(57)【要約】【課題】誘電率向上を目的として比誘電率の大きな粒子を利用するにあたって、フィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いる金属化したフィルムを使用した金属化フィルムコンデンサにおいて、フィルム強度と薄さを得るためにフィルムを延伸した場合でも、フィルムに比誘電率の大きな粒子を設ける場合に発生する絶縁破壊電圧の低下を回避した金属化フィルムコンデンサを提供することを課題としている。【解決手段】フィルムの片面に蒸着電極層を有する金属化フィルムを重ね合わせた金属化フィルムコンデンサにあって、隣り合う金属化フィルムと金属化フィルムの間に、高誘電体粒子が含有された樹脂組成物の層を有する金属化フィルムコンデンサを提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの片面に蒸着電極層を有する金属化フィルムを重ね合わせた金属化フィルムコンデンサにあって、前記金属化フィルムとそれと隣り合うと前記金属化フィルムとの間に、高誘電体粒子が含有された樹脂組成物の層を有する金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムとは別の単独のシートである請求項１の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項３】
前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムの蒸着電極層側の表面に設けられた請求項１の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項４】
前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムのフィルム側の表面に設けられた請求項１の金属化フィルムコンデンサ。
【請求項５】
前記樹脂組成物のバインダ樹脂が、前記金属化フィルムのフィルム樹脂よりもガラス転移温度が低い請求項１−４の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、金属化フィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属化フィルムコンデンサは、一般的にポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いる金属化したフィルムを使用していて、両面を金属化したフィルムとそれより幅を狭めた金属化していないフィルムとで重ね合わせるか、または、片面を金属化したフィルムを交互にずらして重ね合わせ、その後、重ね合わせた上記の方法により生じた端面のはみ出した部分に、金属を溶射しメタリコン電極を設けている。
ところで、上記のポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどのフィルムは、比誘電率が２から３と十分ではないため、特許文献１では、フィルムの誘電率向上とコンデンサとしての容量密度の向上とを目的として、フィルムに高誘電体粒子を混合し二軸延伸する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−６９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の高誘電体粒子を混合したフィルムは、二軸延伸することにより、フィルム強度と薄さを得ることになるが、二軸に延伸するときに、フィルムに混合した高誘電体粒子とフィルムの樹脂とのあいだで空隙ができやすく、そのためにコンデンサとしての絶縁破壊電圧が低下しやすい。
【０００５】
本発明は、誘電率向上とコンデンサとしての容量密度の向上とを目的として、比誘電率の大きな粒子をフィルムに設ける場合に発生する、絶縁破壊電圧の低下を回避した金属化フィルムコンデンサを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、下記の金属化フィルムコンデンサを提供するものである。
（１）フィルムの片面に蒸着電極層を有する金属化フィルムを重ね合わせた金属化フィルムコンデンサにあって、前記金属化フィルムとそれと隣り合うと前記金属化フィルムとの間に、高誘電体粒子が含有された樹脂組成物の層を有する金属化フィルムコンデンサ。
（２）前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムとは別の単独のシートである（１）の金属化フィルムコンデンサ。
（３）前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムの蒸着電極層側の表面に設けられた（１）の金属化フィルムコンデンサ。
（４）前記樹脂組成物が、前記金属化フィルムのフィルム側の表面に設けられた（１）の金属化フィルムコンデンサ。
（５）前記樹脂組成物のバインダ樹脂が、前記金属化フィルムのフィルム樹脂よりもガラス転移温度が低い（１）−（４）の金属化フィルムコンデンサ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属化フィルムコンデンサの誘電体部分において、高誘電体粒子のある層とない層に分離しているので、高誘電体粒子のある層では全体の誘電率を向上させながら、高誘電体粒子のない層では全体の絶縁破壊電圧の低下を回避ことができる金属化フィルムコンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に述べるフィルムは、熱可塑性の樹脂をフィルム化したもので、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、またはポリ４メチルペンテン−１など延伸可能な樹脂が単独またはブレンドして使用できる。
また、これらの樹脂に、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂系樹脂、ポリサルホン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂またはポリサルフィド系樹脂等の公知の樹脂を添加したり、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエンラバーまたはフッ素ゴム等の公知のゴムを添加したり、有機の充填剤を必要に応じて添加したりした樹脂をフィルム状に成形したものである。
また、必要に応じて、核剤、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤及び難燃剤等の添加剤を添加してしたものも含まれる。
【０００９】
また、フィルムは押出等により製造され、延伸されるのが好ましい。延伸することにより、フィルム強度と薄さを得ることができる。延伸倍率は、一軸方向で１．５倍から１５倍、二軸延伸比は１：５から５：１が適当であるが、特にこれに限定されるものではない。
【００１０】
また、フィルムの外表面は、フィルム間の滑り性、樹脂組成物との密着性、または耐圧用等に含侵される絶縁油の含侵性を得るために、粗面化するのが好ましい。この粗面化は、表面層のフィルムの結晶変態、他の樹脂とのブレンド等により製造工程中で形成することができる。また、凹凸のあるロールに接触させてフィルム表面自体を変形させてもよい。粗面の大きさは、フィルムの厚さにもよるが、中心線の平均粗さで０．０５μｍから１μｍ程度となる。
表面層のフィルムの結晶変態を利用して表面を粗面化する場合は、たとえば、完全に溶融しない低い温度で一軸方向に延伸した後、溶融する高い温度で二軸方向に延伸する方法、または、未延伸フィルムに先ず熱処理してとくに表面の結晶化を進めると多数の微細な結晶が生成し、この未延伸フィルムを延伸されると、結晶とそうでない部分の固さの差により、その微細な結晶に起因する均一な微細表面の突起が形成される方法など特に限定なく利用できる。
また、樹脂に他の樹脂をブレンドして表面を粗面化する場合は、たとえば、ポリ４メチルペンテン−１を３０質量％から３００質量％程度添加する方法など特に限定なく利用できる。
なお、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンをフィルムとして使用する場合など被着性が弱い材料の場合には、フィルムの表面にプライマー等を設けたり、放電処理などしたりして被着生性を改善させるのが好ましい。
【００１１】
本発明に述べる高誘電体粒子は、比誘電率が１０以上の粒子で、平均粒径が０．０１μｍから２μｍ程度で、この高誘電体粒子が含有される下記の樹脂組成物層の厚さよりも充分小さいことが必要で、大きいほど、絶縁破壊電圧が低下しやすい。また、高誘電体粒子が含有された樹脂組成物層の樹脂１００質量部に対して、１０質量部から５００質量部程度添加する。添加量が多いほど、樹脂組成物層が硬くなったり、高誘電体粒子が脱落しやすくなったりするので、これらを考慮してできるだけ多く添加する。
高誘電体粒子としては、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、酸化タンタルなどの酸化物、複合酸化物など入手可能なものが特に限定なく使用できる。
また、高誘電体粒子の表面は、オルガノポリシロキサン、チタン系カップリング剤、多価アルコールなどで被覆すると樹脂との密着性が増加し、または高誘電体粒子に孔部があれば孔部が充填されるので、製造工程中空隙ができにくくなり好ましい。
【００１２】
本発明に述べる樹脂組成物は、上記の高誘電体粒子に樹脂をバインダとして混合したもので、フィルムの金属を設けた方の表面またはフィルムの金属を設けていない反対側の表面に印刷等により設けるか、またはコンデンサ素子として重ね合わされる金属化フィルムと金属化フィルムとの間に、別部材のシートとして設ける。
樹脂組成物を印刷等により設ける場合、上記の高誘電体粒子とバインダ樹脂と溶剤とで調合したもの、または無溶剤で調合したものが使用できる。上記の高誘電体粒子にバインダ樹脂を混合することにより、樹脂組成物が印刷される表面に強固に被着し、特に連続巻き取り工程を円滑に行うことができる。フィルム表面に樹脂組成物を設ける時期は、フィルム表面に蒸着電極層を設けた後が好ましい。フィルム表面に蒸着電極層を設ける前に樹脂組成物を設けると、樹脂組成物からのガス等により真空蒸着が不安定になる場合がある。
また、樹脂組成物を別部材のシートとして設ける場合、樹脂組成物の表面は、高誘電体粒子が分散しているために、粗面化しやすく、粗面の大きさを、中心線の平均粗さで０．０５μｍから１μｍ程度にすると、耐圧低下の要因となる重ね合わせ間の空気層を増加させずに重ね合わせ間の部分的なはり付きを防止でき好ましい。
【００１３】
樹脂組成物を別部材としてシート状に成形した場合、コンデンサ素子として重ね合わせする前では、金属化フィルムとは別工程のため、金属化フィルムの蒸着面を傷つける心配がないが、あまり誘電体粒子の添加量が多いとシート化が困難になり、特にコンデンサ素子として重ね合わせするのに巻回する場合には、厚さが薄いとシートが切断しやすくなりやすい。
樹脂組成物を蒸着電極層側表面に印刷等により設けた場合、蒸着電極の耐湿性、耐傷を改善することができ、厚さも薄くできる場合があるが、特に印刷のとき、溶剤等の選択を誤ると蒸着電極層に浸透しての蒸着電極とフィルムとの被着性が減ずる場合がある。
樹脂組成物を蒸着電極層とは反対側のフィルム表面に印刷等により設けた場合、フィルム面全面に塗布でき、印刷で蒸着電極とフィルムとの被着性が減ずることはないが、製造工程中、金属化フィルムの蒸着面を傷つける心配がある。
【００１４】
バインダ樹脂としては、基材となるフィルムの材質に合わせてフィルムと密着性の良好なものが選択される。たとえばシリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ブタジエン系樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂など通常の樹脂が使用できる。
特に、前記樹脂組成物の層のバインダ樹脂が、前記金属化フィルムのフィルム樹脂よりもガラス転移温度が低いのが好ましい。そうすることにより、コンデンサ素子を作成後、加熱処理により、重ね合わせ間に発生した空気層にバインダ樹脂が移動しやすくなり、コンデンサとしての耐圧が改善しやすい。ガラス転移温度が低いバインダ樹脂としては、ガラス転移温度−７０〜＋１５℃程度の樹脂で、たとえば、アクリル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ブタジエン系樹脂、シリコーン樹脂などが使用できる。
【００１５】
溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルセロソルブ等のエーテル類；酢酸メチル、酢酸エーテル等のエステル類；ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド及びスルホン類；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエタン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン、モノクロルベンゼン、ジクロルベンゼン等の芳香族類、高沸点芳香族ナフサ等が使用できる。
また、必要があれば、難燃剤、酸化防止剤表面平滑剤、紫外線吸収剤、粘度調整剤、硬化触媒、顔料分散剤、顔料沈降防止剤等を用いることができる。
【００１６】
本発明に述べる金属化フィルムとしては、フィルム片面表面に金属を設け、電極形状にしたもので、金属としては、アルミニウム、銅、亜鉛またはそれらの合金などが限定なく使用できる。またそれら金属に添加するものとして、ケイ素、チタンなどが使用できる。一般的には、真空蒸着などにより製膜できる。蒸着膜の厚さは、通常の金属化フィルムコンデンサ用の厚さと同様で、１Ω／□から５０Ω／□程度の抵抗値の厚さで、特に限定なく使用できる。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
（実施例１）
まず、高誘電体粒子の含有しないポリプロピレン樹脂チップを用意し、押出装置に投入し、Ｔダイより押し出して、未延伸フィルムを作成した。層の厚さは、３０μｍであった。
次に、この未延伸フィルムの温度が１３０℃を越えてから延伸を開始するまでの時間が８秒で、１４０℃で一軸方向に延伸した後、１５０℃で二軸方向に延伸し、厚さ３μｍの延伸フィルムを得た。この延伸方法により、フィルム表面には平均で０．３μｍほどの均一な凹凸が形成された。
次に、このフィルムの表面に抵抗値が２０Ωの厚さでアルミニウムを蒸着して、蒸着電極層を形成した。
次に、ポリエステル樹脂１００質量部と、平均粒径０．５μｍのチタン酸バリウム粒子２００質量部とを主体とした混合物をメチルエチルケトンとメチルセロソルブの混合溶液に混合後、ミルで分散攪拌し、塗布液とした。
次に、この塗布液を固化後の厚さが３μｍになるように、蒸着電極層とは反対表面に塗布し、加熱炉で加熱し樹脂組成物層を得た。この樹脂組成物層の表面には平均で０．４μｍほどの均一な凹凸が形成された。
次に、この金属化フィルムの蒸着電極層を上にして、２枚重ね合わせて巻回し、加熱加圧成形して扁平の柱状体とした。次に、その柱状体の両端面に、銅、その表面に錫の溶射によるメタリコン電極を設けた。
次に、コンデンサ素子のメタリコン電極に、０．３ｍｍ厚の銅箔からなる引き出し電極をはんだ付けした。そして一端が開放したケースにコンデンサ素子を収納し、樹脂封止した。
【００１８】
（実施例２）
まず高誘電体粒子の含有しないポリエチレンテレフタレート樹脂チップを用意し、押出装置に投入し、Ｔダイより押し出して、未延伸フィルムを作成した。このフィルムの厚さは、４０μｍであった。
次に、この未延伸フィルムを１４０℃に加熱したロール上で１０秒熱処理し、その後温度９５℃で長手方向に延伸した後、１００℃で幅方向に延伸し、さらに定尺下で２１０℃にて５秒間熱処理を行い、厚さ３．５μｍの延伸フィルムを得た。
次に、このフィルムの表面に抵抗値が２０Ωの厚さでアルミニウムを蒸着して、蒸着電極層を形成した。
次に、ポリエステル樹脂１００質量部と、平均粒径０．５μｍの酸化チタン粒子２００質量部とを主体とした混合物をメチルエチルケトンとメチルセロソルブの混合溶液に混合後、ミルで分散攪拌し、塗布液とした。
次に、この塗布液を固化後の厚さが３μｍになるように、蒸着電極層側の表面に蒸着電極の端面電極部分を除いて印刷塗布し、加熱炉で加熱し樹脂組成物層有する金属化フィルムを得た。この樹脂組成物層の表面には平均で０．４μｍほどの均一な凹凸が形成された。
次に、この金属化フィルムを使用して、以下実施例１と同様にしてコンデンサを作成した。
【００１９】
（実施例３）
まず、平均粒径０．５μｍのチタン酸バリウム粒子を、ポリプロピレン樹脂に５０質量％ブレンドしたブレンドチップを用意し、押出装置に投入し、Ｔダイより押し出して、未延伸シートを作成した。厚さは、５０μｍであった。次に、未延伸シートの温度が１３０℃を越えてから延伸を開始するまでの時間が８秒で、１４０℃で一軸方向に延伸した後、１５０℃で二軸方向に延伸し、厚さ３μｍの樹脂組成物のシートを得た。この延伸方法により、シート表面には平均で０．３μｍほどの均一な凹凸が形成された。
次に、この樹脂組成物のシートを中間に、抵抗値が２０Ωの厚さでアルミニウムを蒸着して、蒸着電極層を形成した実施例１のポリプロピレン樹脂の２枚の金属化フィルムではさんで計３枚重ね合わせて巻回し、次に、以下実施例１と同様にしてコンデンサを作成した。
【００２０】
（実施例４）
塗布液として、ポリウレタン樹脂（ガラス転移温度−２０℃）１００質量部と、平均粒径０．５μｍのチタン酸バリウム粒子２００質量部とを主体とした混合物をメチルエチルケトンとメチルセロソルブの混合溶液に混合後、ミルで分散攪拌した。この塗布液以外実施例１と同様にしてコンデンサを作成した。
【００２１】
（比較例１）
実施例１の樹脂組成物層を設けないで、フィルムの厚さを６μｍとし、コンデンサの直径、その他は実施例１と同様にコンデンサを作成した。
（比較例２）
実施例２の樹脂組成物層を設けないで、フィルムの厚さを６．５μｍとし、コンデンサの直径、その他は実施例２と同様にコンデンサを作成した。
【００２２】
次に、得られたそれぞれ５０個の金属化フィルムコンデンサの、容量と絶縁破壊電圧とを測定した。絶縁破壊電圧は、電圧を１００Ｖ／秒の昇圧速度で印加し、コンデンサが絶縁破壊し、１０ｍＡ以上の電流が流れた時点の電圧とし、比較例と共に、表１に結果を示した。
【００２３】
【表１】
2014194999.tif 000002
【００２４】
表１に示す結果の通り、本発明品は、比較例と比べ、絶縁破壊電圧を維持しながら容量が格段に増加した。また、樹脂組成物のバインダ樹脂が、金属化フィルムのフィルム樹脂よりもガラス転移温度が低いものを使用した場合、コンデンサとしての耐圧が改善された。