JPWO2019097751A1 - フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルム - Google Patents

Abstract

本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムと、上記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備える。第１の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ３以上であることを特徴とする。第２の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とする。

Description

本発明は、フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルムに関する。

コンデンサの一種として、可撓性のある樹脂フィルムを誘電体として用いながら、樹脂フィルムを挟んで互いに対向する第１対向電極及び第２対向電極を配置した構造のフィルムコンデンサがある。フィルムコンデンサは、通常、誘電体としての樹脂フィルムを巻回してなる略円柱状の形態をなしており、当該円柱の互いに対向する第１端面及び第２端面上には、それぞれ、第１外部端子電極及び第２外部端子電極が形成されている。そして、第１対向電極は第１外部端子電極と電気的に接続され、第２対向電極は第２外部端子電極と電気的に接続されている。

フィルムコンデンサ用の誘電体樹脂フィルムとして、例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂からなる誘電体樹脂フィルムを用いることが記載されている。特許文献１に記載の誘電体樹脂フィルムを構成する樹脂組成物は、第１の有機材料及び第２の有機材料を含む少なくとも２種類の有機材料が反応して得られた硬化物であり、上記第１の有機材料がポリオールであり、上記第２の有機材料が、分子内に複数の官能基を持つ、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂又はメラミン樹脂であり、メチレン基（ＣＨ_２基）、芳香環及びエーテル基（−Ｏ−基）から選ばれる、モル分極率の比較的小さい少なくとも１種の官能基を含む、第１の原子団と、水酸基（ＯＨ基）、アミノ基（ＮＨ基）及びカルボニル基（Ｃ＝Ｏ基）から選ばれる、モル分極率の比較的大きい少なくとも１種の官能基を含む、第２の原子団とを備え、（第１の原子団の吸収帯強度の総和）／（第２の原子団の吸収帯強度の総和）で表わされる値が１．０以上であることを特徴としている。

特許第５７９４３８０号公報

近年、フィルムコンデンサには、１２５℃以上の高温環境において長期間使用可能な耐熱性が求められている。

特許文献１によれば、少なくとも２種類の有機材料が反応して硬化物を得ることにより、樹脂組成物のガラス転移点を１３０℃以上とすることができるため、誘電体樹脂フィルムの耐熱性が高くなり、フィルムコンデンサの保証温度を例えば１２５℃以上と高くすることができるとされている。

しかし、特許文献１に記載の樹脂組成物からなる誘電体樹脂フィルムでは、ガラス転移点によって耐熱性が評価されており、高温環境において長期間使用可能な耐熱性については検討されていなかった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高温環境において長期間使用可能な長寿命のフィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルムを提供することを目的とする。

本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムと、上記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備える。

本発明のフィルムコンデンサの第１の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、以下の式：
ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ
［式中、ｎは架橋密度、Ｅ’は２２５℃における貯蔵弾性率、Ｔは２２５℃の絶対温度である４９８Ｋ、Φはフロント係数、Ｒは気体定数である８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋを表す］
により算出される２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることを特徴とする。

本発明のフィルムコンデンサの第１の態様においては、上記架橋密度が５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることが好ましく、３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることがより好ましい。

本発明のフィルムコンデンサの第２の態様において、上記誘電体樹脂フィルムは、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とする。

本発明のフィルムコンデンサの第２の態様においては、上記貯蔵弾性率が１．６ＧＰａ以下であることが好ましい。また、上記貯蔵弾性率が１．３ＧＰａ以上であることが好ましい。

以下、本発明のフィルムコンデンサの第１の態様及び第２の態様を特に区別しない場合、単に「本発明のフィルムコンデンサ」という。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、上記誘電体樹脂フィルムは、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含むことが好ましい。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、上記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含んでもよい。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、上記誘電体樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含んでもよい。

本発明のフィルムコンデンサにおいては、上記誘電体樹脂フィルムの厚みが１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。

本発明のフィルムコンデンサにおいては、上記金属層がヒューズ部を有することが好ましい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、第１の態様において、以下の式：
ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ
［式中、ｎは架橋密度、Ｅ’は２２５℃における貯蔵弾性率、Ｔは２２５℃の絶対温度である４９８Ｋ、Φはフロント係数、Ｒは気体定数である８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋを表す］
により算出される２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることを特徴とする。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの第１の態様においては、上記架橋密度が５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることが好ましく、３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることがより好ましい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、第２の態様において、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とする。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの第２の態様においては、上記貯蔵弾性率が１．６ＧＰａ以下であることが好ましい。また、上記貯蔵弾性率が１．３ＧＰａ以上であることが好ましい。

以下、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの第１の態様及び第２の態様を特に区別しない場合、単に「本発明のフィルムコンデンサ用フィルム」という。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含むことが好ましい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含んでもよい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含んでもよい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、厚みが１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、ヒューズ部を有する金属層が一方の面に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、高温環境において長期間使用可能な長寿命のフィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルムを提供することができる。

図１は、本発明のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。 図２は、ヒューズ部を有する金属層の一例を模式的に示す平面図である。

以下、本発明のフィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルムについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

［フィルムコンデンサ］
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体樹脂フィルムと、上記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備えている。

以下、本発明のフィルムコンデンサの一実施形態として、第１の金属層が設けられた第１の誘電体樹脂フィルムと、第２の金属層が設けられた第２の誘電体樹脂フィルムとが積層された状態で巻回されてなる巻回型のフィルムコンデンサを例にとって説明する。
なお、本発明のフィルムコンデンサは、第１の金属層が設けられた第１の誘電体樹脂フィルムと、第２の金属層が設けられた第２の誘電体樹脂フィルムとが積層されてなる積層型のフィルムコンデンサであってもよい。

図１は、本発明のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すフィルムコンデンサ１は、巻回型のフィルムコンデンサであり、巻回状態の第１の誘電体樹脂フィルム１１及び第２の誘電体樹脂フィルム１２と、第１の誘電体樹脂フィルム１１又は第２の誘電体樹脂フィルム１２を挟んで互いに対向する第１の金属層（第１の対向電極）２１及び第２の金属層（第２の対向電極）２２とを備えるとともに、第１の金属層２１に電気的に接続される第１の外部端子電極３１、及び、第２の金属層２２に電気的に接続される第２の外部端子電極３２を備えている。

第１の金属層２１は第１の誘電体樹脂フィルム１１上に形成されており、第２の金属層２２は第２の誘電体樹脂フィルム１２上に形成されている。第１の金属層２１が形成された第１の誘電体樹脂フィルム１１と、第２の金属層２２が形成された第２の誘電体樹脂フィルム１２とが積層された状態で巻回されることによって、フィルムコンデンサ１が構成されている。第２の誘電体樹脂フィルム１２は、第１の誘電体樹脂フィルム１１と異なる構成を有していてもよいが、第１の誘電体樹脂フィルム１１と同一の構成を有していることが好ましい。

第１の金属層２１は、第１の誘電体樹脂フィルム１１の一方の面において一方側縁にまで届くが、他方側縁にまで届かないように形成される。他方、第２の金属層２２は、第２の誘電体樹脂フィルム１２の一方の面において一方側縁にまで届かないが、他方側縁にまで届くように形成される。第１の金属層２１及び第２の金属層２２は、例えばアルミニウム層などから構成される。

図１に示すように、第１の金属層２１における第１の誘電体樹脂フィルム１１の側縁にまで届いている側の端部、及び、第２の金属層２２における第２の誘電体樹脂フィルム１２の側縁にまで届いている側の端部がともに積層されたフィルムから露出するように、第１の誘電体樹脂フィルム１１と第２の誘電体樹脂フィルム１２とが互いに幅方向にずらされて積層される。第１の誘電体樹脂フィルム１１及び第２の誘電体樹脂フィルム１２は、積層された状態で巻回されることによって、第１の金属層２１及び第２の金属層２２が端部で露出した状態を保持して、積み重なった状態とされる。

図１に示すフィルムコンデンサ１では、第２の誘電体樹脂フィルム１２が第１の誘電体樹脂フィルム１１の外側になるように、かつ、第１の誘電体樹脂フィルム１１及び第２の誘電体樹脂フィルム１２の各々について、第１の金属層２１及び第２の金属層２２の各々が内方に向くように巻回されている。

第１の外部端子電極３１及び第２の外部端子電極３２は、上述のようにして得られたコンデンサ本体の各端面上に、例えば亜鉛などを溶射することによって形成される。第１の外部端子電極３１は、第１の金属層２１の露出端部と接触し、それによって第１の金属層２１と電気的に接続される。他方、第２の外部端子電極３２は、第２の金属層２２の露出端部と接触し、それによって第２の金属層２２と電気的に接続される。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、誘電体樹脂フィルムの巻回体は、断面形状が楕円又は長円のような扁平形状にプレスされ、よりコンパクトな形状とされることが好ましい。なお、本発明のフィルムコンデンサは、円柱状の巻回軸を備えていてもよい。巻回軸は、巻回状態の誘電体樹脂フィルムの中心軸線上に配置されるものであり、誘電体樹脂フィルムを巻回する際の巻軸となるものである。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、金属層に含まれる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。

本発明のフィルムコンデンサにおいて、金属層の厚みは特に限定されないが、例えば、５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下である。
なお、金属層の厚みは、金属層が設けられた誘電体樹脂フィルムを厚み方向に切断した断面を、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）等の電子顕微鏡を用いて観察することにより特定することができる。

本発明のフィルムコンデンサにおいては、誘電体樹脂フィルムとして、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムが用いられる。

［フィルムコンデンサ用フィルム］
（第１の態様）
本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、第１の態様において、２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることを特徴とする。

本発明者らは、架橋密度が小さいフィルムを備えるフィルムコンデンサでは、高温環境下において長期間使用した場合、架橋が疎な部分に電流が集中してしまうため、当該部分が高温になって劣化することを発見した。本発明の第１の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、２２５℃における架橋密度を大きくすることにより、高温環境下において長期間使用した場合であっても静電容量の低下を抑制することができる。

なお、２２５℃における架橋密度は、以下の式により算出される値である。
ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ

式中、ｎは架橋密度（ｍｏｌ／ｍ^３）、Ｅ’は２２５℃における貯蔵弾性率（Ｐａ）、Ｔは２２５℃の絶対温度である４９８Ｋ、Φはフロント係数（Φ≒１）、Ｒは気体定数である８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋを表す。なお、２２５℃における貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて測定することができる。また、上記式において、架橋密度は、フロント係数をΦ＝１として算出される。

本発明の第１の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいて、上記架橋密度の上限は特に限定されないが、架橋密度が大きくなりすぎるとフィルムが脆くなるため、上記架橋密度は、５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。

また、静電容量の低下を抑制する観点から、上記架橋密度は、３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることがより好ましい。

本発明の第１の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、静電容量の低下を抑制する観点から、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることが好ましく、１．３ＧＰａ以上であることがより好ましい。
なお、１２５℃における貯蔵弾性率は、第２の態様において説明する方法により測定される値である。

本発明の第１の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいて、１２５℃における貯蔵弾性率の上限は特に限定されないが、貯蔵弾性率が大きくなりすぎるとフィルムが脆くなるため、上記貯蔵弾性率は、１．６ＧＰａ以下であることが好ましい。

本発明の第１の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、耐熱性を確保する観点から、ガラス転移点が１３０℃以上であることが好ましい。
なお、ガラス転移点は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）から貯蔵弾性率と損失弾性率を測定し、損失弾性率／貯蔵弾性率で表される損失正接（ｔａｎδ）が最大ピーク値を示す温度である。

（第２の態様）
本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、第２の態様において、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、１２５℃における貯蔵弾性率を大きくすることにより、高温環境下において長期間使用した場合であっても静電容量の低下を抑制することができる。

なお、１２５℃における貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）を用いて測定される値である。

本発明の第２の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいて、１２５℃における貯蔵弾性率の上限は特に限定されないが、貯蔵弾性率が大きくなりすぎるとフィルムが脆くなるため、上記貯蔵弾性率は、１．６ＧＰａ以下であることが好ましい。

また、静電容量の低下を抑制する観点から、１２５℃における貯蔵弾性率は、１．３ＧＰａ以上であることが好ましい。

本発明の第２の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、静電容量の低下を抑制する観点から、２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることが好ましい。
なお、２２５℃における架橋密度は、第１の態様において説明した方法により算出される値である。

本発明の第２の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいて、上記架橋密度の上限は特に限定されないが、架橋密度が大きくなりすぎるとフィルムが脆くなるため、上記架橋密度は、５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。

また、静電容量の低下を抑制する観点から、上記架橋密度は、３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下であることがより好ましい。

本発明の第２の態様に係るフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、耐熱性を確保する観点から、ガラス転移点が１３０℃以上であることが好ましい。

上述したように、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの第１の態様及び第２の態様を特に区別しない場合、単に「本発明のフィルムコンデンサ用フィルム」という。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含むことが好ましい。このような樹脂としては、例えば、ウレタン結合を有するウレタン樹脂、ユリア結合（ウレア結合ともいう）を有するユリア樹脂（ウレア樹脂ともいう）等が挙げられる。また、ウレタン結合及びユリア結合の両方を有する樹脂であってもよい。具体的には、後述する硬化性樹脂、蒸着重合膜等が挙げられる。
なお、ウレタン結合及び／又はユリア結合の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて確認することができる。

本明細書において、「主成分」とは、存在割合（重量％）が最も大きい成分を意味し、好ましくは、存在割合が５０重量％を超える成分を意味する。したがって、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、主成分以外の成分として、例えば、シリコーン樹脂等の添加剤や、後述する第１有機材料及び第２有機材料等の出発材料の未硬化部分を含んでもよい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含んでもよい。硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。硬化性樹脂は、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有していてもよいし、有していなくてもよい。

本明細書において、熱硬化性樹脂とは、熱で硬化し得る樹脂を意味しており、硬化方法を限定するものではない。したがって、熱で硬化し得る樹脂である限り、熱以外の方法（例えば、光、電子ビームなど）で硬化した樹脂も熱硬化性樹脂に含まれる。また、材料によっては材料自体が持つ反応性によって反応が開始する場合があり、必ずしも外部から熱又は光等を与えずに硬化が進むものについても熱硬化性樹脂とする。光硬化性樹脂についても同様であり、硬化方法を限定するものではない。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、蒸着重合膜を主成分として含んでもよい。蒸着重合膜は、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有していてもよいし、有していなくてもよい。なお、蒸着重合膜は、基本的には、硬化性樹脂に含まれる。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、第１有機材料と第２有機材料との硬化物からなることが好ましい。例えば、第１有機材料が有する水酸基（ＯＨ基）と第２有機材料が有するイソシアネート基（ＮＣＯ基）とが反応して得られる硬化物等が挙げられる。

上記の反応によって硬化物を得る場合、出発材料の未硬化部分がフィルム中に残留してもよい。例えば、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）及び水酸基（ＯＨ基）の少なくとも一方を含んでもよい。この場合、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、イソシアネート基及び水酸基のいずれか一方を含んでもよいし、イソシアネート基及び水酸基の両方を含んでもよい。
なお、イソシアネート基及び／又は水酸基の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いて確認することができる。

第１有機材料は、分子内に複数の水酸基（ＯＨ基）を有するポリオールであることが好ましい。ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリビニルアセトアセタール等が挙げられる。第１有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。第１有機材料の中では、ポリエーテルポリオールに属するフェノキシ樹脂が好ましい。

第２有機材料は、分子内に複数の官能基を有する、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂又はメラミン樹脂であることが好ましい。第２有機材料として、２種以上の有機材料を併用してもよい。

イソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらのポリイソシアネートの変性体、例えば、カルボジイミド又はウレタン等を有する変性体であってもよい。中でも、芳香族ポリイソシアネートが好ましく、ＭＤＩがより好ましい。

エポキシ樹脂としては、エポキシ環を有する樹脂であれば特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格エポキシ樹脂、シクロペンタジエン骨格エポキシ樹脂、ナフタレン骨格エポキシ樹脂等が挙げられる。

メラミン樹脂としては、構造の中心にトリアジン環、その周辺にアミノ基３個を有する有機窒素化合物であれば特に限定されず、例えば、アルキル化メラミン樹脂等が挙げられる。その他、メラミンの変性体であってもよい。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、好ましくは、第１有機材料及び第２有機材料を含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって得られる。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムは、他の機能を付加するための添加剤を含むこともできる。例えば、レベリング剤を添加することで平滑性を付与することができる。添加剤は、水酸基及び／又はイソシアネート基と反応する官能基を有し、硬化物の架橋構造の一部を形成する材料であることがより好ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ基、シラノール基及びカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を有する樹脂等が挙げられる。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの厚みは特に限定されないが、フィルムが薄すぎると脆くなりやすく、一方、フィルムが厚すぎると、成膜時にクラック等の欠陥が発生しやすくなる。そのため、本発明のフィルムコンデンサ用フィルムの厚みは、１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。
なお、フィルムの厚みとは、金属層の厚みを含まないフィルム単独の厚みを意味する。また、フィルムの厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。

本発明のフィルムコンデンサ用フィルムにおいては、金属層が一方の面に設けられていてもよい。この場合、ヒューズ部を有する金属層が一方の面に設けられていることが好ましい。

ヒューズ部とは、対向電極となる金属層が複数に分割された電極部と電極部を接続する部分を意味する。ヒューズ部を有する金属層のパターンは特に限定されず、例えば、特開２００４−３６３４３１号公報、特開平５−２５１２６６号公報等に開示された電極パターンを用いることができる。

図２は、ヒューズ部を有する金属層の一例を模式的に示す平面図である。
図２では、金属層４１内に金属部分の無い分割スリット４２が格子状に設けられることにより、微細な電極部４３に区分されている。そして、分割スリット４２に部分的に形成されたヒューズ部４４により、電極部４３が並列に接続されている。

本発明のフィルムコンデンサは、公知の用途に適用することができるが、高温環境において長時間使用可能であり、機器の長寿命化が図れるため、自動車や産業機器に搭載される、電動コンプレッサー／ポンプ、チャージャー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、駆動用インバータ等のパワーエレクトロニクス機器に好適に用いられる。

以下、本発明のフィルムコンデンサをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

フィルムの劣化を長時間の試験により実証することは時間がかかるため、以下の実施例では、便宜上、ヒューズ部を有する金属層のパターンが設けられたフィルムコンデンサを作製し、ヒューズ部が切れるかどうかで本発明の効果を確認した。

（実施例１）
［フィルムコンデンサの作製］
表１に示す条件で試料１〜１１を作製した。
第１有機材料（表１中、有機材料１と示す）として、フェノキシ樹脂を用意し、第２有機材料（表１中、有機材料２と示す）として、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用意した。フェノキシ樹脂としては、末端にエポキシ基を持つ高分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた。ＭＤＩとしては、ジフェニルメタンジイソシアネートを用いた。

次に、上記第１有機材料と上記第２有機材料とを混合して得られた樹脂溶液を、ドクターブレードコーターにより、ＰＥＴフィルム上で成形し、未硬化フィルムを得た。表１に示す条件で熱処理して硬化することにより、誘電体樹脂フィルム（以下、単にフィルムともいう）を得た。硬化後のフィルム厚みは、３μｍであった。また、硬化後のフィルムは、ウレタン結合を有するウレタン樹脂であり、また、ユリア結合を有するユリア樹脂でもあった。

フィルム表面に対向電極（金属層）となるべきアルミニウムを厚さ２０ｎｍとなるように蒸着し、ＰＥＴ基材から剥離することで、金属化フィルムを得た。金属化フィルムを巻回した後、溶射金属により外部電極を形成し、２０μＦのフィルムコンデンサを作製した。

試料１〜１１のフィルムコンデンサを構成する誘電体樹脂フィルムについて、それぞれの貯蔵弾性率及びガラス転移点を測定した。
貯蔵弾性率は、熱硬化後のフィルムについて、ＤＭＡ（動的粘弾性測定装置、ＴＡ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製「ＲＳＡ−ＩＩＩ」）により測定した。測定条件は、昇温速度１０℃／分で室温から２５０℃まで昇温し、波数を１０ｒａｄ／秒、Ｓｔｒａｉｎを０．１％とした。
また、損失正接ｔａｎδ＝損失弾性率／貯蔵弾性率が最大ピーク値を示す温度をガラス転移点（Ｔｇ）とした。

また、以下の式を用いて、２２５℃における架橋密度ｎ（ｍｏｌ／ｍ^３）を算出した。
ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ
Ｅ’：２２５℃における貯蔵弾性率の測定値（Ｐａ）
Ｔ：２２５℃の絶対温度４９８（Ｋ）
Φ：フロント係数
Ｒ：気体定数８．３１（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）

［判定方法］
試料１〜１１のフィルムコンデンサについて、以下の試験を実施した。

判定１では、１２５℃にて１０時間放置する試験を実施した。試験前後での静電容量の変化率が５％以上の場合を×（不良）、５％未満の場合を○（良）とした。

判定２では、１２５℃、４５０Ｖにて高温負荷試験を実施した。１００時間後の静電容量を測定し、負荷前後での静電容量の変化率が５％以上の場合を×（不良）、１％以上５％未満の場合を○（良）、１％未満の場合を◎（優）とした。

また、判定３として、各フィルムコンデンサを構成する誘電体樹脂フィルムの折曲試験を行った。１ｃｍ×５ｃｍの短冊状の試験片を１０個作製し、それぞれ１０回の折曲試験を実施して、破断するか否かを確認した。破断数が０個の場合を○（良）、１〜３個の場合を△（可）、４個以上の場合を×（不良）とした。

表１において、試料番号に＊を付したものは、本発明の範囲外の比較例である。

判定１の方法では、いずれの試料の結果も○となった。

一方、判定２の方法では、架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３未満の試料１〜３及び５の結果が×となったのに対し、架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上の試料４及び６〜１１の結果は○又は◎となった。特に、架橋密度が３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下の試料６〜１０の結果は◎となった。

これらの結果から、架橋密度が小さいフィルムを用いたフィルムコンデンサでは、高温で電圧を印加し続けると架橋が疎な部分に電流が集中するため、経時的に劣化が進行し、最終的には架橋が疎な部分が絶縁破壊することにより、ヒューズ部が切れると考えられる。架橋密度が３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上になると特に顕著な効果が見られたが、これは、架橋密度が大きくなるほど絶縁破壊しやすい部位が少なくなり、静電容量の低下を抑制できるためであると考えられる。

判定３の方法では、架橋密度が５６００ｍｏｌ／ｍ^３を超える試料１１の結果が△となった。これは、架橋密度が大きくなりすぎると、フィルムが脆くなるためと考えられる。

（実施例２）
［フィルムコンデンサの作製］
表２に示す条件で試料２１〜２４を作製した。
実施例２では、誘電体樹脂フィルムの厚み（硬化後のフィルム厚み）を０．５μｍ、１μｍ、１０μｍ、１１μｍに変更したことを除いて、実施例１と同様にフィルムコンデンサを作製した。

［判定方法］
試料２１〜２４のフィルムコンデンサについて、以下の試験を実施した。

判定１、判定２及び判定３では、実施例１と同様の試験を実施した。

判定４では、フィルム成膜時の塗工膜について、１０ｃｍ×１０ｃｍのフィルムを作製し、光学顕微鏡観察により塗膜欠陥（クラック）の個数を計測した。欠陥の個数が０個の場合は○（良）、１〜２個の場合は△（可）、３個以上の場合を×（不良）とした。

フィルムの厚みが１μｍ未満である試料２３では、判定３の結果が△となった。これは、フィルムが薄すぎると、フィルムが脆くなるためと考えられる。

一方、フィルムの厚みが１０μｍを超える試料２４では、判定４の結果が△となった。これは、フィルムが厚すぎると、未硬化フィルムに含まれる溶剤の量が多くなり、硬化時にクラックが発生しやすくなるためと考えられる。

（実施例３）
［フィルムコンデンサの作製］
表３に示す条件で試料３１〜３３を作製した。
試料３１では、第１有機材料（表３中、有機材料１と示す）として、ポリビニルアセトアセタール（ＰＶＡＡ）を使用し、第２有機材料（表３中、有機材料２と示す）として、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）を使用した。ＴＤＩとしては、トリメチルプロパノール変性トリレンジイソシアネートを用いた。

試料３２では、第１有機材料として、フェノキシ樹脂を使用し、第２有機材料として、メラミン樹脂を使用した。フェノキシ樹脂としては、末端にエポキシ基を持つ高分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた。メラミン樹脂としては、アルキル化メラミン樹脂を用いた。

試料３３では、第１有機材料として、フェノキシ樹脂を使用し、第２有機材料として、エポキシ樹脂を使用した。フェノキシ樹脂としては、末端にエポキシ基を持つ高分子量のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた。エポキシ樹脂としては、ノボラック型エポキシ樹脂を用いた。硬化反応を進めるため、触媒として０．１％のイミダゾール触媒を添加した。

［判定方法］
試料３１〜３３のフィルムコンデンサについて、以下の試験を実施した。

判定１及び判定２では、実施例１と同様の試験を実施した。

表３より、実施例１と同様の結果が得られることが確認された。

１ フィルムコンデンサ
１１ 第１の誘電体樹脂フィルム
１２ 第２の誘電体樹脂フィルム
２１ 第１の対向電極（第１の金属層）
２２ 第２の対向電極（第２の金属層）
３１ 第１の外部端子電極
３２ 第２の外部端子電極
４１ 金属層
４２ 分割スリット
４３ 電極部
４４ ヒューズ部

Claims (22)

1. 誘電体樹脂フィルムと、
   前記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備えるフィルムコンデンサであって、
   前記誘電体樹脂フィルムは、以下の式：
   ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ
   ［式中、ｎは架橋密度、Ｅ’は２２５℃における貯蔵弾性率、Ｔは２２５℃の絶対温度である４９８Ｋ、Φはフロント係数、Ｒは気体定数である８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋを表す］
   により算出される２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることを特徴とするフィルムコンデンサ。
2. 前記架橋密度が５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下である請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
3. 前記架橋密度が３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下である請求項１に記載のフィルムコンデンサ。
4. 誘電体樹脂フィルムと、
   前記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備えるフィルムコンデンサであって、
   前記誘電体樹脂フィルムは、１２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とするフィルムコンデンサ。
5. 前記貯蔵弾性率が１．６ＧＰａ以下である請求項４に記載のフィルムコンデンサ。
6. 前記貯蔵弾性率が１．３ＧＰａ以上である請求項４又は５に記載のフィルムコンデンサ。
7. 前記誘電体樹脂フィルムは、ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含む請求項１、２、４又は５に記載のフィルムコンデンサ。
8. 前記誘電体樹脂フィルムは、硬化性樹脂を主成分として含む請求項１、２、４、５又は７に記載のフィルムコンデンサ。
9. 前記誘電体樹脂フィルムは、イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含む請求項７又は８に記載のフィルムコンデンサ。
10. 前記誘電体樹脂フィルムの厚みが１μｍ以上、１０μｍ以下である請求項１、２、４又は５に記載のフィルムコンデンサ。
11. 前記金属層がヒューズ部を有する請求項１、２、４又は５に記載のフィルムコンデンサ。
12. 以下の式：
    ｎ＝Ｅ’／３ΦＲＴ
    ［式中、ｎは架橋密度、Ｅ’は２２５℃における貯蔵弾性率、Ｔは２２５℃の絶対温度である４９８Ｋ、Φはフロント係数、Ｒは気体定数である８．３１Ｊ／ｍｏｌ・Ｋを表す］
    により算出される２２５℃における架橋密度が２７００ｍｏｌ／ｍ^３以上であることを特徴とするフィルムコンデンサ用フィルム。
13. 前記架橋密度が５６００ｍｏｌ／ｍ^３以下である請求項１２に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
14. 前記架橋密度が３０００ｍｏｌ／ｍ^３以上、５４００ｍｏｌ／ｍ^３以下である請求項１２に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
15. １２５℃における貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ以上であることを特徴とするフィルムコンデンサ用フィルム。
16. 前記貯蔵弾性率が１．６ＧＰａ以下である請求項１５に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
17. 前記貯蔵弾性率が１．３ＧＰａ以上である請求項１５又は１６に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
18. ウレタン結合及びユリア結合の少なくとも一方を有する樹脂を主成分として含む請求項１２、１３、１５又は１６に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
19. 硬化性樹脂を主成分として含む請求項１２、１３、１５、１６又は１８に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
20. イソシアネート基及び水酸基の少なくとも一方を含む請求項１８又は１９に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
21. 厚みが１μｍ以上、１０μｍ以下である請求項１２、１３、１５又は１６に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。
22. ヒューズ部を有する金属層が一方の面に設けられている請求項１２、１３、１５又は１６に記載のフィルムコンデンサ用フィルム。

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