JP3874138B2

JP3874138B2 - コンデンサ及びコンデンサ用金属化誘電体

Info

Publication number: JP3874138B2
Application number: JP36701697A
Authority: JP
Inventors: 俊彦和泉田; 謙二堤; 光広田中
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Hitachi AIC Inc
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH11186090A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属化フィルムや金属化紙等を用いたコンデンサ及びコンデンサ用金属化誘電体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属化フィルムコンデンサや金属化紙コンデンサは、例えば、ポリエステルフィルムやポリプロピレンフィルム等の高分子フィルム又はコンデンサ紙等のフィルム状の誘電体の表面に、亜鉛やアルミニウム等の金属からなる薄膜を積層した構造の金属化誘電体を用いている。そしてこのフィルム状の金属化誘電体を巻回してコンデンサ素子を形成している。また、コンデンサ素子の端面には亜鉛や銅等の溶射金属からなるメタリコン層を形成している。このメタリコン層には、はんだ付けや電気溶接等により端子を接続している。さらに、コンデンサ素子を樹脂ケースや金属ケースに収納したり、樹脂ディップ法や樹脂モールド法等により形成した樹脂外装により被覆している。そして特に、亜鉛からなる金属層を積層した金属化フィルム等は、アルミからなる金属層を積層した場合に比較して静電容量の変化率が小さいという特徴を有している。
【０００３】
ところで、金属化フィルムや金属化紙を空気中に放置すると、空気中の湿気のため、金属層が酸化され、金属層の電気導電率が低下し、tanδが高くなる。この傾向はアルミよりも亜鉛からなる金属層の方が大きい。
【０００４】
従来、この空気中の湿気によるtanδの増加を防止するために、金属化フィルムを用いた場合には、３０℃〜７０℃温度で、２４〜４８ｈｒ（時間）程度、加熱処理している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空気中の湿気が６０％ＲＨ以上になると、従来の加熱処理だけでは、金属化フィルム等のtanδの増加を防止する効果が低くなり、tanδが増加し易くなる欠点がある。
【０００６】
本発明は、以上の欠点を改良し、空気中の湿気等によるtanδの増加を防止でき、寿命を改善できるコンデンサ及びコンデンサ用金属化誘電体を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、以上の課題を解決するために、金属化誘電体を巻き回して形成するコンデンサ素子を有するコンデンサにおいて、誘電体に金属層を積層するとともに、この金属層をフッ素系の物質からなる厚さが３から７００オングストロームの保護層により被覆した金属化誘電体を有することを特徴とするコンデンサを提供するものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、誘電体に金属層を積層し巻き回して形成するコンデンサ素子を有するコンデンサ用金属化誘電体において、金属層を被覆するフッ素系の物質からなる厚さが３から７００オングストロームの保護層を有することを特徴とするコンデンサ用金属化誘電体を提供するものである。
【０００９】
すなわち、フッ素系オイルやフッ素系樹脂等のフッ素系の物質は、水や酸に溶けにくい性質を有している。このため、亜鉛等からなる金属層をフッ素系の物質からなる１オングストロームより厚い保護層により被覆することによって、長期間、空気中の湿気等によって金属層が酸化するのを防止できる。そしてコンデンサtanδの増加を軽減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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、金属化誘電体１の斜視図を示す。すなわち、２は、フィルム状の誘電体であり、高分子フィルムやコンデンサ紙からなる。高分子フィルムとしては、厚さ数μｍ〜数１０μｍ程度のポリエステルフィルムやポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリ四弗化エチレンフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリ弗化ビニリデンフィルム等を用いる。また、コンデンサ紙は、数μｍ程度の厚さとし、片面に絶縁ラッカーを数μｍの厚さに塗布したもの等を用いてもよい。
【００１１】
そしてこの誘電体２の表面に、銅等の薄い下地金属層（図示せず）を積層し、その表面に亜鉛やアルミ等の金属からなる、抵抗値が１〜５Ω／□程度の金属層３を積層している。なお、誘電体２の長手方向の一方の端部は、非金属部４として金属層３を積層しない状態にしている。
【００１２】
また、金属層３及び非金属部４の表面には、フッ素系の物質からなる厚さが１オングストロームより厚い保護層５が積層され、金属層２を被覆している。
なお、保護層５は少なくとも金属層３の表面されていればよく、非金属部４には積層されていなくてもよい。
フッ素系の物質としては、例えば、フッ素系オイルやフッ素系樹脂等を用いる。そして、フッ素系オイルとしては、真空ポンプ用オイル等を用いる。また、フッ素系樹脂としては、ボリテトラフルオロエチレンやポリクロルトリフルオルエチレン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン、フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン等の共重合体からなる合成樹脂を用いる。
保護層５の厚さは１オングストロームより厚くし、好ましくは３〜７００オングストローム程度にする。なお、保護層５の厚さが１オングストローム以下の場合には、耐湿性が向上する効果がほとんどない。
また、保護層５は金属層３に直接されていなくてもよく、金属層３と保護層５との間に他の層が介在していてもよい。すなわち、保護層５は他の層を介して金属層３を被覆していてもよく、保護層５を形成しているフッ素系オイルやフッ素系樹脂等の性質により同様に耐湿性等を向上させる効果が得られる。
【００１３】
そして、図２は、この金属化誘電体２を巻回して形成したコンデンサ素子６を有するコンデンサ７の断面図を示す。コンデンサ素子６は、２枚の金属化誘電体１を非金属部４を互いに逆にして積層して巻回したり、金属化誘電体２の間に金属層３を形成しないフィルム状の誘電体を介在させたものを巻回等している。このコンデンサ素子６は積層型であってもよい。
【００１４】
また、コンデンサ素子６の端面８には、亜鉛や鉛、銅、スズ等の溶射金属からなるメタリコン層９を積層している。
メタリコン層９にはリード状の端子１０をはんだ付けや電気溶接等により接続している。
さらに、端子１０の先端を引き出した状態にして、コンデンサ素子６を樹脂の外装１１により被覆している。なお、外装１１により被覆する代りに、樹脂ケースや金属ケース等のケースにコンデンサ素子６を収納する構造にしてもよい。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態の製造方法について説明する。
先ず、高分子フィルム等の誘電体２の表面の非金属部４とする箇所に石油系のオイルを塗布する。
次に、真空蒸着やイオンプレーティング装置、スパッタリング装置等を用いて、誘電体２の表面に銅を薄く蒸着し、さらに、亜鉛やアルミ等の金属をその表面に蒸着してオイルを塗布した非金属部４を除く箇所に金属層３を形成する。
この金属層３を形成後、同一の又は異なる真空蒸着装置等を用いて、フッ素系オイルやフッ素系樹脂等のフッ素系の物質を金属層３及び非金属部４の表面に直接蒸着して厚さが１オングストロームより厚い保護層５を形成する。なお、真空蒸着装置を用いる場合には、装置内の真空度は５０×１０^-3Ｔｏｒｒ以下とし、フッ素系の物質の加熱温度を１２０℃〜２００℃程度にすることにより、均一な保護層５を形成し易くなる。
この後、必要に応じて、金属化フィルムの場合には、温度３０〜７０℃で、２４〜４８ｈｒ加熱処理する。
【００１６】
加熱処理後、自動巻取機により金属化誘電体１を所定の長さだけ巻取り、コンデンサ素子６を形成する。
そして、金属化誘電体１を巻取り後のコンデンサ素子６を、例えば、１００℃〜１５０℃程度の温度で１〜２ｈｒ程度、加熱処理する。この処理を行うことによって、金属化フィルムを用いた場合には、金属化フィルムを収縮させて、静電容量等を安定化させることができる。
コンデンサ素子６を加熱処理後、コンデンサ素子６の端面８に亜鉛や銅等の溶射金属を吹き付けて、メタリコン層９を形成する。この際、コンデンサ素子６の側面に金属が付着しないように側面を紙粘着テープ等でマスキングしておく。
メタリコン層９を形成後、このメタリコン層９に端子１０を半田付けしたり、電気溶接等して接続する。
端子１０を接続後、樹脂ディップ法や樹脂モールド法等により、樹脂等の外装１１を形成する。
外装１１を形成後、電圧処理を行ない、予じめ高分子フィルムやコンデンサ紙等の誘電体の弱点部の周辺の金属層３を除去する。
以上の工程によって、コンデンサ７を製造する。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
誘電体としては、巾６００mm、長さ３５００ｍ、厚さ７μｍのポリプロピレンフィルムを用いる。
そしてこのポリプロピレンフィルムの表面に、純度９９．９９％の亜鉛からなる、抵抗値４Ω／□の金属層を積層する。
また、金属層の表面には直接デムナム−Ｓ２０（フッ素オイル、ダイキン工業株式会社商品名）からなる厚さ３〜８００オングストロームの保護層を積層する。この保護層は、真空蒸着装置を用い、真空度５０×１０^-3Ｔｏｒｒ以下とし、デムナム−Ｓ２０を１２０℃〜２００℃の温度で加熱し、真空蒸着して形成する。
【００１８】
そして上記の実施例を、比較例及び従来例とともに、温度６５℃、湿度９０％ＲＨの雰囲気中に放置した場合の金属層の抵抗値の変化を測定する。
【００１９】
なお、比較例は、実施例において、保護層の厚さを１オングストロームとする以外は同一の条件で製造したものとする。
また、従来例は、実施例において、保護層を形成しないで、加熱処理時間を表１の通りとする以外は、同一の条件で製造したものとする。
そして試料はロール状にして放置する。また、金属層の抵抗値はロール状の試料の最外周の面の部分の抵抗値を測定した値とする。
測定結果は表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
この表１から明らかな通り、金属層の抵抗値は、４９２０ｈｒ放置後において、実施例１〜実施例５が８．０Ωであるのに対し、比較例１が２６．３Ωそして従来例１〜従来例５が２３．０〜２５．０Ωとなる。すなわち、実施例１〜実施例５の方が、比較例１及び従来例１〜従来例５に比較して金属層の抵抗値が約３４．８％以下の大きさに低下している。そして実施例１〜実施例５と、比較例１とから明らかな通り、保護層の厚さを３オングストローム以上とすることにより、金属層の抵抗値を低下する効果が顕著になる。
【００２２】
また、実施例及び比較例の金属化フィルムを、温度６５℃、湿度７０％ＲＨの雰囲気中に放置した場合の金属層の酸化の状態を観測した。
なお、試料については、実施例は、保護層の厚みを表２の通りとし、加熱処理時間を２４ｈｒとする以外は、表１に用いた実施例と同一の条件とする。また、比較例は表１に用いた比較例と同一の条件とする。
そして金属層の酸化の状態はロール状の最外装の面を観測した結果とする。
測定結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
この表２から明らかな通り、保護層の厚さが３オングストローム以上の方が金属層の酸化を防止する効果が大きいことが明らかである。また、保護層の厚さが８００オングストロームの場合には、巻ズレが発生し好ましくない。従って、保護層の厚さは３〜７００オングストロームの範囲が好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上の通り、請求項１の発明によれば、誘電体に金属層を積層するとともに、この金属層をフッ素系の物質からなる厚さが１オングストロームより厚い保護層により被覆した金属化誘電体を用いてコンデンサ素子を形成しているため、耐湿性を向上でき、tanδ特性等を向上でき、寿命を改善できるコンデンサが得られる。
【００２６】
また、請求項２の発明によれば、誘電体に金属層を積層し、金属層をフッ素系の物質からなる厚さが１オングストロームより厚い保護層により被覆しているため、金属層が湿気等により酸化し難く、コンデンサに用いた場合に、tanδ特性等を向上できるコンデンサ用金属化誘電体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２の発明の実施の形態の斜視図を示す。
【図２】請求項１の発明の実施の形態の断面図を示す。
【符号の説明】
１…金属化誘電体、２…誘電体、３…金属層、５…保護層、
６…コンデンサ素子、７…コンデンサ。

Claims

金属化誘電体を巻き回して形成するコンデンサ素子を有するコンデンサにおいて、誘電体に金属層を積層するとともに、この金属層をフッ素系の物質からなる厚さが３から７００オングストロームの保護層により被覆した金属化誘電体を有することを特徴とするコンデンサ。
誘電体に金属層を積層し巻き回して形成するコンデンサ素子を有するコンデンサ用金属化誘電体において、金属層を被覆するフッ素系の物質からなる厚さが３から７００オングストロームの保護層を有することを特徴とするコンデンサ用金属化誘電体。