JP2002337270A - 金属化フィルム - Google Patents

金属化フィルム

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JP2002337270A
JP2002337270A JP2001150747A JP2001150747A JP2002337270A JP 2002337270 A JP2002337270 A JP 2002337270A JP 2001150747 A JP2001150747 A JP 2001150747A JP 2001150747 A JP2001150747 A JP 2001150747A JP 2002337270 A JP2002337270 A JP 2002337270A
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Megumi Tanaka
恵 田中
Tadashi Yoshioka
忠司 吉岡
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、容量の低下が少なく、耐ハンダ性の
優れた金属化フイルムを提供せんとするものである。 【解決手段】本発明の金属化フイルムは、アルミニウム
を二軸延伸ポリフェニレンスルファイドフイルムに蒸着
した金属化フイルムであって、該蒸着膜が表層に50オ
ングストローム以上の酸化層を有し、かつ、蒸着膜表面
が0.1〜1.0μg/cm2のオイル被覆されたもので
あり、かつ、200℃での寸法変化が、ー0.5%以
上、0.2%未満であることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属化フィルムに
関するものである。更に詳しくはコンデンサ用フイルム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリフェニレンスルファイドフイルムを
誘電層とし、その表面に形成された金属蒸着を電極とす
るコンデンサは広く用いられている。また耐熱性、耐湿
性等に優れたコンデンサを得ることが、特開平3−14
3629号公報等によって提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルミニウム金属を蒸着したポリフェニレンスルファイ
ドフイルムは、耐湿ライフが短いという欠点、すなわち
85℃、85%の高温高湿雰囲気下では、電極の金属変
化により、コンデンサの容量が低下する欠点があった。
【0004】本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、
容量の低下が少なく、耐ハンダ性の優れた金属化フイル
ムを提供せんとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の金属化フイルムは、アルミニウ
ムを二軸延伸ポリフェニレンスルファイドフイルムに蒸
着した金属化フイルムであって、該蒸着膜が表層に50
オングストローム以上の酸化層を有し、かつ、蒸着膜表
面が0.1〜1.0μg/cm2 のオイル被覆されたもの
であり、かつ、200℃での寸法変化が、ー0.5%以
上、0.2%未満であることを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり容量
の低下が少なく、耐ハンダ性の優れた金属化フイルムに
ついて、鋭意検討し、アルミニウムを二軸延伸ポリフェ
ニレンスルファイドフイルムに蒸着した金属化フイルム
の蒸着膜を特定な膜にしてみたところ、かかる課題を一
挙に解決することを究明したものである。
【0007】本発明で用いるポリフェニレンスルファイ
ドフイルム(以下PPSと略す)とは、ポリーPーフェ
ニレンスルファイドを主成分とする樹脂組成物の二軸延
伸フイルムである。さらに詳しくは本発明で用いるPP
Sは、キシレン抽出量が0.4%以上1.5%未満のも
のが好ましく、より好ましくは0.4%以上1.2%未
満のものである。
【0008】ここで、ポリフェニレンスルファイドを主
成分とする樹脂組成物(以下樹脂組成物と略す)とは、
ポリーPーフェニレンスルファイドを70重量%以上含
む組成物をいう。ポリーPーフェニレンスルファイドの
含有率が70重量%未満では、該組成物からなるフイル
ムの特徴である耐熱性、tanδの周波数特性を損なう。
ポリーPーフェニレンスルファイドとは、繰り返し単位
の70モル%以上より好ましくは85モル%以上が 構
造式−(C64S)n−で示される構成単位からなる重
合体を言う。この成分が70モル%未満ではポリマーの
結晶性、熱転移温度等が低くなり、PPSを主成分とす
る樹脂組成物からなるフイルムの特徴である耐熱性、ta
nδの周波数特性を損なう。PPSの溶融粘度は、30
0℃、せん断速度200Secー1のもとで、800〜1
5000ポイズの範囲にあるものが好ましい。この値は
蒸着フイルムとなった後でも変わらない。
【0009】本発明では、蒸着面が、0.1〜1.0μ
g/cm2 、好ましくは0.3〜0.8μg/cm2
範囲のオイル層で被覆されていることが必須である。す
なわち、かかるオイル層が、0.1μg/cm2より被
覆厚みが薄い場合では、金属面の消失が生じ、耐湿性が
劣る。一方、1.0μg/cm2より多いと、コンデン
サ素子をプレスする際、プレス性が悪く、容量のバラツ
キを引き起こす。
【0010】かかる蒸着面の上に被覆するために用いる
オイル層としては、シリコーン系のオイルが好ましい。
シリコーン系のオイルとしては、ジメチルポリシロキサ
ン、メチルフェニルポリシロキサン、フェニルメチルジ
メチルポリシロキサン等のオイルが好ましい。
【0011】本発明で用いるPPSフイルムの200℃
での寸法変化は、ー0.5%以上0.5%以未満である
ことが重要である。寸法変化がー0.5%未満では、コ
ンデンサ素子のプレス加工において、フイルムの歪みが
大きく、絶縁破壊電圧が劣る。0.5%を越えると、フ
イルムの収縮が大きくなりコンデンサ素子の容量バラツ
キが生じる。
【0012】本発明の蒸着膜のアルミニウム金属の一部
は酸化されており、この酸化膜層の厚みは、好ましくは
50オングストローム以上、より好ましくは75〜90
ストローム以上である。酸化膜層の厚みが50オングス
トローム未満では、高温高湿環境下で蒸着金属が消失
し、コンデンサの容量が低下する。なお、酸化膜層の厚
みは90オングストローム以下であるのが好ましく、こ
れを越える厚みになると、プレス性が阻害されフイルム
層間の密着性が劣る。かかる蒸着膜層の電気抵抗は好ま
しくは1〜8Ω/口、より好ましくは1.5〜4Ω/口
である。かかる膜の電気抵抗が1Ω/口未満であると、
コンデンサでのクリアリング性が劣り、絶縁破壊電圧が
低下する。一方8Ω/口を越えると、金属膜が薄くなり
すぎ、高温高湿環境下で蒸着金属が消失し、耐湿性を損
なうことになる。
【0013】本発明の金属化フイルムは、PPSフイル
ムの上にアルミニウムを蒸着したものであるが、蒸着す
る前に、蒸着側の表面にあらかじめコロナ処理、プラズ
マ処理等の放電を施すこともできる。
【0014】本発明の金属化フイルムは、アルミニウム
が真空蒸着されいていることが必要であるが、ここでア
ルミニウムとは、金属アルミニウムを主成分とする金属
組成物のことで、純度が99.9%以上が好ましい。フ
イルムとの密着性や耐湿性を改善する目的でCu、A
g、Ni等の金属が含まれていても勿論問題はない。
【0015】次に本発明の金属化フイルムを用いたコン
デンサの製造方法について説明するが、これに限定され
るものではない。
【0016】溶融粘度3100ポイズのPPSポリマー
を100℃のジフェニルエーテルで洗浄、抽出し低分子
量分、及び不純物成分を除去した。該組成物に、平均粒
子径0.7μmの炭酸カルシウム微粉末0.5wt%を
添加し、300〜330℃に加熱された押出機に供給
し、Tダイから押し出し、表面が25〜35℃の金属ド
ラム上にキャストして冷却固化し、厚さ約20μmの未
延伸フイルムを得た。
【0017】このフイルムを95〜105℃に加熱され
たロール群からなる縦延伸装置で3.6〜3.9倍延伸
する。続いてテンターを用いて、温度100〜115℃
で3.4〜3.6倍延伸し、温度270〜275℃で約
10秒間緊張下で熱処理した、厚さ2μmのPPSフイ
ルムを得た。
【0018】本発明のコンデンサを製造するには、二軸
延伸されたPPSフィルムを250〜600mmに裁断
し、長さ3000〜15000mの製品ロールを得る。
次いで該製品ロールを、真空下で、フイルム表面にAl
金属を1.5〜5.0Ω/口の膜抵抗になるよう蒸着し
た。蒸着後、同真空蒸着装置内に設置された細かく幅方
向にスリットされた温度が115〜125℃に加熱され
たノズルよりシリコーン系のオイルを0.1〜1.0μ
g/cm2蒸着面に噴霧した。
【0019】この蒸着フイルムは長手方向にマージン
(非蒸着部)を形成し、蒸着幅4.0mm、マージン幅
0.4mmの蒸着製品を得た。該蒸着品を50〜80℃
の温度で48時間エージング処理を行った。右マージン
と左マージンを有する全幅4.4mmの蒸着品を重ね合
わせ巻回し、容量0.1μFの巻回型のコンデンサとし
た。
【0020】また、積層型フイルムコンデンサは、帯状
になった前述の金属化フイルムをプレスにてヒートプレ
スした後、短冊状の積層体をカッターにてチップ状に切
断し、両端にメタリコン等の電極を形成する工程を経て
製造する。積層型コンデンサは一般的には小型化に有効
であるが、プレス工程での熱や切断時の端面のギザギザ
等の影響で絶縁抵抗の低下や絶縁破壊電圧がバラツクこ
とが多々見られるが、ベースフイルムの熱収縮率の低下
させることや切断時のカッターの回転の最適化により、
安定したコンデンサを得ることができる。
【0021】該コンデンサは安定した電気特性を有し、
耐湿性に優れ、小型化対応もあり、自動車用や通信機器
用への展開が広がっている。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて、さらに詳
細に説明する。
【0023】[物性の測定方法ならびに効果の評価方法] (1)オイル量 理学電機工業(株)製の自動蛍光X線分析装置(RIX
3000)を用いて試料板の上にフイルムをのせ、3
0mmφの測定面積でSi元素の強度を求め、検量線よ
り、そのSi成分量をオイル量とした。
【0024】(2)寸法変化 パーキンエルマー社製TMAーSEMを用いて、幅2m
m×試長10mmにサンプリングを行い、荷重100m
Nにセットする。5℃/minで昇温しながら温度30
0℃まで測定する。測定された温度依存での寸法変化チ
ャートより、温度200℃における寸法変化を求める。
【0025】(3)酸化層厚み X線光電子分光法にて、米国SSI社製 SSX−10
0を用いて、超高真空で試料表面に単結晶で分光した収
束(150〜1000μm)軟X線を照射し、表面(数
nm)からでた光電子をアナライザーで検出する。この
方法で試料の表面から厚み方向に測定を行った。酸化層
の厚みは、蒸着層の表面よりアルゴンイオンにより、下
記の条件でエッチングを行いながら、深さ方向のデプス
プロファイル図1を得た。エッチング速度はSiO2
同条件で処理して、形状測定機でエッチング量を測定す
ることで、Al金属層の酸化層厚みとした。厚み方向で
えられたO、Al元素の曲線(図1)よりAl金属層の
酸化層厚みとした。 装置 :米国 SSI社製 SSXー100 X線源 :単結晶分光AlKα線 X線スポット :300μm×500μmの楕円形 分解能 :1.5eV アナライザーモード:150eV 真空度 :1×10ー9Torr ジオメトリー :θ=35°(試料表面に対する検出器の傾き) イオンエッチング :Ar ion 3kv 10mA 1×10ー7Torr エッチング速度 :4.8nm/min (4)耐湿特性 厚み2μ、蒸着幅4mmでマージン0.4mm形成され
た蒸着フイルムを2枚重ね合わせ、1.5m巻回し、
0.1μFのコンデンサ素子を作成する。
【0026】該素子を温度175℃で圧力50kg/c
2、3時間放置の条件で素子をプレして扁平なコンデ
ンサ素子とする。該素子の両端を金属溶射する。
【0027】該素子20個の初期の容量を測定する。こ
の容量をC0とする。さらに85℃ ×85%の恒温恒
湿槽に400時間放置した素子の容量を測定する。この
容量をC1とする。容量変化率を下記計算式により求
め、△C値が2%以上を不合格とする。
【0028】△C=(CーC0)/C0×100 式中、C0 :初期のコンデンサ容量 C:400時間経過後の容量 耐湿特性は下記にて判定し、基準○以上を合格とした。
【0029】 ◎:20個中すべての素子が合格し、合格率は100% ○:20個中18〜19個の素子が合格し、合格率は
90%以上 △:20個中10〜17個の素子が合格し、合格率は5
0%以上90%未満 ×:20個中合格は9個以下
で、合格率は50%以下 (5)容量バラツキ 0.1μFのコンデンサを100個作成し、総研(株)
のシェーリングブリッジを用いて、周波数60Hzで電
圧50vで容量を測定した。それらの平均値Cおよび標
準偏差σを算出し、(σ/C)×100を容量のバラツ
キと定義した。このバラツキが小さいほど優れているこ
とは言うまでもなく、3%以下を実用に値するものとし
た。
【0030】実施例1 溶融粘度3000ポイズのPPSポリマーを100℃の
ジフェニルエーテルで洗浄、抽出し低分子量分、及び不
純物成分を除去した。該組成物に、平均粒子径0.7μ
mの炭酸カルシウム微粉末0.5wt%を添加し、31
0℃に加熱された押出機に供給し、Tダイから押し出
し、表面が25℃の金属ドラム上にキャストして冷却固
化し、厚さ約25μmの未延伸フイルムを得た。このフ
イルムを98℃に加熱されたロール群からなる縦延伸装
置で3.5倍延伸する。続いてテンターを用いて、温度
105℃で3.4倍延伸し、温度270℃で約10秒間
緊張下で熱処理した、厚さ2μmのPPSフイルムを得
た。
【0031】二軸延伸された厚さ2μmのPPSフィル
ムを540mmに裁断し、長さ12000mの製品ロー
ルを得る。次いで該製品ロールを真空下でフイルム表面
にAl金属を2.0Ω/口の膜抵抗になるよう蒸着し
た。蒸着後同真空蒸着装置内に設置された細かく幅方向
にスリットされた温度が117℃に加熱されたノズルよ
り東レシリコーンSH702のオイルを0.5μg/c
2蒸着面に噴霧した。この蒸着フイルムは長手方向に
マージン(非蒸着部)を形成し、蒸着幅4.0mm、マ
ージン幅0.4mmの蒸着製品を得た。該蒸着製品を7
5℃で48時間エージング処理した。右マージンと左マ
ージンを有する全幅4.4mmの該蒸着品を重ね合わせ
巻回し、容量0.1μFのコンデンサを得た。
【0032】該コンデンサは安定した電気特性を有し、
85℃、85%雰囲気下での耐湿性に優れ、400時間
経過後の耐湿性は合格率100%と高品質のコンデンサ
であった。
【0033】実施例2 蒸着面のオイル量を0.3μg/cm2と少なくした以
外は実施例1と同様の条件にした。
【0034】結果は表1に示す通り、耐湿性に優れた高
品質のフイルムであった。
【0035】実施例3 蒸着膜の抵抗が3.8Ω/口と高くした以外は実施例1
と同様の条件にした。
【0036】結果は表1に示す通り、耐湿性に優れた高
品質のフイルムであった。
【0037】実施例4 エージング条件を50℃で48時間処理した以外は実施
例1と同様の条件にした。
【0038】結果は表1に示す通り、耐湿性に優れた高
品質のフイルムであった。
【0039】比較例1 蒸着面のオイル量を1.5μg/cm2と多くした以外
は実施例1と同様の条件にした。
【0040】結果は表1に示す通り、素子のプレス性が
劣り、満足した耐湿性を得ることができない。
【0041】比較例2 横延伸後の熱処理を温度250℃で約10秒間緊張した
実施例1と同様の条件にした。
【0042】結果は表1に示す通り、寸法変化が大き
く、容量バラツキが大きく、満足したコンデンサを得る
ことができない。
【0043】比較例3 エージング処理をなくした以外は実施例1と同様の条件
にした。
【0044】結果は表1に示す通り、蒸着面の酸化層厚
みが薄く、満足した耐湿性を得ることができない。
【0045】比較例4 蒸着膜の抵抗を10.5Ω/口とした以外は実施例1と
同様の条件にした。
【0046】結果は表1に示す通り、蒸着膜厚が薄く、
満足した耐湿性を得ることができない。
【0047】
【表1】
【0048】
【発明の効果】本発明のコンデンサ用フィルムは耐湿性
に優れ、電気特性の優れたコンデンサを得ることができ
た。本発明によって製品を小型化することが可能とな
り、工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】この図は、 X線光電子分光法にて得られた厚
み方向のO、Al元素の曲線を示す。
【符号の説明】
1:表面の酸素組成比 2:界面の酸素組成比 3:表面酸化層の境界 4:界面酸化層の境界 5:ベースフィルムと金属化層の境界 6:金属化層の中間面
フロントページの続き Fターム(参考) 4F100 AA19C AB10A AK57B BA03 BA07 BA10A BA10C EH66A EH66C EJ38B GB41 JA02 JG04A YY00C 5E082 AB03 AB04 PP02 PP09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムを二軸延伸ポリフェニレンス
    ルファイドフイルムに蒸着した金属化フイルムであっ
    て、該蒸着膜が表層に50オングストローム以上の酸化
    層を有し、かつ、蒸着膜表面が0.1〜1.0μg/cm
    2 のオイル被覆されたものであり、かつ、200℃での
    寸法変化が、ー0.5%以上、0.2%未満であることを
    特徴とする金属化フィルム。
  2. 【請求項2】該蒸着膜の電気抵抗が1〜8Ω/口である
    ことを特徴とする請求項1記載の金属化フィルム。
  3. 【請求項3】該金属化フィルムが、コンデンサ用である
    請求項1又は2記載の金属化フィルム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013207158A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Hitachi Aic Inc 金属化フィルムコンデンサ

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