JPS62252925A - 複合フイルムコンデンサ - 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］ 本発明は高静電容量のフィルムコンデンサに関するもの
である。

［従来の技術］ 電子、電気機器の進歩は、それらを構成する部品の性能
向上に負うところが大きい。特に、各機器の小形化、軽
量化が強く要望されてあり、そのための部品の小形化、
コンパクト実装技術の進歩は著しい。コンデンサにおい
ては、特に静電容量の大幅な向上、リード線を用いない
チップ化が望まれている。セラミックコンデンサは益々
チップ化が進められており、アルカリ電解コンデンサで
は高容量化が進んでいる。このような情勢の中にあって
フィルムコンデンサとしては、ポリエステルフィルムや
ポリプロピレンフィルムなどの耐熱性プラスチックフィ
ルムと金属筋と併せ巻きしたり、あるいは係るフィルム
に金属蒸着を施して巻回したりしてコンデンサを形成し
ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、かかるフィルムコンデンサでは高容量化
、チップ化への対応が不十分でめった。

その理由は、上述の如く、現行のフィルムコンデンサは
有機高分子のフィルムを誘電体とし、これに金属箔ある
いは蒸着による対向するつ２つの電極を構成した上でこ
れを巻き取るという溝造をとっている。このため静電容
量は、有機高分子フィルムの誘電率と厚さに制限を受け
ており、またチップ型コンデンサに要求されるハンダ耐
熱性試験で収縮又は融着し、コンデンサとしての機能を
有しない欠点があった。このようにフィルムコンデンサ
は静電＠川が低く、しかもチップ化が不可能とされてい
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はフィルムコンデンサの有する耐電圧、絶縁抵抗
などの優れた電気特性を損うことなく、より飛躍的に高
い静電容量をもち、チップ化することを可能ならしめる
ものでおる。

すなわち本発明は、 （１）少なくとも片面が化成されたアルミニウム箔（Ａ
＞と、少なくとも片面が金属化されたプラスチックフィ
ルム（Ｂ）とを、該化成されたアルミニウム箔（Ａ　）
の化成された面と該金属化されたプラスチックフィルム
（Ｂ）の金属化面が接するように巻回又は積層されたこ
とを特徴とする複合フィルムコンデンサ、及び （２）　　少なくとも片面が化成されたアルミニウム箔
（Ａ）と、両面金属化され、かつその片面表層に酸化全
屈を蒸着してなるプラスチックフィルム（Ｂ）とを、該
化成されたアルミニウム’Ｎ　（Ａ　＞の化成された面
と該両面金属化されたプラスチックフィルム（Ｂ）の金
属化面が接するように巻回又は積層されたことを特徴と
する複合フィルムコンデンサ、に関する。

本発明で使用されるアルミニウム箔はできるだけ薄い方
が小形化のために有効であるが、作業性を考慮すると、
６〜２０μｍの厚さが好ましい。

第１の化成工程はアルミニウム箔上に緻密なバリヤ型酸
化被膜を形成させるものである。好ましくはエツチング
後にホウ酸やリン酸、一部の有機酸及びそれらの塩を電
解質とする水溶液中でアルミニウム箔を陽極として電解
酸化する。生成した酸化アルミニウム膜は、化成しない
ものに比べて、静電容量を向上し、耐電特性や耐熱性の
向上にも寄与する。そのため酸化アルミニウム膜の厚み
は１００人〜６０００人が適当であって、１００大未満
ではその効果が少なく、６０００人より大きいとコンデ
ンサとしての誘電圧接を大きくする。

本発明に使用される耐熱性プラスチックフィルムは、次
の代表的有機重合体を溶融押出または溶液製膜後、−軸
方向あるいは逐次または同時に、長手方向または幅方向
に二軸延伸したものである。

代表的有機重合体としては、ポリプロピレン、ポリ４メ
チルペンテン、ポリスチレンなどのポリオレフィン、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレ
ンα、β−ビス（２−クロル（フェノキシ）エタン４，
４′−ジカルボキシレート、などのポリエステル、ポリ
フェニレンスルフィド、ポカーポネート、ナイロン６、
ナイロン１２などのポリアミド及びそのハロゲン置換体
、ポリヒドラジド、ポリイミドなどでおる。

また、これらの共重合体や、他の有機重合体を含有する
ものであっても良い。これらの有機重合体に公知の添加
剤、例えば、滑剤、可塑剤などが添加されていても良い
。

特に下記式で表わされる繰り返し単位を８５モル％以上
含むポリマから成り、溶融押出して未延伸フィルムを得
て、該延伸フィルムを二軸方向に延伸配向し、機械特性
を向上せしめ、薄膜化したフィルムが好ましく使用され
る。

更に下記式で表われる繰り返し単位を５０モル％以上含
むポリマから成り、湿式あるいは乾湿式製膜し、緊張下
で、乾燥おるいは二軸方向に延伸配向し、機械的特性を
向上せしめ、薄膜化したフィルムも好ましく使用される
。

（ここでｍ、ｎはＯ〜３の整数でおる。）本発明の耐熱
性プラスチックフィルムの厚さは、特に制限を受けない
が、コンデンサ用誘電体及び支持体としての適性から０
．５〜２０μｍの範囲が望ましい。静電容量を増大させ
る点では、薄膜が好ましいが、機械強度の点で薄膜化に
限界が生じ、通常は１．５〜６μｍの範囲であることが
望ましい。本発明の耐熱性プラスチックフィルムは、金
属薄膜層の形成に先立ち、コロナ放電処理、火炎処理、
プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理などの表面
処理や、公知のアンカーコート処理が施されても良い。

金属化フィルムとは、耐熱性プラスチックフィルムを支
持体として、その表面に蒸着、スパッタリング、イオン
ブレーティング、メッキ等の方法で形成された非自己支
持体の金属膜を形成したものである。金属薄膜の厚さは
５０〜３０００人、特に５００〜２０００人が好ましい
。薄すぎると後工程において蒸着金属がハンダにより侵
会されてしまう。これら金属膜の材質は特に限定されな
いが、アルミニウム、亜鉛、スズ、ニッケル、クロム、
鉄、銅、チタン、もしくはこれらの合金が好ましく、耐
湿性を有する亜鉛、ニッケル、クロムもしくはこれらの
合金などがより好ましい。

マージンのとり方は制限されないが、交互に誘電体層、
導電体層が分離されるように工夫される。

本発明ではかかる金属化フィルムと前記化成されたアル
ミニウム箔でコンデンサを溝成するか、又は上記方法で
作成された両面金属化フィルムの片面表層に更に金属酸
化物のＦ’Ｊ５を形成したフィルムと化成されたアルミ
ニウム箔でコンデンサを描成する。

複台の場合の金属酸化物としては、各種の化学式のもの
が知られており、Ａｆ１２０：＋、５１０２、Ｔｉ　０
２、Ｌ　ｉ　Ｔｉ　２０ｔ、Ｋ　２　Ｔ　ｉ　０３、ｆ
Ｖ１ｇｓｉｏ３、Ｔｈ０２、Ｙ２Ｏ３、ＭＣｌ０．　Ｍ
ｇＯ−３ｉ　０２、ＢｅＯ、スピネル（ＭｑＯ・△α２
０３）、ムライト（３Ａα２０３・２Ｓｉ０２）、ウニ
ラストナイト（ｃａ、　Ｍｎ、　Ｆｅ−５１ｏ３）　、
Ｚｒ”０２、ジルコン（ＺｒＯ−３１ｏ２）　、Ｔａ２
０５．５ｎａ２などがある。

１７ｆにコンデンサの誘電体としての重要な特性でおる
高絶縁抵抗、高比誘電率、低誘電損失等の電気特性の観
点から、好ましい金属酸化物は選択される。

Ｌ　ｉ　２　Ｔ　ｉ　０３、ＺｒＯ２等は低絶縁抵抗の
点から好ましくない。

ざらに本発明においては、カール及び亀裂、ヒビ割れ、
ピンホール等の欠点の観点から、金属酸化物の薄膜の線
膨張係数がプラスチックフィルムの線膨張係数に近似し
たものが最も望ましい。特に膜厚が厚くなったり、引張
りや折り曲げの際、亀裂、割れ、ピンホールが発生し易
く、耐電圧が低下する欠点が生じる。かかる観点から金
属酸化物の線膨張係数は５Ｘ１０−６〜３０Ｘ１０−６
（ｃｍ／ｃｍ／’Ｃ）の範囲にあるものが好ましい。

本発明の金属酸化物としては、Ａα２０３、ＴｉＯ２、
Ｙ２Ｏ３、ＢｅＯ等及びフォルステライト、ステアタイ
ト、スピネル、ムライト等が望ましい。

本発明では結晶性の金属酸化物を含まない非結晶性の金
属酸化物が望ましい。

結晶性又は非結晶性の判定は、ＣＵのにα線を用いた通
常のＸ線回折装置で容易に測定できる。

たとえば、結晶性のα−Ａｆｆ２０：＋が含まれている
と、回折角２θが４３．３９度や５７．５６度などの位
置に明瞭な回折ピークが表われる。β−Ａｆｆ２０３の
場合は、回折角２θが６６．６５度や３３．４３度など
の位置に回折ピークが表われる。これらの回折ピークの
半価幅から結晶の粒子サイズを測定することもできる。

この他γ−へ〇２０３、δ−ＡＱ２０３など他の結晶性
酸化アルミニウムについても同様に固有の回折ピークが
測定できる。非結晶性の酸化アルミニウムの場合、Ｘ線
回折装置では、特定の回折ピークは測定されない。

金属酸化物薄層の厚みは、目的とする静電容量範囲と使
用されるフィルム基体に合せて選定されるが、本発明に
おいては、５０〜１００００人の範囲が望ましく、好ま
しくは１００〜２０００大、更に好ましくは１００〜１
０００人である。５０人未満では、特に絶縁破壊電圧が
低く、耐電圧特性が十分でない。１００００Å以上では
、静電容量が十分でなく、また基体フィルムのカールが
発生するなど平面性を損う。

金属酸化物薄層の形成方法としては、金属酸化物の粉末
や固形物を真空蒸着機、スパッタリング、イオンブレー
ティングなど真空析出法で行なう方法や、金属ヤ金屈合
金を酸素ガスを導入した中で真空蒸着、スパッタリング
、イオンブレーティングなどにより形成する方法が採用
できる。中でも、本発明のように、非結晶性で、誘電特
性の優れた金属酸化物薄層を形成するには、金属を抵抗
加熱、誘導加熱、電子ビーム加熱により、溶融蒸発させ
、酸素ガスを導入しながら基体に金属酸化物薄層を形成
する。反応性真空蒸着法又はアルゴンガス及び酸素ガス
を導入しながら基体に金属酸化物薄層を形成する反応性
スパッタリング法が、緻密で強固な薄膜を形成できる特
徴がおり、最も適している。

化成したアルミニウム箔（Ａ＞には片面化成品と両面化
成品が含まれる。他方、金属化され、酸化金属を蒸着し
てなるプラスチックフィルム＜８＞も片面蒸着量と両面
蒸着量が含まれる。この場合、両面蒸着量は片面表層に
酸化金属を蒸着されていても良い。上記耐熱性プラスチ
ックフィルムの層の上に形成する蒸着部分は全面ではな
く、周辺部分は絶縁のため蒸着せずにマージン部とされ
るのが好ましい。

本発明においては、誘電体と電極の組み合せは種々考え
られる。例えば、アルミニウム箔／化成酸化アルミニウ
ム（Ａ）と蒸着されたアルミニウム／プラスチックフィ
ルム（Ｂ〉　（第１図）、アルミニウム箔／化成酸化ア
ルミニウム（Ａ＞と蒸着されたアルミニウム／プラスチ
ックフィルム／蒸着されたアルミニウム／蒸着酸化アル
ミニウム（Ｂ）（第２図）、化成酸化アルミニウム／ア
ルミニウム箔／化成酸化アルミニウム（Ａ）と蒸着され
たアルミニウム／プラスチックフィルム（Ｂ）（第３図
）、化成酸化アルミニウム／アルミニウム筋／化成酸化
アルミニウム（Ａ）と蒸着されたアルミニウム／プラス
チックフィルム／蒸着されたアルミニウム／蒸！２化ア
ルミニウム（Ｂ）（第４図）などのように、導電体と誘
電体とが交互の構成になるように巻回あるいは積層され
る。

巻回の場合、（Ａ）と（Ｂ）の２枚の薄層を２本の手動
巻回軸の間に挿入し、筋の長さ方向や、中央部を巻回軸
に位置させ、その後巻同軸を回転させて巻回す。この時
巻回の終端において、蒸着金属部が表面に一部露出する
ように位置を調節する。巻き取ったコイル状部から巻回
軸を後き取り、素子が得られる。この素子の表面に表わ
れる蒸着部に各々アルミニウム用ハンダを用いてハンダ
付けする。ハンダ付けの完了した素子を熱硬化性樹脂で
外装した後、ハンダ付は部分の外装樹脂を研磨してハン
ダ付は部分を露出した上で、この研磨部に金属を溶射す
る。このようにしてチップ型コンデンサが完成する。

［発明の効果］ 本発明によるコンデンサは、プラスチックフィルムより
高誘電率で、膜厚の薄い金属酸化物を誘電層として組み
合せているため、静電容（５）が高く、かつチップ化コ
ンデンサが得られ、小形化された高容量コンデンサとな
る。

本発明にかかるコンデンサはかかる特徴を有するため各
種電気機器用途に用いることができる。

［実施例］ 以下、実施例を用いて説明する。

なあ、本発明にあける特性の測定には、次の方法を用い
た。

（１）　　静電容量 ＪＩＳ　　Ｃ５１１３に基ずいて測定した。特に断わら
ない限り２５°Ｃ１１ＫＨ２で測定した。

（２）耐電圧 ＪＩＳ　　Ｃ５１１３に準じて測定した。

（３）　　フィルムの厚さ １μｍより厚いフィルムについては、ダイヤルゲージで
測定した。１μｍ以下のフィルムについては、該フィル
ムをガラス支持体の上に、しわのない状態で貼布し、こ
れを触針式表面粗さ計にかけて、フィルムがない所と、
フィルムが存在する箇所との境目の段差を測定して、こ
れをフィルム厚さとした。

（４）　　蒸着金属層の厚さ 金属の種類別に、蒸着層の厚さと、それの電気抵抗ある
いは、うず電流の検ｍ線を作成しておき蒸着金属層の厚
さは、直流抵抗あるいは、うず電流を測定し、検量線か
ら決定した。

（５）酸化金属層の厚さ 予め基板フィルムにポリエステル粘着テープを貼り、蒸
着した後、この粘着テープをはがし、蒸着部分と未蒸着
部分の段差をつくる。この段差部を高精度段差測定殿に
て測定した。

（６）　　線膨張係数 酸化金属膜の線膨張係数は、ＪＩＳ　　Ｒ２５７７、Ｒ
３’１０２に準じて測定した。

実施例１ ７μｍのアルミニウム箔を３％のホウ酸水溶液中で化成
し、両面に１０００人の酸化アルミニウム層を形成する
。

一方、厚さ２μｍの二軸延伸ポリフェニレンスルフィド
フィルム（ＰＰＳ−ＢＯ）の片面に幅４ｍｍ、長さ１０
０ｍｍの長方形状にアルモニウムを８００人蒸４する。

各々を幅５ｍｍ、長さ１０２ｍｍの短冊とする。これを
前述の方法に従って巻回し、末端をシリコン系の粘む剤
で付むさせて型決めし、２５０’Ｃでハンダ付けする。

この素子をエポキシ系粉体塗料を用いて外装し、外装後
ハンダ付は部分を研磨し、ハンダ部分を露出させた。こ
の研磨面上に溶射により１ｍｍのスズの電極を形成しチ
ップ型フイルムコンデンサを作成した。単位容積当りの
静電容量は４００００　（ｐＦ／ｍｍ　３　）の高容量
テおす、１ＫＩＺ、５０Ｖでの絶縁抵抗は８×１０１２
Ωで必った。このチップ型コンデンサを２６０℃のハン
ダ液中に１０秒間浸漬しても、電気特性の変化率は±１
％以内であった。

実施例２ 実施例１の（Ｂ）に代えて、厚さ３．０μｍの二軸延伸
ポリフェニレンスルフィドフィルムの片面は、実施例１
と同様に短冊のアルミニウム金属の蒸着をし、その裏面
はアルミニウムの反応性蒸着で、酸化アルミニウムを１
０００大になるように全面だ着した。このようにして得
られたコンデンサの単位容積当りの静電容Φは３２００
０（ｐＦ／ｍｍ　３　）の高容量であった。このコンデ
ンサも２６０’Ｃのハンダ液中に１０秒間浸漬しても、
電気特性の変化率は±１％以内であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図及び第４図は本発明にかかる複
合フィルムコンデンサの積層又は巻回状態を示す断面図
である。 図において、 １ニアルミニウム箔 ２：化成酸化アルミニウム ３ニブラスチツクフイルム ４：蒸着されたアルミニウム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも片面が化成されたアルミニウム箔（Ａ
   ）と、少なくとも片面が金属化されたプラスチックフィ
   ルム（Ｂ）とを、該化成されたアルミニウム箔（Ａ）の
   化成された面と該金属化されたプラスチックフィルム（
   Ｂ）の金属化面が接するように巻回又は積層されたこと
   を特徴とする複合フィルムコンデンサ。
2. （２）少なくとも片面が化成されたアルミニウム箔（Ａ
   ）と、両面金属化され、かつその片面表層に酸化金属を
   蒸着してなるプラスチックフィルム（Ｂ）とを、該化成
   されたアルミニウム箔（Ａ）の化成された面と該両面金
   属化されたプラスチックフィルム（Ｂ）の金属化面が接
   するように巻回又は積層されたことを特徴とする複合フ
   ィルムコンデンサ。