JPH0334518A - フィルムコンデンサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器、電気機器に用いられるフィ（４） ルムコンデンサとその製造方法に関する。

従来の技術 近年、電子部品の小型化、軽量化、チップ化が強く要望
されており、フィルムコンデンサにおいても小型化、軽
量化、チップ化のための開発が盛んに行なわれている。

フィルムコンデンサを構造面から小型化する方法として
、次の手段があげられる。

（１）誘電体として用いるフィルムを薄くする。

Ｃ）電極を薄くする。

（３）静電容量に寄与しない部分を削減する。

前記方法（１）については、コンデンサの静電容量Ｃと
誘電体の厚さｄ、比誘電率、ε、電極の対向面積Ｓの関
係が、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで表されることから明らかなよう
に、誘電体を薄くすることは、それによりコンデンサの
形状が小型になり、静電容量が増加するので、小型化の
ためには非常に有効な方法である。そのため、現在のと
ころ、フィルムコンデンサ用誘電体として厚さ１μｍの
ポリエチレンテレフタレートフィルムなどが市販されて
いる。

前記方法（２）については、電極としてフィルム上に真
空蒸着法などにで形成した厚さ数百Ａの金属層を用いる
方法があり、フィルムコンデンサの小型化に非常に有効
な手段である。この種のフィルムコンデンサは金属化フ
ィルムコンデンサと称されている。

前記方法（３）において、静電容量に寄与しない部分は
、対向する電極とその間に位置する誘電体部分を除いた
部分である。たとえば、対向する電極のないもう一方の
電極の一部分、対向する電極間からはみ出している誘電
体部分、互いに異なる極性の各電極から電極引出しをす
るための端面電極などである。これらは外部へ確実に電
極引出しをするために必要な部分である。他には保護フ
ィルムや外装部、リード線などがある。

このような構造面からの小型化を検討する手法以外に、
フィルムコンデンサの構成材料そのものの特性面から検
討することも考えられる。その−例として、誘電体フィ
ルムの比誘電率を高めることがある。この方法について
は、本発明の主旨から外れるので、上記の説明に止める
。

以上のことから、フィルムコンデンサを小型化するには
、薄くてしもか金属化されたフィルムを用いて静電容量
に寄与しない部分をなるべく削減して製造すればよいこ
とがわかる。

しかしながら、薄い誘電体フィルムを用いると、工法的
に、電極から端面電極に電極引出しをするのできわめて
むずかしくなる。その理由について図を用いて説明する
。

第６図（Ａ）において、６１ａ、６１ｂは金属化フィル
ムで、電極６２ａ、６２ｂをそれぞれ有機材料からなる
フィルム６３ａ、６３ｂ上に真空蒸着法などで形成する
ことによって構成されている。

６４ａ、６４ｂは端面電極で、それぞれ電極引出し端面
６５ａ、６５ｂに金属溶射法などで形成されたものであ
る。

電極６２ａ、６２ｂと端面電極６４ａ、６４ｂとの接続
状態（以下コンタクトと称する）は、コンデンサ特性お
よび信頼性上、きわめて重要な要因のひとつである。

第６図（Ｂ）に示すように、電極６２ａ、６２ｂの側端
面だけが端面電極６４ａ、６４ｂと接続されている状態
では、そのコンタクトが弱い。すなわち、コンデンサの
充電時や放電時に流れる電流は接続部のきわめて小さな
断面積を通過しなければならないため、この部分での抵
抗が高く、ジュール熱が発生して、コンタクトがはずれ
やすい。

コンタクトがはずれると、コンデンサの誘電正接特性が
極端に劣化し、静電容量が低下してしまう。

この問題を解決するためには、第６図（Ａ）に示すよう
に、端面電極６４ａ、６４ｂが、電極６２ａ。

６２ｂの側端面だけでなく、その主面の一部分６６ａ。

６４ｂとも接続している状態にしなければならない。

このような接続を可能にする方法としては、次の方法が
ある。

（ａ）　　第６図（Ａ）に示すように、フィルム６３ａ
。

６３ｂの側端面の位置をずらす。そして、このずらし量
Ｂ、Ｂ’によって生じる間隙６７に端面電極６４ａ、６
４ｂを侵入させて電極６２ａ。

６２ｂの主面の一部分を接続する。

（ｂ）　　第７図（Ａ）に示すように、フィルム６３ａ
。

６３ｂの側端部分に切欠部分６８を設け、この部分６８
によって生じる間隙６９１こ端面電極６４ａ。

６４ｂを侵入させて、電極６２ａ、６２ｂの主面の一部
分と接続させる。

（Ｃ）　　第７図（Ｂ）に示すように、フィルム６３ａ
。

６３ｂの側端部に厚さ方向の凹凸をもたせた変形部分（
以下エンボスと称す）７０を設け、このエンボス７０に
よって生じる間隙７１に端面電極を侵入させて電極６２
ａ、６２ｂの主面の一部分と接続させる。

ところが、これらの方法はコンデンサの小型化という観
点からみると、いずれも小型化を妨げる要因をもってい
る。上述のようなずらし部分や欠け、エンボスをある程
度の大きさをもって設けなければ、良好なコンタクトを
確保することができない。なぜならば、金属化フィルム
の積層工程もしくは巻回工程において、ずらし、欠けま
たはエンボスの位置を精度よく合致させるために、どう
してもそれらをある程度の大きさとしなければならない
からである。通常は、前記「ずらし」。

「切欠」、「エンボス」の大きさを、フィルム幅方向の
寸法で少なくともＯ，１ｍｉ以上、好ましくは０．２Ｍ
以上としている。これらは、静電容量に寄与しない部分
であり、コンデンサにおいて良好なコンタクトを得る上
で容積的にかなり大きな部分を占める必要があることか
ら、上述の手法はコンデンサの小型化をいちじるしく困
難なものとする。

次に、前記方法を量産性の面から考える。量産性の高い
工法としては、第２図（Ａ）に示すように、広幅の金属
化フィルムｌａ、ｌｂに、複数のコンデンサ要素が形成
できるよう、フィルムの長さ方向に延びる非金属化部７
ａ、７ｂを複数条設けておき、これを積層もしくは巻回
した後に、個別のコンデンサ要素に切断する工法（以下
広幅工法と称す）がある。

前記（ａ）の方法では、広幅工法を用いるとずらし部分
を形威することができないので、必ずコンデンサ要素を
一条づつ形威しなければならない。それに対して、前記
（ｂ）、（Ｃ）の方法によれば、広幅工法を用いること
ができるので、量産性が高い。

最近、フィルムの電極引出し端面を化学的に選択的に除
去して電極端面を露出させ、端面電極と接続する工法が
提案されている。この工法は、広幅工法が使えるので、
量産性に優れている。しかも、コンタクトを得るために
行われるフィルムの選択的除去が、フィルムを積層もし
くは巻回した後に行われるために、非常に狭い幅で精度
よく除去することができる。したがって、小型化の点で
非常に優れている工法であ７る。また、第５図に示すよ
うに、蒸着電極２ａ、２ｂの表面部分と端面電極４ａ、
４ｂとが接続されるために、電気的に必要なコンタクト
を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記工法を用いてチップ形の金属化フィ
ルムコンデンサを製造し、それをプリント基板上に表面
実装してＥＩＡＪのＲＣ−３４０２に規定する「曲げた
わみ試験」（前記規格はチップ形積層セラミックコンデ
ンサに適用するものであるが、フィルムコンデンサに関
する同等の規格がないので代用する〉に供すると、コン
タクトがはずれて、誘電正接特性が不良になることがあ
った。

また、第８図に示すように、前記工法で製造したコンデ
ンサを母体８１とし、これを回転刃８２で切断して個別
のコンデンサ素子８３を得る工法を用いた場合には、切
断時の機械的ストレスによって誘電正接特性が不良にな
ることがあった。

さらにまた、端面電極にリード線を溶接すると、溶接後
に誘電正接特性が不良になることがあった。

これらは前記工法によるコンタクトが電気的には必要条
件を備えているものの、端面電極の付着力が弱く、また
コンタクト部分にかかる種々の機械的ストレスに対して
蒸着電極が弱いために切れやすいことが原因であること
がわかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸着電極
であっても機械的ストレスを受けて切断を生しるような
ことがなく、電極と端面電極との良好な接続状態が保持
できる、機械的ストレスに強い、小型のフィルムコンデ
ンサと、量産性よく製造できる方法を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段 本発明のフィルムコンデンサは、誘電体膜の電極引出し
端面側部分が選択的に除去されており、かつ前記電極引
出し端面が凹凸をなし、その凹凸量が１０μｍから２０
０μｍの範囲で前記電極引出し端面に９０％以上あり、
かつ端面電極の少なくとも一部分が前記電極引出し端面
の凹凸部に介挿された構成を有している。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法は、複数
のコンデンサ要素を有する電極と誘電体膜の積層体もし
くは巻回体を、各コンデンサ要素の電極引出し端面位置
で切断して、電極と誘電体膜の一部分との間もしくは誘
電体膜間に部分的な間隙を形成する工程と、誘電体膜の
電極引出し端面側部分、および切断工程によって形成さ
れる間隙に露出している誘電体膜の一部分を選択的に除
去することによって電極引出し端面に凹凸量の９０％以
上が１０μｍから２００μｍの範囲である凹凸を形成す
る工程と、その後に前記電極引出し端面上に端面電極を
形成する工程とを有している。

作用 前記構成により、本発明のフィルムコンデンサにおいて
は、端面電極の少なくとも一部分が、電極引出し端面の
凹凸部に侵入しているので、端面電極と積層体もしくは
巻回体との付着力が向上する。そのため、機械的ストレ
スがかかっても蒸着電極が切れることがなく、機械的ス
トレスがかかる切断、溶接１曲げたわみ試験などに供し
ても、コンタクトを良好なまま保持される。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法において
は、巻回体もしくは積層体を各コンデンサ要素の電極引
出し端面位置での切断してから、電極と誘電体膜の一部
の層間に部分的に間隙を形成し、また、誘電体膜の電極
引出し端面側部分と切断によって形成される間隙に露出
している誘電体膜の一部分を選択的除去することで、電
極引出し端面に、凹凸量の９０％以上が１０μｍから２
００μｍの範囲である凹凸が形成され、その後に形成さ
れる端面電極が巻回体もしくは積層体に強固に付着し、
かつ良好なコンタクトが得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本実施例における積層形フィルムコンデンサの
断面図、である。

図において、ｌａ、ｌｂは片面金属化フィルムで、電極
２ａ、２ｂを有機材料からなる誘電体膜（以下フィルム
と称す）３ａ、３ｂ上にそれぞれ真空蒸着法で形成した
ものである。４ａ、４ｂは金属溶射法で形成した端面電
極で、その一部分５が、電極引出端面に形成された凹凸
部に介挿されている。

端面電極４ａ、４ｂの一部分５が上述のように電極引出
し端面に形成された凹凸部に介挿されていることにより
、片面金属化フィルムｌａ、ｌｂの積層体と端面電極４
ａ、４ｂとの付着力が非常に強くなっている。

６ａ、６ｂはフィルム３ａ、３ｂの電極引出し端面側部
分が選択的に除去されることによって露出した電極２ａ
、２ｂの一部分であり、電極２ａ。

２ｂは端面電極４ａ、４ｂとこの６ａ、６ｂの部分で接
続されている。この接続状態は６ａ、６ｂがフィルム上
に残っている部分であるために機械的に強いことと、凹
凸部が多数形成されていることにより、非常に良好なコ
ンタクトが得られる。

以下、その具体例について述べる。

誘電体となる厚さ２μｍのポリエチレンテレフタレート
フィルム３ａ、３ｂ上に、アルミニウムを真空蒸着して
厚さ５００Ａの電極２ａ、２ｂを形成して、片面金属化
フィルムｌａ、ｌｂを作製した。そして、この片面金属
化フィルムｌａ、ｌｂ上に、マスキング法により、フィ
ルム長さ方向に延びる複数条の非金属化部分を設けた。

この片面金属化フィルム１ａ、１ｂを非金属化部分７の
位置をずらして重ね、それを第２図（Ａ）に示すように
平板状のボビン８に巻き取り、加熱しながらプレスした
後、ボビン８から切断２分離して、第２図（Ｂ）に示す
ような、複数のコンデンサ要素を有する積層体９を得た
。

この積層体９を、各コンデンサ要素の電極引出し端面位
置Ａ、Ａ’で、鋭利な刃物たとえば剃刀を用いて切断し
て、第２図（Ｃ）に示すコンデンサ要素１０を得た。こ
の切断によって、コンデンサ要素１０の電極引出し端面
１１ａ、Ｉｌｂには、フィルム３ａ、３ｂと電極２ａ、
２ｂとの間、もしくはフィルム３ａ、３ｂ間に間隙１２
が多数形成されていた。

このようにして得られたコンデンサ要素１０の電極引出
し端面１１ａ、ｌｌｂと間隙１２に、酸素を高周波電界
によって電離して得られる反応性の高いガスを反応させ
て、フィルム電極引出し端面側部分と、間隙部分に露出
するフィルム３ａ。

３ｂの表面の一部分を選択的に除去した。フィルム電極
引出し端面側部分の除去幅は当初の電極引出し端面１１
ａ、ｌｌｂから０．０５ｍｍとした。

フィルム３ａ、３ｂの選択的除去により、電極２ａ、２
ｂが、第２図（Ｄ）に符号１３ａ、１３ｂで示したよう
な突き出した形となった。その後、亜鉛を金属溶射法で
電極引出し端面１１ａ、１１ｂにそれぞれ吹付けて、端
面電極４ａ、４ｂを形成し、コンデンサ素子を得た。

このようにして得られたコンデンサ素子を切断して観察
すると、第１図に示すように、端面電極４ａ。

４ｂの一部分は、電極引出し端面１１ａ、１１ｂに形成
された凹凸部に多数介挿されていた。しかしそれらは対
向する電極にまでは達していなかった。

比較例Ａとして、同じ片面金属化フィルムを用いて積層
体を作製し、電極引出し端面位置でレーザー光により切
断して、間隙のないコンデンサ要素１０を作製し、それ
をフィルムの選択的除去工程以下の同じ工程に供してコ
ンデンサ素子を得た。

得られた比較例Ａのコンデンサ素子を切断して観察する
と、第５図に示すように、電極引出し端面１１ａ、ｌｌ
ｂの凹凸は１０μｍ以下と小さく、電極２ａ、２ｂとフ
ィルム３ａ、３ｂとの間、もしくはフィルム３ａ、３ｂ
間には端面電極４ａ、４ｂが介挿していなかった。

比較例Ｂとして、同じ片面金属化フィルムを用いてコン
デンサ素子を作製したが、熱プレス工程でのプレス温度
を本発明より３０℃高くした。

得られた比較例Ｂのコンデンサ素子を切断して観察する
と、比較例Ａとほぼ同じように電極引出し端面での凹凸
が１０μｍ以下と小さく、端面電極の介挿もみられなか
った。

比較例Ｃとして、同じ片面金属化フィルムを用いて積層
体を作製し、電極引出し端面位置で切断した後、フィル
ムの選択的除去工程に供さすに、そのまま端面電極を形
成する工程に供してコンデンサ素子を得た。

比較例りとして、同じ厚さの金属化フィルムを用い、０
．２ｗ＋＋ｎのずらしを設けてコンデンサ素子を作製し
た。

以上のようにして得られた本発明のコンデンサと、比較
例Ａ−Ｄのコンデンサとについて、日本電子機械工業会
（ＥＩＡＪ）のＲＣ−３４０２に規定する「曲げたわみ
試験」に供した。また、さらに曲げたわみ回数を１０回
にした試験に供した。

試料数はそれぞれ１０個とし、試験前後に、周波数１ｋ
Ｈｚで誘電正接を測定した。

その結果を第３図に示す。

第３図に示すように、本発明のフィルムコンデンサは、
１０回の曲げたわみ試験に対しても誘電正接の変化が認
められず、それに加えられる機械的ストレスに対して耐
え得るものであることが明らかである。

一方、比較例ＡおよびＢは、曲げたわみ試験によって誘
電正接が非常に増大するだけでなく、そのばらつきも大
きなものであった。比較例Ｃは、誘電正接が初期状態で
すでに非常にばらついているだけでなく、曲げたわみ試
験によってその値がいちじるしく増大し、かつそのばら
つきも大きなものであった。比較例りは、これら比較例
Ａ、Ｂ。

Ｃに比べて、曲げたわみ試験による誘電正接の変化が非
常に少ないが、本発明品に比べて曲げたわみ試験でかな
りばらつくことが認められた。　さらに、本発明と比較
例Ａ−Ｄのコンデンサ素子の端面電極の付着力について
、引張試験に供して、その破壊強度によって試験した。

その結果を第４図に示す。

第４図に示すように、本発明のフィルムコンデンサは、
端面電極の付着力が非常に強く、そのばらつきの小さい
ことがわかる。

これに対して、比較例Ａ、Ｂ、Ｃにおいては、いずれも
端面電極の付着′力が小さい。比較例りは、これら比較
例Ａ、Ｂ、Ｃに比べて、その付着力が大きいものの、付
着力のばらつきが非常に大きく、信頼性に劣っている。

。 以上のように、本発明のコンデンサは、端面電極の一部
分が電極とフィルムとの間もしくはフィルム間に挿入さ
れているので、端面電極の付着力が強く、そのためコン
デンサ素子に加わる機械的ストレスに対して強いことが
わかる。また、従来の「ずらし」、「へこみ」、「エン
ボス」などを形成する方法に比較して、それらの静電容
量に寄与しない部分を小さくできるために、コンデンサ
素子を小型化できる。さらにまた、広幅巻取工法を用い
ることができるので量産化に優れている。

また、比較例からフィルムの選択的除去工程において、
電極引出し端面に良好なコンタクトを得るために１０μ
ｍ〜２００μｍの凹凸を得るには、積層体および巻回体
の切断方法と、プレス条件（温度、圧力２時間）が重要
であることがわかった。

なお、本発明で凹凸量の上限を２００μｍとしたのは、
コンデンサの小型化に有効な範囲にとどめたためである
。

なお、本実施例では誘電体としてポリエチレンテレフタ
レートを使用し、それに電極としてアルミニウムを真空
蒸着して形成し、さらに端面電極として亜鉛を金属溶射
して形成したものを用いたが、構成材料や、電極および
端面電極の形成法はこれに限られるものでなく、通常の
フィルムコンデンサで用いられる材料や、電極および端
面電極の形成方法を用いることができる。

また、コンデンサの構造としては、本実施例に示した積
層形に限られるものでなく、巻回形に対しても上述と同
等効果が得られるのは言うまでもないことである。

さらに、フィルムの構造も、本実施例で示した片面金属
化フィルムに限られるものでなく、両面金属化フィルム
や、金属化フィルムの少なくとも片面に誘電体を形成し
た複合フィルムを用いても、上述と同等の効果を得るこ
とができる。そしてまた、本発明は、金属化フィルムに
限らず、箔電極を使用したフィルムコンデンサであって
も、同等の効果が得られる。

フィルムの選択的除去方法も、本実施例に限られるもの
でなく、たとえばフッ素や水素を活性化して反応性を高
めたガスなどを用いることができる。

発明の効果 本発明のフィルムコンデンサは、電極引出し端面に、そ
の凹凸量が１０μｍから２００μｍの範囲で、電極引出
し端面中に９０％以上ある凹凸を有し、かつ前記凹凸に
よって端面電極と電極が良好な接続を有し、かつ前記凹
凸に端面電極が介挿されていることによって端面電極の
付着力を向上させることができ、そのため端面電極と電
極の良好な接続状態を、機械的なストレスを受けても保
つことができる。したがって、小型でかつ機械的ストレ
スに対して信頼性の高いフィルムコンデンサを提供する
ことができる。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法は、電極
引出し端面に凹凸を設けることができるので、端面電極
の付着力が向上し、機械的ストレスに対して信頼性の高
い、小型のフィルムコンデンサを量産性よく生産するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるフィルムコンデンサの一実施例
の断面図、第２図はその製造方法の一例を説明するため
の図であり、同図（Ａ）は平板状のボビンを使用した巻
取り工程を示す斜視図、同図（Ｂ）は平板状のボビンか
ら分離した積層体の断面図、同図（Ｃ）は積層体を切断
した状態を示す断面図、同図（Ｄ）は積層体の電極引出
し端面部分を選択的に除去した状態を示す断面図、第３
図は本発明のと比較例のコンデンサについて曲げたわみ
試験をした結果を対比して示す図、第４図は同しく端面
電極の付着強度を対比して示す図、第５図は比較例の断
面図、第６図（Ａ）は従来例の断面図、同図（Ｂ）は他
の比較例の断面図、第７図（Ａ）はフィルム側端部に切
欠き部分を設けたコンデンサの一例を示す斜視図、同図
（Ｂ）は同しくエンボスを設けたコンデンサの一例を示
す斜視図、第８図はコンデンサ母材を切断してコンデン
サ素子を得る工程を示す斜視図である。 ｌａ、ｌｂ・・・・・・片面金属化フィルム、２ａ、２
ｂ・・・・・・電極、３ａ、３ｂ・・・・・・誘電体膜
〈フィルム〉、４ａ、４ｂ・・・・・・端面電極、５・
・・・・・端面電極の一部分、６ａ、６ｂ・・・・・・
電極２ａ、２ｂの露出部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の電極と、前記電極間に配置されている、少
   なくとも１層以上の、有機材料からなる誘電体と、電極
   端面にそれぞれ付与され、前記電極と交互に接続されて
   いる端面電極とを備え、前記電極引出し端面が凹凸をな
   し、かつその凹凸量が１０μｍから２００μｍの範囲で
   前記電極引出し端面中に９０％以上あり、かつ端面電極
   の少なくとも一部分が前記電極引出し端面の凹凸部に介
   挿されていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
2. （２）複数の電極と、前記電極間に配置されている、少
   なくとも１層以上の、有機材料からなる誘電体との積層
   物あるいは巻回物における、前記誘電体の電極引出し端
   面を、前記有機材料と反応性のある成分を少なくとも含
   むガスに接触させて、前記誘電体の前記電極引出し端面
   側部分を化学的に選択的除去することによって、前記電
   極引出し端面に、凹凸量が１０μｍから２００μｍの範
   囲で前記電極引出し端面中に９０％存在する凹凸を設け
   た後に、端面電極を形成することを特徴とするフィルム
   コンデンサの製造方法。
3. （３）誘電体の電極引出し端面側部分を、少なくとも酸
   素、もしくは酸素ラジカルを含むプラズマで化学的に選
   択的除去することを特徴とする請求項（２）に記載のフ
   ィルムコンデンサの製造方法。
4. （４）誘電体の電極引出し端面側部分を、酸素もしくは
   酸素ラジカルを含むガスに、ＣＦ＿４、ＳＦ＿６および
   Ｎ＿２Ｏのうち少なくとも一種を添加したプラズマで化
   学的に選択的除去することを特徴とする請求項（２）に
   記載のフィルムコンデンサの製造方法。