JP2009188001A - 金属化フィルム及び金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】
コンデンサ作製工程に支障無く、鳴き性を向上した金属化フィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の金属化フィルムは、高分子フィルムの少なくとも一方の面に金属層が形成され、該一方の面の一方の端部に金属層が形成されていない部分を有し、金属層が形成されている部分と金属層が形成されていない部分との境界が波型形状となっているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属化フィルムコンデンサの特性の中でも、鳴き特性に優れた金属化フィルムコンデンサと、そのようなコンデンサに用いる金属化フィルムに関する。

近年のデジタル家電の急速な発達に伴い、機器内部の半導体基板に多数使用されるコンデンサの特性が重要視されるようになってきている。特に、薄型ディスプレイ用途などではコンデンサから発生する音の低減、いわゆる鳴き性向上の要求が高まってきている。鳴き性は、コンデンサ素子に巻回されたフィルムなどの誘電体が印加された交番電界によって振動することに由来し、特に高周波入力やパルス入力に対しては顕著である。

このような鳴き性の問題に対し、巻回されたフィルムの各層間の容積を最小限にとどめ、フィルム同士の密着性を高めるための提案がなされている。例えば、真空状態下でコンデンサ素子を巻き取る方法（特許文献１参照）、あるいはポリプロピレンフィルムの両面にコロナ放電処理を施す提案（特許文献２参照）、あるいはフィルム幅とマージン部から金属蒸着層幅方向へのオイルの滲み出し幅を規定する提案（特許文献３参照）がなされている。
特開昭５４−５３２５３号公報 特開昭６１−１４５８１２号公報 特開２０００−３０６７５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、コンデンサ素子の巻取り工程の複雑さによる生産性の低下や、コンデンサ素子巻後に素子を大気中に戻した時のフィルム層間への空気の再進入を防止できないなどの欠点があった。また、特許文献２に記載の方法では、コンデンサ素子作製工程、例えば真空蒸着工程などでブロッキングを起こす場合があるといった支障があった。また、特許文献３に記載の方法では、近年の厳しい要求特性は未達であった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解決するためになされたものであり、本発明はコンデンサ作製工程に支障無く、コンデンサの鳴き性を向上できる金属化フィルムを提供することを目的とする。

本発明は、かかる従来技術の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、本発明のコンデンサ用フィルムは高分子フィルムの少なくとも一方の面に金属層が形成され、該一方の面の一方の端部に金属層が形成されていない部分を有し、金属層が形成されている部分と金属層が形成されていない部分との境界が波型形状である金属化フィルムである。

本発明の金属化フィルムを用いれば、従来では得られなかった極めて良好な鳴き性を有するコンデンサを提供することができる。

以下、本発明の金属化フィルムと該金属化フィルムの製造方法、及び該金属化フィルムを用いてなる金属化フィルムコンデンサについて、望ましい実施の形態とともにさらに詳しく説明する。

本発明の一実施態様に係る金属化フィルムを図１に示す。なお、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１において、１は本発明に係る金属化フィルムを示しており、２は金属層が形成されていない部分（以下、金属層未形成部とする）、３は金属層が形成されている部分（以下、金属層形成部とする）、４は金属層形成部と金属層未形成部との境界の波型形状、５は波型形状の振幅（Ｍ）、６は波型形状のピッチ（Ｌ）である。

本発明で言う高分子フィルムとは、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等、あるいはこれらの共重合樹脂等の高分子樹脂をフィルム状に成形したものを言う。

またこれらの高分子フィルム基材の金属層形成側に各種コーティング、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着層が、諸特性を向上させるために設けられた場合でも、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。

また、金属層とは、真空蒸着機内で該高分子フィルム上にＡｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ等の金属あるいはこれらの合金を溶融加熱法、誘導加熱法、電子ビーム法、スパッタリング法等によって蒸着したもので、コンデンサにおける電極となる導電層である。

なお、金属層未形成部の形成方法は特に限定されないが、オイルにより形成することが生産性と電気特性の観点で好ましい。オイルによって形成された金属層未形成部は、真空蒸着機内において金属層を設ける前に、フッ素系オイル、シリコーン系オイル、あるいは鉱物系オイルを高分子フィルム上に塗布し、金属の付着を妨げ、コンデンサにしたときに対電極との絶縁をとるために設ける絶縁部を形成するものである。金属層未形成部の形成に使用されるオイルは特に限定されないが、フッ素系のオイルの滲み出しが少なく好ましい。オイルによって金属層未形成部を形成する方法はテープによる方法に比べ生産性が良く、高い耐電圧、高いコロナ放電開始電圧を有するので好ましい。

一般にコンデンサに交流電圧を印加した際にフィルムが振動し、音を発する、いわゆる鳴きと言われる問題が発生する。本発明は、この鳴き性を改善するための金属化フィルムを効率良く生産するためになされたもので、具体的には金属層形成部と金属層未形成部との境界線が波型形状を有するものである。

金属層形成部と金属層未形成部との境界線が波型形状を有することにより鳴き性が改善される詳細な理由は明らかではないが、発明者らは以下のように推定している。図２，３を用いて説明する。高分子フィルムの一方の面に金属層形成部と金属層未形成部を有する金属化フィルムを巻き回してコンデンサを製作し、このコンデンサに交流電圧を印加すると、金属層形成部側のフィルム端部（７）、金属層形成部と金属層未形成部との境界（８）、金属層未形成部側のフィルム端部（９）を支点として金属化フィルム全体が振動する。この際、従来の金属化フィルムでは金属層形成部と金属層未形成部との境界線が直線であるため、支点７と支点８の距離Ｌ１がフィルム長手方向に渡って同じ長さとなり、同様に支点８と支点９との距離Ｌ２もフィルム長手方向に渡って同じ長さとなる（図２）。そのため、フィルム全体で共振が起こりやすくなり、鳴きが発生してしまう。一方、本発明の金属化フィルムでは金属層形成部と金属層未形成部との境界線が波型形状であるため、支点７と支点８との距離Ｌ１がフィルム長手方向に渡って変動し、同様に支点８と支点９との距離Ｌ２もフィルム長手方向に渡って変動する（図３）。つまり振動の支点が分散し、共振点が分散することでフィルム全体での共振が起こりにくくなり、鳴き性が改善するものと考えられる。

波型の具体的な形は上記効果が発現するものであれば限定されないが、例えば、三角波形状、台形形状、方形形状、サインカーブ、曲線の組み合わせ、若しくはこれらの結合を含むものである。ただし、形状に角があると、角の部分で電界集中が起こり、耐電圧が低下する場合があるので、角のない形状が好ましい。具体的には、サインカーブや曲線の組み合わせが好ましい。

また、前記波型形状のピッチ長(Ｌ)が０．１〜１０ｍｍであることが鳴き性の点で好ましく、０．５〜３．０ｍｍがさらに好ましい。ピッチ長（Ｌ）とは、波型形状の一つの山の頂点から次の山の頂点までの距離のことである。

また、前記波型形状の振幅 (Ｍ)が０．０５〜５．０ｍｍであることが鳴き性の点で好ましく、電気特性の観点から０．１〜３．０ｍｍがさらに好ましい。振幅（Ｍ）とは、波型形状の山の頂点から谷までの距離のことである。

なお、本発明は金属層を一つの高分子フィルムの両側に設け、金属層を有さない高分子フィルムと巻回、あるいは積層したコンデンサを除外するものではない。

［物性の評価方法］
（１）コンデンサの鳴き性
素子巻き後、メタリコン及び端子付けを行ったコンデンサに、耐圧パルス試験器（武南測器社製ＴＰ−５００）を用いて２００ＶＡＣの電圧をかけ、精密騒音計（リオン（株）製ＮＡ−２９Ｅ）を用い、集音マイクをコンデンサ素子より５ｃｍ離し、室内の騒音（暗騒音）が３５〜３７ｄＢの場所で測定した。コンデンサ素子１０個を測定した平均値が５５ｄＢ以下の場合を鳴き性が良好と判断した。

（２）波型形状のピッチ長と振幅
（株）ニコン製投影機で５０倍に拡大し、（株）ニコン製デジタルカウンターCM-6Sにて３ヶ所を測定値した平均値を各部分の長さとした。

（実施例１）
高分子フィルムは厚み５．０μmの２軸延伸ポリプロピレンを使用した。まず真空蒸着機内で転写ロールに蒸気状のオイルを供給して付着させ、転写ロールの表面に形成されたオイルを所定の波型形状が彫刻された印刷ロールに転写させる。さらに印刷ロールの波型パターン表面に形成されたオイル層を連続的に巻き出し側から巻き取り側に移動する高分子フィルムに転写させ、次いで、アルミニウムを金属層の膜抵抗値が１０Ω／□となるように金属蒸着することで、波型形状金属層未形成部を有する金属化フィルムを得た。

得られた金属化フィルムは波型形状金属層未形成部のピッチ（Ｌ）が１．５ｍｍで振幅（Ｍ）が０．５ｍｍであった。

次に得られた金属化フィルム２枚を互いにマージンが反対側になるように積層し、ずらし幅を２．０ｍｍとして巻回し、メタリコン処理、電極端子のはんだ付けを行い、静電容量０．５μＦの金属化フィルムコンデンサを作製した。続いて、コンデンサの鳴き性評価を実施したところ４８ｄＢであり良好な結果となった。

（実施例２）
金属層未形成部の波型形状のピッチ（Ｌ）が０．０５mmである以外は実施例１と同様の金属化フィルムコンデンサを得た。コンデンサの鳴き性評価を実施したところ５０ｄＢであり良好な結果となった。

（実施例３）
金属層未形成部の波型形状のピッチ（Ｌ）が１０mmである以外は実施例１と同様の金属化フィルムコンデンサを得た。コンデンサの鳴き性評価を実施したところ５４ｄＢであり良好な結果となった。

（実施例４）
金属層未形成部の波型形状の振幅（Ｍ）が０．０５mmである以外は実施例１と同様の金属化フィルムコンデンサを得た。コンデンサの鳴き性評価を実施したところ５０ｄＢであり良好な結果となった。

（実施例５）
金属層未形成部の波型形状の振幅（Ｍ）が５．０mmである以外は実施例１と同様の金属化フィルムコンデンサを得た。コンデンサの鳴き性評価を実施したところ５５ｄＢであり鳴き性が良好であった。

（比較例１）
金属層未形成部形成時にオイルを直接フィルムに蒸着することにより直線状の金属層未形成部を形成したこと以外は実施例１と同様の金属化フィルムコンデンサを得た。金属層未形成部の幅は１．０ｍｍであった。コンデンサの鳴き性評価を実施したところ６０ｄＢであり、鳴き性は不良であった。

本発明の金属化フィルムの構造を示した模式図である。 従来の金属化フィルムは共振が発生しやすいことを説明する図である。 本発明の金属化フィルムは共振が発生しにくいことを説明する図である。

符号の説明

１ 金属化フィルム
２ 金属層未形成部
３ 金属層形成部
４ 金属層形成部と金属層未形成部との境界線
５ 波型形状の振幅Ｍ
６ 波型形状のピッチＬ
７ 金属層形成部側の端部の支点
８ 金属層形成部と金属層未形成部との境界の支点
９ 金属層未形成部側の端部の支点

Claims (4)

1. 高分子フィルムの少なくとも一方の面に金属層が形成され、該一方の面の一方の端部に金属層が形成されていない部分を有し、金属層が形成されている部分と金属層が形成されていない部分との境界が波型形状である金属化フィルム。
2. 前記波型形状のピッチ長(Ｌ)が０．１〜１０ｍｍである請求項１に記載の金属化フィルム。
3. 前記波型形状の振幅(Ｍ)が０．０５〜５．０ｍｍである請求項１又は２に記載の金属化フィルム。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の金属化フィルムで構成されてなる金属化フィルムコンデンサ。

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