JPH1167580A - 金属化フィルムコンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高温使用におけるｔａｎδの上昇
がなく、静電容量の変化が小さい耐熱性ポリプロピレン
金属化フィルムコンデンサを得ることを課題とする。 【解決手段】 逐次二軸延伸法により製造されたフィル
ムで、１２０℃における熱収縮率が、巻取の流れ方向で
２．０％以下、幅方向で０．５％以下であり、かつ、フ
ィルムの流れ方向の５％伸応力が４９ＭＰａ以上の二軸
延伸ポリプロピレンフィルムを用い、該フィルムの少な
くとも片面に金属蒸着を施した金属化フィルムを巻回し
た素子を熱プレスするコンデンサの製造方法であって、
該熱プレスは真空中で行い、かつ、０．３℃／分〜１℃
／分の速度範囲で常温から１２０℃〜１３０℃まで昇温
し、その温度で２時間以上行うことを特徴とする、金属
化フィルムコンデンサの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子機器および電気
機器に用いられる金属化フィルムコンデンサの耐熱性向
上に関するもので、特に二軸延伸ポリプロピレンフィル
ムを使用したコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリプロピレンフイルムは、優れた電気
特性を活かしてコンデンサ用途に使用されている。コン
デンサはポリプロピレンからなる誘電体フイルムの少な
くとも片面に、アルミニウム、亜鉛、またはアルミニウ
ムと亜鉛の合金からなる蒸着電極を形成した金属化ポリ
プロピレンフィルムを用い、素子巻機にて巻回し、丸形
あるいは扁平形（積層形を含む）用の素子を作成する。

【０００３】このうち、扁平形は素子を扁平に潰した
後、９０℃から１１０℃に加熱した熱プレス板に挟み、
３分から２０分、加圧、加熱プレス処理する。次に、蒸
着電極に電気的接続を得るため亜鉛等の金属溶射からな
るメタリコン層を形成してコンデンサ素子となし、リー
ド線を溶接した後エポキシ樹脂を用いてモールド外装を
施し完成品としている。

【０００４】近年、コンデンサの高温用途への要望が強
くなり、耐熱性が要求されている。特に蛍光燈などのよ
うに狭い場所でコンデンサを使用する場合、小型化とい
う観点から、扁平型のコンデンサを使用することが多い
が、熱源に近く、また、狭い場所に置かれるため、温度
が９０℃以上、時には１１０℃、１１５℃といった耐熱
性も要求されるようになってきた。

【０００５】しかし、プレス成形された扁平コンデンサ
は、１１０℃、１１５℃の高温にさらされると、初期に
対して容量が減少するという不具合が生じる。これは、
誘電体であるポリプロピレンフイルムが、１１０℃、１
１５℃の高温にさらされると、収縮し扁平に成形された
素子が丸形に戻ろうとする変形を起こし、巻回したフィ
ルムの各層間に隙間が生じて、電極間距離が大きくな
り、コンデンサの静電容量の減少につながるためであ
る。

【０００６】また、上記の戻ろうとする変形を押さえる
ために、あらかじめ１１０℃、１１５℃の高温でプレス
するという方法もあるが、この方法を使用すると、コン
デンサ素子の両端部付近で、フィルムが蒸着金属面を外
側にして反り返るという問題がある。この原因は、プレ
ス時の高温により、フィルムが大きく熱収縮するに際し
て、表面と裏面の収縮率の違いにより、フィルムが反る
ため、メタリコン部において、蒸着電極と溶射金属との
電気接続不良が起こるためと推定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したポリプロピレ
ンの耐熱性の悪さを解決するため、特開平５−２１７７
９９号、特開平８−２９４９６２号、などにはポリプロ
ピレンフィルムの物性自体を改良する提案がされている
が、これらの提案をもってしても、上記した欠点は完全
には解消せず、特に、高温（１１０℃以上）使用におけ
る充電・放電時のｔａｎδの上昇と静電容量の変化の両
方を満足するものは得られていないのが現状である。

【０００８】本発明は、高温使用におけるｔａｎδの上
昇がなく、静電容量の変化が小さい耐熱性ポリプロピレ
ン金属化フィルムコンデンサを得ることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の構成を採用する。即ち本発明は、
「逐次二軸延伸法により製造されたフィルムで、１２０
℃における熱収縮率が、巻取の流れ方向で２．０％以
下、幅方向で０．５％以下であり、かつ、流れ方向の
「応力−伸び」測定においてフィルムが５％伸びた時の
引張り応力が４９ＭＰａ以上の二軸延伸ポリプロピレン
フィルムを用い、該フィルムの少なくとも片面に金属蒸
着を施した金属化フィルムを巻回した素子を熱プレスす
るコンデンサの製造方法であって、該熱プレスは真空中
で行い、かつ、０．３℃／分〜１℃／分の速度範囲で常
温から１２０℃〜１３０℃まで昇温し、その温度で２時
間以上行うことを特徴とする、金属化フィルムコンデン
サの製造方法」である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の対象とするポリプロピレ
ンフィルムとは、プロピレンの単独重合体、またはプロ
ピレンを主体とし、少量のオレフィンモノマーを共重合
した共重合体、もしくは、これらに少量のポリオレフィ
ンを混合したものであって、実質的にポリプロピレンの
性質を有する重合体である。

【００１１】逐次二軸延伸法とは、二軸延伸ポリプロピ
レンを製造する代表的な方法で、延伸機の走行方向（巻
き取りの流れ方向）に２〜６倍程度に一軸延伸し、続い
て、横方向（幅方向）に４〜９倍程度に延伸して薄いフ
ィルムを製造する方法である。

【００１２】本発明に使用する二軸延伸ポリプロピレン
ムフィルムは、１２０℃における熱収縮率が、巻取の流
れ方向で２．０％以下、幅方向で０．５％以下である。
熱収縮率を上記のように小さな値とする必要性は、前記
したように、熱収縮率が高いと、扁平に成形された素子
が丸型に戻ろうとする傾向が強くなり、フィルム間に隙
間ができることを防止するためである。特に、本発明の
ような高温用の場合には、１２０℃における熱収縮率が
前記の範囲である必要がある。

【００１３】本発明に使用するポリプロピレンフィルム
は、流れ方向の「応力−伸び」測定において、フィルム
が５％伸びた時の引張り応力が４９ＭＰａ以上である。
以下、本発明では、この引張り応力を「Ｆ−５値」と称
する。「Ｆ−５値」を上記の値にすることにより、フィ
ルムの熱による変形・流動を防止るすことができる。ま
た、上記の引張り強度とするためには、フィルムの結晶
化が進んでいる必要があり、概ね、結晶化度が５４％以
上とすることが好ましい。ここで言う結晶化度とは、フ
ィルムの屈折率から求めた値である。

【００１４】本発明では熱プレスに先立って、あらかじ
め常温下のプレスにより、丸型素子を潰して扁平型にし
ておくことが普通の方法である。本発明の熱プレスは、
密閉して真空にできる容器であり、かつ、容器内部を加
熱して、コンデンサ素子を加熱できる装置を用いて行
う。この容器を以下では単に、真空室と呼ぶ。真空室に
は、また、コンデンサ素子をプレスする装置が内部に存
在する。

【００１５】本発明では、素子をプレスした状態で真空
に引くか、または、真空に引いてからプレスしてもどち
らでも良い。プレスの圧力は特には限定されないが、扁
平が丸型にもどらない程度のプレス圧力が必要で、概
ね、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度である。本発明で
は、真空室の真空度は２０Ｐａ以下であることが好まし
い。より好ましくは１３．３Ｐａ以下である。

【００１６】本発明における熱プレスは１２０℃〜１３
０℃の間で行なう。時間は２時間以上が必要であり、２
時間未満では、発明の目的を達成できない。真空室に入
れプレスされた後に、素子が１２０℃〜１３０℃の所定
の温度に昇温させるまでには時間がかかるが、昇温は１
分間に０．３℃〜１℃のようにゆっくり行なうことが好
ましい。ゆっくり温度上昇することにより、フィルムの
急激な、また、部分的な変形をより確実に防ぐことがで
きる。

【００１７】

【発明の効果】本発明により、コンデンサが高温（１１
０℃以上）にさらされても素子の両端部が反るという問
題がなくなる。その結果、コンデンサの静電容量の減少
を少なく押さえることができる。また、本発明により、
蒸着金属面を外側にして反るという問題もなくなり、メ
タリコン部での蒸着金属と溶射金属との接続不良をなく
すことができる。

【００１８】

【実施例】

＜測定方法＞ ＜フィルムのＦ−５値＞対象フィルムを幅方向に２０ｍ
ｍ幅、流れ方向に１０ｃｍの短冊状の試料とし、２０℃
６５％の空調室で温度・湿度を安定させた後、同条件下
でテンシロンにより毎分２００ｍｍの速度で引張り試験
を行い、「応力−伸び」曲線を得る。上記測定におい
て、伸びが５％のときの引張り応力を「Ｆ−５値」とす
る。

【００１９】＜耐用試験＞交流電圧３００Ｖ、周囲雰囲
気温度１１５℃の設定で、電圧及び温度ＯＮ・ＯＦＦの
繰り返し試験を行なう。電圧及び温度ＯＮの状態を６時
間続け、次にＯＦＦの状態を２時間続けるのを１サイク
ルとし、連続して１５０サイクルの試験を行い、コンデ
ンサの静電容量の変化を観測し、耐用試験とする。

【００２０】＜寸法変化＞周囲雰囲気温度１１５℃の室
に２時間コンデンサを放置し、室温に完全に戻った後、
扁平コンデンサの長径、短径の寸法をノギスで測定し、
処理前の値と比較する。

【００２１】＜充放電試験＞コンデンサにＤＣ３００Ｖ
の電圧を充電し、０．５Ωの抵抗を介して自らの蓄えら
れた電荷で短絡放電する。その後のｔａｎδを測定し、
充電・放電前のｔａｎδと比較する。

【００２２】＜実施例１＞フィルム厚さ５μｍのコンデ
ンサ用ポリプロピレンフィルムの１２０℃における熱収
縮率が流れ方向で２．０％幅方向で０．４％であって、
フイルムの屈折率より求めた結晶化度が５４．７％、
「Ｆ−５値」が５２ＭＰａの逐次二軸延伸ポリプロピレ
ンフィルム（以下このフィルムを本発明品と称する）を
用い、フィルムの片面に亜鉛の蒸着電極を形成し、幅３
８ｍｍマージン幅２ｍｍの金属化ポリプロピレンフィル
ムを作成した。上記フィルムを通常の方法により巻回し
て静電容量６μＦのコンデンサ素子を作成し、次に扁平
に潰し、鉄製の金属板に挟み、１．４７ＭＰａの圧力を
加えた状態で真空室（真空含浸釜）に入れ、７Ｐａの真
空度とし、温度を１分間に０．４℃の速度で１２０℃ま
で昇温し、１２０℃で１０時間の熱プレスを行なった。

【００２３】次いで、蒸着金属に電気的接続を得るため
に、亜鉛の金属溶射からなるメタリコン部を形成し、リ
ード線をメタリコン部に溶接した後に、エポキシ樹脂を
用いてモールド外装を施し、コンデンサを作成した。熱
プレスを行なった後の上記工程は、従来通常に行われる
代表的なコンデンサの製造方法である。

【００２４】上記方法で製造したコンデンサは、コンデ
ンサ素子両端部のそりがなく、また、１１５℃で熱処理
をした後のコンデンサ素子の寸法変化が少なかった。耐
用試験後の静電容量には変化が少なかった。充放電試験
においても、誘電損失（ｔａｎδ）の変化がなかった。

【００２５】＜実施例２＞熱プレス温度を１３０℃にし
た以外は実施例１と同様にして、実施例１と同様の試験
を行なった。コンデンサ素子の両端部反りは小さく、１
１５℃の熱処理後の寸法変化も少なかった。耐用試験後
の静電容量には変化が少なく、充放電試験後のｔａｎδ
の値には変化がなかった。

【００２６】フィルム厚さ５μｍのコンデンサ用ポリプ
ロピレンフィルムの１２０℃における熱収縮率が流れ方
向で４．２％幅方向で１．１％であって、フイルムの屈
折率より求めた結晶化度が５１．７％、「Ｆ−５値」が
４０ＭＰａの逐次二軸延伸ポリプロピレンフィルム（以
下このフィルムを従来品と称する）を用い、フィルムの
片面に亜鉛の蒸着電極を形成し、幅３８ｍｍマージン幅
２ｍｍの金属化ポリプロピレンフィルムを作成した。上
記フィルムを通常の方法により巻回して静電容量６μＦ
のコンデンサ素子を作成した。次に１００℃に加熱した
熱プレス板に挟み、１．４７ＭＰａ圧力を加えた状態
で、２０分間加熱プレスを行なった。以下は実施例１と
同様のメタリコン処理、外装処理を施し、コンデンサを
作成し、実施例１と同様の試験を行なった。コンデンサ
素子の両端部の反りは小さいが、１１５℃の熱処理後の
寸法変化は大きかった。充放電試験の結果は良かった
が、耐用試験の結果、静電容量の変化が大きく、１１５
℃の耐熱コンデンサとしては使用不能の状態であった。

【００２７】＜比較例２＞熱プレス温度を１２０℃にし
た他は比較例１と同様にコンデンサを作成した。この場
合は、コンデンサ素子両端部の反りが大きく、耐用試験
後の静電容量の変化が大きく、充放電試験後のｔａｎδ
の変化も大きかった。

【００２８】＜比較例３＞熱プレス温度を１３０℃にし
た他は比較例１と同様にコンデンサを作成した。この場
合は、コンデンサ素子両端部の反りが大きく、耐用試験
後の静電容量の変化が大きく、充放電試験後のｔａｎδ
の変化も大きかった。

【００２９】＜比較例４＞比較例１と同様の従来品のフ
ィルムを用いた他は実施例１と同様の熱プレス条件でコ
ンデンサを作成した。この場合は、コンデンサ素子両端
部の反りが大きく、耐用試験後の静電容量の変化が大き
く、充放電試験後のｔａｎδの変化も大きかった。

【００３０】＜比較例５＞比較例１と同様の従来品のフ
ィルムを用いた他は実施例２と同様の熱プレス条件でコ
ンデンサを作成した。この場合は、コンデンサ素子両端
部の反りが大きく、耐用試験後の静電容量の変化が大き
く、充放電試験後のｔａｎδの変化も大きかった。

【００３１】＜比較例６＞実施例１と同様の本発明品の
フィルムを用いた他は比較例２と同じ条件で熱プレスを
行いコンデンサを作成した。耐用試験の結果は良かった
が、コンデンサ素子両端部の反りは大きく、充放電試験
の結果、ｔａｎδの変化が大きかった。

【００３２】＜比較例６＞実施例１と同様の本発明品の
フィルムを用いた他は比較例３と同じ条件で熱プレスを
行いコンデンサを作成した。耐用試験の結果は良かった
が、コンデンサ素子両端部の反りは大きく、充放電試験
の結果、ｔａｎδの変化が大きかった。以上の実施例・
比較例の条件、試験結果をまとめて下記の表１に記載し
た。

【００３３】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 守 岐阜県中津川市中津川3465−１ 王子製紙 株式会社中津工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逐次二軸延伸法により製造されたフィル
   ムで、１２０℃における熱収縮率が、巻取の流れ方向で
   ２．０％以下、幅方向で０．５％以下であり、かつ、流
   れ方向の「応力−伸び」測定においてフィルムが５％伸
   びた時の引張り応力が４９ＭＰａ以上の二軸延伸ポリプ
   ロピレンフィルムを用い、該フィルムの少なくとも片面
   に金属蒸着を施した金属化フィルムを巻回した素子を熱
   プレスするコンデンサの製造方法であって、該熱プレス
   は真空中で行い、かつ、０．３℃／分〜１℃／分の速度
   範囲で常温から１２０℃〜１３０℃まで昇温し、その温
   度で２時間以上行うことを特徴とする、金属化フィルム
   コンデンサの製造方法。