JP2017126624A

JP2017126624A - 金属化フィルムコンデンサの製造方法と金属化フィルム

Info

Publication number: JP2017126624A
Application number: JP2016004153A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　豊幸; Toyoyuki Sato; 豊幸佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2017-07-20

Abstract

【課題】金属化フィルムコンデンサの製造過程において工程を増加させることなく、メタリコン溶射に起因したショートの発生を解消することのできる金属化フィルムコンデンサの製造方法を提供する。【解決手段】基材１上にアルミ顔料を印刷し、一端に絶縁マージン用の空隙２ａを備えた金属層２を製作するステップ、金属層２の表面と絶縁マージン用の空隙２ａに誘電体材料を印刷して誘電体層３を製作し、絶縁マージン用の空隙２ａを誘電体層３で満たすステップ、基材１を剥離することにより、誘電体層３と金属層２が積層してなる金属化フィルム４を製作し、金属化フィルム４を積層もしくは巻き回して金属化フィルム柱体１０を製作するステップ、金属化フィルム柱体１０の２つの電極取り出し面１０ａにメタリコンを溶射してメタリコン電極２０を製作し、金属化フィルムコンデンサ１００を製造するステップからなる金属化フィルムコンデンサの製造方法である。【選択図】図６

Description

本発明は、金属化フィルムコンデンサの製造方法と金属化フィルムコンデンサを構成する金属化フィルムに関するものである。

たとえば車両用のインバータ回路等には耐電圧が高く、温度特性や周波数特性に優れた金属化フィルムコンデンサが適用されている。

従来の金属化フィルムコンデンサの構成およびその製造方法を、縦断面図として示す図８を参照して説明する。図８で示すように、２つの金属化フィルムｃ１、ｃ２が誘電体フィルム等からなる誘電体層ａ１、ａ２とそれらの表面に形成された金属蒸着膜等からなる金属層ｂ１、ｂ２から構成され、金属化フィルムｃ１、ｃ２は相互に反対側の端部に絶縁マージンｍｇを備えている。なお、この絶縁マージンｍｇは空隙となっており、金属層ｂ１、ｂ２を形成する際に金属蒸着膜等を形成しないようにマスキング等することで絶縁マージンｍｇが形成される。

各金属化フィルムｃ１、ｃ２の製作方法は、原反フィルムを巻き出して誘電体フィルム（誘電体層ａ１、ａ２）を形成した後、巻取りがおこなわれ、次に段替えがおこなわれ、さらに巻出しがおこなわれ、誘電体フィルムの表面に金属層ｂ１、ｂ２が蒸着等にて形成され、巻取りがおこなわれるといったフローで製作される。

金属化フィルムｃ１、ｃ２を双方の絶縁マージンｍｇが積層方向で一致しないように積層して二枚一対の金属化フィルムｄを形成し、この二枚一対の金属化フィルムｄを積層もしくは巻き回すことにより、金属化フィルム柱体Ｋが形成される。

そして、金属化フィルム柱体Ｋの両端の二つの電極取り出し面にメタリコンを溶射してメタリコン電極ｅを形成し、このメタリコン電極ｅにはんだ層ｇを介して外部引き出し端子ｆ（バスバー）を接続することにより、金属化フィルムコンデンサＣが形成される。

金属化フィルムコンデンサＣでは、金属化フィルム柱体Ｋにおいて絶縁マージンｍｇが交互に形成されていることにより、メタリコン電極ｅを介した金属層ｂ１、ｂ２のショートが回避されている。

しかしながら、メタリコンを溶射してメタリコン電極ｅを形成する際に、メタリコンが絶縁マージンｍｇ用の空隙に浸入することにより、浸入したメタリコンを介し、メタリコン電極ｅを介して金属層ｂ１、ｂ２がショートすることが課題となっている。

ここで、特許文献１には、誘電体フィルムのマージン部（絶縁マージン）に熱可塑性接着剤を配設し、熱可塑性接着剤を介して一方の誘電体フィルムのマージン部と他方の誘電体フィルムの裏面を相互に接着した巻回型フィルムコンデンサが開示されている。

特開平９−９７７３９号公報

特許文献１に記載の巻回型フィルムコンデンサによれば、マージン部に熱可塑性接着剤が配設されていることで、溶射されたメタリコンがマージン部に浸入することが解消される。しかしながら、特許文献１に記載のフィルムコンデンサの金属化フィルムの製作過程においては、上記するように誘電体フィルムの形成と巻取り、段替え、巻出し、誘電体フィルムの表面への金属層の形成、巻取りの後に、巻出しと熱可塑性接着剤の塗布と巻取りという工程が増加することになり、このような工程増は製造コストの大幅な上昇に繋がってしまう。

また、特許文献１には熱可塑性接着剤の具体的な配設方法の記載がないものの、たとえば固体状の熱可塑性接着剤を配設する場合はその位置精度が低く、フィルム素子の積層や巻回しの際に接着剤を保持するのが困難になる。一方、液状（材料の融点以上）もしくは軟化した状態（一般に100℃以上）の熱可塑性接着剤を配設する場合は冷却工程が必要になるものの、熱可塑性接着剤が冷却される際に誘電体層が熱収縮し、局所的に薄膜となることで絶縁性の低下に繋がってしまう。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、金属化フィルムコンデンサの製造過程において工程を増加させることなく、メタリコン溶射に起因したショートの発生を解消することのできる金属化フィルムコンデンサの製造方法と、この製造方法の過程で製造される金属化フィルムを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による金属化フィルムコンデンサの製造方法は、基材上にアルミ顔料を印刷し、一端に絶縁マージン用の空隙を備えた金属層を製作する第１のステップ、前記金属層の表面と前記絶縁マージン用の空隙に誘電体材料を印刷して誘電体層を製作し、該絶縁マージン用の空隙を該誘電体層で満たす第２のステップ、前記基材を剥離することにより、前記誘電体層と前記金属層が積層してなる金属化フィルムを製作し、該金属化フィルムを積層もしくは巻き回して金属化フィルム柱体を製作する第３のステップ、前記金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面にメタリコンを溶射してメタリコン電極を製作し、金属化フィルムコンデンサを製造する第４のステップ、からなるものである。

本発明の金属化フィルムコンデンサの製造方法は、第２のステップにおいて金属層の表面と絶縁マージン用の空隙に誘電体材料を印刷して誘電体層を製作し、絶縁マージン用の空隙を誘電体層で満たすことにより、第４のステップでメタリコンを溶射した際にメタリコンが絶縁マージン用の空隙に浸入するのを完全に解消することができるものである。

しかも、特許文献１に記載のフィルムコンデンサのように、絶縁マージン用の空隙に熱可塑性接着剤の塗布をおこなうといった別途の工程は不要であり、誘電体層を形成する工程の際に絶縁マージン用の空隙も誘電体材料で満たすだけでよいことから、工程増に起因した製造コストの上昇は生じ得ない。

また、本発明の製造方法では、基材上にアルミ顔料を印刷する方法を適用したことにより、金属蒸着によって金属層を形成する従来の方法に比して段替えが不要となり、第１のステップにおける金属層の製作、第２のステップにおける誘電体層の製作を一連の印刷工程でおこなえることから製造時間の短縮を図ることができる。

また、金属層を印刷にて製作することから、絶縁マージン用の空隙を精度よく形成しながら金属層を製作することができる。

さらに、上記するように高温の熱可塑性接着剤等の加熱物が誘電体層に接触することがないことから、誘電体層が熱収縮し、局所的に薄膜となって絶縁性が低下するといった問題も生じ得ない。

ここで、アルミ顔料とは、蒸着アルミ粉と溶剤を混合した材料のことであり、基材から容易に剥離することが可能な材料である。なお、基材にアルミを蒸着した際には高い密着性のために剥離するのは容易でない。

また、アルミ顔料が印刷される基材は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等を素材としたものを適用できる。

また、本発明は金属化フィルムにも及ぶものであり、この金属化フィルムは、アルミ顔料からなる金属層と、前記金属層の表面に積層する誘電体層と、からなる金属化フィルムであって、前記誘電体層は、前記金属層の一端を包囲して該一端の外側まで延びているものである。

本発明の金属化フィルムは従来の金属化フィルムと異なり、絶縁マージン用の空隙が誘電体層で満たされているものであり、この金属化フィルムが巻き回し等されて形成された金属化フィルムコンデンサは、このように絶縁マージン用の空隙が誘電体層で満たされていることにより、メタリコン溶射に起因したショートの発生が解消されたものとなる。

以上の説明から理解できるように、本発明の金属化フィルムコンデンサの製造方法によれば、金属層の表面と絶縁マージン用の空隙に誘電体材料を印刷して誘電体層を製作し、絶縁マージン用の空隙を誘電体層で満たすことにより、後工程でメタリコンを溶射した際にメタリコンが絶縁マージン用の空隙に浸入するのを完全に解消することができる。また、絶縁マージン用の空隙に別途の材料を充填する工程を不要にできることから、工程増に起因した製造時間の長時間化と製造コスト増とを解消しながら、絶縁マージンへのメタリコンの浸入に起因した電極間ショートを解消することができる。

本発明の金属化フィルムコンデンサの製造方法の第１のステップを説明した模式図である。図１に続いて、第１のステップを説明した模式図である。金属化フィルムコンデンサの製造方法の第２のステップを説明した模式図である。金属化フィルムコンデンサの製造方法の第３のステップを説明した模式図である。図４に続いて、第３のステップを説明した模式図である。金属化フィルムコンデンサの製造方法の第４のステップを説明した模式図である。図６に続いて、第４のステップを説明した模式図であって、製造された金属化フィルムコンデンサを示した図である。従来の金属化フィルムコンデンサを説明した縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の金属化フィルムコンデンサの製造方法の実施の形態を説明する。

（金属化フィルムコンデンサの製造方法の実施の形態）
図１〜７は、本発明の金属化フィルムコンデンサの製造方法の実施の形態のフロー図である。具体的には、図１，２は金属化フィルムコンデンサの製造方法の第１のステップを説明した模式図であり、図３は第２のステップを説明した模式図であり、図４，５は第３のステップを説明した模式図であり、図６，７は第４のステップを説明した模式図である。

図１で示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)製の基材１の表面に、蒸着アルミ粉と溶剤を混合してなるアルミ顔料を印刷し、乾燥させることにより、一端に絶縁マージン用の空隙２ａを備えた金属層２を製作する。

ここで、アルミ顔料の材料となる蒸着アルミ粉は、厚みが数10nm程度のものを使用するのがよい。

次に、図２で示すように、金属層２の表面のうち、絶縁マージン用の空隙２ａと反対側の他端にアルミ顔料をさらに印刷し、乾燥させてヘビーエッジ２ｂを製作する（以上、第１のステップ）。

基材１の表面にヘビーエッジ２ｂと絶縁マージン用の空隙２ａを備えた金属層２が形成されたら、図３で示すように、誘電体材料を所定の膜厚になるように印刷し、乾燥させることにより、金属層２の表面と絶縁マージン用の空隙２ａに誘電体層３を製作する。

ここで、誘電体材料としては、ポリプロピレン（PP）やポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリアミド(PA)などの有機溶剤に可溶な材料を適用できる。

図３より、絶縁マージン用の空隙２ａは誘電体層３で完全に満たされている（第２のステップ）。

このように、第１のステップから第２のステップにおいては、金属層２を印刷にて製作し、誘電体層３も印刷にて製作することから、たとえば連続式グラビア印刷等の連続形成可能な方法を適用するのがよい。

次に、図４で示すように、金属層２および誘電体層３から基材１を剥離することにより、金属層２と誘電体層３が積層してなる金属化フィルム４が製作される。製作された金属化フィルム４は、一端にヘビーエッジ２ｂを備えてアルミ顔料からなる金属層２と、金属層２の表面に積層する誘電体層３とから構成され、誘電体層３はヘビーエッジ２ｂを包囲するとともに金属層２における上記一端と反対側の他端（従来構造の金属化フィルムでは絶縁マージン用の空隙があった箇所）を包囲して該他端の外側まで延びている。

この基材１の剥離に関し、アルミ顔料が印刷され、乾燥されて形成された金属層２が基材１に密着していることから、基材１を金属層２から容易に剥離することができる。

このようにして製作された金属化フィルム４を２組用意し、図５で示すように、双方の金属化フィルム４，４を誘電体層３で満たされた絶縁マージン用の空隙２ａが相互に反対側に配設されるようにして双方を積層し、巻回し等することにより、金属化フィルム柱体１０が製作される（以上、第３のステップ）。

次に、図６で示すように、製作された金属化フィルム柱体１０の２つの電極取り出し面１０ａにメタリコンを溶射することにより、メタリコン電極２０を製作する。

メタリコン電極２０が製作されたら、図７で示すように、外部引き出し端子３０（バスバー）をはんだ層４０を介してメタリコン電極２０に接続することにより、金属化フィルムコンデンサ１００が製造される。

図示する金属化フィルムコンデンサの製造方法によれば、金属層２の表面と絶縁マージン用の空隙２ａに誘電体材料を印刷して誘電体層３を製作し、絶縁マージン用の空隙２ａを誘電体層３で満たすことにより、後工程でメタリコンを溶射した際にメタリコンが絶縁マージン用の空隙２ａに浸入するのを完全に解消することができる。

また、絶縁マージン用の空隙２ａに別途の材料を充填する工程を不要にできることから、工程増に起因した製造時間の長時間化と製造コスト増を解消しながら、絶縁マージンへのメタリコンの浸入に起因した電極間ショートを解消することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…基材、２…金属層、２ａ…絶縁マージン用の空隙、２ｂ…ヘビーエッジ、３…誘電体層、４…金属化フィルム、５…金属化フィルム積層体、１０…金属化フィルム柱体、２０…メタリコン電極、３０…外部引き出し端子（バスバー）、４０…はんだ層、１００…金属化フィルムコンデンサ

Claims

基材上にアルミ顔料を印刷し、一端に絶縁マージン用の空隙を備えた金属層を製作する第１のステップ、
前記金属層の表面と前記絶縁マージン用の空隙に誘電体材料を印刷して誘電体層を製作し、該絶縁マージン用の空隙を該誘電体層で満たす第２のステップ、
前記基材を剥離することにより、前記誘電体層と前記金属層が積層してなる金属化フィルムを製作し、該金属化フィルムを積層もしくは巻き回して金属化フィルム柱体を製作する第３のステップ、
前記金属化フィルム柱体の２つの電極取り出し面にメタリコンを溶射してメタリコン電極を製作し、金属化フィルムコンデンサを製造する第４のステップ、からなる金属化フィルムコンデンサの製造方法。
アルミ顔料からなる金属層と、前記金属層の表面に積層する誘電体層と、からなる金属化フィルムであって、
前記誘電体層は、前記金属層の一端を包囲して該一端の外側まで延びている、金属化フィルム。