JP2792011B2 - 積層形フィルムコンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、積層形フィルムコンデンサの製造方法に係
り、特に、耐熱特性、機械的強度を大幅に向上し、交流
使用における振動音を大幅に低減し得るような積層形フ
ィルムコンデンサの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 積層形フィルムコンデンサは、小型・軽量、高生産性
という優れた長所を有しているため、その需要は拡大の
一途を辿っている。

一般に積層形フィルムコンデンサを製造するに当たっ
ては、互いに反対側となる端部に非蒸着部を残して蒸着
金属膜を形成した一対の片面金属化プラスチックフィル
ム、または、両面の互いに反対側となる端部に非蒸着部
を残して蒸着金属膜を形成した両面金属化プラスチック
フィルムとプラスチックフィルム、または同様の両面金
属化プラスチックフィルムの少なくとも片面にプラスチ
ック層を形成してなる１枚の金属化プラスチックフィル
ムのいずれかを使用し、このフィルムを大口径巻芯に積
層巻回する工程と、この工程によって形成された積層体
をスチールベルトで締付ける工程と、この後に、積層体
の両端面にメタリコン電極層を形成して母素子を形成す
る工程と、この母素子に熱処理を施す工程と、この後
に、母素子を半径方向に切断分離し、単位コンデンサ素
子を形成する工程とを順次行っている。

以上のようにして製造された積層形フィルムコンデン
サは、その本質的な構造、すなわち１枚１枚の金属化プ
ラスチックフィルムが微小容量を形成し、これらの微小
容量を多数並列接続しているという構造から、一部の金
属化プラスチックフィルム層に弱点があり、破壊した場
合でも、その部分のみがオープンとなり、他の層に波及
することがないため、急激なコンデンサ機能の喪失には
至らず、その結果極めて信頼性が高く、安全性も高いと
いう特徴を有している。

しかしながら、その一方で、１枚１枚の金属化プラス
チックフィルムが単にメタリコン電極によってのみ連結
されていることから、個々のフィルムの密着が弱く、フ
ィルム間に空隙を生ずるため、コンデンサ電極である蒸
着電極が酸化し、容量減少を生じる欠点があった。さら
に、このように個々のフィルムの密着が弱いことから、
加熱されると個々のフィルムが個別に熱収縮するため、
コンデンサ全体としての耐熱性に問題があり、また、機
械的強度が低く、機械的ストレスによって変形し、特性
の劣化につながり、歩留悪化の要因となる欠点もあっ
た。一方、以上のように個々のフィルムの密着が弱いた
め、交流電圧を印加した場合に振動音が発生する欠点も
あった。

この問題を解決する手段として、前述のように、スチ
ールベルトによる締付けがなされているが、大口径の巻
芯を使用していることから、半径方向の圧力は不十分
で、問題を解決するまでには至らず、また、締付力が強
すぎると巻芯を変形させ、再利用できなくなる恐れがあ
り、結局十分な圧力をかけることは不可能であった。ま
た、特開昭62−183507号公報には、このための解決策と
して、フィルムの巻き終りに紙を巻回する方法が提案さ
れているが、この公報の技術においては、均一な締付力
を得られる一方で、十分な締付力を得ることはできず、
結局十分な効果を得ることは不可能である。

従って、従来、大口径の巻芯を使用した場合に、耐熱
性及び機械的強度が高く、交流使用における振動音問題
のないような積層形フィルムコンデンサを製造すること
は不可能であった。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明した通り、従来、大口径の巻芯を使用して積
層形フィルムコンデンサを製造する方法においては、積
層体に十分な圧力を加えることができないことから、製
造されたコンデンサは、個々のフィルムが単にメタリコ
ン電極でのみ連結されているだけであり、フィルム相互
の密着が不十分であるため、静電容量が減少し、耐熱性
及び機械的強度が低下し、交流使用時に大きな振動音を
発生するという欠点を生じていた。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、フィルム相互を
十分に密着可能とすることにより、高い静電容量を維持
でき、耐熱性及び機械的強度が高く、交流使用時の振動
音が小さく、実用性の高い、高信頼性の積層形フィルム
コンデンサを製造し得るような、優れた製造方法を提供
することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による積層形フィルムコンデンサの製造方法
は、蒸着金属膜を形成した一対の片面金属化プラスチッ
クフィルム、または両面金属化プラスチックフィルムと
プラスチックフィルム、または両面金属化プラスチック
フィルムの少なくとも片面にプラスチック層を形成した
１枚の金属化プラスチックフィルムを大口径巻芯に積層
巻回する工程と、この工程によって形成された積層体の
両端面にメタリコン電極層を形成して母素子を形成する
工程と、この母素子を少なくとも１箇所で切断し、大口
径巻芯から取り外す工程と、巻芯から取外された母素子
を積層面に垂直な方向に加熱プレスして押しつけ、ステ
ィック状の母素子を形成する工程と、このスティック状
の母素子を切断し、複数の単位コンデンサ素子を形成す
る工程とを有することを特徴としている。

また、積層体の両端面にメタリコン電極層を形成して
母素子を形成する工程において、取り敢えずメタリコン
電極層を薄く形成しておき、加熱プレスによってスティ
ック状の母素子を形成した後に、このスティック状の母
素子を積み重ねた状態でメタリコン電極層を再度形成す
ることも可能である。

さらに、スティック状の母素子を形成する工程におい
て、加熱プレスは、プラスチックフィルムの軟化点以上
且つ融点以下の温度で行うことが望ましく、また、且つ
この加熱プレスに続いて、このプレス状態を持続したま
ま冷却することが望ましい。

一方、加熱プレスは、平板プレス機で行うことが考え
られるが、これ以外に、加熱した連続ローラでプレス
し、これに続いて冷却した連続ローラで冷却する構成も
可能である。

［作用］ 以上のような構成を有する本発明の製造方法において
は、積層体にメタリコン電極層を形成した後に、これを
巻芯から取り外す構成であるため、この段階で、フィル
ム同士は、メタリコン電極層によって連結されており、
続く加熱プレスに対して、プレスできる状態が十分に保
持される。そして、取外した母素子の分割片に対して、
スティック状になるよう加熱プレスを行うことにより、
この母素子が十分な圧力を加えられるため、単にメタリ
コン電極のみでフィルム間が連結されるだけでなく、フ
ィルム相互を十分に密着できる。従って、フィルム間の
空隙を縮小して蒸着電極の酸化を低減でき、静電容量の
減少を効果的に防止でき、また、耐熱性及び機械的強度
を向上できる。さらに、交流電圧印加時においても振動
音を生ずることがなくなり、実用性の高い、高信頼性の
コンデンサを提供できる。

また、母素子の形状がスティック状となるため、生産
設備も簡略化でき、また母素子の取扱い、管理が容易に
なる。

さらに、スティック状の母素子を積み重ねた状態でメ
タリコン電極層を再度形成する方法を採用した場合に
は、メタリコン時における母素子の吹付け面積を広くで
きるため、その分だけ、メタリコン金属の付着効率を向
上できる利点もある。

一方、このように、一定の母素子を積み重ねた状態で
メタリコン電極層を再度形成する方法を採用した場合に
は、所望の母素子を形成可能となるため、母素子を標準
化して、この標準化した母素子を使用し、同じ製造ライ
ンにより多品種のコンデンサを製造することが可能とな
る利点もある。

［実施例］ 以下に、本発明による積層形フィルムコンデンサの製
造方法の一実施例について、図面を参照して具体的に説
明する。

第１実施例 まず、第１図に示すように、金属ボビン（巻芯）１に
保護フィルム２を巻回し、この上に、一対の片面金属化
プラスチックフィルム（厚さ９μｍのポリエステルフィ
ルム）３を巻回し、この周囲にさらに保護フィルム２を
巻回して積層体を形成し、この積層体の両端面に、電極
引出用のメタリコン電極層４を厚さ0.5mmで形成して母
体コンデンサ（母素子）を形成する。第２図は、このよ
うな母体コンデンサの構造を説明するための断面斜視図
である。

次に、形成した母体コンデンサを円弧形状に切断・分
割して、金属ボビン１から取外す。この時、母体コンデ
ンサを構成する個々のフィルム間は、メタリコン電極層
４によって連結されているため、円弧形状がそのまま保
持される。

続いて、第３図に示すように、平板油圧プレス機の熱
板５を150℃に加熱し、この熱板５上に母体コンデンサ
の分割片６を載せ、20kg/cm²の圧力で10分間プレスし、
このプレス状態のままで冷却して、第４図に示すような
母体コンデンサスティック７を形成する。

この母体コンデンサスティック７を、さらに切断・分
割して個々の単位コンデンサ素子を形成し、この単位コ
ンデンサ素子にリード線を取付け、DIP外装を施し、積
層形フィルムコンデンサを完成する。

以上のような工程により、0.47μＦの積層形フィルム
コンデンサを製造して実施例品とすると共に、従来技術
によって同定格の積層形フィルムコンデンサを製造し
た。すなわち、本実施例と同じ一対の片面金属化プラス
チックフィルムを使用し、本実施例のように加熱プレス
を行う代りにスチールベルトによる締付けを行い、この
状態で、積層体の両端面にメタリコン電極層を形成して
母体コンデンサを形成し、この母体コンデンサに熱処理
を施した後に半径方向に切断分割し、0.47μＦの積層形
フィルムコンデンサを製造して、これを従来品Ａとし
た。さらに、特開昭62−183507号公報記載の技術に従っ
て、同じく0.47μＦの積層形フィルムコンデンサを製造
して、従来品Ｂとした。

そして、以上のようにして製造した実施例品、従来品
Ａ、従来品Ｂのそれぞれについて、交流電圧250VACを印
加し、静電容量の経時変化率と、振動音レベルとを調べ
たところ、第６図及び第７図に示すような結果が得られ
た。

まず、第６図に示すように、1000時間後の容量変化率
が、従来品Ａにおいては約−2.5％、従来品Ｂにおいて
も約−1.5％と大きく減少しているのに対し、実施例品
においては約−0.5％と、わずかの容量減少しか生じて
いない。このことは、実施例品の製造工程において、ス
ティック状になるよう加熱プレスを行っている結果、フ
ィルムの締付けを十分に行うことができ、フィルム間の
空隙が縮小され、その結果、コンデンサ電極である蒸着
電極の酸化が少なくなり、容量減少を効果的に防止して
いることを実証している。

次に、第７図に示すように、従来品においては、振動
音レベルが、振動音として可聴な20dBをはるかに越え、
平均で30dBに近い高いレベルを示しているのに対し、実
施例品においては、最大でも20dBを大きく下回り、平均
では10dB程度の、振動音として不可聴な極めて低いレベ
ルに止まっている。このことは、実施例品において、ス
ティック状になるよう加熱プレスを行うことによりフィ
ルム相互の密着性が高くなっており、その結果振動音を
低減していることを実証している。

また、第５図に示すように、15mm幅の積層形フィルム
コンデンサ８を、10mmの空隙部を有する支持架台９上に
載せて、上方から圧力をかけることにより、曲げ強度を
調べたところ、第８図に示すような結果が得られた。こ
の第８図に示すように、従来品においては、最高値で5k
g程度、平均では約3kgの曲げ強度しか得られなかったの
に対し、実施例品においては、最低でも7kg程度、平均
では約12kgと、各段に高い曲げ強度が得られている。こ
のことは、実施例品において、スティック状になるよう
に加熱プレスを行うことによりフィルム相互の密着性が
高くなっており、その結果機械的強度が向上しているこ
とを実証している。

さらに、第９図は、実施例品と従来品における耐熱性
を比較して示すグラフであり、加熱オーブン中に30分放
置した場合の、温度変化に対する静電容量の変化率を示
す図である。この第９図に示すように、従来品の静電容
量は、160℃を越える時点から急速に減少し、170℃では
約１％、180℃では、２％以上も大きく減少しているの
に対し、実施例品の静電容量は、170℃の加熱でもほと
んど減少せず、180℃に至って、漸く0.5％程度のわずか
な減少が見られるに止まっており、実施例品の耐熱性
が、スティック状になるよう加熱プレスを行うことによ
るフィルム相互の密着性の向上の結果、従来品に比べて
各段に改善されていることは明らかである。

第２実施例 また、本発明の他の実施例としては、例えば以下のよ
うな製造方法が可能である。

まず、前記第１実施例と同じ金属ボビン１、保護フィ
ルム２、一対の片面金属化プラスチックフィルム３を使
用し、これらのフィルム2,3を同様に順次巻回して形成
した積層体の両端面に、電極引出用のメタリコン電極層
４を形成するにあたって、このメタリコン電極層４の厚
さを、電極引出時における所望の厚さ0.5mmよりも薄い
厚さ0.2mmとする。この後は、再び前記第１実施例と同
様の工程で、切断・分割、加熱プレス、冷却を行い、同
様の母体コンデンサスティック７を形成する。続いて、
この母体コンデンサスティック７を、セパレータを挟ん
で50mm高さに積み重ね、枠を使用して20kg/cm²の圧力で
締付け、メタリコンを施してメタリコン電極層４を0.5m
mの厚さとし、さらに、この締付状態のままで、170℃、
２時間の加熱処理を行い、冷却した後、枠から取り外
す。この後は、前記第１実施例と同様に、分割・切断し
て個々の単位コンデンサ素子を形成し、この単位コンデ
ンサ素子にリード線を取付け、DIP外装を施し、積層形
フィルムコンデンサを完成する。

以上の製造方法によって積層形フィルムコンデンサを
製造したところ、メタリコン金属の付着効率が各段に向
上し、従来の付着効率の５〜８倍以上に相当する80％の
付着効率が得られた。また、この第２実施例において
は、その熱処理温度を170℃と高くしているため、熱処
理温度を150℃とした第１実施例よりもさらに耐熱性及
び機械的強度の高い積層形フィルムコンデンサが得られ
た。

他の実施例 なお、本発明は前記第１、第２実施例に限定されるも
のではなく、使用フィルムの材料としては、ポリエステ
ルの他に、ポリフェニレンスルフィドなどが使用可能で
あり、これ以外のプラスチックフィルムを使用すること
も勿論可能である。

また、プレス温度は、使用するプラスチックフィルム
に応じてフィルムの軟化点以上且つ融点以下の温度で行
うことが可能であり、ポリエステルでは150℃〜250℃ま
で（軟化点110℃、融点265℃）可能で、ポリフェニレン
スルフィドでは150℃〜270℃まで（軟化点140℃、融点2
85℃）可能である。そして、第２実施例の説明で若干述
べた通り、このプレス温度が高いほど、耐熱性を向上す
ることができる。第10図は、この点をより具体的に説明
するためのグラフであり、ポリエステル（PET）とポリ
フェニレンスルフィド（PPS）をそれぞれ使用して積層
形フィルムコンデンサを製造した場合の、製造時におけ
るプレス温度と、製造された積層形フィルムコンデンサ
の耐熱温度との関係を示している。この場合、プレス圧
力は10〜20kg/cm²の範囲とし、また、耐熱温度の値は、
コンデンサ素子にリード線を接続するにあたってコンデ
ンサ素子を一定の温度のはんだ槽に５秒間浸漬した場合
に、静電容量が１％減少する温度を採用している。

なお、加熱プレスは、平板プレス機だけではなく、連
続ローラで行うことも可能であり、この方法を採用した
場合には、製造時間を短縮することが可能となる。実際
に連続ローラを使用して加熱プレスを行い、積層形フィ
ルムコンデンサを製造したところ、平板プレス機を使用
した加熱プレスに比べて、10分の１程度の短縮が可能で
あった。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の製造方法においては、ス
ティック状になるよう加熱プレスを行うことにより、フ
ィルム相互の密着性を従来に比べて各段に向上できるた
め、高い静電容量を維持でき、耐熱性及び機械的強度が
高く、交流使用時の振動音が小さく、実用性の高い、高
信頼性の積層形フィルムコンデンサを製造可能となる効
果を得られる。

また、母素子の形状がスティック状となるため、生産
設備の簡略化、母素子の取扱い、管理の容易化が可能と
なる利点もある。

さらに、スティック状の母素子を積み重ねた状態でメ
タリコン電極槽を再度形成する場合には、メタリコン金
属の付着効率を向上して、作業効率を向上できると共
に、母素子を標準化して、同じ製造ラインにより多品種
のコンデンサを製造することが可能となる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明の積層形フィルムコンデン
サの製造方法を適用した一実施例の工程を段階的に示す
図であり、第１図は、巻回工程及びメタリコン工程によ
って形成された母体コンデンサ（母素子）を示す斜視
図、第２図は、第１図の母体コンデンサの構造を説明す
るための断面斜視図例、第３図は、加熱プレス工程を示
す斜視図、第４図は、第３図の加熱プレス工程によって
形成された母体コンデンサスティックを示す斜視図であ
る。 第５図は曲げ強度試験の一例を示す断面図、第６図乃至
第９図は、従来技術によって製造した従来品と本発明に
よって製造した実施例品との特性を比較して示すグラフ
であり、第６図は静電容量の経時変化率、第７図は振動
音レベル、第８図は第５図の曲げ強度試験によって得ら
れた曲げ強度、第９図は温度変化に対する静電容量の変
化率を示している。 第10図は、プラスチックフィルムとしてポリエステル
（PET）とポリフェニレンスルフィド（PPS）をそれぞれ
使用した場合において、製造時のプレス温度と、製造さ
れた積層形フィルムコンデンサの耐熱温度との関係を示
すグラフである。 １…金属ボビン（巻芯）、２…保護フィルム、３…片面
金属化プラスチックフィルム、４…メタリコン電極層、
５…平板油圧プレス機の熱板、６…母体コンデンサの分
割片、７…母体コンデンサスティック、８…積層形フィ
ルムコンデンサ、９…支持架台。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸着金属膜を形成した一対の片面金属化プ
   ラスチックフィルム、または両面金属化プラスチックフ
   ィルムとプラスチックフィルム、または両面金属化プラ
   スチックフィルムの少なくとも片面にプラスチック層を
   形成した１枚の金属化プラスチックフィルムを大口径巻
   芯に積層巻回する工程と、この工程によって形成された
   積層体の両端面にメタリコン電極層を形成して母素子を
   形成する工程と、この母素子を少なくとも１箇所で切断
   し、大口径巻芯から取り外す工程と、巻芯から取外され
   た母素子を加熱プレスする工程と、この母素子を切断
   し、複数の単位コンデンサ素子を形成する工程からなる
   積層形フィルムコンデンサの製造方法において、前記加
   熱プレスの工程が、円弧状の母素子を積層面に垂直な方
   向に押しつけ、スティック状の母素子を形成することを
   特徴とする積層形フィルムコンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】スティック状の母素子を形成する工程の後
   に、スティック状の母素子を積み重ねた状態でメタリコ
   ン電極層を再度形成する工程を有することを特徴とする
   請求項１に記載の積層形フィルムコンデンサの製造方
   法。
3. 【請求項３】スティック状の母素子を形成する工程にお
   いて、加熱プレスを、プラスチックフィルムの軟化点以
   上且つ融点以下の温度で行うものとし、且つこの加熱プ
   レスに続いて、プレス状態を持続したまま冷却すること
   を特徴とする請求項１に記載の積層形フィルムコンデン
   サの製造方法。
4. 【請求項４】スティック状の母素子を形成する工程にお
   いて、加熱プレスを平板プレス機で行うことを特徴とす
   る請求項１に記載の積層形フィルムコンデンサの製造方
   法。
5. 【請求項５】スティック状の母素子を形成する工程にお
   いて、加熱プレスと冷却とを連続ローラで行うことを特
   徴とする請求項１に記載の積層形フィルムコンデンサの
   製造方法。