JPH0370112A - 巻込み型コンデンサ - 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、コンデンサ、特に、巻込み型コンデンサに関
する。

〔従来の技術〕

最近、巻込み型コンデンサとして、あらかじめフィルム
表面に金属薄膜層を形成した金属化フィルムを巻込み、
これに含浸剤を含浸させたものが提供されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の巻込み型コンデンサでは、フィルムが含浸剤
によって膨潤し、金属薄膜層に亀裂、膨る。

このような問題を解決するために、フィルムの寸法変化
を小さくした巻込み型コンデンサが提案されている（た
とえば特開昭５２−１３２３６３号公報参照）。

しかし、前記公報記載の構成は、フィルムの熱収縮率を
下げてフィルム全体の寸法変化を押さえるものであるた
め、一定温度以上ではフィルムの吸油によりフィルムが
膨潤し、上述のような問題が生じる。

本発明の目的は、含浸剤に対する金属薄膜層の安定性を
改善することにより、電気特性が変動しにくく信頼性の
高い巻込み型コンデンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の巻込み型コンデンサは、含浸剤が含浸されかつ
少なくとも片面に金属膜層を有する、１゜１フェニルキ
シリルエタン浸透性カ０．　１４　ｇ／ｃｍ’以下のポ
リプロピレン系フィルムを巻き込んだコンデンサ本体と
、コンデンサ本体に設けられた端子とを備えている。そ
して、含浸剤は、植物油とアルキルベンゼンとの混合物
からなり、π値が２６．５以上である。

＊＊＊＊＊＊＊ 本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂としては、た
とえばアイソタクチックポリプロピレン、エチレン−プ
ロピレン共重合体、ブテン−プロピレン共重合体、エチ
レン−ブテン−プロピレン共重合体、等が挙げられる。

前記ポリプロピレン系共重合体樹脂は、ランダム共重合
体、ブロック共重合体のいずれの共重合体が用いられて
もよい。

前記ポリプロピレン系樹脂は、それぞれ単独で用いられ
てもよいし２種以上混合して用いられてもよい。また、
他のポリマー、造核剤、酸化防止剤、その他の第３戒分
が添加されていてもよい。

なお、本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂では、
ポリプロピレンの占める割合が８０重量％以上であるの
が望ましい。

本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂フィルムは、
前記ポリプロピレン系樹脂をフィルム状に底形したもの
である。本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂フィ
ルムとして望ましいものは、たとえば、アイソタクチッ
ク度が９６〜９９．６％のポリプロピレン樹脂フィルム
（Ａ）と、エチレン含量０．７〜２．５重量％のエチレ
ン−プロピレンランダム共重合体７０〜８５重量％にエ
チレンを１５〜３０重量％共重合させることにより得ら
れたアイソタクチック度８５〜９５％のエチレン−プロ
ピレンブロック共重合体樹脂フィルム（Ｂ）とを積層し
たものを２軸延伸した後、コロナ放電処理によって片面
のヌレ張力を３７〜４６ｄ　ｙ　ｎ　ｅ　／　ｃ　ｍに
したものである。この場合、ＡとＢとの厚さは、重量比
（Ａ／Ｂ）で８０／２０〜９５１５としたものが望まし
い。

本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂フィルムの結
晶サイズは、１５０Å以下、さらに１４０Å以下が望ま
しい。結晶サイズが１５０人を超えると、フィルム内の
非晶部のセグメント密度の低下や分子鎖長さが短くなり
、絶縁性や耐圧性が低下することがある。

なお、フィルムの結晶サイズは、次のようにして測定す
ることができる。まず、フィルムを広角エックス線回折
（反射法）により測定する。測定条件は次の通りである
。

印加電圧：３５ＫＶ−１５ＭＡ スキャンスピード：１°／分 タイムコンスタント：２秒 ＦＳ：８０００ｃｐｓ スリット系：ＴＳ＝１＠、５Ｓ＝１＠、Ｒ３＝０．３ｍ
ｍ フィルター：ニッケル 測定結果から、次式で求めた１１０面の測定値を結晶サ
イズとする。

結晶サイズ（入）＝ （Ｋ・λ）／（β・ｃｏｓθ） 式中、Ｋはシェラ−常数であり、ここではｌとする。ま
た、λは波長であり、ここでは１．５４１８とする。β
は測定結果から得られる半値幅である。θは、測定結果
から得られるピーク角度である。

本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂フィルムの片
面には、粗面が形成されている。この粗面には、たとえ
ばβ晶球晶のα晶転移による網目状構造により形成され
るもの、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との溶
融テンション差を利用してポリプロピレン系樹脂フィル
ムを２軸延伸させることにより形成されたもの、ポリプ
ロピレン樹脂に有機または無機系の顔料を添加してフィ
ルム状に冷却後２軸延伸させることにより形成されたも
の等である。なお、このような粗面の形成方法は、たと
えば特開昭６１−４２１１６号公報に記載されている。

前記粗面には、たとえば多数の独立した粒状突起が形成
されている。本発明に用いられるポリブロビレン系樹脂
フィルムでは、独立した粒状突起のうち高さ０．４μｍ
以上の突起が７個／　ｍ　ｍ以上（望ましくは１０個／
　ｍ　ｍ以上）形成されているのが望ましい。高さ０．
４μｍ以上の粒状突起が７個／ｍｍに満たないフィルム
では、粗面が不充分であり、含浸剤の含浸性が充分では
ないことがある。

粒状突起の高さ及び数は、解析装置付３次元号能表面形
状測定器（たとえば、小板研究所■製：５Ｅ−３ＦＫＳ
）を用いて測定することができる。

なお、測定条件は次の通りである。

測定長：１ｍｍ 縦倍率：　５０００倍 横倍率：２００倍 送り速度：Ｑ、１ｍｍ／秒 フィルター：０．２５ｍｍ 測定間隔：１０μｍ 測定数：２０個 測定方向：フィルムの長手方向 前記条件によって得られた粒状突起数（ｐｃ−１）から
高さ０．４μｍ以上の突起についてその数を数える。な
お、ここでの粒状突起数（ＰＣ−１）とは、粗面の凹凸
の中心線より０．２μｍ以上の高さをもつ粒状突起の数
をいう。

本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂フィルムの少
なくとも片面には、金属薄膜が形成されている。

本発明に用いられる金属薄膜とは、亜鉛、アルミニュウ
ム、亜鉛とアルミニュウムとの混合物、亜鉛又は他の金
属（銀９ｗ４等）との混合物からなる薄ＭＮである。こ
のような金属薄膜は、公知の方法で蒸着することにより
形成することができる。

本発明に用いられる金属薄膜の厚さは、使用目的応じた
膜抵抗となるようにする必要があるが、一般には１００
〜３００人である。厚さが１００人未満の場合には、膜
強度が弱くなる場合がある。

逆に３００Åを超えると、セルフヒーリング性が低下す
るとがある。なお、膜圧は、膜抵抗値との相関データを
あらかじめ取っておき、膜抵抗値から換算することによ
り測定することができる。膜抵抗は、ＯＨＭメータ（た
とえば東洋メタライジング■製）を用い、次の条件によ
り測定することができる。

測定長：フィルムの長さ方向に２０ｃｍ測定幅：フィル
ムの幅方向に１０ｃｍ以下で任意に設定する。

なお、膜抵抗値は、３個以上測定し、その平均値で表す
のが望ましい。

本発明に用いられるポリプロピレン系フィルムは、１，
１フェニルキシリルエタン（ＰＸＥ）の浸透！（フェニ
ルキシリルエタン浸透性）が０゜１４ｇ／ｃｍ３以下（
好ましくは０．１２ｇ／ｃｍ３以下）である。ＰＸＥ浸
透性が０．１４ｇ／ｃｍ’を超える場合には、フィルム
が含浸剤により膨潤しやすく、上述した金属薄膜層が亀
裂等を生じやすくなる。

ＰＸＥ漫透性は、次のようにして測定した値である。

■フィルムが蒸着品の場合。

蒸着フィルムを、幅５ｃｍ、長さ２０ｃｍの大きさに切
取り、幅、長さ及び厚さの寸法を精秤する０次に、この
フィルムを煮沸している蒸留水中に浸漬し、金属膜を取
り除く。そして、フィルムを５０’Ｃ，０，５ｍｍＨｇ
ａｂｓ以下の条件で２４時間乾燥する。乾燥後のフィル
ムの幅、長さ及び厚さの寸法を精秤し、体積変化率を求
める。この体積変化率が１％以下の場合は、後述する生
フィルムの場合の測定方法に準じる。１％を越える場合
には、後述する補正を行い、その後の測定方法は生フィ
ルムの測定方法に準じる。

■フィルムが生フィルムの場合。

（１）まず、フィルム内の油量を測定する。測定は、次
の方法に従う。

（ａ）サンプルとなるフィルムを５　ｃｍＸ２０　ｃｍ
の大きさに切り取る。

（ｂ）１０−’ｇまで読み取れる天秤（たとえばイオン
ガン、商品名：　ＺＥＲＯ３ＴＡＴ３、英国製）を用い
て（ａ）で得たフィルムの重量を精秤する。

（Ｃ）３０〜８０℃に加熱したＰＸＥ中にサンプルフィ
ルムを数枚浸漬し、フィルム中への給油量が異なるよう
に時間を変えて取り出す。

（ｄ）十條キンバリー■製のキムワイプ（タイプ５２０
０）によりフィルム表面のＰＸＥを完全に拭き取る。

（ｅ）　（ｂ）と同様にフィルムの重量を精秤する。

（ｆ）　Ｐ　Ｘ　Ｅ浸漬前後の重量から、単位面積当た
りのＰＸＥ給油量を求める。

（２）次に、次の方法によりキャリブレーションライン
を作成する。

（ａ）（１）　（ｅ）のサンプルフィルムを、日立回折
格子赤外分光光度計（ＥＰ−１−０３型）を用い、チャ
ート速度ＦＡＳＴ−２の条件で、波長７５０ｃｍ−’か
ら６５０ｃｍ−’までスキャンさせ、７００ｃｍ−１の
ピークについて、次の解析を行う。なお、この分析を、
以降ＩＲ分析と略称する。ＩＲ分析時のサンプルには、
幅４ｃｍ、長さ７ｃｍのフィルムを用いた。

（６）ピーク面積の測定 ７００ｃｍ−１のピークについて、第１図〜第３図に示
すように、波形ＷにベースラインＭを引く。

なお、第１図はベースラインが水平の場合を示している
。第２図はベースラインが右上がりの場合を示している
。第３図はベースラインが右さがりき場合を示している
。次に、波形Ｗの頂点Ｐから垂線を引き、ベースライン
Ｍとの交点をＱとする。

Ｐ、Ｑ間の中点でかつ頂点Ｐからの垂線に直交する線Ｎ
を引き、線Ｎと波形Ｗとの交点をそれぞれＲ，Ｓとする
。上記の波形処理において、Ｐ、　Ｑ間をピーク高さａ
とし、またＲ、３間を半値幅すとする。なお、半値幅す
は、５０倍のスコープの用いて測定し、１０ａｍまで読
み取る。

ピーク面積は、ａｘｂ（ｍｍりで表すことができる。キ
ャリブレーションラインは、ピーク面積に対し、（１）
（ｂ）で求めたＰＸＥ給油量（単位面積当たりｇ／ｃｍ
”）をプロットすることにより得るこができる。

（３）次に、フィルム中の油量の定量を行う。

生フィルムもしくは蒸着膜除去フィルムを８０℃のＰＸ
Ｅ中に２４時間浸漬し、さきに述べた方法により表層の
ＰＸＥを除去する。このフィルムを用いて、上述の方法
でＩＲ分析を行い、ピーク面積を求めてキャリブレーシ
ョンラインより油量（ｇ／ｃｍ”　）を読み取る。ＩＲ
分析した部分のみを、ＴＥＳＡ−Ｔｒｏｎｉｃ製ＴＴＤ
−２０を用いて小数点１位（０，１μｍ単位）まで求め
る。

このとき、蒸着膜処理時に１％以上の体積変化率があっ
たものは、補正を行う。たとえば、１％の体積増加が見
られたものは、測定により得られた厚み値を１．０１で
割ったものをＩＲ分析厚みとする。そして、先に求めた
油量（ｇ／ｃｍ”　）をＩＲ分析厚みで割ったものをフ
ィルム内油！（ｇ／ｃｍ’）とする。

本発明に用いられる含浸剤とは、植物油とアルキルベン
ゼンとの混合物からなるものである。

ここでいう植物油とは、菜種油、綿実油、ひまし油等の
脂肪酸を主成分とする絶縁油の総称である。これらの植
物油のうち、電気的性質及び粘性等を考慮すれば菜種油
を用いるのが望ましい。

本発明に用いられるアルキルベンゼンとは、組成中にベ
ンゼン環を１つだけ有し、その水素置換基として飽和ま
たは不飽和のアルキル基を有するものである。置換基数
は２個以上でもよい。また、置換基中の炭素数は、６〜
２５の範囲内にあるものが望ましい。なお、アルキルベ
ンゼンは２種以上を混合して用いてもよい。

本発明に用いられる含浸剤のπ値は、２６．５以上であ
る。π値が２６．５未満の含浸剤を用いた場合は、フィ
ルムへの浸透性が強いため、金属薄膜層が亀裂等を起こ
しやすくなる。

なお、本発明でいうπ値とは、ＰＬＡＳＴＩＣＳ、　Ｍ
ＡＹ、１９６５に記載されているＰＥＲＭＡＣＨＯＲ−
ＶＡＬＶＥと呼ばれるフィルムへの含浸剤の浸透性を示
すものである。次に、π値の算出方法について説明する
。ここでは、含浸剤が成分Ａと成分Ｂとによって構成さ
れている場合について説明する。まず、成分Ａと成分Ｂ
とのそれぞれのπ値を第１表にしたがって求める。

第１表 次に、次の方法によってπ値を求める。

成分Ａの含有率×成分Ａのπ値＝πＡ 戒分Ｂの含有率×成分Ｂのπ値＝πＢ 含浸剤のπ値＝πＡ＋πＢ 次に、本発明の巻込み型コンデンサの一例を第１図に示
す。

巻込み型コンデンサ１は、上述の金属薄膜層を備えたポ
リプロピレンフィルム（以下ポリプロピレンフィルムと
略す）２を金属薄膜槽２ａが対面しないように２枚重ね
て所望の硬さに巻き込んだものの両端にメタリコン３を
施して端子４を接続し、素子を乾燥後脱水精製した絶縁
油を含浸させたものである。

次に、本発明の巻込み型コンデンサの製造方法の一例を
説明する。

まず、ポリプロピレンフィルムを所定の形状に裁断し、
これを２枚重ねて巻き込むことによりコンデンサ本体を
作成する。次に、亜鉛、アルミニュウム、鉛、すず等の
金属またはこれらの合金をコンデンサ本体の両端にメタ
リコンし、このメタリコン部に端子を取りつける。

端子が取りつけられたコンデンサ素子を含浸タンクに入
れ、真空乾燥を行う。次に、真空蒸発または吸着等の操
作によって脱水精製した含浸剤を含浸タンク内に入れ、
５０〜９０°Ｃ５０，１ｍｍＨｇａｂｓ以下の条件で２
４時間以上含浸を行うと、巻込み型コンデンサが製造さ
れる。

〔発明の効果〕

本発明では、ポリプロピレンフィルムにＰＸＥ浸透性が
０．１４ｇ／ｃｍ３以下のものを用い、また含浸剤とし
て植物油とアルキルベンゼンとの混合物からなりπ値が
２６．５以上のものを用いている。このため、フィルム
の膨潤によって金属薄膜槽が亀裂等を生じるのが改善さ
れ、電気特性が安定な信頼性の高い巻込み型コンデンサ
を得ることができる。

〔実施例〕

１２び　１２ 押し出し温度２６０℃で幅６００ｍｍ、間隙１゜２ｍｍ
のＴダイより、第２表に示すアイソタクチック度（Ｉ　
Ｉ）のポリプロピレン樹脂を溶融押し出しし、これを７
０″Ｃのキャスティングドラムで受けて樹脂フィルムを
製造した。得られた樹脂フィルムを１５３°Ｃで長さ方
向に５．０倍、１６５°Ｃで幅方向に９．０倍延伸し、
１５０℃で弛緩熱処理をすることにより厚さ１５μｍの
２軸延伸フイルムを作成し、片面を４２　ｄ　ｙ　ｎ　
ｅ　／　ｃ　ｍのヌレ張力となるようにコロナ放電処理
した。なお、ヌレ張力は、ＪＩＳ−に６７８８の方法に
準じて測定した。得られた２軸延伸フイルムを７５ｍｍ
幅にスリットし、公知の方法でアルミニュウムを蒸着す
ることにより蒸着フィルムを製造した。この際、アル逅
ニュウムの膜抵抗は、３Ω／口となるようにした。

こうして得られた蒸着フィルムを、容量２μＦの条件で
巻込み、両端にメタリコン処理を施して端子付けを行い
、コンデンサを作成した。

次に、コンデンサの容量を測定後、コンデンサを含浸タ
ンクに入れ、外部からコンデンサの容量変化が測定でき
るようにシールした端子をタンク外に引き出し、８０°
Ｃ，０，５ｍｍＨｇａｂｓ以下の条件で２４時間乾燥を
行った。その後、あらかじめ吸着法により脱水精製した
菜種サラダ油８８重量％と炭素数６の直鎖状アルキル基
を有するアルキルベンゼン１２重量％とを混合した含浸
剤（π値＝２６．５）を素早く含浸タンク内に供給し、
８０℃で２４時間の含浸を行った。この際、コンデンサ
が完全に含浸剤に浸漬した時間をスタート時間としてコ
ンデンサの容量変化を測定した。

測定には、ディジクルマルチメータ：モデル３０５０及
びキャパシタンスアダプタ：モデル９３３０（■ソアー
製）を用いた。また、含浸後の金属薄膜層の状態を調査
した。金属薄膜層の状態は、ニコン製ＵＦＸ−ＩＩＡ型
顕微鏡を用い、５０〜４００倍の倍率で、透過法及び反
射法によって観察した。

これらの結果を第２表に示す。

３　　び　　六　　３ ベース層となるアイソタクチック度が９９．６％のポリ
プロピレン樹脂と、複合層となるエチレン含１１　、　
４　重１％のエチレン−プロピレンランダム共重合体８
５重量％とエチレン１５重量％とからなるアイソタクチ
ック度９４％のエチレン−プロピレンブロック共重合体
とをそれぞれ２６０°Ｃの押出機中で溶融させた。そし
て、両方の溶融体を幅６６０ｍｍ、間隙１．２ｍｍのＴ
ダイよりシート状に共押し出しし、これをキャスティン
グドラム上で冷却することにより積層ポリプロピレン樹
脂フィルムを作成した。この際、ポリプロピレン系樹脂
フィルムの全体の厚さは１５μｍになるようにした。こ
のうち、複合層の厚みは１．　０μｍになるように押出
機を調整した。また、フィルム製造時に用いられるキャ
スティングドラムの温度は、３０℃とした。

次に、得られたポリプロピレン系樹脂フィルムを、１４
５°Ｃで長さ方向に５．０倍、１７０″Ｃで幅方向に９
．　０倍延伸し、その後１５０°Ｃで弛緩熱処理を施し
て２軸延伸フイルムを作成し、複合層側が４２　ｄ　ｙ
　ｎ　ｅ　／　ｃ　ｍのヌレ張力となるようにコロナ放
電処理した。

次に、２軸延伸フイルムを７５ｍｍ幅にスリットし、Ｐ
ＸＥ浸透性を測定する一方、公知の方法でアルミニュウ
ムを蒸着することにより蒸着フィルムを製造した。この
際、アルミニュウムの膜抵抗は、３Ω／口となるように
した。こうして得られた蒸着フィルムを用いて実施例１
．２及び比較例１．２と同様にコンデンサを作成した。

そして、同じくコンデンサの容量変化を測定し、金属薄
膜層の状態を調査した。

これらの結果を第２表に示す。

比較明王 ＰＸＥ浸透性を測定した厚さ１５μｍのポリプロピレン
系樹脂フィルム（Ｂ社製）に、膜抵抗３Ω／口のアル箋
ニュウム薄膜層が形成された幅７５ｍｍの蒸着フィルム
を用いて実施例１．２及び比較例１．２と同様にコンデ
ンサを作成し、同じくコンデンサの容量変化を測定し、
金属薄膜層の状態を調査した。

これらの結果を第２表に示す。

止較班ｉニエ 実施例１〜３及び比較例４で用いた蒸着フィルムと、菜
種サラダオイル８０重量％と炭素数６の直鎖状アルキル
基を有するアルキルベンゼン２０重量％とからなる含浸
剤を用いてコンデンサを作成した。そして、同じくコン
デンサの容量変化を測定し、金属薄膜層の状態を調査し
た。

これらの結果を第２表に示す。

第２表 ある。

◎：膜変化が全く観察されないもの。

Ｏ：僅かな膜変化が観察されたもの。

△：明らかな膜変化が観察されたもの。

×：大きく膜変化しているもの。

第２表から明らかなように、フィルムへのＰＸＥ浸透性
が０．１４　ｇ／ａｍ”以下でありかつ含浸剤のπ値が
２６．５以上の組合せによる巻込み型コンデンサは、金
属薄膜層の状態変化が起こりにくく、また金属薄膜層の
消失による容ｉ［少が改善され、信頼性が高いことがわ
かる。

なお、参考として、実施例１及び比較例４，５゜８に係
る巻込み型コンデンサの金属薄膜層の状態を示す顕微鏡
写真図面を第５Ａ図〜第５Ｄ図に示す。なお、第５Ａ図
は実施例１、第５Ｂ図は比較例４、第５Ｃ図は比較例５
、第５Ｄ図は比較例８をそれぞれ示している。図中、黒
色で表した線は、含浸剤の作用によって金属薄膜層に生
じた亀裂である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はＰＸＥ浸透性の測定時におけるピー
クの解析方法を示す図、第４図は本発明の一例に係る巻
込み型コンデンサの一部展開斜視図、第５Ａ図から第５
Ｄ図は実施例１及び比較例４．５．８における含浸剤を
含浸した後の金属薄膜層の状態を示す図である。 １・・・巻込み型コンデンサ、２・・・フィルム、２ａ
・・・金属薄膜、４・・・端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　含浸剤が含浸され、少なくとも片面に金属薄膜
   層を有する、１、１フェニルキシリルエタン浸透性が０
   ．１４ｇ／ｃｍ＾３以下のポリプロピレン系フィルムを
   巻き込んだコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体に設
   けられた端子とを備え、前記含浸剤は植物油とアルキル
   ベンゼンとの混合物からなり、π値が２６．５以上であ
   る、巻込み型コンデンサ。