JP2017183461A - 積層型フィルムコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】安全性が高く、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るコンデンサを創案する。【解決手段】本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、積層型フィルムコンデンサに関し、具体的には、絶縁体であるガラスフィルムを積層させた構造を有する積層型フィルムコンデンサに関する。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、バッテリーの直流電力を交流電力に変換して交流モーターを駆動するために、インバーターが用いられる。

インバーターのスイッチング回路へ接続される直流電源回路（コンバーター、バッテリー等）は、一般的にＤＣリンクと呼ばれており、その直流電源電圧はＤＣリンク電圧と呼ばれている。インバーターのＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサと呼ばれる大容量のコンデンサが直流電源と並列に接続されており、これらのコンデンサがスイッチング回路による瞬間的な負荷変動を補償している。

この用途に用いられるコンデンサには、以下のような特徴が求められる。（１）瞬間的な負荷変動を補償するために、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積できること、（２）温度変化により回路が適正に作動しない事態を防止するために、誘電率の温度依存性が小さいこと。（３）高温下でも正常に動作すること。

特表２００４−５２４７９６号公報

この用途に用いられるコンデンサは、現在のところ、ＢａＴｉＯ_３を使用したセラミックコンデンサが主流である。しかし、ＢａＴｉＯ_３を使用したセラミックコンデンサは、高い電圧を印加した場合に絶縁破壊が起こることが問題になっている。この理由は、セラミックコンデンサに存在する結晶粒の凸部が電極と接触し、その接触部分に高電圧が印加されると、電界集中が起こり、短絡が生じ易くなるためである。

また、ＢａＴｉＯ_３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率の温度依存性が大きく、温度変化により誘電率が変化し易いことが知られている。このため、誘電率の温度依存性を低下させるために、ＢａＴｉＯ_３中にＭｇやＭｎ等をドープすることが検討されている。しかし、ＭｇやＭｎ等をドープすると、ＢａＴｉＯ_３の結晶格子中に相対的に−２の電荷が誘起される。これによってＢａＴｉＯ_３中に酸素欠陥が発生する場合がある。この酸素欠陥は、直流電圧下において誘電率の低下を招く虞がある。従って、ＢａＴｉＯ_３を使用したセラミックコンデンサは、誘電率を高めつつ、誘電率の温度依存性を低下させることが困難であった。

更に、コンデンサは、大容量のエネルギーを蓄えるために、単位体積当たりで大きな面積を確保する必要がある。しかし、従来のセラミック材料は、大きな面積を確保することが困難であり、コストアップの要因になっている。

更に、コンデンサは、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）以外にも、ディーゼルトラックや鉄道等にも広く用いられている。これらの用途では、コンデンサの更なる安全性向上が求められている。具体的には、故障や事故の際にも、漏出や燃焼による危険を可及的に低減することが望まれている。

そこで、本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、安全性が高く、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るコンデンサを創案することである。

本発明者は、鋭意努力の結果、両表面に金属膜を有する基材ガラスフィルムを介装ガラスフィルムと交互に積層することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として提案するものである。すなわち、本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、ガラスフィルムを積層した積層体を有する。ガラスフィルムは、酸素欠損が発生し難いため、誘電率を低下させることなく、誘電率の温度依存性を小さくすることができる。よって、ガラスフィルムをコンデンサに用いると、温度変化により、回路が適正に作動しない事態を有効に防止することができる。

本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚みは５０μｍ以下である。このようにすれば、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。

本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとは交互に積層されている。両表面に金属膜を有するガラスフィルムをそのまま積層すると、金属膜同士が接触して、コンデンサとしての機能を発揮できなくなるが、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとを交互に積層すると、このような接触を有効に回避することができる。

更に、有機物を含有しないフィルムコンデンサの作製が可能であり、コンデンサとしての耐熱性が向上する。結果として、周囲の温度環境によらず種々の場所にてコンデンサとしての機能を発揮させることができる。また、ガラスフィルムは樹脂などの他の材料と比較して高い誘電率を示すため、積層型フィルムコンデンサ全体としての静電容量が大きくなる。よってより大容量のエネルギーを放出/蓄積することができる。

第二に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、第一の金属膜が、第一の側面側にオフセットして、基材ガラスフィルムの第一の表面上に形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の側面側にオフセットして、基材ガラスフィルムの第二の表面上に形成されていることが好ましい。このようにすれば、積層体の両側面に電極層を形成した場合に、基材ガラスフィルムの第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。なお、複数のガラスフィルムを積層する場合、介装ガラスフィルムを介して、基材ガラスフィルムの第一の表面同士が相対しないようにすることが好ましい。例えば、最上層のガラスフィルムの第一の表面を上方、第二の表面を下方とした場合、それより下層のガラスフィルムの第一の表面は上方、第二の表面は下方になるようにする。

第三に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。

図１は、本発明の積層型フィルムコンデンサの断面構造の一例を示す概念断面図である。図１から分かるように、積層型フィルムコンデンサ１は、第一の金属膜１０、基材ガラスフィルム１１、第二の金属膜１２、介装ガラスフィルム１３の順に積層された積層単位を有しており、この積層単位が基材ガラスフィルムの積層回数に応じて繰り返されている。基材ガラスフィルム１１の第一の表面１１ａには、第一の金属膜１０が成膜されると共に、第一の金属膜１０が成膜されている第一の端縁部１１ｃと、第一の端縁部１１ｃとは反対側となり第一の金属膜１０が成膜されていない第二の端縁部１１ｄとを有している。これにより、第一の金属膜１０は、基材ガラスフィルム１１の第一の端縁部１１ｃ側（積層体の第一の側面側）にオフセットされる。また、基材ガラスフィルム１１の第二の表面１１ｂには、第二の金属膜１２が成膜されると共に、第二の金属膜１２が成膜されている第三の端縁部１１ｅと、第三の端縁部１１ｅとは反対側となる第二の金属膜１２が成膜されていない第四の端縁部１１ｆとを有している。これにより、第二の金属膜１２は、第三の端縁部１１ｅ側（積層体の第二の側面側）にオフセットされる。また、介装ガラスフィルム１３は、第一の金属膜１０と第二の金属膜１２が接触しないように第一の金属膜１０と第二の金属膜１２の間に配置されている。そして、基材ガラスフィルム１１の第一の端面１１ｇに第一の金属膜１０と接し、第二の金属膜１２と接しない第一の電極層１４が形成されており、且つ基材ガラスフィルム１１の第二の端面１１ｈに第二の金属膜１２と接し、第一の金属膜１０と接しない第二の電極層１５が形成されている。第一の電極層１４により、積層体の一方の側面（第一の側面）が被覆されて、第一の金属膜１０の端部全体が電気的に接続されると共に、第二の電極層１５により、積層体の他方の側面（第二の側面）が被覆されて、第二の金属膜１２の端部全体が電気的に接続される。

第四に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの誘電率が５以上であることが好ましい。ここで、「誘電率」は、温度２５℃においてＡＳＴＭ Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値を指す。

第五に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが５０Å以下であることが好ましい。ここで、「平均表面粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。

第六に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ２０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１７％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜４０％を含有することが好ましい。このようにすれば、成形時に失透が生じ難くなるため、大型のガラスフィルムを成形し易くなる。結果として、大容量のエネルギーを蓄積することができる。

第七に、本発明の積層型フィルムコンデンサは、第一の金属膜と第二の金属膜が、それぞれＡｌ膜、Ａｇ膜、Ｃｕ膜の何れかであることが好ましい。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを交互に積層させた積層体を有するため、第一の金属膜と第二の金属膜の接触を有効に回避し得る。

介装フィルムとして用いられるガラスフィルムは、誘電率が低い紙や樹脂フィルムを用いた場合と比較して、静電容量の低下を抑制できる。そのため、本発明の積層型フィルムコンデンサは、同一構造の樹脂系積層型フィルムコンデンサやガラスフィルム−樹脂フィルムのハイブリッド積層型コンデンサと比べて、小型化が可能になる。

また、主要部材として、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを有しており、主要構成部材が全て不燃性の無機物質であるため、耐熱性が高い上、漏出や燃焼する危険性がなく、安全性が高い。また、経年劣化が起こり難く、長期信頼性にも優れる。

また、周辺温度が高い場合、従来の樹脂系積層型フィルムコンデンサでは耐熱性が低いために周辺部材として冷却装置が必要となるが、本発明の積層型フィルムコンデンサは、耐熱性が高いために冷却装置を省略または簡略化することができる。結果として、デバイス全体として小型化が可能となる。

本発明の積層型フィルムコンデンサの断面構造の一例を示す概念断面図である。 ［実施例１］に係る基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対してＣｕ膜が成膜された状態を示す断面概念図である。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムを備える。
本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、基材ガラスフィルムの厚みは５０μｍ以下であり、４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、８μｍ以下、６μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下、特に１μｍ以下が好ましい。ガラスフィルムの厚みが小さい程、単位体積当たりの面積が大きくなるため、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されている。これらの金属膜は電極として作用する。金属膜として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ等の群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＣｕが好適である。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、基材ガラスフィルムが、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の端面と第二の端面を有し、第一の金属膜が、第一の端面側にオフセットして形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の端面側にオフセットして形成されていること、つまり第一の金属膜が積層体の一方の側面（第一の側面）側に、また第二の金属膜が積層体の他方の側面（第二の側面）側にオフセットして形成されていることが好ましい。そして、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において金属膜の形成されていない領域は、端面から１ｍｍまでの領域が好ましく、端面から６ｍｍまでの領域が更に好ましい。このようにすれば、積層体の両側面に電極層を形成した場合に、第一の金属膜と第二の金属膜が電気的に接続される事態を有効に回避することができる。なお、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面において、金属膜の形成されていない領域に金属膜と同等の膜厚の絶縁膜を形成してもよい。

基材ガラスフィルムの誘電率は、好ましくは５以上、５．５以上、６以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、特に１１以上である。ガラスフィルムの誘電率が低過ぎると、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。

基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａは、好ましくは５０Å以下、３０Å以下、１０Å以下、８Å以下、４Å以下、３Å以下、特に２Å以下である。ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが大き過ぎると、高電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。

基材ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘは、好ましくは１０ｎｍ以下、５ｎｍ以下、特に３ｎｍ以下である。ガラスフィルムの表面粗さＲｍａｘが大き過ぎると、高電圧を印加したときに絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。ここで、「表面粗さＲｍａｘ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を指す。

基材ガラスフィルムの長さ寸法は、好ましくは３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以上、７０ｍｍ以上、特に１００ｍｍ以上である。基材ガラスフィルムの長さ寸法が小さ過ぎると、静電容量が小さくなるため、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。

基材ガラスフィルムの幅寸法は、好ましくは３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、１０ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上である。基材ガラスフィルムの幅寸法が小さ過ぎると、静電容量が小さくなるため、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。

基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比は、好ましくは１０００以上、１２００以上、１４００以上、１６００以上、１８００以上、２０００以上、特に２４００以上である。基材ガラスフィルムの（幅寸法／厚み）比が小さ過ぎると、静電容量が小さくなるため、大容量のエネルギーを蓄積し難くなる。

基材ガラスフィルムは、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ２０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１７％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜４０％を含有することが好ましい。

上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は質量％を意味する。

ＳｉＯ_２の含有量が多くなると、溶融性、成形性が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは７０％以下、６５％以下、６０％以下、５８％以下、５５％以下、５０％以下、特に４５％以下である。一方、ＳｉＯ_２の含有量が少なくなると、ガラス網目構造を形成し難くなるため、ガラス化が困難になる。よって、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。

Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は０〜２０％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、ガラスに失透結晶が析出し易くなり、液相粘度が低下し易くなる。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは２０％以下、１８％以下、１５％以下、１２％以下、特に１０％以下である。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少なくなると、ガラス組成の成分バランスが損なわれて、ガラスが失透し易くなる。よって、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。

Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多くなると、誘電率が低下し易くなり、また耐熱性が低下して、高温時のコンデンサの信頼性が低下し易くなる。よって、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１５％以下、１３％以下、１１％以下、７％以下、特に５％以下である。

ＭｇＯは、歪点を高める成分であり、また高温粘度を低下させる成分である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、液相温度、密度、熱膨張係数が高くなり過ぎる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは１０％以下、５％以下、３％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、特に０．５％以下である。

ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり、またガラス組成の成分バランスが損なわれて、耐失透性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは１５％以下、１２％以下、１０％以下、９％以下、特に８．５％以下である。一方、ＣａＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、３％以上、特に５％以上である。

ＳｒＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは１５％以下、特に１２％以下である。一方、ＳｒＯの含有量が少なくなると、誘電率、溶融性が低下し易くなる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、３％以上、特に５％以上である。

ＢａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなり易い。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは４０％以下、特に３５％以下である。一方、ＢａＯの含有量が少なくなると、誘電率が低下し易くなり、また失透の抑制が困難になる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、特に２５％以上である。

ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの各成分は、誘電率、耐失透性、溶融性、成形性を高める成分である。しかし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量）が少なくなると、誘電率を高め難くなることに加えて、融剤としての働きを十分に発揮できず、溶融性が低下し易くなる。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、特に３０％以上である。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多くなると、密度が上昇し易くなる上、ガラス組成の成分バランスが崩れて、逆に耐失透性が低下する傾向にある。よって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量は、好ましくは６０％以下、５５％以下、特に５０％以下である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの各成分は、粘性を低下させて、熱膨張係数を調整する成分であるが、多量に含有させると、絶縁破壊を起こす電圧が低下し易くなる。また誘電率の温度特性が低下する傾向にある。よって、これらの成分の合量は、好ましくは１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。

ＺｎＯは、誘電率を高める成分であり、また溶融性を高める成分であるが、多量に含有させると、ガラスが失透し易くなり、また密度が上昇し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜３０％、０〜２０％、０．５〜１５％、特に１〜１０％である。

ＺｒＯ_２は、誘電率を高める成分であるが、多量に含有させると、液相温度が急激に上昇し、ジルコンの失透異物が析出し易くなる。よって、ＺｒＯ_２の上限範囲は２０％以下、１５％以下、特に１０％以下が好ましい。また、ＺｒＯ_２の下限範囲は０％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、２％以上、特に３％以上が好ましい。

Ｙ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３は、それぞれ２０％まで添加することができる。これらの成分は、誘電率等を高める働きがあるが、多く含有させると、密度が上昇し易くなる。

清澄剤として、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ_３の群から選択される一種又は二種以上を０〜３％添加することができる。但し、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｆは、環境的観点から、その使用を極力控えることが好ましく、それぞれの含有量は０．１％未満が好ましい。環境的観点から、清澄剤としては、ＳｎＯ_２、Ｃｌ、ＳＯ_３が好ましい。ＳｎＯ_２＋Ｃｌ＋ＳＯ_３（ＳｎＯ_２、Ｃｌ、ＳＯ_３の合量）の含有量は０．００１〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０１〜０．３％が好ましい。ＳｎＯ_２の含有量は０〜１％、０．０１〜０．５％、特に０．０５〜０．４％が好ましい。

上記の成分以外にも、例えば、他の成分を２０％、特に１０％までガラス組成中に添加することができる。

基材ガラスフィルムの液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１０９０℃以下、１０５０℃以下、１０３０℃以下、特に１０００℃以下である。ガラスフィルムの液相温度が高過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。また、ガラスフィルムの液相粘度は、好ましくは１０^３．５ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．５ｄＰａ・ｓ以上、１０^４．８ｄＰａ・ｓ以上、特に１０^５．０ｄＰａ・ｓ以上である。ガラスフィルムの液相粘度が低過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなるため、ガラスフィルムの表面精度を高めることが困難になる。なお、「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値を指す。

基材ガラスフィルムの密度は４．５ｇ／ｃｍ^３以下、４．０ｇ／ｃｍ^３以下、３．６ｇ／ｃｍ^３以下、３．３ｇ／ｃｍ^３以下、３．０ｇ／ｃｍ^３以下、２．８ｇ／ｃｍ^３以下、特に２．５ｇ／ｃｍ^３以下が好ましい。密度が小さい程、デバイスを軽量化し易くなる。ここで、「密度」は、周知のアルキメデス法で測定した値を指す。

基材ガラスフィルムの熱膨張係数は、好ましくは２５×１０^−７〜１２０×１０^−７／℃、３０×１０^−７〜１２０×１０^−７／℃、４０×１０^−７〜１１０×１０^−７／℃、６０×１０^−７〜１００×１０^−７／℃、特に７０×１０^−７〜９５×１０^−７／℃である。ガラスフィルムの熱膨張係数が上記範囲外になると、ガラスフィルムと金属膜の熱膨張係数が整合し難くなるため、金属膜の反りを防止し難くなる。ここで、「熱膨張係数」は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した平均値を指す。

基材ガラスフィルムの１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１５５０℃以下、１４５０℃以下、１３５０℃以下、１２５０℃以下、１２００℃以下、１１７０℃以下、特に１１５０℃以下である。ガラスフィルムの１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温でガラスを溶融し易くなり、ガラスフィルムの製造コストを低廉化し易くなる。ここで、「１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。

基材ガラスフィルムは未研磨の表面を有することが好ましく、ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面の全部が未研磨であることが特に好ましい。ガラスの理論強度は非常に高いが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラスの表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。そこで、ガラスフィルムの表面を未研磨にすれば、本来の機械的強度を損ない難くなり、ガラスフィルムが破壊し難くなる。なお、リドロー法又はオーバーフローダウンドロー法であれば、未研磨で表面精度が高いガラスフィルムを成形することができる。

基材ガラスフィルムはリドロー法で成形されていることが好ましい。このようにすれば、ガラスフィルムの厚みを低減し易くなる。またガラスフィルムの表面品位を高めることができる。更にガラスフィルムの両端面を火造り面にすることが可能になる。そして、両端面が火造り面であれば、ガラスフィルムが端面から破損し難くなる。なお、「リドロー法」は、成形済みのガラスを再度、軟化点付近の温度にまで加熱した後、延伸成形してガラスフィルムを成形する方法である。

基材ガラスフィルムの成形方法として、リドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法等を採用することができる。なお、「オーバーフローダウンドロー法」は、フュージョン法とも称されており、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラスフィルムを成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法でガラスフィルムを成形すれば、ガラスフィルムの表面品位を高めることができる。

基材ガラスフィルムの積層枚数は、好ましくは２枚以上、４枚以上、６枚以上、８枚以上、特に１０枚以上である。ガラスフィルムの積層枚数が多い程、大容量のエネルギーを蓄え易くなる。

本発明の積層型フィルムコンデンサにおいて、積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることが好ましい。このようにすれば、第一の電極層１４により、積層体の第一の側面が被覆されて、第一の金属膜の端部全体が電気的に接続されると共に、第二の電極層により、積層体の第二の側面が被覆されて、第二の金属膜の端部全体が電気的に接続される。結果として、インダクタとしての作用が抑制されるため、高周波での抵抗を抑制し易くなる。電極層として、種々の材料が使用可能であるが、コストと導電性の観点から、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ等の群から選ばれる一種又は二種以上が好適であり、特にＣｕが好適である。なお、電極層は、例えば、金属粉末を含む導電ペーストを積層体の側面に塗布することにより形成することができる。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、介装ガラスフィルムを備える。
介装ガラスフィルムは、基材ガラスフィルムと同一の材質、厚みのガラスフィルムを用いると、コストや生産性の観点で好ましいが、異なる材質、厚みのガラスフィルムを用いてもよい。

基材及び介装ガラスフィルムの材質としては、前述のガラス組成に限られず、種々の材質が使用可能であり、例えば、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、アルカリ含有ガラス等が挙げられる。
ガラスフィルムの厚みは、（介装ガラスフィルムの厚み／基材ガラスフィルムの厚み）比で、好ましくは０．３以上、０．４以上、０．５以上、０．６以上、０．７以上、０．８以上、特に０．９以上であり、更に、好ましくは３．０以下、２．５以下、２．０以下、１．８以下、１．５以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、特に１．０５以下である。

以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。以下の実施例は単なる例示である。

[実施例１]
＜ガラス母材の作製＞
まず表中に記載のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、得られたガラスバッチをガラス溶融炉に供給して１５００〜１６００℃で溶融した。次に、得られた溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、平板形状に成形した後、歪点より室温まで１０時間かけて徐冷処理を行った。最後に、得られたガラス板について、必要に応じて加工を行い、種々の特性を評価した。その結果を表１に示す。

密度は、周知のアルキメデス法で測定した値である。

歪点と徐冷点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１の方法に基づいて測定した値である。

軟化点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３８−９３の方法に基づいて測定した値である。

高温粘度１０^４．０ｄＰａ・ｓ、１０^３．０ｄＰａ・ｓ及び１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。

熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターにより測定した
平均値である。

液相温度は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶が析出する温度を測定した値である。

液相粘度は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。

誘電率は、ＡＳＴＭ Ｄ１５０に準拠した方法により測定した値である。

＜コンデンサの作製＞
上記試料Ｎｏ．１〜９に係るガラス板を軟化点付近まで加熱した後、リドロー法により延伸成形して、長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２５ｍｍ、厚み１０μｍの基材ガラスフィルム及び長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２２ｍｍ、厚み９μｍであり、基材ガラスフィルムと同一材質の介装ガラスフィルムを得た。それぞれのガラスフィルムの平均表面粗さＲａは２Åであった。

次に、得られた基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対して、４５ｎｍ厚のＣｕ膜（第一の金属膜と第二の金属膜に相当する）を成膜した。成膜に際し、第一の表面の一方の端面から６ｍｍの領域をマスキングし、その部分にはＣｕ膜が成膜されないようにした。更に、第二の表面の一方の端面から６ｍｍの領域をマスキングし、その部分にはＣｕ膜が成膜されないようにした。ここで、Ｃｕ膜が成膜されていない部分は、基材ガラスフィルムの厚み方向から見て、互いに相対しないようにした。その後、Ｃｕ膜を成膜した後、マスキングを除去した。なお、図２は、基材ガラスフィルムの第一の表面と第二の表面に対してＣｕ膜が成膜された状態を示す断面概念図である。

続いて、基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを交互に５枚ずつ積層した。

基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムを積層した後、基材ガラスフィルムの両端面に導電性ペーストを塗布することにより、第一の表面上の金属膜（第一の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続し、且つ第二の表面上の金属膜（第二の金属膜に相当する）の端部全体が電気的に接続するように、積層体の両側面に電極層（第一の電極層と第二の電極層に相当）を形成した。ここで、導電性ペーストとして、ＩＴＷＣｈｅｍｔｒｏｎｉｃｓ社製ＣＷ２４００を用いた。このようにして、試料Ｎｏ．１〜９に係る積層型フィルムコンデンサを作製した。
[実施例２]

［実施例１］に係る基材ガラスフィルムの幅寸法を５０ｍｍ、厚みを２０μｍに、介装ガラスフィルムの幅寸法を４５ｍｍ、厚みを１８μｍに変更したこと以外は、［実施例１］と同様の条件で試料Ｎｏ．１〜９に係る積層型フィルムコンデンサを作製した。
[比較例]

[実施例１]の介装ガラスフィルムの代わりに、樹脂フィルム（長さ寸法３０ｍｍ、幅寸法２２ｍｍ、厚み９μｍ）を用いたこと以外は、[実施例１]と同様の条件で試料Ｎｏ．１に係る積層型フィルムコンデンサを作製した。ここで、樹脂フィルムとして、ＰＥＴフィルム（誘電率３．２）を用いた。

[実施例１]の試料Ｎｏ．１を用いた積層型フィルムコンデンサと、[比較例]の積層型フィルムコンデンサの静電容量を比較した場合、介装フィルムとして、ガラスフィルム（誘電率５．３）の代わりにＰＥＴフィルム（誘電率３．２）を用いた[比較例]の積層型フィルムコンデンサの方が、静電容量が小さくなると考えられる。すなわち、同一形状、サイズの積層型フィルムコンデンサであれば、介装フィルムとしてガラスフィルムを用いた方が、樹脂フィルムを用いるよりも静電容量が高く、コンデンサとして高性能なものが得られる。

本発明の積層型フィルムコンデンサは、上記で説明した通り、安全性が高く、大容量のエネルギーを瞬時に放出／蓄積することができ、且つ単位体積当たりで大きな面積を確保し得るため、ＥＶやＨＥＶのＤＣリンクコンデンサ等に好適である。

１ 積層型フィルムコンデンサ
１０ 第一の金属膜
１１ 基材ガラスフィルム
１１ａ 第一の表面
１１ｂ 第二の表面
１２ 第二の金属膜
１３ 介装ガラスフィルム
１４ 第一の電極層
１５ 第二の電極層

Claims (7)

1. 基材ガラスフィルムと介装ガラスフィルムとを交互に積層させた積層体を有する積層型フィルムコンデンサであって、
   基材ガラスフィルムの厚みが５０μｍ以下であり、
   基材ガラスフィルムの第一の表面に第一の金属膜が形成されており、
   基材ガラスフィルムの第二の表面に第二の金属膜が形成されていることを特徴とする積層型フィルムコンデンサ。
2. 積層体が、厚み方向とは垂直な方向に相対する第一の側面と第二の側面を有し、
   第一の金属膜が、第一の側面側にオフセットして、基材ガラスフィルムの第一の表面上に形成されており、且つ第二の金属膜が、第二の側面側にオフセットして、基材ガラスフィルムの第二の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型フィルムコンデンサ。
3. 積層体の第一の側面に第一の金属膜と接し、第二の金属膜と接しない第一の電極層が形成されており、且つ積層体の第二の側面に第二の金属膜と接し、第一の金属膜と接しない第二の電極層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型フィルムコンデンサ。
4. 基材ガラスフィルムの誘電率が５以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
5. 基材ガラスフィルムの平均表面粗さＲａが５０Å以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
6. 基材ガラスフィルムが、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ２０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ ０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０〜１７％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１５％、ＳｒＯ ０〜１５％、ＢａＯ ０〜４０％を含有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。
7. 第一の金属膜と第二の金属膜が、それぞれＡｌ膜、Ａｇ膜、Ｃｕ膜の何れかであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の積層型フィルムコンデンサ。