(57)【要約】【課題】フィルムコンデンサでは、長期に渡り高温・高湿にさらされると、水分がコンデンサ素子内部まで到達し、特に、積層した金属化フィルム間にすき間があると容易に到達しやすい。コンデンサ素子が水分を吸湿すると、金属化フィルムに蒸着した金属が、化学反応を起こし酸化する。この化学反応により、蒸着金属が消失する現象が発生し、静電容量が減少し、フィルムコンデンサの機能を果たさなくなってしまう。特に、吸水率の比較的大きなポリイミドフィルムでは顕著である。【解決手段】フィルムコンデンサのフィルムに長手方向に延伸した熱可塑性のポリイミドフィルムを使用し、フィルム同士またはフィルムと電極層とが接着したフィルムコンデンサを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を蒸着して電極層を表面に設け、それを使用して、巻回または積層したフィルムと、そのフィルムの端面に取り出し電極とを設けたフィルムコンデンサにおいて、前記フィルムに熱可塑性のポリイミドフィルムを使用し、前記フィルム同士または前記フィルムと前記電極層とが接着したフィルムコンデンサ。
【請求項２】
金属を蒸着して電極層を表面に設け、それを使用して、巻回または積層したフィルムと、そのフィルムの端面に取り出し電極とを設けたフィルムコンデンサにおいて、前記フィルムに前記取り出し電極間方向とは直角方向に延伸した熱可塑性のポリイミドフィルムを使用し、前記フィルム同士または前記フィルムと前記電極層とが接着した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、フィルムコンデンサに関するものである。特に、ポリイミドフィルムを使用したフィルムコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィルムコンデンサに要求される信頼性は高くなる一方であり、厳しい使用環境においても同様な信頼性が要求されている。また、製品の鉛フリー化とその材料の高融点化に伴うリフロー時の耐熱性も求められている。
【０００３】
従来、フィルムコンデンサは、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等の樹脂をフィルム化し、フィルム表面に、未蒸着部分を設けて金属を蒸着し金属化フィルムとし、この二枚の金属化フィルムの未蒸着部分が左右反対になるように重ねて巻回、または積層し、電極を引き出すために巻回、または積層した端面に亜鉛、銅、アルミなどの金属を溶射しメタリコンを施し、コンデンサ素子を製作していた。次に、前記コンデンサ素子の両端の電極に外部端子を接続し、または、樹脂モールド、または樹脂ケースに収納した後充填樹脂を充填などしてフィルムコンデンサを得ていた。
特に、高容量を得るためにフィルムは薄い方がよく、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等の樹脂を５ミクロン以下の膜厚のフィルムにするのに、フィルムの長さ方向とその直角方向の幅方向の２軸に延伸する方法が用いられている。
【０００４】
また、１５０℃以上の使用環境時での耐熱性、および２６０℃以上でのリフロー時の耐熱性を向上させる技術としては、使用するフィルムの耐熱性が高いポリイミドフィルムが考えられてきた。たとえば、特許文献１に示されるように、二軸延伸の熱可塑性ポリイミドフィルムは、その成形が容易であって、フィルムコンデンサに使用できることが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１６９５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フィルムコンデンサでは、長期に渡り高温・高湿にさらされると、水分がコンデンサ素子内部まで到達し、特に、積層した金属化フィルム間にすき間があると容易に到達しやすい。コンデンサ素子が水分を吸湿すると、金属化フィルムに蒸着した金属が、化学反応を起こし酸化する。この化学反応により、蒸着金属が消失する現象が発生し、静電容量が減少し、フィルムコンデンサの機能を果たさなくなってしまう。特に、吸水率の比較的大きなポリイミドフィルムでは顕著である。
また、熱可塑性ポリイミドフィルムが、二軸に延伸されると、フィルムが加熱収縮時に長さ方向と幅方向に同時に収縮するのでフィルムが部分的にたるむ部分ができやすく、巻回したものの場合、フィルム積層間にすき間ができやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属を蒸着して電極層を表面に設けたフィルムを使用して、巻回または積層し、端面に取り出し電極を設けたフィルムコンデンサにおいて、前記フィルムに熱可塑性のポリイミドフィルムを使用し、前記フィルム同士または前記フィルムと前記電極層とが接着したフィルムコンデンサを提供する。
また、金属を蒸着して電極層を表面に設けたフィルムを使用して、巻回し、端面に取り出し電極を設けたフィルムコンデンサにおいて、前記フィルムに前記取り出し電極方向とは直角方向に延伸した熱可塑性のポリイミドフィルムを使用し、前記フィルム同士または前記フィルムと前記電極層とが接着したフィルムコンデンサを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、耐熱性があるが、吸水率の比較的大きなポリイミドフィルムをフィルムコンデンサに使用するにあたり、ポリイミドフィルムとしては熱可塑性のものを使用するとともに、フィルム同士またはフィルムと電極層とを接着させることにより、積層した金属化フィルム間のすき間を化学的に被着しているので、外部からの水分はコンデンサ素子内部に容易には到達し得ず、コンデンサ素子が水分を吸湿して蒸着金属が消失するのを防ぐことができる。
また、巻回したフィルムコンデンサにおいて、フィルムに、取り出し電極方向とは直角方向に延伸した熱可塑性のポリイミドフィルムを使用することにより、フィルム同士またはフィルムと前記電極層を接着させるのに加熱処理をした場合、フィルムが長手方向にのみ収縮するので巻締まりが全幅でおこり、前記接着が容易にすることができる。特に、上下の熱板等により加熱処理と扁平化を行う場合の側曲面部分の前記接着が容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサの、金属化フィルムの巻回または積層の重なり状態の一部断面を示している。
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）は、熱可塑性のポリイミドフィルムで、融点が３００℃から４００℃、ガラス転移温度が１７０℃から３００℃程度の熱可塑性ポリイミド樹脂を１ミクロンから１０ミクロン程度の膜厚に製膜したもので、フィルムの滑り性を向上させるために、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンまたはアルミナなどの無機充填剤を添加してもかまわない。また、非晶化した樹脂を使用すると、ガラス転移温度が下がり好ましい。製膜は、押し出し成形等により得られたフィルムを、圧延等の方法により所定の膜厚に成形する。フィルムの長手方向に１軸延伸する方法は、ガラス転移温度以上の温度中で、多段ローラ間でテンションをかけながら延伸するなど特に限定はない。この１軸延伸したフィルムは、ガラス転移温度以上の加熱でフィルム長手方向に３％以上好ましくは１０％以上収縮するのが好ましい。
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ）は、金属で、１ａのフィルムの片面表面には２ａの金属というようにアルミニウム、亜鉛等をフィルムに未蒸着部分を設けて蒸着して金属電極を形成する。蒸着膜厚は、５０から５００オングストローム程度で、実際蒸着中では膜抵抗で管理される。
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）は、未蒸着部分で、熱可塑性のポリイミドフィルムから加熱により流動した流動部分で、未蒸着部分３上を埋めている。加熱はガラス転移温度以上融点以下の温度で行う。
４は、メタリコン電極で、銅、亜鉛、アルミニウム、錫、半田等の金属または合金の溶射によって形成されたものである。
【００１０】
図２は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサ製造方法の一例を示している。図としては、巻回または積層の重なり状態の一部断面を示している。
図２（ａ）は、巻回または積層したままの状態を、図２（ｂ）は、巻回または積層後常温で上下からプレス板で押し付けた状態、図２（ｃ）は、巻回または積層後上下からプレス板で押し付けながら加熱した状態を示している。
図２（ａ）のように、熱可塑性のポリイミドフィルム１に金属２を蒸着した金属化フィルムを巻回または積層したままで金属化フィルム間特に、未蒸着部分３にはすき間５が存在する。未蒸着部分次に図２（ｂ）のように、常温で上下からプレス板で押し付けた場合、理想的には金属化フィルム間にはすき間消失するが、フィルムの部分的なたるみ、凹凸、膜厚のムラ等によりすき間が完全に消失は難しい。また、金属化フィルム間は単に物理的に接触しているために、水分が侵入しやすい。次に図２（ｃ）は、上下からプレス板で押し付けながら熱可塑性のポリイミドフィルム１をガラス転移温度以上に加熱した後の状態で、ポリイミドが熱可塑性のために、加熱により流動性がでて、すき間を消失しやすくしている。未蒸着部分３のすき間にも流動し、すき間を埋めている。
また、加熱により熱可塑性のポリイミドフィルムが接着性をもち、金属化フィルム間は、接着されやすい。フィルムと蒸着金属の電極層間、フィルムと未蒸着部分すき間を埋めたフィルム樹脂間で接着され、外部の水分の侵入を防止する。
【００１１】
図３は、本発明に係る金属化フィルムコンデンサを製造する別例として、金属化フィルムを円形に巻回後、扁平化する場合を模式的に示している。
図３（ａ）は、巻回後、常温で上下からプレス板６で押し付けた状態、図３（ｂ）は、巻回後上下から熱をかけたプレス板６で押し付けた状態を示している。いずれも左半分を示している。
金属化フィルム７を円形に巻回後、上下から熱プレス板で押し付ける方法で扁平化する場合、巻の曲面部では、フィルムは相互に押しつけられないため、フィルム間にすき間５ができやすい。この場合に金属化フィルム７のフィルムとして、フィルムの長さ方向に延伸したポリイミドフィルムを使用すると、熱によりフィルムがフィルムの長さ方向に収縮して図３（ｂ）に示すように、すき間５をなくすようになることと、すき間がなくなりフィルム同士が接触するので熱伝導がよくなり、加えてポリイミドフィルムが熱可塑性なのでフィルム同士接着することができる。
【実施例１】
【００１２】
熱可塑性ポリイミドフィルムとして、膜厚が３ミクロン、融点が３８０℃、ガラス転移温度が２５０℃で、圧延のみのものと、フィルムの長手方向１軸延伸したものとに、フィルム表面に未蒸着部分を設けて、金属電極としてアルミニウムを２００オングストロームで蒸着し、金属化フィルムとし、この二枚の金属化フィルムの未蒸着部分が左右反対になるように重ねて巻回し、加熱温度３３０℃で２０分間、上下からプレス板で扁平化した。次に電極を引き出すために巻回した端面に銅−アルミ合金を溶射しメタリコンを施し、コンデンサを製作した。熱可塑性ポリイミドフィルムとして、幅方向にもテンターにより延伸した２軸延伸しその他は実施例と同じものと、熱はかけずにプレス板で扁平化したものとを比較製作した。これら２０個ずつを８５℃、８５％ＲＨ、電圧負荷１５０Ｖの高温高湿中で１０００時間放置した後、容量変化を調べたところ平均で、圧延のみのものは、−５％減少、１軸延伸したものは−２％減少、２軸延伸したものは−１５％減少、熱はかけずにプレス板で扁平化したものは−４５％減少であった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る金属化フィルムコンデンサの、金属化フィルムの巻回または積層の重なり状態の一部断面を示している。
【図２】本発明に係る金属化フィルムコンデンサ製造方法の一例を示している。
【図３】本発明に係る金属化フィルムコンデンサを製造する別例として、金属化フィルムを円形に巻回後、扁平化する場合を模式的に示している。
【符号の説明】
【００１４】
１  熱可塑性のポリイミドフィルム
２  金属
３  未蒸着部分
４  メタリコン電極
５  すき間
６  プレス板
７  金属化フィルム
【図１】
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【図２】
2008010725.tif 000004
【図３】
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