JP2013207158A

JP2013207158A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2013207158A
Application number: JP2012076109A
Authority: JP
Inventors: Setsu Tomura; 節戸村; Akira Kikuchi; 朗菊地; Shinji Taguchi; 真司田口
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】フィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成させた耐熱性のフィルム使用した場合の、コンデンサ偏平素子形状の変形や絶縁破壊電圧の低下を抑制した金属化フィルムコンデンサを提供することを目的としている。
【解決手段】凹凸のあるロールに接触して凹凸が成形されたフィルム面側に、蒸着又は塗布により形成したオイルを有する金属化フィルムを使用した金属化フィルムコンデンサを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属化フィルムコンデンサに関する。

金属化フィルムコンデンサは、一般的にポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどのフィルム上に設けた蒸着金属を電極に用いる金属化したフィルムを使用し、両面を金属化したフィルムとそれより幅を狭めた非金属化したフィルムとで積層するか、または、片面を金属化したフィルムを交互にずらして積層し、その後、積層した上記の方法により生じた端面のはみ出した部分に、金属を溶射しメタリコン電極を設けている。
ところで、上記のフィルムは、耐熱性が十分ではないため、耐熱性向上を目的として、耐熱性のあるフィルムを使用することになるが、フィルムの滑り性を改善させるために、従来のように無機粉末を添加してフィルムの表面に凹凸を設けると、絶縁破壊電圧が低下しやすい。
そのため、特許文献１では、耐熱性のあるフィルムとしてポリエーテルイミドフィルムを溶融状態で押出し、表面に凹凸のある金属ロール面上で成形することにより、フィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成し、表面摩擦抵抗を低減して、フィルムの滑り性を改善させることが記載されている。

特開２００９−１４１２９３号公報

上記のように、樹脂を溶融状態で押出し、表面に凹凸のある金属ロール面上で成形することにより、フィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成させる方法は、絶縁破壊電圧に対しては有効であるが、無機粉末を添加してフィルムの表面に凹凸を設ける方法と比べ、金属ロールの加工には限度があり、凹凸性を最適化し難い。
そのため、フィルムの製膜工程における作業性としては良好であったフィルムを金属化し、この金属化フィルムを使用してコンデンサ素子になるように巻き取ったとしても、このコンデンサ素子を偏平化する際にフィルムに内部歪が発生し、偏平化の成形不良や、また特性面では絶縁破壊電圧の低下等を発生する場合がある。

本発明は、凹凸のあるロールに接触してフィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成させたフィルムをコンデンサ用に使用した場合、コンデンサ偏平素子形状の変形を回避し、絶縁破壊電圧の低下を抑制した金属化フィルムコンデンサを提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、凹凸のあるロールに接触して凹凸が成形されたフィルム面側に、蒸着又は塗布により形成したオイルを有する金属化フィルムを使用した金属化フィルムコンデンサを提供するものである。

本発明によれば、コンデンサ素子を偏平化する際に、コンデンサ偏平素子形状の変形を回避し、絶縁破壊電圧の低下を抑制した金属化フィルムコンデンサを提供することができる。

本発明の金属化フィルムコンデンサ用の金属化フィルムの概略断面図を示している。本発明の金属化フィルムコンデンサ用のフィルムの製造装置を模式的に示している。

本発明に述べるフィルムはフィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成したフィルムで、ポリエーテルイミドフィルム、非晶質の（熱可塑性の）ポリイミドフィルム等の耐熱性の樹脂のフィルム製膜時に採用されている。
ポリエーテルイミドフィルムとしては、ポリエーテルイミド樹脂単独か、またはポリエーテルイミド樹脂に、ポリイミド樹脂系樹脂、ポリサルホン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂またはポリサルフィド系樹脂等の公知の樹脂を添加したり、シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等の公知のゴムを添加したり、無機または有機の充填剤を必要に応じて添加したりした樹脂をフィルム状に成形したものである。ポリイミドフィルムとしては、同様にポリイミド樹脂単独か、またはポリイミド樹脂に、ポリエーテルイミド樹脂系樹脂、ポリサルホン系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂またはポリサルフィド系樹脂等の公知の樹脂を添加したり、シリコーンゴムまたはフッ素ゴム等の公知のゴムを添加したり、無機または有機の充填剤を必要に応じて添加したりした樹脂をフィルム状に成形したものである。
また、必要に応じて、核剤、カーボンブラック、無機焼成顔料等の顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤及び難燃剤等の添加剤を添加してしたものも含まれる。
無機または有機の充填剤は、フィルム厚さよりも充分小さいことが必要で、大きいほど、また量が多いほど絶縁破壊電圧が低下しやすい。
また、フィルム表面には、凹凸が形成されているが、凹凸を形成する方法としては、基材である樹脂を溶融状態で押出し、表面に凹凸のあるロール面上で成形する方法や、フィルムを製膜後、表面に凹凸のある加熱ロールにフィルムを押し当てることなどにより得られる。そのため、本願発明のフィルムは、凹凸が大きい面と凹凸が小さい反対面が存在している。
凹凸の大きさは、フィルムの厚さにもよるが、中心線の平均粗さで０．０５μｍから１μｍ程度となる。

本発明に述べる金属化フィルムとしては、フィルム表面に金属を設けたもので、金属としては、アルミニウム、銅、亜鉛またはそれらの合金などが限定なく使用できる。またそれらに添加するものとして、ケイ素、チタンなどが使用できる。一般的には、真空蒸着などにより製膜できる。蒸着膜の厚さは、通常の金属化フィルムコンデンサ用の厚さと同様で、１Ω／□から５０Ω／□程度の抵抗値の厚さで特に限定なく使用できる。

本発明に述べるオイルとしては、金属化フィルムの表面に設けるもので、フィルム表面自体を変形させて、フィルムの表面に凹凸を形成させたフィルム面のうち、凹凸の大きい側の表面に蒸着又は塗布により形成する。
オイルの種類としては、たとえば、シリコーン系オイル類、フッ素系オイル類、パーフロロアルキルポリエーテル類、ポリアルキルナフタレンオイル、ポリアルキルフタレートオイル、ポリフェニルエーテルオイル、石油留分、マイクロクリスタリンワックス、ボリオレフィンワックス、鉱物油類、脂肪酸類、脂肪酸塩類及びパラフィンワックスなどから選ばれる。
防食性と電気特性の観点から、ジメチルポリシロキサンオイルまたはメチルフェニルシリコーンオイルなどシリコーンオイルが好ましい。
また、金属膜の密着性の観点から、官能基として、エポキシ基、アミノ基、アミド基、エステル基、カルボキシル基、メルカプト基、水酸基、フェノール基、メタクリル基、ピペロニル基から選ばれる少なくとも一つを官能基として有する（変性する）シリコーンオイル、フッ素化シリコーンオイル、またはフッ素オイルオイルを用いるものがより望ましい。これらの官能基により、オイル被膜の金属蒸着膜への被着がより強固となり、金属膜の湿気との接触が妨げられて、金属電極膜の抵抗値の上昇が抑えられる。
オイルの付着量は、金属薄膜を覆う程度に薄くし、フィルム表面に設けた凹凸を埋め尽くさない程度にする。そのため蒸着により設けるのは好ましいが、塗布により設ける場合には溶剤により充分薄める必要がある。

ところで、オイルは、金属蒸着膜の表面に設けるが、フィルムに金属を蒸着し、オイルを金属蒸着膜の表面に設けた後、巻き取られるので、オイルは、蒸着面とは反対側のフィルム面と接触する。しかし、フィルムの蒸着面側は凹凸が大きいことと、また、特にオイルが上記の官能基を有するオイルであると金属電極膜との被着が強固であるために、蒸着面表面のオイルが、蒸着面とは反対側の凹凸が少ないフィルム面に過度に転写するのを防止している。そのため、巻き取りによりコンデンサ素子を製作するときに、転写したオイルにより、蒸着面とは反対側のフィルム面が、送りローラに張り付いたりして巻き取りテンションが不安定になったり、巻き取り中の金属化フィルム間に張り付きが生じたりせず、逆にオイルが潤滑材としても機能するため、コンデンサ素子内での巻きひずみを減少させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の金属化フィルムコンデンサ用の金属化フィルムの概略断面図を示している。
金属化フィルムとしては、耐熱性のあるフィルム１に金属電極として金属２を蒸着し、その表面にオイル３を設けたものである。
このフィルム１は、上表面が下表面よりも凹凸が大きいことを示している。これは、凹凸を形成する方法が、フィルム中に充填粒子を練り込んで製膜する方法ではなく、樹脂を溶融状態で押出し、表面に凹凸のあるロール面上で成形する方法や、フィルムを製膜後、表面に凹凸のある加熱ロールにフィルムを押し当てることなどにより得られるためである。
そして、金属化フィルムとするために、図１では、凹凸が大きい上表面側に金属２を蒸着する。そしてその表面に、蒸着した金属２が腐食しないように、オイル３を設けるが、潤滑材としても機能している。
そして、その後、この金属化したフィルム二枚を交互にずらして巻回し、それを加圧成形で偏平形とする。次に上記の方法により生じた端面のはみ出した部分に、金属を溶射しメタリコン電極を設け、このメタリコン電極に外部引き出し電極を溶接又はハンダ付け後、容器に収納し、容器内に絶縁性樹脂を注入し充填するか、または、外部引き出し電極を設けた後、絶縁性樹脂液中に浸漬するディップコーティングなどにより外装を設け、金属化フィルムコンデンサとしている。

図２は、本発明の金属化フィルムコンデンサ用のフィルムの製造装置を模式的に示している。樹脂と必要に応じて添加した添加物を押出成形機４で溶融混練し、この組成物をダイ５より凹凸を有する金属ロール６上に吐き出して密着させる。フィルム１と金属ロール６とを密着させるために、圧着ロール７によりフィルム１を金属ロール６に圧着させる。圧着ロール７の表面には、フィルム１と金属ロール６との密着性を向上させるために、シリコーンゴムやフッ素ゴム等のゴム層を表面に設ける。その後、巻取具８に巻き取る。

まず、ポリエーテルイミドを溶融状態で押出し、表面に凹凸のある金属ロール面上で成形する方法で、凹凸のある金属ロールが接触するフィルム面の中心線の平均粗さが０．５μｍ、厚さ８μｍのポリエーテルイミドフィルムを作成した。次に、このポリエーテルイミドフィルムの金属ロール側である凹凸が大きな面にアルミニウムを蒸着して、金属電極を形成した。次に、その表面に表１に示すようなオイル（Ａ：ジメチルポリシロキサンオイル、Ｂ：側鎖にカルボキシル基を導入したカルボキシル変性ジメチルポリシロキサンオイル）を蒸着し、次に、この蒸着フィルムを２枚重ね合わせて巻回し、加圧成形して扁平の柱状体とした。次に、その柱状体の両端面に、銅、その表面に錫の溶射によるメタリコン電極を設けた。
次に、コンデンサ素子のメタリコン電極に、０．３ｍｍ厚の銅箔からなる引き出し電極をはんだ付けする。そして一端が開放したケースにコンデンサ素子を収納し、樹脂封止した。
同様に、比較例を表１に示す条件であるアルミニウムとオイルの蒸着面を金属ロール面とは反対面とした以外は実施例と同様に金属化フィルムコンデンサを作成した。
次に、得られたそれぞれ５０個の金属化フィルムコンデンサの、素子成形性を観察し、絶縁破壊電圧を測定した。絶縁破壊電圧は、電圧を１００Ｖ／秒の昇圧速度で印加し、コンデンサが絶縁破壊し、１０ｍＡ以上の電流が流れた時点の電圧とし、比較例と共に、表１に結果を示した。

◎：偏平素子形状及び端面の状態が良い
○：偏平素子形状が良く、ほとんど歪が発生していない
△：安定した偏平素子形状が得られない
×：偏平素子形状が歪む

表１に示す結果の通り、本発明品は、比較例と比べ、素子成形性と絶縁破壊電圧の優れた特性を示した。また、変性したオイルは、変性していないオイルよりも、素子成形性と絶縁破壊電圧でより優れた特性を示した。

Claims

凹凸のあるロールに接触して凹凸が成形されたフィルム面側に、蒸着又は塗布により形成したオイルを有する金属化フィルムを使用した金属化フィルムコンデンサ。