JP2007100184A - 金属蒸着フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
５μＦのコンデンサー素子を形成した際に、絶縁抵抗が５０００ＭΩ以上となるような金属蒸着フィルムを提供する。
【解決手段】
二軸配行ポリエステルフィルムの少なくとも片面に１回以上金属蒸着を行い、所定の幅に裁断しながらリール状に巻きとられた後に少なくとも１回の加熱処理を行った金属蒸着フィルムであって、加熱処理条件が加熱温度５０℃〜８０℃で加熱時間２０〜１００時間である金属蒸着フィルムの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明はポリエステルフィルムを用いたコンデンサー用フイルム加工品の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、フィルム基材に導電性金属を連続蒸着する金属蒸着フィルムを所定の幅に細断した後にリール上に巻かれたフィルムであって、コンデンサー素子を形成するために行われる素子巻工程あるいは積層工程以前に加熱処理を行った金属蒸着フィルムの製造方法に関する。

従来より、フィルムやガラスシート状の基材の上に導電性金属、すなわちアルミニウム、金、チタン、鉄、銀、銅、スズ、インジウム、亜鉛等の金属を蒸着により金属膜を非蒸着部を残してマージンやパターンと呼ばれる非蒸着面を形成して、導電性の金属膜を形成する真空蒸着方法がコンデンサー用フィルムにおいては広く行われている。上記パターン状の蒸着膜を蒸着基材上に形成するには、テープ或いはオイル塗布膜をマスキング材として蒸着と同時に非蒸着部となるマージンを形成する方法、或いは基材上に一様な導体膜を形成した後、レーザー光線の照射、或いはエッチング方により選択的に導電膜を除去してマージン部を形成する方法が知られている。

しかしながら、フィルム蒸着時には蒸発付着金属により熱歪みを受ける為、その履歴が残って、コンデンサー素子を形成したときのコンデンサー特性、絶縁特性が低下する事による耐圧特性が低下するという課題がある。

このことから、コンデンサー素子を熱処理するコンデンサーの製造方法が例えば文献１などで提案されている。

また、ポリエステル樹脂に於いては、一般に常温でもエージングが進み、長期保存品に於いては絶縁特性が回復していくことが知られている。
特開平８−２９８２２６号公報（請求項１、３）

しかしながら、コンデンサー素子形成後に熱処理した場合、フィルムの収縮が発生し、フィルム層間の密着状態が変化、或いは表層部と素子内部の収縮差による変形が発生し、コンデンサーとしての機能が損なわれる問題があった。また、金属蒸着以前のフィルムに熱処理を実施しても蒸着時の熱履歴によって、その効果が失われ、コンデンサーを形成したときの絶縁抵抗が不十分であるという問題があった。さらには、常温での十分絶縁特性回復には少なくとも１ヶ月以上を要し、周囲温度の高低によってもその回復期間は変化し、また、長期保存による蒸着金属、フィルム基材などの劣化が生じやすくなるなどの問題があった。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、十分な絶縁抵抗性が付与されたコンデンサー素子形成用のポリエステル金属蒸着フィルムの製造方法を提供することにある。

本発明の金属蒸着フィルムの製造方法は、上記問題を解決するために、以下の方法を採用するものである。すなわち、二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも片面に１回以上金属蒸着を行い、所定の幅に裁断しながらリール状に巻きとった後に、少なくとも１回の加熱処理を行う金属蒸着フィルムの製造方法であって、加熱処理条件が加熱温度５０℃〜８０℃で加熱時間２０〜１００時間である金属蒸着フィルムの製造方法である。さらに好ましくは加熱処理条件が加熱温度５０℃以上６０℃未満で加熱時間８０〜１００時間、又は加熱温度６０℃以上７０℃未満で加熱時間５０〜１００時間、又は加熱温度７０℃以上８０℃以下で加熱時間２０〜８０時間である金属蒸着フィルムの製造方法である。

本発明の金属蒸着フィルムの製造方法によれば、５μＦのコンデンサー素子を形成した際に、絶縁抵抗が５０００ＭΩ以上となるような金属蒸着フィルムを提供することが出きる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

本発明にかかるフィルム基材は、導電性金属が蒸着できるものでかつ、ポリエステル系フィルムのうち、二軸配行ポリエステルフィルムであることが重要である。未配行フィルムでは十分な強度が得られず耐圧性、耐熱性の劣ったものとなり、また、一軸配行フィルでは異方性の大きく、耐圧性の劣るものしか得られず、何れもコンデンサー用としては不適切である。

また、これらフィルム基材の蒸着面側に各種コーティング、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着膜が誘電率を上げるなどの諸特性を向上させるために設けられることは、本発明の目的を達成させる限りにおいて特に限定されない。

ここで言うポリエステルとは、テレフタル酸、もしくは２，６−ナフタレンカルボン酸またはそのアルキルエステルを主な酸成分とし、エチレングリコールを主なグリコール成分としてエステル化或いはエステル交換反応を行った後、重縮合反応を行うことにより得られるポリエステルを指す。さらに詳しくは、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上がエチレンテレフタレート単位であるポリエチレンテレフタレートである。上記が満足されれば、エチレンテレフタレート以外のポリエステル共重合成分が含まれていても良く、例えばジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ｐ−キシレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどのジオール成分、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などのカルボン酸成分、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多官能ジカルボン酸成分、ｐ−オキシエトキシ安息香酸などが挙げられる。

また本発明にかかるフィルムに含有される添加剤は特に限定されるものではなく、本発明の目的とする特性に支障を及ぼさない範囲で、適宜選択添加してもよい。

なお、基材表面はコロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理などの表面処理、或いは、接着剤のコーティング層、樹脂コーティング層、溶融押し出しによる樹脂層などの積層は本発明の目的とする特性に支障を及ぼさない範囲で行われていても良い。

本発明にかかる導電性金属の蒸着膜は、アルミニウムの含有率が８０重量％以上、もしくは亜鉛の含有率が８０重量％以上であれば特に限定されず、アルミニウム、金、チタン、鉄、銀、銅、スズ、インジウム、亜鉛などの導電性金属、或いはこれらを組み合わせたもの、またはその他の導電性金属との合金を蒸着することにより得られるが、均一で安定した導電性金属の蒸着膜を得る観点から、亜鉛単体、または亜鉛とアルミニウムの積層品、アロイ、または亜鉛とアルミニウムの合金、アルミニウム単体を用いることが好ましい。

本発明にかかる蒸着金属フィルムには金属蒸着面側にマージンと呼ばれる非蒸着部分が長手方向に形成される。また、金属蒸着面には非蒸着区分帯により、略区分または区分される蒸着金属膜小区分帯をパターン形成してもかまわない。

本発明にかかるマージンの非蒸着区分帯を形成するために用いられる方法として、オイルを用いる方法が挙げられる。オイルとしては、一般にシリコーン系オイル、フッ素系オイル、流動パラフィンなどが挙げられる。また、このほかの方法として他にテープ、レーザーを用いる方法があるが、いずれの方法でも所定の幅で非蒸着部分が長手方向連続的に形成されれば良く、特に方法に限定されない。

本発明にかかる蒸着金属膜小区分を形成する非蒸着区分帯を形成する方法としてあらかじめ適量のオイルを非蒸着区分帯を凸状に形成した印刷ロールの凸部に付着させ、転写する方法が挙げられる。このほかにもスクリーンで印刷する方法なども挙げられるが、特に方法に限定されない。

本発明にかかる金属蒸着フイルムの構成は、基材／蒸着または蒸着と印刷によるマージン形成／金属蒸着膜／または金属蒸着膜の積層、及びまたは金属膜の混合（アロイ）を取るが、更に金属膜保護のためのオイル膜、高分子膜、酸化膜の形成、並びにフィルム基材と金属蒸着膜との間に高分子間膜、酸化膜が形成されても良く、これら金属蒸着膜前後の膜の働きを強めるために放射線処理を行っても構わない。

ここでいう放射線とは紫外線、赤外線、電子線、イオン粒子、α線、β線、γ線、励起原子、励起分子、グロー放電、プラズマなどを指す。特に放射線が、電子線、不活性原子イオン、酸素イオンまたは励起酸素（分子または原子）からなる群から選ばれた少なくとも１種以上であることが好ましい。不活性原子イオン、酸素イオン、励起酸素（分子または原子）は不活性ガス、または／及び酸素原子を含む分子からなるガス、或いは他のガスとの混合ガスを用いたプラズマ中に存在し、よって有機物層をプラズマにさらすことによっても有機物を重合及び／または架橋させることができる。通常、プラズマ中のイオン、励起ガス粒子は有機化合物層深くには進入できないが、本発明では有機物層の厚みが薄いので重合及び／または架橋可能である。またプラズマの際に酸素ガス、アルゴンガスなどのガスを用いても良い。

本発明により得られた金属蒸着フィルムがコンデンサー用途に好適に用いられるためには、膜抵抗値が１．５〜１００Ω／□であることが好ましい。また、本発明に用いられる蒸着フィルムはヘビーエッジの有無を問わない。へビーエッジとは、細断後の金属蒸着膜の幅方向端面の電極形成部付近において金属膜厚が、他に比べて厚い部分を示す。ヘビーエッジ形成方法としては蒸着源上方にスリット板を設け、ヘビーエッジを形成する箇所のスリットを長手方向に長くする方法や、蒸着ステージを多数設け、所定の箇所を厚くする方法があるが、いずれの方法を用いても良い。

本発明により用いられる金属蒸着フィルムは金属蒸着及び後処理工程終了後、所定の幅に切断され、リール状に巻き取られたものである。細断方法はリール状に整えられるものであれば特限定されないが、金属蒸着後のフィルムを長手方向に連続的に所定幅に切断するスリッッターを用いることが、フィルム幅の均一性、端面形状から望ましい。また、フィルム幅はフィルムの長手軸方向のカット端面形状は上面（金属蒸着面側から基材面を透かす、或いはその逆の方向）から見て直線である必要はなく、一定周期で、連続的な波形であっても構わない。

本発明により得られた金属蒸着フィルムはリール状に巻き取られた後に加熱処理を行うことが必須である。加熱処理の方法として熱風オーブン、真空オーブンのいずれを用いても構わない。また、加熱時に蒸着フィルムの品質を損ねるものでなければ、いずれの梱包形態をとっても良いが、表面状態、並びに電極面保護の点から、ポリエチレン製の袋に入れて加熱処理することが望ましい。この加熱処理を経た金属蒸着フィルムを用いてコンデンサー素子を形成するのであるが、加熱処理温度が高いほど、あるいは加熱処理時間が長いほどコンデンサー素子の絶縁抵抗値が高くなるが、逆にコンデンサー素子の形成性が悪くなってしまう。したがって、加熱処理温度と加熱時間を適正な範囲に設定することが重要である。このような観点から加熱処理条件として、加熱温度５０〜８０℃で加熱時間２０〜１００時間であることが必要である。このような加熱処理条件を経た金属蒸着フィルムを用いて５μＦのコンデンサー素子を形成すると、そのコンデンサー素子の絶縁抵抗を５０００ＭΩ以上にすることができる。加熱温度が８０℃を越えてもしくは加熱時間が１００時間を越えて加熱処理した場合、素子形成性が低下し、耐湿性の低下、耐電圧異常を引き起こし、コンデンサーとしての特性を維持できなくなる。より好ましい加熱処理条件は、加熱温度５０℃以上６０℃未満で加熱時間８０〜１００時間、又は加熱温度６０℃以上７０℃未満で加熱時間５０〜１００時間、又は加熱温度７０℃以上８０℃以下で加熱時間２０〜８０時間である。これらの加熱処理条件で加熱処理を行った金属蒸着フィルムは、コンデンサ素子にした場合に高い絶縁抵抗値と素子形成性とを両立することができる。

次に、本発明に用いる測定法及び評価法について説明する。

（１）絶縁抵抗値（ＩＲ）測定
東和電波工業（株）ＭＥＧＯＨＭＭＥＴＥＲ ＳＭ−８２０を用いてコンデンサー素子形成時の絶縁抵抗を測定した。
測定方法：
細断後リール状に巻かれた金属蒸着フィルムを巻回法式により素子巻きを行い、プレス工程を経た後、両側端面電極部に金属溶射（以下メタリコン）による電極を形成して、リード線を半田付けして静電容量５μＦのコンデンサー素子を形成した。メタリコン電極を通して電圧２５０Ｖで３０秒課電。その後、放電して３０秒後の絶縁抵抗を測定した。

（２）プレス強度
素子形成時にプレスした方向と垂直に荷重をかけ、中央に隙間が生じるまでの最大荷重をプレス強度と設定した。ここでは内径Φ９のスピンドルに互いに一対となる２枚のフィルムを巻き回した後スピンドルを抜き取り、プレス圧力２０Ｋｇ／ｃｍ^２、プレス板温度１１０℃で５分間プレスを行い、その後プレス強度を測定。プレス強度が平均２ｋｇ以上を良品と判定した。

以下、本発明の詳細につき実施例を用いてさらに説明する。

（実施例１）
幅３４ｍｍ、厚み３μｍ、膜抵抗２Ω／□（測定方法はＥＩＡＪ ＲＣ−２３４２Ａに準拠）、マージン幅１ｍｍのリール状に巻かれた外径約Φ１７０のアルミ蒸着ポリエステルフィルムを５０，６０、７０、８０℃設定の熱風オーブンに２４時間、４８時間、７２時間、９６時間投入した。オーブンから取り出し後、何れも常温に２４時間放置した後、マージン位置が幅方向で反対位置に形成された一対のリール状蒸着フィルムを皆藤製作所製ＫＡＷ−Ｕ２Ｂ−４０／７８を用いて巻き取り張力１００ｇｆで３μＦの略厚肉円筒状となるように２枚の巻き回フィルムを形成した。次いでプレス圧力２０Ｋｇ／ｃｍ^２、プレス板温度１１０℃で５分間プレス成形により、断面が略長円形となるようにプレスを実施した。その後、帝国メタル製ＴＭ１０５でメタリコン処理による電極形成を実施し、コンデンサーを製作した。

コンデンサーの絶縁抵抗値を測定した結果、加熱温度が高いほど、加熱時間が長くなるほど絶縁抵抗値は向上し、プレス強度は低下する結果となった、加熱温度が５０℃では加熱時間が７２時間以上、それ以上の加熱温度ではいずれの条件でも絶縁抵抗値は５０００ＭΩ以上になった。また、加熱温度が８０℃で７２時間以上加熱処理を実施すると、プレス強度は平均２ｋｇ未満となり、それ以外ではいずれも２ｋｇ以上となった。

実施例１の評価結果を表１にまとめる。

（比較例１）
幅３４ｍｍ、厚み３μｍ、膜抵抗２Ω／□（測定方法はＥＩＡＪ ＲＣ−２３４２Ａに準拠）、マージン幅１ｍｍのリール状に巻かれた外径約Φ１７０のアルミ蒸着ポリエステルフィルムを４０，９０℃設定の熱風オーブンに２４時間、４８時間、７２時間、９６時間投入した。オーブンから取り出し後、何れも常温に２４時間放置した後、マージン位置が幅方向で反対位置に形成された一対のリール状蒸着フィルムを皆藤製作所製ＫＡＷ−Ｕ２Ｂ−４０／７８を用いて巻き取り張力１００ｇｆで３μＦの略厚肉円筒状となるように２枚の巻き回フィルムを形成した。次いでプレス圧力２０Ｋｇ／ｃｍ^２、プレス板温度１１０℃で５分間プレス成形により、断面が略長円形となるようにプレスを実施した。その後、帝国メタル製ＴＭ１０５でメタリコン処理による電極形成を実施し、コンデンサーを製作した。

コンデンサーの絶縁抵抗値を測定した結果、加熱温度４０℃で加熱処理したコンデンサーはいずれも絶縁抵抗値が５０００ＭΩに達しなかった。また、加熱温度９０℃で加熱処理したコンデンサーはプレスを実施直後に中央に隙間が生じ、素子形成不能となった。

比較例１の評価結果を表２にまとめる。

金属蒸着後のフィルム 細断後リール状に巻き取られた蒸着フィルム 素子巻き後の金属蒸着フィルム プレス後の金属蒸着フィルム メタリコン電極形成、リード線取り付け後のコンデンサー素子 プレス荷重負荷並びに中央隙間発生状態

Claims (4)

1. 二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも片面に１回以上金属蒸着を行い、所定の幅に裁断しながらリール状に巻きとった後に、少なくとも１回の加熱処理を行う金属蒸着フィルムの製造方法であって、加熱処理条件が加熱温度５０℃〜８０℃で加熱時間２０〜１００時間である金属蒸着フィルムの製造方法。
2. 加熱処理条件が加熱温度５０℃以上６０℃未満で加熱時間８０〜１００時間、又は加熱温度６０℃以上７０℃未満で加熱時間５０〜１００時間、又は加熱温度７０℃以上８０℃以下で加熱時間２０〜８０時間である請求項１に記載の金属蒸着フィルムの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の金蔵蒸着フィルムの製造方法から得られうる金属蒸着フィルム。
4. 請求項３に記載の金属蒸着フィルムを構成材料とするコンデンサ。

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