(57)【要約】【課題】大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るコンデンサを創案する。【解決手段】本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムと樹脂フィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2017045920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスフィルムと樹脂フィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、
ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、
ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、
ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする積層型フィルムコンデンサ。
【請求項２】
積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、
第一の金属膜が、第一の側面側にオフセットして、ガラスフィルムの第一の表面上に形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の側面側にオフセットして、ガラスフィルムの第二の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項３】
積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項４】
ガラスフィルムの誘電率が５以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項５】
ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが５０Å以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項６】
ガラスフィルムが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ２０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１７％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１５％、ＳｒＯ  ０〜１５％、ＢａＯ  ０〜４０％を含有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項７】
第一の金属膜と第二の金属膜がＡｌ膜であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
【請求項８】
厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、
ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、
第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、
パターニング工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断する切断工程と、
切断工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、を有することを特徴とする積層型フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項９】
レーザーを用いて、パターニング工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断することを特徴とする請求項８に記載の積層型フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項１０】
厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、
ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、
第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、
パターニング工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、
積層体を所定寸法に切断する切断工程と、を有することを特徴とする積層型フィルムコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型フィルムコンデンサに関し、具体的には、絶縁体であるガラスフィルムを積層させた構造を有する積層型フィルムコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、バッテリーの直流電力を交流電力に変換して交流モーターを駆動するために、インバーターが用いられる。
【０００３】
インバーターのスイッチング回路へ接続される直流電源回路（コンバーター、バッテリー等）は、一般的にＤＣリンクと呼ばれており、その直流電源電圧はＤＣリンク電圧と呼ばれている。インバーターのＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサと呼ばれる大容量のコンデンサが直流電源と並列に接続されており、これらのコンデンサがスイッチング回路による瞬間的な負荷変動を補償している。
【０００４】
この用途に用いられるコンデンサには、以下のような特徴が求められる。（１）瞬間的な負荷変動を補償するために、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積できること、（２）温度変化により回路が適正に作動しない事態を防止するために、誘電率の温度依存性が小さいこと。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００４−５２４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この用途に用いられるコンデンサは、現在のところ、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサが主流である。しかし、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサは、高い電圧を印加した場合に絶縁破壊が起こることが問題になっている。この理由は、セラミックコンデンサに存在する結晶粒の凸部が電極と接触し、その接触部分に高電圧が印加されると、電界集中が起こり、短絡が生じ易くなるためである。
【０００７】
また、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率の温度依存性が大きく、温度変化により誘電率が変化し易いことが知られている。このため、誘電率の温度依存性を低下させるために、ＢａＴｉＯ３中にＭｇやＭｎ等をドープすることが検討されている。しかし、ＭｇやＭｎ等をドープすると、ＢａＴｉＯ３の結晶格子中に相対的に−２の電荷が誘起される。これによってＢａＴｉＯ３中に酸素欠陥が発生する場合がある。この酸素欠陥は、直流電圧下において誘電率の低下を招く虞がある。従って、ＢａＴｉＯ３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率を高めつつ、誘電率の温度依存性を低下させることが困難であった。
【０００８】
更に、コンデンサは、大容量のエネルギーを蓄えるために、単位体積当たりで大きな面積を確保する必要がある。しかし、従来のセラミック材料は、大きな面積を確保することが困難であり、コストアップの要因になっている。
【０００９】
そこで、本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができるコンデンサを創案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意努力の結果、両表面に金属膜を有するガラスフィルムを樹脂フィルムと交互に積層することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムと樹脂フィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムを積層した積層体を有する。ガラスフィルムは、酸素欠損が発生し難いため、誘電率を低下させることなく、誘電率の温度依存性を小さくすることができる。よって、ガラスフィルムをコンデンサに用いると、温度変化により、回路が適正に作動しない事態を有効に防止することができる。
【００１２】
本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、ガラスフィルムの厚みは５０μｍ以下である。このようにすれば、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。
【００１３】
本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、ガラスフィルムが樹脂フィルムと交互に積層されている。両表面に金属膜を有するガラスフィルムをそのまま積層すると、金属膜同士が接触して、コンデンサとしての機能を発揮できなくなるが、ガラスフィルムと樹脂フィルムとを交互に積層すると、このような接触を有効に回避することができる。また、ガラスフィルムを積層する際に、ガラスフィルムの応力が樹脂フィルムにより緩和されて、ガラスフィルムの破損確率が低下し易くなる。なお、両表面に金属膜を有するガラスフィルムと両表面に金属膜を有しないガラスフィルムとを交互に積層しても、金属膜同士の接触を回避することができるが、この場合、ガラスフィルムが破損する虞が生じる。
【００１４】
第二に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガ積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、第一の金属膜が、第一の側面側にオフセットして、ガラスフィルムの第一の表面上に形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の側面側にオフセットして、ガラスフィルムの第二の表面上に形成されていることが好ましい。このようにすれば、積層体の両側面に電極層を形成した場合に、ガラスフィルムの第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。なお、複数のガラスフィルムを積層する場合、樹脂フィルムを介して、ガラスフィルムの第一の表面同士が相対しないものとする。例えば、最上層のガラスフィルムの第一の表面を上方、第二の表面を下方とした場合、それより下層のガラスフィルムの第一の表面は上方、第二の表面は下方になるものとする。
【００１５】
第三に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。
【００１６】
図１は、本発明の積層型フィルムコンデンサの断面構造の一例を示す概念断面図である。図１から分かるように、積層型フィルムコンデンサ１は、第一の金属膜１０、ガラスフィルム１１、第二の金属膜１２、樹脂フィルム１３の順に積層された積層単位を有しており、この積層単位がガラスフィルムの積層回数に応じて繰り返されている。ガラスフィルム１１の第一の表面１１ａには、第一の金属膜１０が成膜されると共に、第一の金属膜１０が成膜されている第一の端縁部１１ｃと、第一の端縁部１１ｃとは反対側となり第一の金属膜１０が成膜されていない第二の端縁部１１ｄとを有している。これにより、第一の金属膜１０は、第一のガラスフィルム１１の第一の端縁部１１ｃ側（積層体の第一の側面側）にオフセットされる。また、ガラスフィルム１１の第二の表面１１ｂには、第二の金属膜１２が成膜されると共に、第二の金属膜１２が成膜されている第三の端縁部１１ｅと、第三の端縁部１１ｅとは反対側となる第二の金属膜１２が成膜されていない第四の端縁部１１ｆとを有している。これにより、第二の金属膜１２は、第三の端縁部１１ｅ側（積層体の第二の側面側）にオフセットされる。また、樹脂フィルム１３は、第一の金属膜１０と第二の金属膜１２が接触しないように第一の金属膜１０と第二の金属膜１２の間に配置されている。そして、ガラスフィルム１１の第一の端面１１ｇに第一の金属膜１０と接し、第二の金属膜１２と接しない第一の電極層１４が形成されており、且つガラスフィルム１１の第二の端面１１ｈに第二の金属膜１２と接し、第一の金属膜１０と接しない第二の電極層１５が形成されている。第一の電極層１４により、積層体の一方の側面（第一の側面）が被覆されて、第一の金属膜１０の端部全体が電気的に接続されると共に、第二の電極層１５により、積層体の他方の側面（第二の側面）が被覆されて、第二の金属膜１２の端部全体が電気的に接続される。
【００１７】
第四に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムの誘電率が５以上であることが好ましい。ここで、「誘電率」は、温度２５℃においてＡＳＴＭ  Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値を指す。
【００１８】
第五に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが５０Å以下であることが好ましい。ここで、「平均表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。
【００１９】
第六に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ２０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１７％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１５％、ＳｒＯ  ０〜１５％、ＢａＯ  ０〜４０％を含有することが好ましい。このようにすれば、成形時に失透が生じ難くなるため、大型のガラスフィルムを成形し易くなる。結果として、大容量のエネルギーを蓄積することができる。
【００２０】
第七に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜がＡｌ膜であることが好ましい。
【００２１】
第八に、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法は、厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、パターニング工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断する切断工程と、切断工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、を有することを特徴とする。このようにすれば、一枚の大きなガラスフィルムから両面に金属膜が形成されたガラスフィルムを多量に採取することができる。結果として、積層型フィルムコンデンサの製造コストを低減することができる。
【００２２】
第九に、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法は、レーザーを用いて、パターニング工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断することが好ましい。レーザーを用いると、厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを破損させることなく、所望の形状に切断し易くなる。
【００２３】
第十に、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法は、厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、パターニング工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、積層体を所定寸法に切断する切断工程と、を有することを特徴とする。このようにすれば、大型の積層体から小片の積層体を多量に採取することができる。結果として、積層型フィルムコンデンサの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の積層型フィルムコンデンサの断面構造の一例を示す概念断面図である。
【図２】本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法の一例を説明するための断面概念図である。
【図３】本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法の他の例を説明するための断面概念図である。
【図４】［実施例１］に係るガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対してＡｌ膜が成膜された状態を示す断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、ガラスフィルムの厚みは５０μｍ以下であり、４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、６μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下、特に１μｍ以下が好ましい。ガラスフィルムの厚みが小さい程、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。
【００２６】
本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されている。これらの金属膜は電極として作用する。金属膜として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ等の群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＡｌが好適である。
【００２７】
本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムが、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の端面と第二の端面を有し、第一の金属膜が、第一の端面側にオフセットして形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の端面側にオフセットして形成されていること、つまり第一の金属膜が積層体の一方の側面（第一の側面）側に、また第二の金属膜が積層体の他方の側面（第二の側面）側にオフセットして形成されていることが好ましい。そして、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において金属膜の形成されていない領域は、端面から１ｍｍまでの領域が好ましく、端面から３ｍｍまでの領域が更に好ましい。このようにすれば、積層体の両側面に電極層を形成した場合に、第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。なお、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において、金属膜の形成されていない領域に金属膜と同等の膜厚の絶縁膜を形成してもよい。
【００２８】
本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層させた積層体を有する。このようにすれば、第一の金属膜と第二の金属膜の接触を有効に回避し得ると共に、ガラスフィルムを積層する際に、ガラスフィルムの破損確率が低下する。
【００２９】
樹脂フィルムの幅寸法は、ガラスフィルムの幅寸法よりも小さいことが好ましい。また樹脂フィルムの長さ寸法は、ガラスフィルムの長さ寸法よりも小さいことが好ましい。このようにすれば、積層体の両側面に電極層を形成し易くなる。
【００３０】
樹脂フィルムとして、種々の材料が使用可能であるが、コストと耐電圧特性の観点から、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドの群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＰＥＴが好適である。
【００３１】
ガラスフィルムの誘電率は、好ましくは５以上、５．５以上、６以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、特に１１以上である。ガラスフィルムの誘電率が低過ぎると、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。
【００３２】
ガラスフィルムの平均表面粗さＲａは、好ましくは５０Å以下、３０Å以下、１０Å以下、８Å以下、４Å以下、３Å以下、特に２Å以下である。ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが大き過ぎると、高電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。
【００３３】
ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、特に３ｎｍ以下である。ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘが大き過ぎると、高電圧を印加したときに絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。ここで、「表面粗さＲｍａｘ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。
【００３４】
ガラスフィルムは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２  ２０〜７０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１７％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜１５％、ＳｒＯ  ０〜１５％、ＢａＯ  ０〜４０％を含有することが好ましい。
【００３５】
上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は質量％を意味する。
【００３６】
ＳｉＯ２の含有量が多くなると、溶融性、成形性が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは７０％以下、６５％以下、６０％以下、５８％以下、５５％以下、５０％以下、特に４５％以下である。一方、ＳｉＯ２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなるため、ガラス化が困難になる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。
【００３７】
Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２０％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスに失透結晶が析出し易くなり、液相粘度が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２０％以下、１８％以下、１５％以下、１２％以下、特に１０％以下である。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が少なくなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。
【００３８】
Ｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、誘電率が低下し易くなり、また耐熱性が低下して、高温時のコンデンサの信頼性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１５％以下、１３％以下、１１％以下、７％以下、特に５％以下である。
【００３９】
ＭｇＯは、歪点を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、液相温度、密度、熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、特に０．５％以下である。
【００４０】
ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％以下、９％以下、特に８．５％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、３％以上、特に５％以上である。
【００４１】
ＳｒＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１５％以下、特に１２％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。
【００４２】
ＢａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは４０％以下、特に３５％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、誘電率が低下し易くなり、また失透の抑制が困難になる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、特に２５％以上である。
【００４３】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの各成分は、誘電率、耐失透性、溶融性、成形性を高める成分である。しかし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）が少なくなると、誘電率を高め難くなることに加えて、融剤としての働きを十分に発揮できず、溶融性が低下し易くなる。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多くなると、密度が上昇し易くなる上、ガラス組成の成分バランスが崩れて、逆に耐失透性が低下する傾向にある。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは６０％以下、５５％以下、特に５０％以下である。
【００４４】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの各成分は、粘性を低下させて、熱膨張係数を調整する成分であるが、多量に含有させると、絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。また誘電率の温度特性が低下する傾向にある。よって、これらの成分の合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
【００４５】
ＺｎＯは、誘電率を高める成分であり、また溶融性を高める成分であるが、多量に含有させると、ガラスが失透し易くなり、また密度が上昇し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜３０％、０〜２０％、０．５〜１５％、特に１〜１０％である。
【００４６】
ＺｒＯ２は、誘電率を高める成分であるが、多量に含有させると、液相温度が急激に上昇し、ジルコンの失透異物が析出し易くなる。よって、ＺｒＯ２の上限範囲は２０％以下、１５％以下、特に１０％以下が好ましい。また、ＺｒＯ２の下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、特に３％以上が好ましい。
【００４７】
Ｙ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３は、それぞれ２０％まで添加することができる。これらの成分は、誘電率等を高める働きがあるが、多く含有させると、密度が上昇し易くなる。
【００４８】
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群から選択される一種又は二種以上を０〜３％添加することができる。但し、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。環境的観点から、清澄剤としては、ＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３が好ましい。ＳｎＯ２＋Ｃｌ＋ＳＯ３（ＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ３の合量）の含有量は０．００１〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０１〜０．３％が好ましい。ＳｎＯ２の含有量は０〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０５〜０．４％が好ましい。
【００４９】
上記の成分以外にも、例えば、他の成分を２０％、特に１０％までガラス組成中に添加することができる。
【００５０】
ガラスフィルムの液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１０９０℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、特に１０００℃以下である。ガラスフィルムの液相温度が高過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。また、ガラスフィルムの液相粘度は、好ましくは１０３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、特に１０５．０ｄＰａ・ｓ以上である。ガラスフィルムの液相粘度が低過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。なお、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値を指す。
【００５１】
ガラスフィルムの密度は４．５ｇ／ｃｍ３以下、４．０ｇ／ｃｍ３以下、３．６ｇ／ｃｍ３以下、３．３ｇ／ｃｍ３以下、３．０ｇ／ｃｍ３以下、２．８ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が小さい程、デバイスを軽量化し易くなる。ここで、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。
【００５２】
ガラスフィルムの熱膨張係数は、好ましくは２５×１０−７〜１２０×１０−７／℃、３０×１０−７〜１２０×１０−７／℃、４０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、６０×１０−７〜１００×１０−７／℃、特に７０×１０−７〜９５×１０−７／℃である。ガラスフィルムの熱膨張係数が上記範囲外になると、ガラスフィルムと金属膜の熱膨張係数が整合し難くなるため、金属膜の反りを防止し難くなる。ここで、「熱膨張係数」は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値を指す。
【００５３】
ガラスフィルムの１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１５５０℃以下、１４５０℃以下、１３５０℃以下、１２５０℃以下、１２００℃以下、１１７０℃以下、特に１１５０℃以下である。ガラスフィルムの１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温でガラスを溶融し易くなり、ガラスフィルムの製造コストを低廉化し易くなる。ここで、「１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【００５４】
ガラスフィルムは未研磨の表面を有することが好ましく、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面の全部が未研磨であることが特に好ましい。ガラスの理論強度は非常に高いが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラスの表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。そこで、ガラスフィルムの表面を未研磨にすれば、本来の機械的強度を損ない難くなり、ガラスフィルムが破壊し難くなる。なお、リドロー法又はオーバーフローダウンドロー法であれば、未研磨で表面精度が高いガラスフィルムを成形することができる。
【００５５】
ガラスフィルムはリドロー法で成形されていることが好ましい。このようにすれば、ガラスフィルムの厚みを低減し易くなる。またガラスフィルムの表面品位を高めることができる。更にガラスフィルムの両端面を火造り面にすることが可能になる。そして、両端面が火造り面であれば、ガラスフィルムが端面から破損し難くなる。なお、「リドロー法」は、成形済みのガラスを再度、軟化点付近の温度にまで加熱した後、延伸成形してガラスフィルムを成形する方法である。
【００５６】
ガラスフィルムの成形方法として、リドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法等を採用することができる。なお、「オーバーフローダウンドロー法」は、フュージョン法とも称されており、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラスフィルムを成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法でガラスフィルムを成形すれば、ガラスフィルムの表面品位を高めることができる。
【００５７】
ガラスフィルムの積層枚数は、好ましくは２枚以上、４枚以上、６枚以上、８枚以上、特に１０枚以上である。ガラスフィルムの積層枚数が多い程、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。
【００５８】
本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、第一の電極層１４により、積層体の第一の側面が被覆されて、第一の金属膜の端部全体が電気的に接続されると共に、第二の電極層により、積層体の第二の側面が被覆されて、第二の金属膜の端部全体が電気的に接続される。結果として、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。電極層として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ等の群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＡｌが好適である。なお、電極層は、例えば、金属粉末を含む導電ペーストを積層体の側面に塗布することにより形成することができる。
【００５９】
本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法は、厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、パターニング工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断する切断工程と、切断工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、を有することを特徴とする。また、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法は、厚み５０μｍ以下のガラスフィルムを用意する準備工程と、ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜を形成すると共に、ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜を形成する成膜工程と、第一の金属膜と第二の金属膜をパターニングするパターニング工程と、パターニング工程後のガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層して、積層体を得る積層工程と、積層体を所定寸法に切断する切断工程と、を有することを特徴とする。本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法において、ガラスフィルム等の各構成部材の技術的特徴は、本発明の積層型フィルムコンデンサの説明欄に記載済みであり、便宜上、その重複部分の説明を省略する。
【００６０】
図２は、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法の一例を説明するための断面概念図である。まず、図２（ａ）に示すように、ガラスフィルム２０の第一の表面２０ａに第一の金属膜２１を形成し、且つガラスフィルム２０の第二の表面２０ｂに第二の金属膜２２を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、第一の金属膜２１及び第二の金属膜２２をエッチングによりパターニングする。その後、図２（ｃ）に示す切断予定線２３に沿って、ガラスフィルム２０を切断すると、図（ｄ）に示す小片のガラスフィルム２０に分断される。なお、切断予定線２３は、第一の金属膜２１と第二の金属膜２２が形成されていない領域の中央部を通過している。続いて、図（ｅ）に示すように、このガラスフィルム２０と樹脂フィルム２４を交互に積層して、積層体２５を得る。積層体２５は、４枚のガラスフィルム２０と２枚の樹脂フィルム２４を有しており、上から順に、第一の金属膜２１、ガラスフィルム２０、第二の金属膜２２、樹脂フィルム２４、第一の金属膜２１、ガラスフィルム２０、第二の金属膜２２、樹脂フィルム２４、第一の金属膜２１、ガラスフィルム２０、第二の金属膜２２が配置されている。最後に、図２（ｆ）に示すように、積層体２５の第一の側面２５ａを第一の電極層２６で被覆することにより、第一の金属膜２１の端部全体を電気的に接続すると共に、積層体２５の第二の側面２５ｂを第二の電極層２７で被覆することにより、第二の金属膜２２の端部全体を電気的に接続する。このようにして、積層型フィルムコンデンサを得ることができる。
【００６１】
図３は、本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法の他の例を説明するための断面概念図である。最初に、図３（ａ）に示すように、ガラスフィルム３０の第一の表面３０ａに第一の金属膜３１を形成し、且つガラスフィルム３０の第二の表面３０ｂに第二の金属膜３２を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、第一の金属膜３１及び第二の金属膜３２をエッチングによりパターニングする。そして、図（ｃ）に示すように、このガラスフィルム３０と樹脂フィルム３３を交互に積層する。続いて、図２（ｄ）に示す切断予定線３４に沿って切断すると、図（ｄ）に示す小片の積層体３５に分断される。積層体３５は、２枚のガラスフィルム３０と２枚の樹脂フィルム３３を有しており、上から順に、第一の金属膜３１、ガラスフィルム３０、第二の金属膜３２、樹脂フィルム３３、第一の金属膜３１、ガラスフィルム３０、第二の金属膜３２、樹脂フィルム３３が配置されている。最後に、図２（ｆ）に示すように、積層体３５の第一の側面３５ａを第一の電極層３６で被覆することにより、第一の金属膜３１の端部全体を電気的に接続すると共に、積層体３５の第二の側面３５ｂを第二の電極層３７で被覆することにより、第二の金属膜３２の端部全体を電気的に接続する。このようにして、積層型フィルムコンデンサを得ることができる。
【００６２】
本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法では、ガラスカッター、ダイヤモンドカッター、熱等を用いて、成膜工程後のガラスフィルムを切断してもよいが、レーザーを用いて、成膜工程後のガラスフィルムを所定寸法に切断することが好ましい。このようにすれば、ガラスフィルムの切断端面の表面状態が良好になり、ガラスフィルムと樹脂フィルムを交互に積層させる際に、ガラスフィルムが破損する確率を低下させることができる。
【００６３】
本発明の積層型フィルムコンデンサの製造方法では、第一の金属膜と第二の金属膜のパターニングを薬液によるエッチングで行うことが好ましい。このようにすれば、第一の金属膜と第二の金属膜を正確にパターニングすることができる。また、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面をマスキングした後に、ガラスフィルム上に第一の金属膜と第二の金属膜を成膜することでも、パターニングされた第一の金属膜と第二の金属膜を得ることができる。
【実施例１】
【００６４】
以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。以下の実施例は単なる例示である。
【００６５】
＜ガラス母材の作製＞
まず表中に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、得られたガラスバッチをガラス溶融炉に供給して１５００〜１６００℃で溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した後、歪点より室温まで１０時間かけて徐冷処理を行った。最後に、得られたガラス板について、必要に応じて加工を行い、種々の特性を評価した。その結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
密度は、周知のアルキメデス法で測定した値である。
【００６８】
歪点と徐冷点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定した値である。
【００６９】
軟化点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３８−９３の方法に基づいて測定した値である。
【００７０】
高温粘度１０４．０ｄＰａ・ｓ、１０３．０ｄＰａ・ｓ及び１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。
【００７１】
熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値である。
【００７２】
液相温度は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値である。
【００７３】
液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。
【００７４】
誘電率は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値である。
【００７５】
＜コンデンサの作製＞
上記試料Ｎｏ．１〜９に係るガラス板を軟化点付近まで加熱した後、リドロー法により延伸成形して、長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２５ｍｍ、厚み１０μｍのガラスフィルムを得た。得られたガラスフィルムの平均表面粗さＲａは２Åであった。
【００７６】
次に、得られたガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対して、４５ｎｍ厚のＡｌ膜（第一の金属膜と第二の金属膜に相当する）を成膜した。成膜に際し、第一の表面の一方の端面から６ｍｍの領域をマスキングし、その部分についてＡｌ膜が成膜されないようにした。更に、第二の表面の一方の端面から６ｍｍの領域をマスキングし、その部分についてＡｌ膜が成膜されないようにした。ここで、Ａｌ膜が成膜されていない部分は、ガラスフィルムの厚み方向から見て、互いに相対しないようにした。その後、Ａｌ膜を成膜した後、マスキングを除去した。なお、図４は、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対してＡｌ膜が成膜された状態を示す断面概念図である。
【００７７】
続いて、ガラスフィルムと樹脂フィルム（長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２０ｍｍ、厚み３８μｍ）を交互に５枚ずつ積層した。ここで、樹脂フィルムとして、東レ社製ルミラーＳ−１０を用いた。
【００７８】
ガラスフィルムと樹脂フィルムを積層した後、ガラスフィルムの両端面に導電性ペーストを塗布することにより、第一の表面上の金属膜（第一の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続し、且つ第二の表面上の金属膜（第二の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続するように、積層体の両側面に電極層（第一の電極層と第二の電極層に相当）を形成した。ここで、導電性ペーストとして、ＩＴＷＣｈｅｍｔｒｏｎｉｃｓ社製ＣＷ２４００を用いた。このようにして、試料Ｎｏ．１〜９に係る積層型フィルムコンデンサを作製した。
【００７９】
比較例として、樹脂フィルムの代わりに、リドロー法で成形したガラスフィルム（長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２０ｍｍ、厚み１０μｍ）を用いたこと以外は、［実施例１］に記載の条件と同様の条件で試料Ｎｏ．１〜９に係る積層型フィルムコンデンサを作製したところ、ガラスフィルムの破損により、Ａｌ膜（Ａｌ電極）同士が接触し、コンデンサとしての機能を発揮できなかった。
【実施例２】
【００８０】
［実施例１］に係るガラスフィルムの幅寸法を５０ｍｍ、厚みを２０μｍに変更したこと以外は、［実施例１］に記載の条件と同様の条件で試料Ｎｏ．１〜９に係る積層型フィルムコンデンサを作製した。
【符号の説明】
【００８１】
１  積層型フィルムコンデンサ
１０、２１、２２  第一の金属膜
１１、２０、３０  ガラスフィルム
１１ａ、２０ａ、３０ａ  第一の表面
１１ｂ、２０ｂ、３０ｂ  第二の表面
１２、２２、３２  第二の金属膜
１３、２４、３３  樹脂フィルム
１４、２６、３６  第一の電極層
１５、２７、３７  第二の電極層
２５、３５  積層体
２５ａ、３５ａ  第一の側面
２５ｂ、３５ｂ  第二の側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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