(57)【要約】【課題】高誘電体粒子が含有しているフィルムの表面に蒸着電極を設け捲き回した金属化フィルムコンデンサにあって、誘電率向上を目的として比誘電率の大きな粒子をフィルムに添加し、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、添加した比誘電率の大きな粒子とフィルムとのあいだで発生しやすい空隙を抑制し、それによってコンデンサとしての絶縁破壊電圧の低下を抑制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】金属化フィルムのフィルムが、３層構造で、中心層に高誘電体粒子が含有されてい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】
高誘電体粒子が含有されているフィルムの表面に、蒸着電極を設け、捲き回した金属化フィルムコンデンサにあって、前記フィルムは、３層構造で、中心層に高誘電体粒子が含有されている金属化フィルムコンデンサ。
【請求項２】
前記フィルムは、３層構造で、中心層は表面層に比べて相対的に低融点の樹脂である請求項１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、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積層するか、または、片面を金属化したフィルムを交互にずらして積層し、その後、積層し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を目的として、フィルムに比誘電率の大きな粒子を添加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、上記の比誘電率の大きな粒子を添加したフィルムは、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、フィルムに添加した比誘電率の大きな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、誘電率向上を目的として比誘電率の大きな粒子をフィルムに添加し、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、添加した比誘電率の大きな粒子とフィルムの樹脂とのあいだで発生しやすい空隙を抑制し、それによってコンデンサとしての絶縁破壊電圧の低下を抑制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）高誘電体粒子が含有されているフィルムの表面に、蒸着電極を設け、捲き回した金属化フィルムコンデンサにあって、前記フィルムは、３層構造で、中心層に高誘電体粒子が含有されている金属化フィルムコンデンサ。
（２）前記フィルムは、３層構造で、中心層は表面層に比べて相対的に低融点の樹脂である請求項１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、誘電率向上を目的として比誘電率の大きな粒子をフィルムに添加し、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、添加した比誘電率の大きな粒子とフィルムの樹脂とのあいだで発生しやすい空隙を抑制し、それによってコンデンサとしての絶縁破壊電圧の低下を抑制した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、表面層と中心層ともう一方の表面層の３層を有していて、中心層に高誘電体粒子が含有されている。製膜方法としては、共押出が利用でき、共押出後、フィルム強度と薄さを得るために延伸される。
表面層ともう一方の表面層には、高誘電体粒子が添加されないが、製造過程で混入した粒子は、フィルターを通してできるだけ排除することで、延伸工程において、表面層に残存した粒子と樹脂とのあいだで発生する空隙の数を減らすことができる。そのため、表面層は気体のバリヤ性が良好となり、延伸工程中、高誘電体粒子のある中心層で発生した空隙に外部から気体が流入することを抑制し、その空隙が減圧されているために延伸工程中またはその後この空隙が縮小しやすくなる。このことにより、絶縁破壊電圧の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、表面層またはもう一方の表面層の外表面は、フィルム間の滑り性、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、表面層の樹脂に他の樹脂と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。
【００１１】
また、中心層は表面層に比べて相対的に低融点の樹脂を使用するのが好ましい。これは、フィルムの延伸工程中において、中心層も表面層と同時に延伸されるが、中心層は低融点の樹脂であるとより軟質状態で延伸されるため、空隙の形成が抑制されやすい。
中間層の樹脂と表面層の樹脂に融点差を設けたフィルムの具体例としては、たとえばプロピレン樹脂の場合、中間層をランダム共重合ポリプロピレン樹脂層にし、表面層をホモポリプロピレン樹脂層にしたフィルムにする方法、または、中間層のポリオレフィン系樹脂中にこれに相溶する低融点エラストマー例えばスチレン−ブタジエンラバーや、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、低融点ゴム例えばエチレン−プロピレンラバー等を配合したフィルムが挙げられる。
【００１２】
また、共押出されたフィルムは、延伸される。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。
【００１３】
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、平均粒径は０．０１μｍから２μｍ程度で、フィルムを構成する中心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、フィルムを構成する中心層の樹脂１００質量部に対して、１０質量部から５００質量部程度添加する。添加量は、絶縁破壊電圧が低下しない程度で分散・押出が安定してできる程度に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、延伸時に空隙ができにくくなり好ましい。
【００１４】
本発明に述べる金属化フィルムとしては、フィルム表面に金属を設けたもので、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】
【００１５】
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、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と、高誘電体粒子の含有しないポリプロピレン樹脂チップとを用意し、それぞれ別々に共押出装置に投入し、Ｔダイより押し出して、中間層が高誘電体粒子の含有する３層構造の積層未延伸フィルムを作成した。各層の厚さは、中間層が４０μｍ、その前後の表面層が２０μｍであった。
次に、積層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６μｍの積層フィルムを得た。この結晶変態を利用した延伸方法により、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アルミニウムを蒸着して、金属電極を形成した。次に、この蒸着フィルムを２枚重ね合わせて巻回し、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。
【００１６】
（実施例２）
まず、平均粒径０．５μｍの酸化チタン粒子をポリエチレンテレフタレート樹脂に５０質量％ブレンドしたブレンドチップと、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とを用意し、それぞれ別々に共押出装置に投入し、Ｔダイより押し出して、中間層が高誘電体粒子の含有する３層構造の積層未延伸フィルムを作成した。各層の厚さは、中間層が４０μｍ、その前後の表面層が２０μｍであった。
次に、積層未延伸フィルムを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６μｍの積層フィルムを得た。この結晶変態を利用した延伸方法により、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、以下実施例１と同様にコンデンサを作成した。
【００１７】
（実施例３）
中間層となる高誘電体粒子の含有ポリプロピレン樹脂に、スチレン−ブタジエンラバーを５質量％添加・溶解した樹脂チップを、実施例１のポリプロピレン樹脂チップの代わりに使用した以外実施例１と同様にコンデンサを作成した。
【００１８】
（比較例１）
実施例１の中間層のみのフィルムを使用しその他は実施例１と同様にコンデンサを作成した。
（比較例２）
実施例２の中間層のみのフィルムを使用しその他は実施例２と同様にコンデンサを作成した。
【００１９】
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、絶縁破壊電圧を測定した。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。
【００２０】
【表１】
2014093502.tif 000002
Ａ：ポリプロピレン、Ｂ：ポリエチレンテレフタレート、Ｃ：スチレン−ブタジエンラバー、
ａ：チタン酸バリウム、ｂ：酸化チタン、
【００２１】
表１に示す結果の通り、本発明品は、比較例と比べ、絶縁破壊電圧の優れた特性を示した。また、本発明品のなかでも、中心層に低融点の樹脂を添加・溶解すると、より絶縁破壊電圧に優れた特性を示した。