JP2005015848A - 金属化フィルムの製造方法およびその製造方法により製造された金属化フィルムを用いたコンデンサ - Google Patents
金属化フィルムの製造方法およびその製造方法により製造された金属化フィルムを用いたコンデンサ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】金属蒸着時の誘電体フィルムに与える熱ダメージを軽減し、耐湿性に優れた金属化フィルムを製造し、その金属化フィルムを用いた長期信頼性に優れたコンデンサを提供する。
【解決手段】Ｚｎ−Ａｌ合金や、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのうちいずれかの金属元素）合金を蒸発源として用いることによって、Ａｌが蒸着膜表面に出る割合を増やし、なおかつ第３成分のＭの効果によって、Ｚｎ膜の耐湿性を高める。また、合金組成の調整により融点を下げることで、誘電体フィルムに与える熱ダメージの少ない金属化フィルムが得られかかる製造方法によって、耐圧が高く、耐湿性に優れた信頼性の高いコンデンサを提供する。
【選択図】 なし
【解決手段】Ｚｎ−Ａｌ合金や、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのうちいずれかの金属元素）合金を蒸発源として用いることによって、Ａｌが蒸着膜表面に出る割合を増やし、なおかつ第３成分のＭの効果によって、Ｚｎ膜の耐湿性を高める。また、合金組成の調整により融点を下げることで、誘電体フィルムに与える熱ダメージの少ない金属化フィルムが得られかかる製造方法によって、耐圧が高く、耐湿性に優れた信頼性の高いコンデンサを提供する。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサに使用される金属化フィルムの製造方法およびその製造方法により製造された金属化フィルムを用いたコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属を蒸着した誘電体フィルムからなる金属化フィルムコンデンサは、従来から家電機器用や産業機器用途として交流用／直流用の両方で広く用いられている。そして蒸着する金属の蒸発源としては、ＺｎまたはＡｌが主として用いられてきた。
【０００３】
Ｚｎの融点は４２０℃であり、Ａｌの融点が６６０℃であるのに比べると低いため、Ｚｎ蒸着においてはＡｌ蒸着よりも加熱蒸発源の温度を低くして蒸着できる。そのため、Ｚｎ蒸着は、誘電体フィルムに与える熱ダメージを軽減することができる。また、Ｚｎ蒸着膜は交流３００Ｖ以上で発生するコロナ放電に対してＡｌ蒸着膜よりも劣化しにくいという利点がある。しかし、Ｚｎ蒸着膜は耐湿性がＡｌ蒸着膜より劣るという欠点がある。
【０００４】
Ｚｎ蒸着においては、Ｚｎ単独で蒸着金属を誘電体フィルム表面に付着させるのが困難であったため核付け金属が必要であった。このためＺｎよりも沸点の高い金属である、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌなどを核付け金属として２源で混合蒸着する方法がとられてきた。
【０００５】
一方、Ａｌ蒸着膜は、Ｚｎ蒸着膜よりも電気伝導度が高いため、同じ膜抵抗値の場合を比較すると膜厚を薄くできるため、Ｚｎ蒸着膜よりも自己回復性が優れている。そのため、前述のコロナ放電による膜劣化の心配がない直流使用の場合にはＡｌ蒸着を用いる場合が多い。
【０００６】
上述のＺｎ蒸着とＡｌ蒸着の利点を生かすために、Ｚｎ蒸着時に数〜１０重量％程度のＡｌ量となるようにＺｎと異なる蒸発源でＡｌを混合蒸着する方法も良く用いられてきた（特許文献１、２ならびに非特許文献１参照）。Ｚｎ単独と、Ａｌ単独の異なる蒸発源を別々にしてそれぞれからの金属蒸気を混合して誘電体フィルムに蒸着しその蒸着膜は蒸着時にＺｎとＡｌの合金層となっていたり、およびあるいはＺｎとＡｌの混合層になっていたりするもので、この蒸着方法はアロイ蒸着と呼ばれ、ＡｌがＺｎ蒸着の核付けとしても機能する。一般的なアロイ蒸着の装置概略の模式図を図４に示す。
【０００７】
この図４に示すように、蒸着機内で誘電体フィルムを走行させながら蒸着させる時にＺｎよりも先にＡｌが蒸着されるような位置としてＡｌの蒸発源をＺｎの蒸発源よりも前に配置するのが一般的である。このような方法で蒸着した蒸着膜の耐湿性は、Ａｌ以外の核付け金属を用いた場合のＺｎ蒸着膜に比べて格段に向上する。
【０００８】
蒸着膜を劣化させる要因となる水分は、誘電体フィルム側、もしくは外気と接触する蒸着膜の表面から侵入する。水分が侵入すると、Ｚｎは以下の化学式に示すように、２段階で酸化現象が進行することが知られている。
【０００９】
（１）Ｚｎ ＋ ２Ｈ２Ｏ → Ｚｎ（ＯＨ）２ ＋ Ｈ２
（２）２Ｚｎ（ＯＨ）２ ＋ Ｏ２ → ２ＺｎＯ ＋ ２Ｈ２Ｏ ＋ Ｏ２
Ａｌを混合蒸着すると耐湿性が向上する理由としては、水分が侵入する経路の蒸着膜と誘電体フィルムの界面、および蒸着膜表面にＡｌの薄い層が形成されるためと考えられる。Ａｌは安定で緻密な酸化膜を形成するので、Ｚｎの保護膜となり上記の反応を抑制し耐湿性を向上させる。Ａｌが誘電体フィルム界面や蒸着膜表面に存在し、酸化膜層を形成していることは、Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）、オージェ電子分光等の表面分析によって確認することができる。
【００１０】
しかしながら、従来の２源混合蒸着すなわちＺｎ単独の蒸発源と、Ａｌ単独の蒸発源とを用いる蒸着では、図４に示すようにＡｌをまず蒸着し、その後Ｚｎを蒸着するのが一般的であった。このように先にＡｌを蒸着すると、誘電体フィルムと蒸着膜界面のＡｌ濃度は高くなるが、蒸着膜表面のＡｌ濃度を高くすることには限界があり、純粋なＡｌのみを蒸着した場合に比べて長期的な耐湿性については問題があった。
【００１１】
また、近年、生産性の拡大を狙って蒸着機内で誘電体フィルムの両面を同時に蒸着する工法を導入したり、コンデンサを小型にするために誘電体フィルムを薄膜化する傾向が一層顕著になってきた。
【００１２】
誘電体フィルムの両面に蒸着する工法は、同じ蒸着機内で一度に誘電体フィルムの表裏両面を蒸着するため、片面のみを蒸着する場合に比べて蒸発源の影響による熱ダメージを受けやすい。また、誘電体フィルムを薄膜化すると、蒸発源の熱で誘電体フィルムが熱ダメージを受け易くなり、大きな課題となっていた。特に、誘電体として特性の良いポリプロピレンフィルムを用いる場合には、ポリエステルフィルムよりも耐熱性が低いため、熱ダメージの影響を受け易く蒸着時には特に熱ダメージを受けないようにすることが必要であった。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７ー２７８７８７号公報
【特許文献２】
米国特許第４４７７８５８号
【非特許文献１】
表面技術 Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．５、ｐ．１４ （１９９４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記する従来の技術上の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、誘電体フィルムに金属を蒸着する時の熱ダメージを軽減し、耐湿性に優れた金属化フィルムを製造し、その製造方法により製造した金属化フィルムを用いた長期信頼性に優れたコンデンサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の金属化フィルムの製造方法は、ＺｎとＺｎ以外の１種または複数種の金属元素と合金化したＺｎ合金材料を蒸発源として誘電体フィルムに前記Ｚｎ合金材料を蒸着して金属化フィルムを形成することとした。
【００１６】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料中に、Ａｌが合金成分として含まれることとした。
【００１７】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料中のＡｌの重量比を、０．１重量％以上１０重量％以下とした。
【００１８】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料の合金組成に、第３成分の元素を混入して合金化することとした。
【００１９】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、Ｚｎ合金材料中で合金成分となる第３成分の元素は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれた少なくとも１種の元素とした。
【００２０】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、Ｚｎ合金材料中の第３成分の元素の重量比は、０．０１〜５重量％とした。
【００２１】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、誘電体フィルムの表裏両面に蒸着を行うこととした。
【００２２】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、誘電体フィルムがポリプロピレンであることとした。
【００２３】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、ポリプロピレンフィルムの厚みが、６μｍ以下であることとした。
【００２４】
上記の目的を達成するために本発明のコンデンサは、上記のいずれかに記載の方法で蒸着した金属化フィルムを用いることとした。
【００２５】
また、本発明のコンデンサは、ＺｎとＡｌの合金を含む蒸着膜を有する金属化フィルムにおいて、蒸着膜表面におけるＺｎとＡｌの重量比をそれぞれＸ、Ｙ（Ｘ＋Ｙ＝１００）とすると、Ｙは１０以上とした金属化フィルムを用いることとした。
【００２６】
また、本発明のコンデンサは、蒸着金属中での第３成分のＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれたいずれかの元素の混入量が、０．００１〜３重量％とした。
【００２７】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより、達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。
【００２８】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＺｎとＺｎ以外の１種または複数種の金属元素と合金としたＺｎ合金材料を蒸発源として用いて誘電体フィルムに前記Ｚｎ合金材料の蒸着膜を蒸着して金属化フィルムを形成する金属化フィルムの製造方法であるから、目的に応じて合金組成を変えることによって、意図的に蒸発源の融点を変更したり、蒸着膜の耐湿性を改善することができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料中に、Ａｌが合金成分として含まれていることから、Ｚｎ蒸着膜の表面のＡｌ濃度を増やすことが可能になる。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料中のＡｌの重量比を、０．１重量％以上１０重量％以下とすることから、蒸発源の融点を下げることができ、従って誘電体フィルムの熱ダメージを少なくし、なおかつＺｎ蒸着膜の表面のＡｌ濃度を増やして耐湿性を向上すことが可能になる。
【００３１】
本発明の請求項４に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料の合金組成に、第３成分の元素を混入して合金化することから、さらに蒸発源の融点を変更したり、蒸着膜の耐湿性を改善できる。なお、第３成分の元素は微量混入とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の請求項５に記載の発明は、第３成分の元素は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれた少なくとも１種の元素とするものであることから、蒸着膜の耐湿性を改善できる。
【００３３】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記第３成分の元素の重量比は、０．０１〜５重量％とすることから、蒸着膜の耐湿性を改善できる。
【００３４】
本発明の請求項７に記載の発明は、誘電体フィルムの表裏両面に蒸着を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３５】
本発明の請求項８に記載の発明は、誘電体フィルムがポリプロピレンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３６】
本発明の請求項９に記載の発明は、ポリプロピレンフィルムの厚みが、６μｍ以下の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の金属化フィルムを用いたコンデンサであることから、耐圧が高く、耐湿性に優れたコンデンサとなっている。
【００３８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載の方法で蒸着されたＺｎとＡｌを含むＺｎ合金材料の蒸着膜を有する金属化フィルムにおいて、蒸着膜表面におけるＺｎとＡｌの重量比をそれぞれＸ、Ｙ（Ｘ＋Ｙ＝１００）とすると、Ｙは１０以上とすることから、耐湿性の優れたコンデンサとなっている。
【００３９】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項３〜９に記載の金属化フィルムにおいて、蒸着金属中での第３成分のＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれたいずれかの元素の混入量が、０．００１〜３重量％であることから、耐湿性の優れたコンデンサとなっている。
【００４０】
（実施の形態１）
以下に本実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本実施の形態１で説明する金属化フィルムを製造する際に用いる真空蒸着機の模式図である。図１において１は真空蒸着機、２はポリプロピレンフィルム３の巻き出しロールを示し、４はポリプロピレンフィルム３のクーリングキャン、５はＡｌ蒸発源、６はＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源、７はＡｌ蒸発源５からのＡｌと、ＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６からのＺｎ合金とをポリプロピレンフィルムに蒸着膜として蒸着して製造した金属化ポリプロピレンフィルム８を巻き取る巻き取りロール、９はポリプロピレンフィルム３ならびに金属化ポリプロピレンフィルム８の走行をガイドするガイドロール、１０は上室と下室とを区画する隔壁を示す。
【００４２】
図１では、ポリプロピレンフィルム３が蒸着機１内で巻き出しロール２から巻き出されて、巻き取りロール７で巻き取られるまでに、まずＡｌ蒸発源５、次にＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６の順に金属がポリプロピレンフィルム３の表面上に蒸着されて、金属化ポリプロピレンフィルム８が製造できる。本実施の形態１では、マイクロ厚みで３μｍのポリプロピレンフィルム３を用いた。
【００４３】
本実施の形態１のＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６では、Ｚｎが９５重量％、Ａｌが５重量％組成の合金を用いた。図２に、Ｚｎ−Ａｌ系合金の融点のＡｌ含量依存性を示す。図２からわかるように、Ｚｎ−Ａｌ系の合金では、Ａｌ含量が５重量％の時に融点は３８２℃（常圧）で最も低い。このようにすると、従来例のＺｎのみの蒸発源よりも融点を約４０℃低くできる。
【００４４】
そのため、本実施の形態１のようにポリプロピレンフィルムのような熱ダメージを受けやすいフィルムに、このような融点を下げることができる合金組成を適用することは品質向上に効果がある。特に、熱ダメージを受けやすい６μｍ以下の厚みのポリプロピレンフィルムに対しては効果を発揮する。本発明では、実施の形態１の合金組成や誘電体フィルムの種類に限定されるものではない。ＺｎとＡｌを含む合金系では、Ｚｎのみの場合よりも融点が低下する組成であるＡｌが０．１重量％〜１０重量％の範囲にするのが好適である。
【００４５】
表１に、本実施の形態１で製造した金属化ポリプロピレンフィルム３に付着していたＺｎとＡｌの組成分布を示す。このような組成分布を求める際には、オージェ電子分光分析装置によって、蒸着膜の表面からＡｒエッチングしながらＺｎとＡｌの定量分析を行った。また、蒸着膜全体のＺｎとＡｌの比率を求める場合は、蒸着膜を酸またはアルカリで溶解し、その溶解した液を原子吸光分析装置で測定することによって求めた。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１に、本実施の形態１の蒸着膜中のＺｎとＡｌの組成分布を示す。本実施の形態１では、２番目の蒸発源をＡｌを含むＺｎ合金にしていたため、蒸着膜表面のＡｌの重量％を２０．２％と１０％以上にすることができた。
【００４８】
ＡｌとＺｎの酸化の自由エネルギーを比較すると、Ａｌが酸化される方がエネルギーが小さい。そのため、Ａｌの方が、Ｚｎよりも蒸着機中に微量に存在する酸素と反応しやすく、蒸着膜中の表面のＡｌ濃度は高くなる。本実施の形態１のように、後から蒸着する蒸発源にもＡｌを含有させておけば、Ｚｎのみで蒸着する場合よりも耐湿効果を高めるＡｌの濃度が蒸着膜表面付近で高くなる。
【００４９】
本発明では、本実施の形態１の合金組成に限定されるものではなく、Ｚｎに対して耐湿性を発揮する他の金属を含む合金の蒸発源であっても良い。
【００５０】
次に、実施の形態１で製造した金属化ポリプロピレンフィルム３を用いて、初期の静電容量は１００μＦ、ｔａｎδは０．０３％のフィルムコンデンサを５個作製した。
【００５１】
表２に、実施の形態１で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値とした。
【００５２】
【表２】
【００５３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、両面蒸着装置を用いて両面蒸着を行ったこと以外は、実施の形態１と同様な蒸着源を用いて金属化フィルムを製造した。図３に、本実施の形態２で用いた両面蒸着装置１１の概略図を示す。図１に示す蒸着装置と同じ構成部分について同一符号を付与する。なお、図３において１２は両面蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを示す。
【００５４】
実施の形態２では、製造した金属化ポリプロピレンフィルムと蒸着していないポリプロピレンフィルムを巻回して初期の静電容量は１００μＦ、ｔａｎδは０．０３％の金属化フィルムコンデンサを５個製造した。
【００５５】
表１に、本実施の形態２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００５６】
表２に、実施の形態２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値とした。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＭｇを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＭｇの比率は１重量％であった。
【００５８】
表１に、本実施の形態３の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００５９】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６０】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＮｉを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＮｉの比率は０．９重量％であった。
【００６１】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６２】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６３】
（実施の形態５）
本実施の形態５では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＣｏを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＣｏの比率は０．７重量％であった。
【００６４】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６５】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６６】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＭｎを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＭｎの比率は０．１重量％であった。
【００６７】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６８】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６９】
（比較例１）
以下に比較例１について、図面を参照しながら説明する。
【００７０】
図４は比較例１で説明する金属化フィルムを製造する際に用いる真空蒸着機４１の模式図である。比較例１では、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、実施の形態１と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。なお、図４において、図１と同じ構成部分については同じ符号を付与して詳細な説明を省く。
【００７１】
表１に、比較例１の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７２】
表２に、比較例１で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７３】
（比較例２）
比較例２では、図４に示す第１の蒸発源４３にＣｕ、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、比較例１と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００７４】
表１に、比較例２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７５】
表２に、比較例２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７６】
（比較例３）
比較例３では、図４において第１の蒸発源４３にＡｌ、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、実施の形態２と同様な方法で両面金属化フィルムを製造し、およびその両面金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００７７】
表１に、比較例２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７８】
表２に、比較例２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７９】
（比較例４）
比較例４では、実施の形態３のＭｇのかわりにＦｅを添加したこと以外は、実施の形態３と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００８０】
表１に、比較例４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００８１】
表２に、比較例４で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００８２】
次に上記した本発明の実施の形態１〜６と、比較例１〜４との作用効果の比較について詳述する。
【００８３】
実施の形態１では、第２の蒸発源にＺｎ−Ａｌの合金を用いたため、蒸着膜中の表面層のＡｌの比率が比較例１においては８．３％であったのがそれよりも大きい２０．２％となった。そのため、実施の形態１の方が、比較例１よりも耐湿性が高くなり、耐湿試験における容量減少が小さい。
【００８４】
また、実施の形態１では、合金中のＡｌの濃度を５重量％としたため、蒸発源の融点を比較例１よりも低くすることができる。そのため、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減でき、比較例１よりも破壊電圧が高くできる。
【００８５】
両面蒸着を行った実施の形態２では、比較例３と比べて、実施の形態１と比較例１との比較で述べたと同様の効果が得られた。特に、両面蒸着の場合は、誘電体フィルムが熱ダメージを受けやすいため、蒸発源の融点を下げると効果がある。
【００８６】
また、本実施の形態のように、ポリプロピレンフィルムで３μｍという薄いものになると、蒸発源の温度を本発明のように下げるようにすることが必要である。
【００８７】
実施の形態３では、Ｍｇを微量添加したことによって、Ｚｎの水酸化および酸化反応を抑制することができる。実施の形態４〜６のＮｉ、Ｃｏ、ＭｎでもＺｎ膜の耐湿性を向上させる効果があるため、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれをも添加しなかった実施の形態１よりも耐湿試験における容量減少が小さい。比較例４のようにＦｅを添加したのでは耐湿性向上の効果がでず、他の元素で耐湿性向上の効果があるものは上記したＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの４種の元素以外は見出せなかった。
【００８８】
また、添加量も０．０１〜５％の範囲で耐湿性向上の効果が得られ、それ以外の範囲では耐湿性の効果は得られなかった。蒸着膜中の第３成分の元素量は、原子吸光分析で定量した結果、０．００１〜３重量％の時に耐湿性を向上できることがわかった。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は誘電体フィルムに金属を蒸着する時の誘電体フィルムにかかる熱ダメージを軽減することができ、しかも耐湿性に優れた金属化フィルムを容易に実現できる製造法を提供し、さらに本発明の製造法により製造した金属化フィルムを使用することによって長期信頼性に優れたコンデンサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の金属化フィルムを製造する際の片面蒸着機の概略図
【図２】同実施の形態１のＺｎ−Ａｌ合金の融点の組成依存性を示す図
【図３】同実施の形態２の金属化フィルムを製造する際の両面蒸着機の概略図
【図４】比較例１の金属化フィルムを製造する際の片面蒸着機の概略図
【符号の説明】
１ １１、４１ 真空蒸着機
２ 巻き出しロール
３ ポリプロピレンフィルム
５ Ａｌ蒸発源（第１の蒸発源）
６ ＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源（第２の蒸発源）
７ 巻き取りロール
８ 金属化ポリプロピレンフィルム
１２ 両面蒸着金属化ポリプロピレンフィルム
４２ Ｚｎ蒸発源
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサに使用される金属化フィルムの製造方法およびその製造方法により製造された金属化フィルムを用いたコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属を蒸着した誘電体フィルムからなる金属化フィルムコンデンサは、従来から家電機器用や産業機器用途として交流用／直流用の両方で広く用いられている。そして蒸着する金属の蒸発源としては、ＺｎまたはＡｌが主として用いられてきた。
【０００３】
Ｚｎの融点は４２０℃であり、Ａｌの融点が６６０℃であるのに比べると低いため、Ｚｎ蒸着においてはＡｌ蒸着よりも加熱蒸発源の温度を低くして蒸着できる。そのため、Ｚｎ蒸着は、誘電体フィルムに与える熱ダメージを軽減することができる。また、Ｚｎ蒸着膜は交流３００Ｖ以上で発生するコロナ放電に対してＡｌ蒸着膜よりも劣化しにくいという利点がある。しかし、Ｚｎ蒸着膜は耐湿性がＡｌ蒸着膜より劣るという欠点がある。
【０００４】
Ｚｎ蒸着においては、Ｚｎ単独で蒸着金属を誘電体フィルム表面に付着させるのが困難であったため核付け金属が必要であった。このためＺｎよりも沸点の高い金属である、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌなどを核付け金属として２源で混合蒸着する方法がとられてきた。
【０００５】
一方、Ａｌ蒸着膜は、Ｚｎ蒸着膜よりも電気伝導度が高いため、同じ膜抵抗値の場合を比較すると膜厚を薄くできるため、Ｚｎ蒸着膜よりも自己回復性が優れている。そのため、前述のコロナ放電による膜劣化の心配がない直流使用の場合にはＡｌ蒸着を用いる場合が多い。
【０００６】
上述のＺｎ蒸着とＡｌ蒸着の利点を生かすために、Ｚｎ蒸着時に数〜１０重量％程度のＡｌ量となるようにＺｎと異なる蒸発源でＡｌを混合蒸着する方法も良く用いられてきた（特許文献１、２ならびに非特許文献１参照）。Ｚｎ単独と、Ａｌ単独の異なる蒸発源を別々にしてそれぞれからの金属蒸気を混合して誘電体フィルムに蒸着しその蒸着膜は蒸着時にＺｎとＡｌの合金層となっていたり、およびあるいはＺｎとＡｌの混合層になっていたりするもので、この蒸着方法はアロイ蒸着と呼ばれ、ＡｌがＺｎ蒸着の核付けとしても機能する。一般的なアロイ蒸着の装置概略の模式図を図４に示す。
【０００７】
この図４に示すように、蒸着機内で誘電体フィルムを走行させながら蒸着させる時にＺｎよりも先にＡｌが蒸着されるような位置としてＡｌの蒸発源をＺｎの蒸発源よりも前に配置するのが一般的である。このような方法で蒸着した蒸着膜の耐湿性は、Ａｌ以外の核付け金属を用いた場合のＺｎ蒸着膜に比べて格段に向上する。
【０００８】
蒸着膜を劣化させる要因となる水分は、誘電体フィルム側、もしくは外気と接触する蒸着膜の表面から侵入する。水分が侵入すると、Ｚｎは以下の化学式に示すように、２段階で酸化現象が進行することが知られている。
【０００９】
（１）Ｚｎ ＋ ２Ｈ２Ｏ → Ｚｎ（ＯＨ）２ ＋ Ｈ２
（２）２Ｚｎ（ＯＨ）２ ＋ Ｏ２ → ２ＺｎＯ ＋ ２Ｈ２Ｏ ＋ Ｏ２
Ａｌを混合蒸着すると耐湿性が向上する理由としては、水分が侵入する経路の蒸着膜と誘電体フィルムの界面、および蒸着膜表面にＡｌの薄い層が形成されるためと考えられる。Ａｌは安定で緻密な酸化膜を形成するので、Ｚｎの保護膜となり上記の反応を抑制し耐湿性を向上させる。Ａｌが誘電体フィルム界面や蒸着膜表面に存在し、酸化膜層を形成していることは、Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）、オージェ電子分光等の表面分析によって確認することができる。
【００１０】
しかしながら、従来の２源混合蒸着すなわちＺｎ単独の蒸発源と、Ａｌ単独の蒸発源とを用いる蒸着では、図４に示すようにＡｌをまず蒸着し、その後Ｚｎを蒸着するのが一般的であった。このように先にＡｌを蒸着すると、誘電体フィルムと蒸着膜界面のＡｌ濃度は高くなるが、蒸着膜表面のＡｌ濃度を高くすることには限界があり、純粋なＡｌのみを蒸着した場合に比べて長期的な耐湿性については問題があった。
【００１１】
また、近年、生産性の拡大を狙って蒸着機内で誘電体フィルムの両面を同時に蒸着する工法を導入したり、コンデンサを小型にするために誘電体フィルムを薄膜化する傾向が一層顕著になってきた。
【００１２】
誘電体フィルムの両面に蒸着する工法は、同じ蒸着機内で一度に誘電体フィルムの表裏両面を蒸着するため、片面のみを蒸着する場合に比べて蒸発源の影響による熱ダメージを受けやすい。また、誘電体フィルムを薄膜化すると、蒸発源の熱で誘電体フィルムが熱ダメージを受け易くなり、大きな課題となっていた。特に、誘電体として特性の良いポリプロピレンフィルムを用いる場合には、ポリエステルフィルムよりも耐熱性が低いため、熱ダメージの影響を受け易く蒸着時には特に熱ダメージを受けないようにすることが必要であった。
【００１３】
【特許文献１】
特開平７ー２７８７８７号公報
【特許文献２】
米国特許第４４７７８５８号
【非特許文献１】
表面技術 Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．５、ｐ．１４ （１９９４）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記する従来の技術上の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、誘電体フィルムに金属を蒸着する時の熱ダメージを軽減し、耐湿性に優れた金属化フィルムを製造し、その製造方法により製造した金属化フィルムを用いた長期信頼性に優れたコンデンサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の金属化フィルムの製造方法は、ＺｎとＺｎ以外の１種または複数種の金属元素と合金化したＺｎ合金材料を蒸発源として誘電体フィルムに前記Ｚｎ合金材料を蒸着して金属化フィルムを形成することとした。
【００１６】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料中に、Ａｌが合金成分として含まれることとした。
【００１７】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料中のＡｌの重量比を、０．１重量％以上１０重量％以下とした。
【００１８】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、蒸発源のＺｎ合金材料の合金組成に、第３成分の元素を混入して合金化することとした。
【００１９】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、Ｚｎ合金材料中で合金成分となる第３成分の元素は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれた少なくとも１種の元素とした。
【００２０】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、Ｚｎ合金材料中の第３成分の元素の重量比は、０．０１〜５重量％とした。
【００２１】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、誘電体フィルムの表裏両面に蒸着を行うこととした。
【００２２】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、誘電体フィルムがポリプロピレンであることとした。
【００２３】
また、本発明の金属化フィルムの製造方法は、ポリプロピレンフィルムの厚みが、６μｍ以下であることとした。
【００２４】
上記の目的を達成するために本発明のコンデンサは、上記のいずれかに記載の方法で蒸着した金属化フィルムを用いることとした。
【００２５】
また、本発明のコンデンサは、ＺｎとＡｌの合金を含む蒸着膜を有する金属化フィルムにおいて、蒸着膜表面におけるＺｎとＡｌの重量比をそれぞれＸ、Ｙ（Ｘ＋Ｙ＝１００）とすると、Ｙは１０以上とした金属化フィルムを用いることとした。
【００２６】
また、本発明のコンデンサは、蒸着金属中での第３成分のＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれたいずれかの元素の混入量が、０．００１〜３重量％とした。
【００２７】
【発明の実施の形態】
上記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより、達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用効果を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明における実施の形態の説明とする。
【００２８】
本発明の請求項１に記載の発明は、ＺｎとＺｎ以外の１種または複数種の金属元素と合金としたＺｎ合金材料を蒸発源として用いて誘電体フィルムに前記Ｚｎ合金材料の蒸着膜を蒸着して金属化フィルムを形成する金属化フィルムの製造方法であるから、目的に応じて合金組成を変えることによって、意図的に蒸発源の融点を変更したり、蒸着膜の耐湿性を改善することができる。
【００２９】
本発明の請求項２に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料中に、Ａｌが合金成分として含まれていることから、Ｚｎ蒸着膜の表面のＡｌ濃度を増やすことが可能になる。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料中のＡｌの重量比を、０．１重量％以上１０重量％以下とすることから、蒸発源の融点を下げることができ、従って誘電体フィルムの熱ダメージを少なくし、なおかつＺｎ蒸着膜の表面のＡｌ濃度を増やして耐湿性を向上すことが可能になる。
【００３１】
本発明の請求項４に記載の発明は、蒸発源のＺｎ合金材料の合金組成に、第３成分の元素を混入して合金化することから、さらに蒸発源の融点を変更したり、蒸着膜の耐湿性を改善できる。なお、第３成分の元素は微量混入とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の請求項５に記載の発明は、第３成分の元素は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれた少なくとも１種の元素とするものであることから、蒸着膜の耐湿性を改善できる。
【００３３】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記第３成分の元素の重量比は、０．０１〜５重量％とすることから、蒸着膜の耐湿性を改善できる。
【００３４】
本発明の請求項７に記載の発明は、誘電体フィルムの表裏両面に蒸着を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３５】
本発明の請求項８に記載の発明は、誘電体フィルムがポリプロピレンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３６】
本発明の請求項９に記載の発明は、ポリプロピレンフィルムの厚みが、６μｍ以下の金属化フィルムの製造方法であることから、Ｚｎ合金材料の蒸発源の融点を下げることが可能になり、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減することができる。
【００３７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の金属化フィルムを用いたコンデンサであることから、耐圧が高く、耐湿性に優れたコンデンサとなっている。
【００３８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載の方法で蒸着されたＺｎとＡｌを含むＺｎ合金材料の蒸着膜を有する金属化フィルムにおいて、蒸着膜表面におけるＺｎとＡｌの重量比をそれぞれＸ、Ｙ（Ｘ＋Ｙ＝１００）とすると、Ｙは１０以上とすることから、耐湿性の優れたコンデンサとなっている。
【００３９】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項３〜９に記載の金属化フィルムにおいて、蒸着金属中での第３成分のＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれたいずれかの元素の混入量が、０．００１〜３重量％であることから、耐湿性の優れたコンデンサとなっている。
【００４０】
（実施の形態１）
以下に本実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本実施の形態１で説明する金属化フィルムを製造する際に用いる真空蒸着機の模式図である。図１において１は真空蒸着機、２はポリプロピレンフィルム３の巻き出しロールを示し、４はポリプロピレンフィルム３のクーリングキャン、５はＡｌ蒸発源、６はＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源、７はＡｌ蒸発源５からのＡｌと、ＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６からのＺｎ合金とをポリプロピレンフィルムに蒸着膜として蒸着して製造した金属化ポリプロピレンフィルム８を巻き取る巻き取りロール、９はポリプロピレンフィルム３ならびに金属化ポリプロピレンフィルム８の走行をガイドするガイドロール、１０は上室と下室とを区画する隔壁を示す。
【００４２】
図１では、ポリプロピレンフィルム３が蒸着機１内で巻き出しロール２から巻き出されて、巻き取りロール７で巻き取られるまでに、まずＡｌ蒸発源５、次にＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６の順に金属がポリプロピレンフィルム３の表面上に蒸着されて、金属化ポリプロピレンフィルム８が製造できる。本実施の形態１では、マイクロ厚みで３μｍのポリプロピレンフィルム３を用いた。
【００４３】
本実施の形態１のＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源６では、Ｚｎが９５重量％、Ａｌが５重量％組成の合金を用いた。図２に、Ｚｎ−Ａｌ系合金の融点のＡｌ含量依存性を示す。図２からわかるように、Ｚｎ−Ａｌ系の合金では、Ａｌ含量が５重量％の時に融点は３８２℃（常圧）で最も低い。このようにすると、従来例のＺｎのみの蒸発源よりも融点を約４０℃低くできる。
【００４４】
そのため、本実施の形態１のようにポリプロピレンフィルムのような熱ダメージを受けやすいフィルムに、このような融点を下げることができる合金組成を適用することは品質向上に効果がある。特に、熱ダメージを受けやすい６μｍ以下の厚みのポリプロピレンフィルムに対しては効果を発揮する。本発明では、実施の形態１の合金組成や誘電体フィルムの種類に限定されるものではない。ＺｎとＡｌを含む合金系では、Ｚｎのみの場合よりも融点が低下する組成であるＡｌが０．１重量％〜１０重量％の範囲にするのが好適である。
【００４５】
表１に、本実施の形態１で製造した金属化ポリプロピレンフィルム３に付着していたＺｎとＡｌの組成分布を示す。このような組成分布を求める際には、オージェ電子分光分析装置によって、蒸着膜の表面からＡｒエッチングしながらＺｎとＡｌの定量分析を行った。また、蒸着膜全体のＺｎとＡｌの比率を求める場合は、蒸着膜を酸またはアルカリで溶解し、その溶解した液を原子吸光分析装置で測定することによって求めた。
【００４６】
【表１】
表１に、本実施の形態１の蒸着膜中のＺｎとＡｌの組成分布を示す。本実施の形態１では、２番目の蒸発源をＡｌを含むＺｎ合金にしていたため、蒸着膜表面のＡｌの重量％を２０．２％と１０％以上にすることができた。
【００４８】
ＡｌとＺｎの酸化の自由エネルギーを比較すると、Ａｌが酸化される方がエネルギーが小さい。そのため、Ａｌの方が、Ｚｎよりも蒸着機中に微量に存在する酸素と反応しやすく、蒸着膜中の表面のＡｌ濃度は高くなる。本実施の形態１のように、後から蒸着する蒸発源にもＡｌを含有させておけば、Ｚｎのみで蒸着する場合よりも耐湿効果を高めるＡｌの濃度が蒸着膜表面付近で高くなる。
【００４９】
本発明では、本実施の形態１の合金組成に限定されるものではなく、Ｚｎに対して耐湿性を発揮する他の金属を含む合金の蒸発源であっても良い。
【００５０】
次に、実施の形態１で製造した金属化ポリプロピレンフィルム３を用いて、初期の静電容量は１００μＦ、ｔａｎδは０．０３％のフィルムコンデンサを５個作製した。
【００５１】
表２に、実施の形態１で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値とした。
【００５２】
【表２】
（実施の形態２）
実施の形態２では、両面蒸着装置を用いて両面蒸着を行ったこと以外は、実施の形態１と同様な蒸着源を用いて金属化フィルムを製造した。図３に、本実施の形態２で用いた両面蒸着装置１１の概略図を示す。図１に示す蒸着装置と同じ構成部分について同一符号を付与する。なお、図３において１２は両面蒸着金属化ポリプロピレンフィルムを示す。
【００５４】
実施の形態２では、製造した金属化ポリプロピレンフィルムと蒸着していないポリプロピレンフィルムを巻回して初期の静電容量は１００μＦ、ｔａｎδは０．０３％の金属化フィルムコンデンサを５個製造した。
【００５５】
表１に、本実施の形態２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００５６】
表２に、実施の形態２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値とした。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＭｇを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＭｇの比率は１重量％であった。
【００５８】
表１に、本実施の形態３の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００５９】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６０】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＮｉを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＮｉの比率は０．９重量％であった。
【００６１】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６２】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６３】
（実施の形態５）
本実施の形態５では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＣｏを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＣｏの比率は０．７重量％であった。
【００６４】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６５】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６６】
（実施の形態６）
本実施の形態６では、実施の形態１の合金組成全体に対して、重量比率で１．５％のＭｎを加えて合金化したものを蒸発源として用いた以外は、実施の形態１と同様に金属化フィルム、およびコンデンサを作製した。蒸着膜中のＭｎの比率は０．１重量％であった。
【００６７】
表１に、本実施の形態４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００６８】
表２に、実施の形態３で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００６９】
（比較例１）
以下に比較例１について、図面を参照しながら説明する。
【００７０】
図４は比較例１で説明する金属化フィルムを製造する際に用いる真空蒸着機４１の模式図である。比較例１では、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、実施の形態１と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。なお、図４において、図１と同じ構成部分については同じ符号を付与して詳細な説明を省く。
【００７１】
表１に、比較例１の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７２】
表２に、比較例１で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７３】
（比較例２）
比較例２では、図４に示す第１の蒸発源４３にＣｕ、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、比較例１と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００７４】
表１に、比較例２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７５】
表２に、比較例２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７６】
（比較例３）
比較例３では、図４において第１の蒸発源４３にＡｌ、第２の蒸発源４２にはＺｎを用いたこと以外は、実施の形態２と同様な方法で両面金属化フィルムを製造し、およびその両面金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００７７】
表１に、比較例２の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００７８】
表２に、比較例２で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００７９】
（比較例４）
比較例４では、実施の形態３のＭｇのかわりにＦｅを添加したこと以外は、実施の形態３と同様な方法で金属化フィルムを製造し、およびその金属化フィルムを用いたコンデンサを作製した。
【００８０】
表１に、比較例４の蒸着膜中の片面のＺｎとＡｌの組成分布を示す。
【００８１】
表２に、比較例４で製造した金属化フィルムコンデンサの破壊電圧（ＤＣＶ）および温度８５℃相対湿度８５％で２０００時間放置した後の容量変化率（ΔＣ）、ｔａｎδ（％）を示す。なお、上記の数値は５個の平均値である。
【００８２】
次に上記した本発明の実施の形態１〜６と、比較例１〜４との作用効果の比較について詳述する。
【００８３】
実施の形態１では、第２の蒸発源にＺｎ−Ａｌの合金を用いたため、蒸着膜中の表面層のＡｌの比率が比較例１においては８．３％であったのがそれよりも大きい２０．２％となった。そのため、実施の形態１の方が、比較例１よりも耐湿性が高くなり、耐湿試験における容量減少が小さい。
【００８４】
また、実施の形態１では、合金中のＡｌの濃度を５重量％としたため、蒸発源の融点を比較例１よりも低くすることができる。そのため、誘電体フィルムの熱ダメージを軽減でき、比較例１よりも破壊電圧が高くできる。
【００８５】
両面蒸着を行った実施の形態２では、比較例３と比べて、実施の形態１と比較例１との比較で述べたと同様の効果が得られた。特に、両面蒸着の場合は、誘電体フィルムが熱ダメージを受けやすいため、蒸発源の融点を下げると効果がある。
【００８６】
また、本実施の形態のように、ポリプロピレンフィルムで３μｍという薄いものになると、蒸発源の温度を本発明のように下げるようにすることが必要である。
【００８７】
実施の形態３では、Ｍｇを微量添加したことによって、Ｚｎの水酸化および酸化反応を抑制することができる。実施の形態４〜６のＮｉ、Ｃｏ、ＭｎでもＺｎ膜の耐湿性を向上させる効果があるため、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれをも添加しなかった実施の形態１よりも耐湿試験における容量減少が小さい。比較例４のようにＦｅを添加したのでは耐湿性向上の効果がでず、他の元素で耐湿性向上の効果があるものは上記したＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの４種の元素以外は見出せなかった。
【００８８】
また、添加量も０．０１〜５％の範囲で耐湿性向上の効果が得られ、それ以外の範囲では耐湿性の効果は得られなかった。蒸着膜中の第３成分の元素量は、原子吸光分析で定量した結果、０．００１〜３重量％の時に耐湿性を向上できることがわかった。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は誘電体フィルムに金属を蒸着する時の誘電体フィルムにかかる熱ダメージを軽減することができ、しかも耐湿性に優れた金属化フィルムを容易に実現できる製造法を提供し、さらに本発明の製造法により製造した金属化フィルムを使用することによって長期信頼性に優れたコンデンサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の金属化フィルムを製造する際の片面蒸着機の概略図
【図２】同実施の形態１のＺｎ−Ａｌ合金の融点の組成依存性を示す図
【図３】同実施の形態２の金属化フィルムを製造する際の両面蒸着機の概略図
【図４】比較例１の金属化フィルムを製造する際の片面蒸着機の概略図
【符号の説明】
１ １１、４１ 真空蒸着機
２ 巻き出しロール
３ ポリプロピレンフィルム
５ Ａｌ蒸発源（第１の蒸発源）
６ ＺｎとＡｌからなるＺｎ合金の蒸発源（第２の蒸発源）
７ 巻き取りロール
８ 金属化ポリプロピレンフィルム
１２ 両面蒸着金属化ポリプロピレンフィルム
４２ Ｚｎ蒸発源
Claims (12)
- ＺｎとＺｎ以外の１種または複数種の金属元素とで合金としたＺｎ合金材料を蒸発源として用いて誘電体フィルムに前記Ｚｎ合金材料の蒸着膜を蒸着して金属化フィルムを形成することを特徴とする金属化フィルムの製造方法。
- 蒸発源のＺｎ合金材料中にＡｌが合金成分として含まれていることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 蒸発源のＺｎ合金材料中のＡｌの重量比を、０．１重量％以上１０重量％以下とすることを特徴とする請求項２に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 蒸発源のＺｎ合金材料の合金組成に、第３成分の元素を混入して合金化することを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 前記第３成分の元素は、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれた少なくとも１種の元素とすることを特徴とする請求項４に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 前記第３成分の元素の重量比は、０．０１〜３重量％とすることを特徴する請求項４または５に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 誘電体フィルムの表裏両面に蒸着を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法。
- 誘電体フィルムがポリプロピレンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法。
- ポリプロピレンフィルムの厚みが、６μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の金属化フィルムの製造方法。
- 請求項１〜９のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法により製造された金属化フィルムを用いたことを特徴とするコンデンサ。
- 請求項２〜９のいずれかに記載の金属化フィルムの製造方法で蒸発源より蒸着されたＺｎとＡｌを含むＺｎ合金材料の蒸着膜を有する金属化フィルムにおいて、蒸着膜表面におけるＺｎとＡｌの重量比をそれぞれＸ、Ｙ（Ｘ＋Ｙ＝１００）とすると、Ｙは１０以上としたことを特徴とする金属化フィルムを用いたコンデンサ。
- 請求項３〜９に記載の金属化フィルムの製造方法により製造された金属化フィルムにおいて、蒸着金属中での第３成分のＭｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎから成る群のうちから選ばれたいずれかの元素の混入量が、０．００１〜３重量％としたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の金属化フィルムを用いたコンデンサ。
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2003
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