を左右する。つまり、フィルムコンデンサは静電容量値の幅が広い。しかし、電解コンデンサとセラミックコンデンサは歪み率が低いので、静電容量の小さい回路に適しています。
次に、フィルムコンデンサは誘電体に薄いシート状のプラスチックフィルムを使用したもので、両極性である。一方，他の2つのコンデンサ（セラミックコンデンサと電解コンデンサ）は，それぞれ両極性のセラミック材料と極性の酸化物のシートで構成されている。
フィルムコンデンサはエージング時間が長いため、高電圧・高周波用途に最適である。しかし、他のセラミックコンデンサや電解コンデンサは、エージング時間が短い。
コンデンサフィルム – フィルムコンデンサーの用途
オーディオ用クロスオーバー
A/Dコンバーター
パルスレーザー
パワーエレクトロニクス機器
安全コンデンサ
X線フラッシュ
スナバコンデンサ
妨害波抑制用
電圧平滑用コンデンサ
巻き取り
コンデンサフィルムは，無極性デバイスであり，優れた特性を有している。従って，電力用や交流信号用に最適である。そして、高精度な容量値を持っている。さらに、他のコンデンサに比べてエージング時間が長いという特徴がある。
したがって、高電圧に耐える信頼性の高いコンデンサが必要な場合、フィルムコンデンサは最適な選択肢となります。もっと詳しく知りたいですか？お気軽にお問い合わせください。
