(57)【要約】  【課題】  金属膜との密着性の高い誘電体フィルムと、それを用いたフィルムコンデンサを提供する。  【解決手段】  誘電体フィルム１は、有機樹脂シート３の表面に、セラミック粒子５ａが略線状に連なった粒子群５が５００μｍ以内の間隔で点在している構成を有している。この表面に金属膜１１を形成したときには、誘電体フィルム１の厚みが薄くても、金属膜１１との密着力の高いものを得ることができる。また、誘電体フィルム１の滑り性も向上するため巻回タイプのコンデンサに好適なものとなる。【選択図】図１
2015029005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機樹脂シートの表面に、セラミック粒子が略線状に連なった粒子群が５００μｍ以内の間隔で点在していることを特徴とする誘電体フィルム。
【請求項２】
前記粒子群を平面視したときに、その形状がＹ字状であり、該Ｙ字状の前記粒子群が多角形状を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の誘電体フィルムの表面に導体層を有していることを特徴とする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、誘電体フィルムおよびこれを用いたフィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムコンデンサは、例えば、ポリプロピレン樹脂をフィルム化した誘電体フィルムの表面に蒸着によって形成された金属膜を電極として有している。このような構成により、誘電体フィルムの絶縁欠陥部で短絡が生じた場合にも、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属膜が蒸発、飛散して絶縁化し、フィルムコンデンサの絶縁破壊を防止できるという利点を有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このため、フィルムコンデンサは電気回路が短絡した際の発火や感電を防止することができるという点が注目され、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明等の電源回路への適用を始め、用途が拡大しつつある（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
また、フィルムコンデンサについても、他の電子部品と同様、小型化の要求がますます高まってきており、誘電体フィルムを薄層化する試みが行われている。ところが、誘電体フィルムを薄層化すると、誘電体フィルムの表面の凹凸が小さくなり、より平滑になってくるために、誘電体フィルムの表面に電極層として形成される金属膜との密着性が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１２９４７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、金属膜との密着性の高い誘電体フィルムと、それを用いたフィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘電体フィルムは、有機樹脂シートの表面に、セラミック粒子が略線状に連なった粒子群が５００μｍ以内の間隔で点在していることを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルムコンデンサは、上記誘電体フィルムの表面に導体層を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属膜との密着性の高い誘電体フィルムと、それを用いたフィルムコンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明の誘電体フィルムの一実施形態を部分的に示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は、誘電体フィルムの両面に電極層を有する構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、本発明のフィルムコンデンサの一実施形態を示す外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の誘電体フィルムの一実施形態を部分的に示す外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
本実施形態の誘電体フィルム１は、有機樹脂シート３の表面に、セラミック粒子５ａが略線状に連なった粒子群５が５００μｍ以内の間隔で点在している構成となっている。
【００１３】
本実施形態の誘電体フィルム１によれば、有機樹脂シート３の表面に、セラミック粒子５ａが略線状に連なった粒子群５が５００μｍ以内の間隔で点在しているため、有機樹脂シート３と、その表面に電極層として形成される金属膜との密着性を高めることができる。これは金属膜とセラミック粒子５ａとの間の密着力の方が金属膜と有機樹脂シート３との間の密着力よりも高いことによる。
【００１４】
これに対し、有機樹脂シート３の表面における、粒子群５の間隔（この場合、セラミック粒子５ａの最近接距離）が５００μｍを超えるような場合には、強固に接着する箇所の間隔が広くなることから、金属膜と有機樹脂シート３との間に隙間が形成されやすくなるため、有機樹脂シート３と金属膜との間の密着力が低下してしまう。
【００１５】
また、セラミック粒子５ａが略線状に連なった状態ではなく、例えば、面状に広がったような形状の場合には、有機樹脂シート３がセラミック粒子５ａの粒子群５に拘束され、変形しにくくなり、このような場合にも金属膜が剥がれやすくなる。
【００１６】
このためにも有機樹脂シート３の表面に形成されるセラミック粒子５ａの粒子群５は略線状に連なった状態であるのが良い。
【００１７】
なお、粒子群５の間隔は、粒子群５が密に配置されたときの有機樹脂シート３への拘束力を低く抑えることができという理由から５０μｍ以上離れていることが望ましい。
【００１８】
とりわけ、本実施形態の誘電体フィルム１においては、粒子群５を平面視したときに、その形状がＹ字状であり、該Ｙ字状の粒子群５が多角形状を形成するように配置されていることが望ましい。
【００１９】
略線状の粒子群が多角形状など所定の平面形状を為す配置になっていると、多角形状の内側領域にセラミック粒子３が存在しないため、粒子群５が密に配置されたときにも有機樹脂シート３への拘束力を低く抑えることができ、これにより有機樹脂シート３の巻回を可能にできる。また、金属膜と強力に接着する部分が周期的となるため、局部的に密着力の低い部分が形成されにくくなり、有機樹脂シート３と金属膜の密着力を安定化させることが可能になる。このような粒子群５の形状としては、形状の対称性が高く、異方性が小さいという点で、四角形状または六角形状であることが望ましい。
【００２０】
この場合、粒子群５を平面視したときの形状は、Ｙ字状だけに限らず、Ｖ字状であっても良く、その平面形状が四角形状であってもよい。
【００２１】
この場合、本実施形態の誘電体フィルム１を構成するセラミック粒子５ａの粒子群５を形成するのに好適なセラミック粒子３のサイズ（平均粒径）としては、セラミック粒子５ａの凝集の低減やセラミック粒子５ａ同士が当接したときに変形しやすくなるという理由から１０〜２００ｎｍであることが望ましい。
【００２２】
また、本実施形態の誘電体フィルムでは、セラミック粒子３の割合は１〜１０体積％、
特に、２〜７体積％であることが望ましい。
【００２３】
上記した構成を有する誘電体フィルム１としては、その平均厚みが３μｍ、特には、２μｍといった薄層化したものに好適であり、また、有機樹脂シート３の表面粗さ（Ｒａ）についても５０ｎｍ以下、特に、１０ｎｍ以下と平滑な表面を有するものに好適である。
【００２４】
ここで、略線状とは、セラミック粒子５ａがネック部を介してほぼ直線状に並んでいる状態のことを言う。この場合、略線状の粒子群５がＹ字状やＶ字状となっているものも含む意味である。なお、セラミック粒子５ａが当接したネック部にも有機樹脂シート３の成分が存在していてもよい。
【００２５】
本実施形態の誘電体フィルム１において、有機樹脂シート３の表面に存在しているセラミック粒子３は、その一部が露出していれば良い。セラミック粒子５ａの露出した部分以外の部分が有機樹脂シート３に埋設された状態であると、セラミック粒子５ａの有機樹脂シート３からの欠落を抑制することができる。この場合、金属膜とセラミック粒子３との間の密着力を高められるという理由から、有機樹脂シート３の表面に露出したセラミック粒子５ａの表面には表面改質剤などが塗られていない方が望ましい。
【００２６】
有機樹脂シート３の表面に露出したセラミック粒子５ａの粒子群５の状態の確認は、例えば、フィルムコンデンサの誘電体フィルム１から化学的方法あるいは物理的方法によって電極層を除いた後の表面を走査型電子顕微鏡などの分析装置を用いて行う。
【００２７】
図２は、（ａ）は、誘電体フィルムの両面に電極層（金属膜）を有する構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、本発明のフィルムコンデンサの一実施形態を示す外観斜視図である。
【００２８】
上述した誘電体フィルム１を具備する本実施形態のフィルムコンデンサは、誘電体フィルム１の両面に電極層１１を備えている構成を基本構造とする本体部１３により構成されている。この本体部１３は、矩形状の誘電体フィルム１と電極層１１とが交互に積層された積層型のフィルムコンデンサの他に、長尺状の誘電体フィルム１と電極層１１とが巻回された構造の巻回型のフィルムコンデンサにも適用することができる。これらのフィルムコンデンサは外部電極１４に端子としてさらにリード線１５を有していても良いが、フィルムコンデンサの小型化という点でリード線１５を有しない構造が望ましい。また、コンデンサ本体１３、外部電極１４およびリード線１５の一部は絶縁性および耐環境の点から外装部材１６に覆われていてもよい。
【００２９】
次に、本実施形態のフィルムコンデンサは、例えば、以下に示すような製造方法によって得ることができる。まず、誘電体フィルム１の母材となる有機樹脂を用意する。
【００３０】
有機樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、などが好適である。
【００３１】
これらの有機樹脂の室温（約２５℃）における比誘電率（ε）は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が３．３、ポリプロピレン（ＰＰ）が２．３、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が３．０、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）が２．２〜３．０である。
【００３２】
また、これらの有機樹脂の室温（約２５℃）における破壊電界強度（Ｅ）は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が３１０（Ｖ／μｍ）、ポリプロピレン（ＰＰ）
が３８０（Ｖ／μｍ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が２１０（Ｖ／μｍ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）が３７０〜５１０（Ｖ／μｍ）である。
【００３３】
セラミック粒子３としては、アルミナ、酸化チタン、酸化珪素などの他にペロブスカイト型構造の複合酸化物などを適用できる。セラミック粒子３と有機樹脂５との相溶性を高める上で、セラミック粒子３にシランカップリング処理やチタネートカップリング処理等の表面処理を行っても良い。
【００３４】
誘電体フィルム１を形成する場合、例えば、基材としてＰＥＴ製のフィルムを適用し、この表面に、セラミック粒子５ａを含む有機樹脂シート３を形成することにより、誘電体フィルム１を得ることができる。この場合、誘電体フィルム１となるスラリーの粘度および膜厚を調整し、マランゴニ対流を発生させることにより本実施形態の誘電体フィルム１を得ることができる。この場合、マランゴニ数を８０以上とすることで、誘電体フィルムの製膜時に、対流が発生し、セラミック粒子５ａが集合して、セラミック粒子５ａが略線状に連なった粒子群が５００μｍ以内の間隔で点在している構成とすることができる。
【００３５】
成膜には、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等から選ばれる一種の成形法を用いる。なお、マランゴニ数は、以下の式によって定義される値である。Ｍ＝ｔ／（μｋ）＊（｜ｄσ／ｄT｜）＊ΔT、｛Ｍ：マランゴニ数、ｔ：膜厚（ｍ）、μ（粘度（Ｎ・ｓ／ｍ２）、ｋ：熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、（｜ｄσ／ｄT｜）：表面張力の
温度勾配（Ｎ／ｍ・Ｋ）、ΔＴ：塗膜の表面と裏面の温度差（Ｋ）｝ここで、熱伝導率は便宜上、有機樹脂の熱伝導率（０．１〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋ）を適用し、他に、表面張力の温度勾配（Ｎ／ｍ・Ｋ）、ΔＴ：塗膜の表面と裏面の温度差（Ｋ）は適宜規定する。
【００３６】
成膜に使用する溶剤としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、又は、これらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いるのがよい。
【００３７】
次に、誘電体フィルム１の表面にＡｌ（アルミニウム）などの金属成分を蒸着することによって電極層１１を形成し、次いで、電極層１１を形成した誘電体フィルム１０を巻回させてフィルムコンデンサの本体部１３を得る。
【００３８】
次に、本体部１３の電極層１１が露出した端面に外部電極１４を形成する。外部電極１４の形成には、例えば、金属の溶射、スパッタ法、メッキ法などが好適である。また、ここで、外部電極１４にリード線１５を形成しても良い。次いで、外部電極１４（リード線１５を含む）を形成した本体部１３の表面に外装樹脂１６を形成することによって本実施形態のフィルムコンデンサを得ることができる。
【実施例】
【００３９】
具体的な材料の選択を行って誘電体フィルムを作製し、以下の評価を行った。
【００４０】
まず平均粒径が１００ｎｍのアルミナ粒子（比誘電率：９）と、樹脂としてポリシクロオレフィンポリマー（分子量：Ｍｗ＝２００００、比誘電率２．２）を準備した。アルミナには樹脂との相溶性を向上させるためにシランカップリング処理を行った。
【００４１】
次に、上記のアルミナ粒子をシクロオレフィンポリマー中に分散させてスラリーを調製した。このときシクロヘキサンを希釈剤として加えた。
【００４２】
この後、上記スラリーをコーターを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に塗布してシート状に成形した。この時、セラミック凝集部がフィルム内部で連結されるような成膜条件で製膜を行った（例えば、マランゴニ数８０以上）。
【００４３】
作製した誘電体フィルムは、１８０℃で脱溶剤を行った後の平均厚みが２．５μｍであった。
【００４４】
次に、真空蒸着法により誘電体フィルムの両面に平均厚みが７５ｎｍのＡｌの電極層を形成した。
【００４５】
スラリの粘度は回転円板型粘度計を用いて室温（２５℃）にて測定した。膜厚は作製した誘電体フィルムの一部を切り取り、１０等分した領域を測定した平均値より求めた。マランゴニ数は測定したスラリ粘度および膜厚を用いて表１に示した式に代入して求めた。このとき熱伝導率、表面張力の温度勾配および塗膜の表面と裏面の温度差は基本的な物性値を用いた。
【００４６】
金属膜の密着強度は、クロスカット法（ＪＩＳＫ５６００−５−６）を用いて評価した。カッターを用いて金属膜の表面に２ｍｍ間隔で６本切り込みを入れ、９０°方向を変えて直行する６本の切込みをさらに入れ、格子状とした。７５ｍｍの長さに切り出したセロハンテープを金属膜の格子にカットした部分に貼り、強く圧着させ、その後、テープの端を約６０°の角度で一気に引き剥がした。金属膜の剥離状態をＪＩＳＫ５６００−５−６の０〜５段階の評価方法で評価した。測定試料数は１０個とした。
【００４７】
【表１】
2015029005.tif 000003
表１の結果より、スラリー粘度および膜厚を調整してマランゴニ数を８０以上とした試料Ｎｏ．１、２は、有機樹脂シートの表面に、セラミック粒子が略線状に連なった粒子群が５００μｍ以内の間隔で点在した状態となり、クロスカット法を用いて剥離処理したときの金属膜の剥がれはほとんど見られなかった（０〜１段階）。特に、粒子群を平面視したときに、その形状がＹ字状あり、該Ｙ字状の粒子群が六角形状を形成するように配置した構造の試料（試料Ｎｏ．２）では、金属膜の剥がれは全く見られなかった（０段階）。
【００４８】
これに対し、マランゴニ数が８０以下の試料（試料Ｎｏ．４）では、有機樹脂シートの
表面にセラミック粒子が略線状に連なった粒子群は形成されず、クロスカット法を用いて剥離処理した時に金属膜に剥がれが見られた(３段階)。また、セラミック粒子を含ませなかった試料（試料Ｎｏ．３）についてもクロスカット法を用いて剥離処理した時に金属膜に剥がれが見られた（５段階）。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・・・・・誘電体フィルム
３・・・・・・・有機樹脂シート
５・・・・・・・粒子群
５ａ・・・・・・セラミック粒子
１１・・・・・・金属膜
１３・・・・・・本体部
１４・・・・・・外部電極
１５・・・・・・リード
１６・・・・・・外装部材
【図１】
2015029005.tif 000004
【図２】
2015029005.tif 000005