JP2006231544A - コンデンサ用フィルム及びそれを用いてなるコンデンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高分子フィルムの少なくとも片面に金属層を形成してなる金属化フィルムの少なくとも片面にコート層が設けられているコンデンサ用フィルムであって、該コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするものである。 X/α+Y/β=1/Z ・・・(1) A/Z<0.75 ・・・(2)(A:コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)X:高分子フィルムの厚み(μm)Y:金属層の厚み(nm) α:高分子フィルム1μmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・μm)、40℃90%RH) β:金属層1nmあたりの水蒸気透過率(g/m2・24hr・nm、40℃90%RH)である)
【選択図】なし
Description
A/Z<0.75 ・・・(2)
(ただし、
A:コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)
X:高分子フィルムの厚み(μm)
Y:金属層の全体の厚み(nm)
α:高分子フィルムの厚み1μmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・μm)、40℃90%RH)
β:金属層の厚み1nmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・nm)、40℃90%RH)
である)
かかる本発明のコンデンサ用フィルムの特徴は、つまり、高分子フィルムの少なくとも片面に金属層を形成してなる金属化フィルムの、少なくとも片面にコート層が設けられているコンデンサ用フィルムであって、該コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率A(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)が下記式(1)及び(2)を満たすところにある。
A/Z<0.75 ・・・(2)
(ただし、
A:コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)
X:高分子フィルムの厚み(μm)
Y:金属層の全体の厚み(nm)
α:高分子フィルムの厚み1μmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・μm)、40℃90%RH)
β:金属層の厚み1nmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・nm)、40℃90%RH)
である)。
(ただし
C:高分子フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)
D:厚みW(nm)の金属層を形成してなる金属化フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)である)。
・ESCA装置:SSI社製 SSX−100
・励起X線:単結晶分光 Al Kα1線
・光電子脱出角度:35度
・X線スポット:表面分析 1000×1750μmの楕円形
・Constant Analyzer Energyモード。
この蒸着に用いる金属としてはAl,Zn,Sn,Ni,Cr,Fe,CuおよびTiから選ばれる少なくとも一種以上の金属、および、これら金属の合金から選ばれる少なくとも一種である。コンデンサの電気特性や生産性の面からは、Zn、Al、またはそれらを含む合金が好ましく用いられる。より好ましくは、金属層がアルミニウムを90質量%以上含むことである。具体的には、アルミニウム単体またはアルミニウムを90質量%以上含むアルミニウム合金を用いることが耐湿性の観点から好ましく、ロッド状、タブレット状、ワイヤー状あるいはルツボ状に加工したものが望ましい。
(1)コート層の有無
コート層がオイルの場合、XPS(ESCA)にてフィルム表面を評価することにより、オイルの有無を確認する。
・装置:SSI社製 SSI−100
・励起X線:monochromatized Al Kα1線(1486.6eV)
・光電子脱出角度:35度
・X線径:0.1mm
・エネルギー補正:C13 メインピークの結合エネルギーを284.6eVに合わせた。
なお、XPSは感度が良いため汚染による有機物を検出する場合があるが、表面上に形成されたオイルからの信号は強度が高く、汚染による有機物とは区別できる。
コート層がオイルの場合、理学電気工業(株)製の自動蛍光X線分析装置(RIX3000)を用いて試料板の上にフィルムをのせ、30mmφ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。
コート層がオイルの場合、(2)で得られたオイルの付着量、測定面積および用いたオイルの比重からコート層の厚みを算出した。
4端子法により、100mmの電極間の金属層の抵抗を測定し、測定値を測定幅と電極間距離で除し、幅10mm、電極間距離10mm当たりの金属層の抵抗値を算出した。単位はΩ/□と表示する。
X線光電子分光法 XPS(ESCA)にて、米国SSI社製SSX−100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)から出てき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。金属層の厚みは金属層の表面よりアルゴンイオンによりエッチングを行うことで深さ方向のデプスプロファイルを得た。エッチング速度はSiO2を同条件で処理して、形状測定機でエッチング量を測定することで、金属層の厚みとした。
フィルムサンプル9cm2を希硝酸で溶解した後、20mlに定溶し、この定溶液をICP発光分光分析法により各金属の組成を定量する。ICP発光分光分析装置はセイコー電子工業製SPS1200VR型を用いた。
JIS C 2151に従い、10枚重ねのフィルムの厚みを電子マイクロメータで測定し、5点平均した平均値をフィルム枚数(10)で除してフィルム厚みとした。
コンデンサ用フィルムから得られたコンデンサ素子各20個を、温度85℃、相対湿度85%の雰囲気下で、電位傾度(フィルム単位厚み当たりにかかる電圧)が50V/μmとなるように直流電圧を印加し、1000時間経過後の静電容量変化率ΔC/C×100(%)を得た。尚、蒸着金属がアルミニウムと亜鉛の合金の場合はアルミニウムの場合と比較して耐湿性が劣ることが分かっているため試験条件を温度65℃、相対湿度80%とした。ここでC(μF)は耐湿性試験前の静電容量、ΔC(μF)は耐湿性試験後の静電容量変化量(=耐湿性試験前の静電容量(μF)−耐湿性試験後の静電容量(μF))であり、静電容量変化率ΔC/C×100は増加方向を+、減少方向を−で表した。20個の素子の測定値の平均を算出し、静電容量変化率が−10%以上のものを良好と判断した。コンデンサ素子は、皆藤製作所社製半自動素子巻機KMW−2HCを用いてコンデンサ用フィルムからなる巻回体を作製した後に、端面にメタリコン(帝国メタル工業社製TM801C)を溶射し作製したものを用いた。
下記条件にてグロー放電処理を施した面を高湿度側に向けて、米国、モコン(MOCON)社製の測定機(PARMATRAN−W3/13)を用いて測定した。
湿度条件:高湿度側40℃、90%RH、低湿度側40℃、0%RH
測定面積:アルミ製のマスクフィルムを用いて測定面積を5cm2にした。
厚さ3.4μm、幅0.6mのポリエチレンテレフタレートフィルムを真空蒸着法によってアルミニウムを蒸着し、非蒸着部分の幅2mm、金属層の抵抗値が3Ω/□になるようにした。次いで、同一蒸着機内で金属蒸着面に、フェニルメチルジメチルポリシロキサンオイル(東レダウコーニングシリコーン社製SH702)を加熱蒸着し、続けてオイル付着面に、O2ガスを微量供給しながら250kHz、5kWのパルスDC電源を用いてグロー放電を発生してグロー放電処理を施し(処理電力密度 E=27.8W・min/m2)、これを巻取軸で巻き取りアルミニウム蒸着フィルムを得た。蒸着中の高分子フィルムの走行速度は300m/minとした。オイル蒸着量はオイルノズルの蒸気圧を10Paにすることにより制御した。
グロー放電処理電力が3kWである以外は、実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ10.0g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は+2%と、耐湿性は良好であった。
グロー放電処理電力が1.5kWである以外は、実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ11.5g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は0%と、耐湿性は良好であった。
オイル蒸着面およびグロー放電処理面が非金属蒸着面であり、2.5kWのグロー放電処理を施すこと以外は、実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したことろ7.0g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は−2%と、耐湿性は良好であった。
グロー放電処理を施さないこと以外は実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値が3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ12.0g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は−9%と、耐湿性は良好であった。
蒸着オイルがアミノ変性シリコーンオイル(東レダウコーニングシリコーン社製BY16−853C)で、2.5kWのグロー放電処理を施すこと以外は実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値が3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ9.5g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は+1%と、耐湿性は良好であった。
厚さ4.3μm、幅0.6mのポリプロピレンフィルムを真空蒸着法によってアルミニウムを蒸着し、非蒸着部分の幅2mm、金属層の抵抗値が10Ω/□になるようにした。次いで、実施例1と同様の方法でオイルを蒸着し、グロー処理を施し、アルミニウム蒸着フィルムを得た。蒸着中のフィルムの走行速度は400m/minとした。得られたアルミニウム蒸着フィルムを、幅40mm、マージン幅1mmとなるように細幅リールに切断した。得られたコンデンサ用フィルムのコート層の厚みを測定したところ1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ15.0g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。実施例1と同様の耐湿性評価を行ったところ、静電容量変化率は+5%であり、耐湿性は良好であった。
蒸着金属がアルミニウムと亜鉛の合金であり、金属層の抵抗値が15Ω/□になるようにしたこと以外は実施例7と同様の金属蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムのコート層の厚みを測定したところ1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ12.0g/(m2・24hr)であった。これは本発明の式(1)(2)を満すものである。上述の方法で耐湿性を評価した結果、静電容量変化率は−8%と、耐湿性は良好であった。
厚さ6.0μm、幅0.6mのポリフェニレンスルフィドフィルムを真空蒸着法によってアルミニウムを蒸着し、非蒸着部分の幅1mm、金属層の抵抗値が2.0Ω/□になるようにした。次いで、実施例1と同様の方法でオイルを蒸着し、グロー処理を施しアルミニウム蒸着フィルムを得た。蒸着中のフィルムの走行速度は300m/minとした。
オイルを付着する工程、及びグロー放電処理を全く行わないこと以外はは実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ20.5g/(m2・24hr)であり、本発明の式(1)(2)を満す条件を欠くものであった。同様の耐湿性評価を行ったところ、水蒸気透過率の高い本比較例は、静電容量変化率が−98%と、耐湿性は不良であった。
オイルを蒸着圧力を5Paとし、グロー放電処理を施さないこと以外は実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが0.5nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ18.5g/(m2・24hr)であり、本発明の式(1)(2)を満す条件を欠くものであった。同様の耐湿性評価を行ったところ、水蒸気透過率の高い本比較例は、静電容量変化率が−85%と、耐湿性は不良であった。
オイルを蒸着圧力を5Paとし、1.0kWのグロー放電処理を施すこと以外は実施例1と同様のアルミニウム蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は3Ω/□であり、コート層の厚みが0.5nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ16.0g/(m2・24hr)であったが、本発明の式(1)(2)を満す条件を欠くものであった。同様の耐湿性評価を行ったところ、水蒸気透過率の高い本比較例は、静電容量変化率が−15%と、耐湿性は不良であった。
グロー放電処理電力が1.0kWである以外は実施例9と同様の金属蒸着フィルムを得た。得られたコンデンサ用フィルムの金属層の抵抗値は2Ω/□であり、コート層の厚みが1.0nmであった。また、得られたコンデンサ用フィルムの水蒸気透過率を測定したこところ9.5g/(m2・24hr)であったが、本発明の式(1)(2)を満す条件を欠くものであった。上述の方法で耐湿性を評価した結果、静電容量変化率は−25%と、耐湿性は不良であった。
Claims (11)
- 高分子フィルムの少なくとも片面に金属層を形成してなる金属化フィルムの、少なくとも片面にコート層が設けられているコンデンサ用フィルムであって、明細書中で定義される該コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率A(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするコンデンサ用フィルム。
X/α+Y/β=1/Z ・・・(1)
A/Z<0.75 ・・・(2)
(ただし、
A:コンデンサ用フィルムの水蒸気透過率(g/(m2・24hr)、40℃90%RH)
X:高分子フィルムの厚み(μm)
Y:金属層の全体の厚み(nm)
α:高分子フィルムの厚み1μmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・μm)、40℃90%RH)
β:金属層の厚み1nmあたりの水蒸気透過率(g/(m2・24hr・nm)、40℃90%RH)
である) - 該コート層が、オイルであることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ用フィルム。
- 該コート層が、オイルをグロー放電処理して得られうるものであることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ用フィルム。
- 該オイルが、シリコーンオイルであ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フィルム。
- 該コート層の厚さが、全体で100nm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フィルム。
- 該コート層が、金属化フィルムの片面に1層のみである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フィルム。
- 該金属層の抵抗値が0.5〜50Ω/□であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のコンデンサ用フィルム。
- 該高分子フィルムの主成分が、ポリエステル、ポリオレフィンおよびポリフェニレンスルフィドから選ばれた1種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コンデンサ用フィルム。
- 該高分子フィルム厚みが、0.5〜25μmであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のコンデンサ用フィルム。
- 該金属蒸着層の金属が、Al,Zn,Sn,Ni,Cr,Fe,CuおよびTiから選ばれる少なくとも一種以上の金属、および、これら金属の合金から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のコンデンサ用フィルム。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のコンデンサ用フィルムで構成されていることを特徴とするコンデンサ。
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