(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性に優れ、絶縁破壊強さが高い高絶縁性フィルムおよびそれを用いたフィルムコンデンサを提供する。【解決手段】樹脂を主成分とする高絶縁性フィルムであって、前記樹脂が非晶性樹脂であるとともに、前記高絶縁性フィルムの面方向における屈折率の最小値をＮｙとし、前記高絶縁性フィルムの面方向において前記Ｎｙに直交する方向の屈折率をＮｘとし、前記高絶縁性フィルムの厚さをｄとしたとき、下記式１で表されるレターデーション（Ｒ）が、１０ｎｍ以下である。Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ（式１）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を主成分とする高絶縁性フィルムであって、
前記樹脂が非晶性樹脂であるとともに、
前記高絶縁性フィルムの面方向における屈折率の最小値をＮｙとし、
前記高絶縁性フィルムの面方向において前記Ｎｙに直交する方向の屈折率をＮｘとし、
前記高絶縁性フィルムの厚さをｄとしたとき、
下記式１で表されるレターデーション（Ｒ）が、１０ｎｍ以下であることを特徴とする高絶縁性フィルム。
Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ      （式１）
【請求項２】
前記非晶性樹脂が、環状オレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の高絶縁性フィルム。
【請求項３】
前記環状オレフィン系樹脂が、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体の水素添加物、ノルボルネン環を有するモノマーとα−オレフィン類との付加重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンの付加重合体の水素添加物、環状ジエンの付加重合体、及び環状ジエンの付加重合体の水素添加物からなる群から選ばれる少なくとも１種の重合体であることを特徴とする請求項２に記載の高絶縁性フィルム。
【請求項４】
前記高絶縁性フィルムが、前記樹脂よりも揮発性の高い有機成分を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高絶縁性フィルム。
【請求項５】
前記高絶縁性フィルムにおける前記有機成分の含有量が、０．０５質量％以上７．０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の高絶縁性フィルム。
【請求項６】
平均厚みが、０．５μｍ以上７．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高絶縁性フィルム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の高絶縁性フィルムと、該高絶縁性フィルムの主面に設けられた導電層とを備え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、高絶縁性フィルムおよびそ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、可撓性のある誘電体フィルムを誘電体とし、アルミニウム箔等の金属薄膜を電極として、誘電体フィルムと金属薄膜とを重ね合わせて巻回または積層した巻回体または積層体の端面に外部端子電極が形成されたものである。近年、電気あるいは電子装置の小型化に伴い、素子の高密度化が進み、フィルムコンデンサについても小型化が要求されている。フィルムコンデンサの小型化を実現する手段のひとつとして、誘電体フィルムの薄型化が進められ、使用される誘電体フィルムの厚さは、５μｍ以下のものが主流になりつつある。
【０００３】
フィルムコンデンサ用の誘電体フィルムとしては、通常、二軸配向ポリプロピレンフィルム（例えば、特許文献１を参照）や二軸配向ポリエチレンテレフタレートなどの延伸フィルムが用いられており、特に電気的特性に優れた二軸配向ポリプロピレンフィルムの比率が増加している。
【０００４】
また、低吸水性、電気絶縁性、耐薬品性に優れ、耐熱性にも優れる環状オレフィン系樹脂が、電気絶縁材料として用いられている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１３９３２３号公報
【特許文献２】国際公開第９８／５８９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二軸配向ポリプロピレンフィルムや二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの延伸フィルムは、延伸加工により結晶化を促進して機械的強度を高めている一方で、高温で使用すると結晶化が進行して非晶質部分の応力緩和が進み、寸法変化が大きくなったり、電気的特性が低下するなど、耐熱性に課題があった。
【０００７】
また、環状オレフィン系樹脂は溶融張力が低いため、樹脂を加熱して押し出す溶融押し出し法ではフィルムの厚さを２０μｍ以下にできないという課題があった。また、溶融押し出し法で作製したフィルムを、延伸加工によりさらに薄くすると、分子鎖の疎密に起因した欠陥が生じて絶縁破壊強さが低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、耐熱性に優れ、絶縁破壊強さが高い高絶縁性フィルムおよび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】
【０００９】
本発明の高絶縁性フィルムは、樹脂を主成分とする高絶縁性フィルムであって、前記樹脂が非晶性樹脂であるとともに、前記高絶縁性フィルムの面方向における屈折率の最小値をＮｙとし、前記高絶縁性フィルムの面方向において前記Ｎｙに直交する方向の屈折率をＮｘとし、前記高絶縁性フィルムの厚さをｄとしたとき、下記式１で表されるレターデーション（Ｒ）が、１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ        （式１）
【００１０】
本発明のフィルムコンデンサは、上述の高絶縁性フィルムと、該高絶縁性フィルムの主面に設けられた導電層とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐熱性に優れ、絶縁破壊強さが高い高絶縁性フィルムおよびそれを用いたフィルムコンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態であるフィルムコンデンサの構造を模式的に示す展開斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の高絶縁性フィルム（以下、単にフィルムという場合もある）は、樹脂を主成分とし、下記式１で表されるレターデーション（Ｒ）が、１０ｎｍ以下となるものである。
Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ        （式１）
ここで、Ｎｙはフィルムの面方向における屈折率の最小値、Ｎｘはフィルムの面方向においてＮｙに直交する方向の屈折率であり、ｄはフィルムの厚さである。
【００１４】
フィルムの光学特性の指標として用いられるレターデーションは、樹脂の分子鎖の配向を表す指標である。フィルムを構成する樹脂の分子鎖の分布には疎な領域と密な領域があり、分子鎖の分布が疎な領域は分子鎖の分布が密な領域に比べ相対的に電気絶縁性が低いが、樹脂の分子鎖を配向させると、分子鎖の分布の疎密が少なくなりフィルム全体の電気絶縁性は向上する傾向を示す。しかし、分子鎖が所定量以上に配向すると、逆に分子鎖の分布に疎密が生じ、フィルム全体の電気絶縁性が低下する。
【００１５】
本実施形態においては、非晶性樹脂を主成分とし、Ｒを１０ｎｍ以下とすることにより、樹脂の分子鎖の分布が疎な領域の発生を抑制することができ、フィルム全体の絶縁破壊強さを高め、高絶縁性フィルムとすることができる。
【００１６】
本実施形態の高絶縁性フィルムでは、Ｒが大きいほど樹脂の分子鎖がフィルムの面方向に配向していることになる。分子鎖がフィルムの面方向に配向することで、組織の均質性が向上する。一方、Ｒが大きくなり、樹脂の分子鎖が所定量以上に配向すると、上述のように分子鎖の分布に疎密が生じる。ここで、Ｒを１０ｎｍ以下とし、樹脂の分子鎖の配向状態を適度に調整することで、絶縁破壊強さを高めることができる。Ｒの下限については後述するが、特に限定するものではない。
【００１７】
このようなＲを有する高絶縁性フィルムは、非晶性樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液をシート成形する溶液キャスト法により作製できる。また、溶液キャスト法により作製したフィルムに２倍以下の低い延伸比率で延伸処理を施しても構わない。以下、本実施形態の高絶縁性フィルムの製造方法の一例を説明する。
【００１８】
本実施形態の高絶縁性フィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材の表面に、非晶性樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液をシート状に成形し、乾燥して溶剤を揮発させることにより得られる。このとき、樹脂溶液の固形分濃度は、１０〜１５質量％とすることが好ましい。樹脂溶液の固形分濃度が高いと、シート成形過程におけるせん断力により分子鎖が配向し、Ｒが必要以上に高くなる場合がある。
【００１９】
また、溶液キャスト法により作製したフィルムに、２倍以下、より好ましくは１．３〜
１．４倍程度の低い延伸比率で延伸処理を施すことで、絶縁破壊強さをさらに向上することができる。このような延伸処理を施した高絶縁性フィルムにおいては、Ｒは５ｎｍ〜８ｎｍとなる。
【００２０】
樹脂としては、非晶性樹脂の中でも特に環状オレフィン系樹脂を用いることが好ましい。環状オレフィン系樹脂は、吸水性が低く、電気絶縁性、耐薬品性、耐熱性に優れており、フィルムコンデンサ用の誘電体フィルム材料として適している。
【００２１】
環状オレフィン系樹脂としては、たとえば、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体の水素添加物、ノルボルネン環を有するモノマーとα−オレフィン類との付加重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンの付加重合体の水素添加物、環状ジエンの付加重合体及び環状ジエンの付加重合体の水素添加物などが挙げられる。特に、耐電圧が高いという点から、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体を用いることが好ましい。
【００２２】
溶剤としては、例えば、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、エチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、Ｎ−メチル―２−ピロリドン、トルエン、ジクロロメタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、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。
【００２３】
シート成形法としては、例えば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の周知の成形方法が挙げられ、これらの成形方法から適宜選択すればよい。
【００２４】
また、非晶性樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に無機フィラーを分散させてシート成形し、無機フィラーを含むフィルムとしてもよい。フィルム中に無機フィラーを含有することで、無機フィラーが滑材として作用し、フィルムを巻回する際の摩擦を低減することができる。フィルム中の無機フィラーの含有量は、例えば５質量％以下とすればよい。
【００２５】
成形後の高絶縁性フィルムは、上述のような溶剤、すなわち樹脂よりも揮発性の高い有機成分（以下、高揮発成分ともいう）を１５質量％以下の比率で含有していてもよい。樹脂よりも揮発性の高い有機成分を含むことにより、フィルムコンデンサを構成する高絶縁性フィルムに短絡が生じても損傷面積を低減でき、自己回復現象が発生した場合にもフィルムコンデンサの静電容量の低下を抑制することができる。このような効果は、高絶縁性フィルムに含まれる高揮発成分の含有量を０．０５質量％以上とすることで発現される。また、高絶縁性フィルムの耐熱性や比誘電率を維持するという点から、高揮発成分の含有量は７．０質量％以下とすることが好ましい。
【００２６】
高絶縁性フィルムの平均厚みは、０．５μｍ以上７．０μｍ以下とすることが好ましい。高絶縁性フィルムの平均厚みをこのような範囲とすることで、静電容量の高いフィルムコンデンサを得ることができる。なお、Ｒの算出に用いるｄは、Ｒを測定した箇所のフィルムの厚さとすることが好ましいが、フィルムの平均厚みを用いてもよい。
【００２７】
このような高絶縁性フィルムの主面に導電層を設けることにより、フィルムコンデンサが形成される。本実施形態のフィルムコンデンサは、高絶縁性フィルムの主面に導電層を有するものであるが、これを基本構造とするものであれば、高絶縁性フィルムの片面に導電層である金属膜を有する金属化フィルムを、２組重畳させて巻回させたものでも良い。この場合には、金属化フィルムを巻回したコンデンサ本体の端面にメタリコン電極が付与された構造となる。
【００２８】
導電層の材質については、特に制限はないが、例えばアルミニウム、亜鉛、ニッケル、クロム、錫、銅およびこれらの合金が挙げられる。さらにこれらの導電層は、若干量酸化されていてもよい。また、導電層を簡便に形成できることから、導電層は蒸着法により形成された蒸着型金属層であることが好ましい。
【００２９】
また、メタリコン電極の材料としては、アルミニウム、銅およびハンダから選ばれる少なくともいずれか１種の金属材料が好適である。
【００３０】
フィルムコンデンサの具体的な作製方法の一例を、図１に基き説明する。高絶縁性フィルム１の一方の主面に、Ａｌ（アルミニウム）などの金属成分を蒸着して、第１の導電層２ａを備える第１の金属化フィルム３ａおよび第２の導電層２ｂを備える第２の金属化フィルム３ｂを準備する。次いで、第１の金属化フィルム３ａと、第２の金属化フィルム３ｂとを、第１の金属化フィルム３ａの第１の導電層２ａと、第２の金属化フィルム３ｂの第２の導電層２ｂが形成されていない主面とが対向するように重ね合わせ、巻回または積層してフィルムコンデンサの本体を得る。
【００３１】
次に、得られたフィルムコンデンサの本体の、第１の導電層２ａおよび第２の導電層２ｂが露出した端面４ａおよび４ｂに、外部電極５を形成する。外部電極５の形成には、例えば、金属の溶射や半田付けなどが好適である。また、ここで、外部電極５にリード線６を形成しても良い。次いで、外部電極５（リード線６を含む）を形成したフィルムコンデンサの本体の表面に樹脂からなる外装部材７を形成することによって、フィルムコンデンサを得ることができる。 
【実施例】
【００３２】
本発明の高絶縁性フィルムおよびそれを用いたフィルムコンデンサについて、実施例に基づき詳細に説明する。
【００３３】
まず、非晶性樹脂として、ノルボルネン系開環重合体である日本ゼオン株式会社製のＺＥＯＮＯＲ（登録商標）１６００（以下、単にゼオノアという場合もある）、ノルボルネン系ビニル共重合体であるポリプラスチック株式会社製のＴＯＰＡＳ（登録商標）６０１７（以下、単にＴＯＰＡＳという場合もある）を準備した。これらはいずれも環状オレフィン系樹脂である。
【００３４】
これらの樹脂をそれぞれ、表１に示す溶媒を用いて樹脂溶液を作製した。樹脂溶液の固形分濃度は、いずれも１０〜１５質量％になるように調整した。
【００３５】
作製した樹脂溶液を、アプリケータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材上に塗布し、熱風乾燥機により１７０℃で１時間乾燥することにより試料フィルムを作製した。一部の試料フィルムについては、さらに表１に示す条件で延伸処理を施した。
【００３６】
これらの試料フィルムについて、レターデーション（Ｒ）と絶縁破壊強さ（絶縁破壊電圧、ＢＤＶ）を評価した。また、樹脂よりも揮発性の高い有機成分の含有量をガスクロマトグラフにより測定した。各評価方法の詳細および条件は以下のとおりである。
【００３７】
レターデーション（Ｒ）は、次のようにして測定した。各高絶縁性フィルムを、温度２５℃、相対湿度６０％で２時間調湿し、自動複屈折率計（ＫＯＢＲＡ２１ＤＨ  王子計測株式会社）にて、６３２．８ｎｍにおけるレターデーション値を試料フィルムの主面に対して垂直な方向から測定し、下記式１を用いてＲを算出した。
Ｒ＝（Ｎｘ−Ｎｙ）・ｄ        （式１）
ここで、Ｎｙはフィルムの面方向における屈折率の最小値、Ｎｘはフィルムの面方向においてＮｙに直交する方向の屈折率であり、ｄはフィルムの厚さである。
【００３８】
絶縁破壊強さは、まず、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）をＪＩＳ  Ｃ  ２１５１に示される平板電極法に従って測定した。温度２５℃、相対湿度５０％の雰囲気にて、直流耐電圧試験機を用い、上部電極として直径２５ｍｍの真鍮製円柱、下部電極として直径７５ｍｍのアルミニウム製円柱を使用した。印加電圧の昇圧速度は１００Ｖ／秒とし、試料フィルムが破壊し短絡した時の電圧（単位：Ｖ）を読み取った。測定は４１点実施し、大きい方の１０点および小さい方の１０点を除去した残り２１点の中央値を、試料フィルムの絶縁破壊電圧とした。絶縁破壊強さ（単位：Ｖ／μｍ）は、絶縁破壊電圧を試料フィルムの平均厚み（単位：μｍ）で除した値である。試料フィルムの平均厚みは、マイクロメータを用いて測定した１０点のフィルム厚さの平均値とした。
【００３９】
樹脂よりも揮発性の高い有機成分の含有量は、試料フィルムをキシレンの標準液とともにフラスコに採取し、測定溶液として調製した後、ガスクロマトグラフ（島津製作所製ＧＣ−１４Ａ）を用いて測定した。このとき揮発する成分も同定した。
【００４０】
また、比較例として、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ株式会社製ルミラー（登録商標））およびポリプロピレン（ＰＰ）フィルム（東レ株式会社製トレファン（登録商標））を準備し、同様に評価した。これらはいずれも結晶性樹脂である。
【００４１】
試料フィルムの平均厚み、レターデーション（Ｒ）、高揮発成分の含有量、および絶縁破壊強さを表１に示す。
【００４２】
【表１】
2015183181.tif 000002
【００４３】
試料Ｎｏ．１〜８、１０〜１４は、レターデーション（Ｒ）が１０ｎｍ以下であり、７
００Ｖ／μｍ以上の絶縁破壊強さを示した。一方、Ｒが１０ｎｍ以上の試料Ｎｏ．９、１５、１６は絶縁破壊強さが７００Ｖ／μｍ未満と低いものであった。
【００４４】
試料フィルムの一方の主面にアルミニウム金属を真空蒸着し、厚さ５０ｎｍの導電層を備えた金属化フィルムとした。金属化フィルムを、導電層のマージン部が交互に重なるように積層し、温度１７０℃でプレスして積層体を得た。積層体の、導電層が交互に露出した端部にメタリコン処理により外部電極を形成し、メタリコン層の表面にリード線を接続してフィルムコンデンサを作製した。作製したフィルムコンデンサに電圧を印加して絶縁破壊強さを測定したところ、試料Ｎｏ．１〜８、１０〜１４の試料フィルムを用いたフィルムコンデンサでは、試料Ｎｏ．９、１５、１６の試料フィルムを用いたフィルムコンデンサよりも高い絶縁破壊強さを示した。
【符号の説明】
【００４５】
１  ：高絶縁性フィルム
２ａ：第１の導電層
２ｂ：第２の導電層
３ａ：第１の金属化フィルム
３ｂ：第２の金属化フィルム
４ａ：第１の導電層が露出した端面
４ｂ：第２の導電層が露出した端面
５  ：外部電極
６  ：リード線
７  ：外装部材
【図１】
2015183181.tif 000003