(57)【要約】【課題】耐電圧性が良好でかつ素子巻き性の良いコンデンサ用金属蒸着フィルム及びそれを用いたコンデンサを提供する。【解決手段】高分子フィルムの少なくとも片面に金属が蒸着されている蒸着フィルムにおいて、該金属蒸着面の平均表面粗さＲａ（ｎｍ）が１０以上７０以下であり、かつ該フィルムのすべり荷重がフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用蒸着フィルム、その製造方法、該コンデンサ用蒸着フィルムからなるコンデンサによる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子フィルムの少なくとも片面に金属が蒸着されているコンデンサ用蒸着フィルムにおいて、該金属蒸着面の平均表面粗さＲａ（ｎｍ）が１０以上７０以下であり、かつ該フィルムのすべり荷重がフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用蒸着フィルム。
【請求項２】
高分子フィルムの片面に金属層が蒸着されているコンデンサ用蒸着フィルムにおいて、該金属蒸着面の平均表面粗さＲａ（ｎｍ）が１０以上７０以下であり、かつ該フィルムのすべり荷重がフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用蒸着フィルム。
【請求項３】
アフターオイル法により金属蒸着面にオイルを塗布して形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ用蒸着フィルム。
【請求項４】
金属層がオイルマージン法によりパターン蒸着して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサ用蒸着フィルム。
【請求項５】
金属非蒸着面の表面電位が０以上＋５Ｖ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンデンサ用蒸着フィルム。
【請求項６】
４０〜６０℃において１２〜２４時間の間、蒸着リールの状態で熱処理したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ用蒸着フィルムの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサ用蒸着フィルムを用いたことを特徴とするコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子回路に用いられるコンデンサ用金属蒸着フィルム、およびそれを用いてなるコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高分子フィルムコンデンサは耐電圧が高く、かつ温度特性、周波数特性に優れていることから、コンデンサとして一般的に使用されている。特に電極として金属蒸着層を有する蒸着フィルムはセルフヒーリング性（自己回復性）を有することから好ましく利用されている。
【０００３】
近年、コンデンサの小型化に対する要望が高まるに伴い、蒸着フィルムを薄くするだけでなく、様々な特殊蒸着加工がなされるようになってきた。たとえば、蒸着フィルムを薄くするのに伴い耐電圧が低くなりコンデンサ用途範囲が狭くなるが、例えば、保安機構マージンをオイルマージン印刷法でパターン蒸着する方法等により高い耐電圧を達成している（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１１４９５６号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平６−１３６５１３号公報
【０００６】
【特許文献３】特開平４−２２５５０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般にフィルム厚みを薄くしていくとフィルム間の密着性が高くなりフィルムのすべり荷重が大きくなる。また同様に保安機能マージンをパターン蒸着しないものに比べパターン蒸着しているものは、フィルム表面にオイルが多く付着することで表面粗さが小さくなるため、すべり荷重が大きくなる。すべり荷重が大きいと、蒸着フィルムをコンデンサ素子にするために素子巻き機で巻くときに幅方向に空気が抜けにくくなるため、シワが入りやすくなり、コンデンサ素子の不良品が増加してしまう。
【０００８】
すべり良化対策として蒸着フィルムの表面粗さを大きくしたり、帯電量を軽減することですべり荷重を減少できる。しかし、表面粗さを大きくした蒸着フィルムで作られたコンデンサは、そうでない蒸着フィルムで作られたものに比べ蒸着フィルム間の空隙が多くなるため耐電圧性が悪くなる。また、製造工程中のロール通過時による剥離帯電などのため、帯電をなくすことは一般的に不可能である。
【０００９】
本発明は、耐電圧性が良好でかつ素子巻き性の良いコンデンサ用金属蒸着フィルム及びそれを用いたコンデンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムは、上記問題点を解決するために、主として以下の構成を有する。すなわち、高分子フィルムの少なくとも片面に金属が蒸着されている蒸着フィルムにおいて、該金属蒸着面の平均表面粗さＲａ（ｎｍ）が１０以上７０以下であり、かつ該フィルムのすべり荷重がフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とするコンデンサ用蒸着フィルムである。また、本発明のコンデンサは、該コンデンサ用蒸着フィルムからなる。
【００１１】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムの製造方法は、上記問題点を解決するために、主として以下の構成を有する。すなわち、４０〜６０℃において１２〜２４時間の間、蒸着リールの状態で熱処理したことを特徴とする製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムは、高分子フィルムの少なくとも片面に金属が蒸着されており、該金属蒸着面の中心線平均表面粗さＲａ（ｎｍ）が１０以上７０以下であることが必要である。中心線平均表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であると、素子にするときフィルム幅方向に空気が抜けにくくなるためフィルム表面にシワが入りやすくなり不良品が多く発生する。またＲａが７０ｎｍ以上であると、素子にしたときフィルム間の空隙が多くなるため耐電圧性が悪くなる。好ましくは２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００１３】
該金属蒸着面の中心線平均表面粗さＲａ（ｎｍ）を上記範囲にする方法としては、融解した樹脂を押出機によりシート状に押出し冷却ロールで冷却固化する際に適宜冷却ロールの温度を選択してやればよい。冷却ロールの温度は２０℃〜９０℃の範囲で選択してやればよいが、この温度範囲に限られるものではない。また、冷却ロールの温度が高いほど中心線表面粗さが大きくなる関係にある。
【００１４】
冷却固化したシート状フィルムを長さ方向に延伸するときに延伸温度を選択してやることでも中心線表面粗さＲａの大きさを変えることができる。延伸温度は１００〜１５５℃の範囲で選択してやればよいが、この温度範囲に限られたものではない。
【００１５】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムは、すべり荷重がフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下であることが必要である。２ｇ／ｍｍより大きいとフィルム幅方向に空気が抜けにくくなるためフィルム表面にシワが入りやすくなり不良品が多く発生する。好ましくは１．５ｇ／ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｇ／ｍｍ以下である。
【００１６】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムは、非蒸着面で測定した表面電位が０Ｖ以上＋５Ｖ以下であることが好ましい。より好ましくは０Ｖ以上＋３Ｖ以下、さらに好ましくは０Ｖ以上＋１Ｖ以下である。本発明のすべり荷重は、コンデンサ用蒸着フィルムのもつ静電気と高分子フィルムの表面粗さ（中心線平均表面粗さＲａ）とで決められるが、すべり荷重をフィルム幅当たり２ｇ／ｍｍ以下とするには、Ｒａを１０ｎｍ〜７０ｎｍとし、好ましくは金属化フィルムの非蒸着面で測定した表面電位を上記範囲内とすることで得られる。
【００１７】
本発明でいう高分子フィルムとは、天然、半合成、合成高分子樹脂をフィルム状に成型したもので、中でも合成高分子樹脂からなる高分子フィルムが耐熱性、機械特性、電気特性、物理化学特性の点からより好ましい。好ましい合成高分子樹脂としてはポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリレート樹脂、フッ素樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレン樹脂などをあげることができる。特にポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネイト、ポリスチレンが機械的特性、電気特性の点からより好ましい。より好ましくはポリプロピレンが電気特性の点から好ましい。
【００１８】
本発明において、蒸着フィルムに用いられる高分子フィルムの製造方法は特に限定されないが、耐電圧性、セルフヒーリング性（自己回復性）の点から、２軸延伸された高分子フィルムが好ましい。より好ましくは２軸延伸ポリプロピレンフィルムが耐電圧性の点から好ましい。また、高分子フィルムのフィルム厚みも特に限定されないが、近年のコンデンサ小型化により、１２μｍ以下が好ましい。
【００１９】
本発明において、蒸着される金属としては、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉあるいはこれらの合金など、導電性を有するものであれば特に限定されないが、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、およびＳｎなどが、コンデンサの電気特性や生産性の面から好ましい。
【００２０】
また、本発明の蒸着フィルムは、片面もしくは両面を金属化してなる。この金属化層は、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、メッキなどの方法を用いて形成されるが、真空蒸着を用いると、生産性の点からより好ましい。
【００２１】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムにおいて、フィルム幅方向の少なくとも一端部に蒸着フィルムの長手方向に連続的に延びる金属蒸着膜の無い部分（フリーマージン）を有していると好ましい。フリーマージンを形成する方法としては、特に限定されないが、オイルマージン法、テープマージン法などが挙げられる。特にオイルマージン法は生産速度を上げることができるため好ましく用いられる。オイルマージン法は真空蒸着機内において金属蒸着前に高分子フィルムを送り出しながら、所定のオイル蒸気圧に制御された蒸発ノズルのマージン部に設けられた開口部を通じ、所定のオイルを蒸発、付着させる方法である。オイルが付着した部分は金属が蒸着されずフリーマージンとなる。また金属層は良好なセルフヒーリング特性と高導電性を有する金属であれば特に限定されないが、好ましくは効果的なセルフヒーリング（自己回復）を行わせるために１００〜５００オングストロームの厚さとし、蒸着膜抵抗は４〜１０Ω／□とするとよい。
【００２２】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムにおいて、金属層は、パターン蒸着されていてもよい。パターン蒸着されていることにより、誘電体フィルムが絶縁破壊した際、隘路部の蒸着金属が破断し、絶縁破壊部のみをコンデンサから分離して、他部所への波及を防ぐことができるため、より薄い誘電体フィルムを用いたコンデンサ設計ができ、コンデンサの小型化を可能とするので好ましい。パターン蒸着の形状及び寸法は特に限定されるものではなく、コンデンサの設計仕様により、適正な形状および寸法を選択すれば良いが、少なくとも電位傾度２５０Ｖ／μｍ未満のＤＣ電圧がかけられた際に隘路部が破壊しない広さにすることが好ましい。より好ましくは図１に示すような形状が耐電圧性の点から好ましい。
【００２３】
上記パターン蒸着を形成する方法としては、特に限定されないが、オイルマージン法、レーザーマージン法などが挙げられる。特にオイルマージン法は、生産速度を上げることが出来るので好ましく用いられる。ここでのオイルマージン法は、蒸着前にパターンの形状を彫刻したロールにオイルを塗布後、それをフィルムに転写し、蒸着金属の付着を防ぎ、パターンを形成する方法である。
【００２４】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムにおいて、金属層は、アフターオイル法により表面にオイルが塗布されていてもよい。金属層表面にオイルが塗布されていることにより、自然放置すると容易に酸化、水酸化する蒸着用金属を保護することができるため、好ましい。酸化、水酸化した金属層は電気誘電率が下がるためコンデンサの電極として役に立たなくなる。オイルの種類や塗布されたオイル層の厚みは特に限定される物ではないが、厚みが７オングストロームに満たない場合は金属層の酸化を防止できず、厚みが５００オングストロームを超えた場合には耐湿性は良くなるが、コンデンサの誘電正接が悪くなるため、７オングストローム〜５００オングストロームが好ましい。
【００２５】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムの製造方法の一例を挙げるが、これに限られるものではない。まず、図２の真空蒸着機１内においてロール２から蒸着用高分子フィルムが第二ロール３上へと巻き出される途中で、油蒸発源装置４により、マージン部に油層を印刷される。そして、第二ロール３上で抵抗加熱されたボード５からのＡｌが蒸着速度を制御されながら、フィルム全幅にわたって蒸着される。このとき油蒸発源装置４により印刷された油層はマージン部にＡｌが蒸着されることを防止している。蒸着された高分子フィルムは巻き取りロール６により巻き取られる。この巻き取った蒸着フィルムをスリットすることによりコンデンサ用蒸着フィルムが製造される。
【００２６】
さらにこのスリットされたコンデンサ用蒸着フィルムを４０〜６０℃のオーブンにおいて１２〜２４時間の間、蒸着リールの状態で熱処理することによって本発明のコンデンサ用蒸着フィルムは製造される。
【００２７】
本発明のコンデンサ用蒸着フィルムを用いたコンデンサの用途を挙げるが、これらに限られるものではない。すなわち、ハイブリットカー用インバーター回路中の平滑コンデンサやエアコン、扇風機、換気扇などのモーター運転用コンデンサやテレビなどの共振回路用コンデンサや電源、照明などの耐熱用コンデンサなどがあるが、これらの中でも特にハイブリットカー用インバーター回路中の平滑コンデンサに用いるのが最適である。
【００２８】
［物性の測定方法］
本発明の特性値は次の測定方法による。
（１）すべり荷重
リール状に巻き取られたコンデンサ用金属蒸着フィルム外径を１７０ｍｍとしたときにリールから金属蒸着フィルムを約１ｍ巻き戻し、図３に示すように金属蒸着フィルム７を約２０ｃｍ弛ませた状態でリール８にフィルムを重ね、フィルムの先端にプッシュプルゲージ（（株）イマダ社製ＤＰＳ−２）９を付け、該プッシュプルゲージ９を引っ張った。この状態でフィルムリール上ですべり始めた荷重をすべり荷重とした。尚、リール上でフィルムを引っ張る際の方向は図３に示すように水平方向とした。
（２）表面電位
まず、金属蒸着フィルムの蒸着面をアースしたアルミホイル上におき、表面電位計で測定した。表面電位計はＳＳＶ−４０（ＫＡＷＡＧＵＴＩＥＬＥＣＴＲＩＣＷＯＲＫＳ製）を使用し、表面電位計の検出部とフィルムの距離は６ｍｍとした。
（３）表面粗さ
小坂製作所製表面粗さ計（ＥＴ−３０ＨＫ）を用い測定した。測定はフィルムの長手方向に１００００倍、幅方向に２００倍で測定し、平均粗さ（ＳＲａ）をＩＳ−Ｂ０６０１−１９７６に準じて測定した。
（４）熱処理
金属蒸着フィルムをリールのままでオーブン（タバイ製）に入れ、設定温度、設定時間放置する。
次に、容量１μＦコンデンサ素子にするために、まず素子巻き機（皆藤製作所製）を金属蒸着フィルムを２枚重ね巻き取り、条件（１０００ｋｇ／ｃｍ２、常温）でプレスを行った。さらに、プレスまでを施したコンデンサ素子の端面にメタリコンをほどこし、そのメタリコン部にリード線を半田付けした。
（５）絶縁性
上記のコンデンサ素子を超絶縁計（東亜電波製：ＳＭ−８２１０）を用いて測定した。測定条件は、コンデンサに３０秒間充電し、測定モードに切り替えて３０秒後に測定した。絶縁性の判定はコンデンサ素子２５個を測定し、絶縁抵抗の平均値（Ｘ）及び標準偏差（σ）を求め、Ｘが５０００ＭΩ未満を×（不良）、Ｘ−３σが５０００を超え、Ｘが５０００〜１００００ＭΩを△（良）、Ｘ−３σが１００００を超え、Ｘが１００００ＭΩを超えるものを○（優）とした。
（６）ＢＤＶ
コンデンサ素子に常温で１００Ｖ／秒の昇圧速度で交流電圧を課電し、コンデンサ素子が破壊するときの電圧を測定した。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
［実施例１、比較例１〜４］
試料として、図１（ｃ）のようにパターン蒸着され、アルミ蒸着層を設けたロール状に巻かれたメタライズドポリプロピレンフィルム（東レ製“トレファン”ＹＫ５７：厚さ４．０マイクロメートル、Ｒａ３０ｎｍ、膜抵抗値５Ω／□）を入手し、表面電位とすべり荷重を測定した。該蒸着フィルムを５０℃のオーブンにいれ、４時間ごとにオーブンから取り出し、すべり荷重と表面電位を随時測定した。その結果が表１である。このときのすべり荷重は１０回測定した平均値を示しており、表面電位は１０回測定した最大値と最小値を示している。表１から分かるように、熱処理を加える時間が長いほどすべり荷重が減少し、表面電位が正電荷になっていくのが分かる。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
次に本発明の実施例１と比較例１〜４を示す。まず、図１（ｃ）のようにパターン蒸着され、アルミ蒸着層を設けたロール状に巻かれたメタライズドポリプロピレンフィルム（東レ製“トレファン”ＹＫ５７：厚さ４．０マイクロメートル、Ｒａ５０ｎｍ、膜抵抗値６Ω／□）を入手した。実施例１は該蒸着フィルムをリールの状態で条件（２４時間、５０℃）熱処理を加えたものである。
比較例１は実施例１で用いられた金属蒸着フィルムをスリットする際に負の電圧を印加し熱処理なしで作成したものである。比較例２は比較例１とは反対に正の電圧を印加し熱処理なしで作成したものである。比較例３は冷却ロールの温度を下げることで、表面粗さＲａが小さいポリプロピレンフィルムを作製し、実施例１のように蒸着したメタライズドポリプロピレンフィルム（東レ製“トレファン”ＹＫ５７：厚さ４．０マイクロメートル、Ｒａ４ｎｍ、膜抵抗値５Ω／□）を用いたものである。比較例４は比較例３とは逆に冷却ロールの温度を上げ、表面粗さＲａが大きいフィルムを作製し、実施例１のように蒸着したメタライズドポリプロピレンフィルム（東レ製“トレファン”ＹＫ５７：厚さ４．０マイクロメートル、Ｒａ９４ｎｍ、膜抵抗値５Ω／□）を用いたものである。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２から熱処理を加えることで絶縁性（素子巻き性）と耐電圧性が共に良好となるが、そうでない場合は、目的を達し得ないことが分かる。
［実施例２、比較例５〜７］
次に表３に実施例２、比較例５〜７を示す。実施例２は実施例１で用いられた蒸着フィルムをスリットし、フィルム幅を２５ｍｍにしたものに５０℃の熱処理を２０時間加えたものである。比較例５は実施例２で用いられた蒸着フィルムに２０℃の熱処理を２０時間加えたものである。比較例６は実施例２で用いられた蒸着フィルムに８０℃の熱処理を２０時間加えたものである。比較例７は実施例２で用いられた蒸着フィルムに５０℃の熱処理を４０時間加えたものである。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３から各パラメータの値が本発明の範囲内であればコンデンサ素子の素子巻き性と耐電圧性が十分であるが、そうでない場合は目的を達し得ないことが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
詳しく説明したように、フィルムの表面形状を変化させず、すべり荷重を減少させることで、コンデンサの素子巻きが容易になり、コンデンサ素子特性を維持できる提案という点で極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン蒸着の例を示した模式図である。
【図２】蒸着フィルム製造方法の例を示した模式図である。
【図３】すべり荷重測定法の模式図である。
【符号の説明】
１：真空蒸着機
２：巻き出しロール
３：蒸着ロール
４：油蒸発源装置
５：蒸着用ボード
６：巻き取りロール
７：測定フィルム
８：フィルムを巻いたリール
９：プッシュプルゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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