JP2000269068A - メタライズドフィルムおよびフィルムコンデンサ - Google Patents
メタライズドフィルムおよびフィルムコンデンサInfo
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Abstract
低減し、コンデンサ製造の歩留まりが向上できるメタラ
イズドフィルムおよびフィルムコンデンサを提供する。 【解決手段】 プラスチックフィルム3上にアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の金属蒸着膜4を形成してな
るメタライズドフィルムであって、プラスチックフィル
ム3と金属蒸着膜4との間に、銅、チタンまたはこれら
の合金からなる中間層11を1〜10nmの厚さに形成
した。
Description
ルム上にアルミニウム蒸着膜を形成したメタライズドフ
ィルムおよびそれを用いて製造されたフィルムコンデン
サに関する。
プラスチックフィルム上にアルミニウムや亜鉛などの金
属蒸着膜が形成された一対のフィルム(メタライズドフ
ィルムという)を2枚重ねて円柱状に巻き、この円柱体
の両端に電極を溶射することにより、一方の電極を一方
のフィルムの金属蒸着膜に接続し、他方の電極を他方の
フィルムの金属蒸着膜に接続したものである。
としてアルミニウム蒸着膜を使用したメタライズドフィ
ルムコンデンサにおいては、製造直後におけるコンデン
サの絶縁抵抗がばらつく傾向が見られるため、個々のコ
ンデンサに絶縁抵抗試験を行って絶縁抵抗の小さいもの
を排除するか、コンデンサの絶縁抵抗を安定化するため
にエージングを行う必要があった。したがって、歩留ま
りが悪かったり、長い製造時間を要するという問題があ
った。
ドフィルムコンデンサにおける絶縁抵抗のばらつきにつ
いて、プラスチックフィルムの種類による差を調べたと
ころ、ポリプロピレンフィルムを使用した場合には、前
述のような絶縁抵抗のばらつきがほとんど見られないの
に対し、ポリエステルフィルムについては、蒸着金属が
アルミニウムの場合に、添加剤の種類が異なるものも含
めて、絶縁抵抗のばらつきが認められた。なお、蒸着金
属が亜鉛の場合について同様に調べたところ、このよう
な現象は見られなかった。したがって、絶縁抵抗のばら
つきは、プラスチックフィルムと蒸着金属との界面での
現象に起因することを本発明者らは見いだした。
て、プラスチックフィルムの表面には、添加剤や極性基
などによる活性な箇所が多く存在し、このような活性箇
所がその上に蒸着されるアルミニウム層を不安定化する
のではないかとの仮説を立て、アルミニウム層を蒸着す
る前に、微量の高融点金属を蒸着することにより、この
ような活性箇所において高融点金属の核を形成させ、高
活性箇所をいわばマスクすることにより、表面の安定化
が図れることを見いだすに至った。
であり、フィルムコンデンサの絶縁抵抗のばらつきを低
減し、コンデンサ製造の歩留まりが向上でき、後処理に
要する時間も短縮できるメタライズドフィルムおよびフ
ィルムコンデンサを提供することを課題としている。
め、本発明に係るメタライズドフィルムは、プラスチッ
クフィルム上にアルミニウムまたはアルミニウム合金か
らなる金属蒸着膜を形成してなるメタライズドフィルム
であって、前記プラスチックフィルムと前記金属蒸着膜
との間に、銅、チタンまたはこれらの合金からなる中間
層を形成したことを特徴とする。前記銅またはチタンの
蒸着膜の厚さは、1〜10nm程度であることが好まし
い。
は、前記メタライズドフィルムを第1メタライズドフィ
ルムとし、この第1メタライズドフィルム上に、プラス
チックフィルム上に金属蒸着膜を形成してなる第2メタ
ライズドフィルムを積層し、前記第1メタライズドフィ
ルムの金属蒸着膜の前記電極接続用端部を第1電極に接
続し、前記第2メタライズドフィルムの金属蒸着膜を第
2電極に接続したことを特徴とする。なお、第2メタラ
イズドフィルムとして、第1メタライズドフィルムと同
じものを使用することも可能である。
ンデンサの一実施形態を示す部分断面図であり、図3は
同実施形態の展開図である。このフィルムコンデンサ
は、互いに幅が等しい第1メタライズドフィルム1と、
第2メタライズドフィルム2とを幅方向に若干ずらした
状態で平行に重ねて円柱状に巻回し、この円柱体の両端
に金属を溶射することにより、第1電極12および第2
電極14を形成したものである。なお、図示していない
が、製品コンデンサにおいては両電極12、14にリー
ドが接続されたうえ全体に外装が形成される。
ドフィルム1、2はいずれも、帯状のプラスチックフィ
ルム3上に、銅、チタンまたはこれらの合金からなる中
間層11を形成し、さらに、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金からなる金属蒸着膜4を形成したものであ
る。このように銅、チタンまたはこれらの合金からなる
中間層11を形成すると、その蒸着過程において、プラ
スチックフィルム3の表面に存在する添加剤や極性基に
よる活性箇所に高融点金属の分子が選択的に付着し、表
面エネルギーを安定化させる。このため、中間層11上
に蒸着される金属蒸着膜4も安定化し、製造直後の絶縁
抵抗のばらつきが低減できる。
イズドフィルム1の中間層11および金属蒸着膜4が、
フィルム幅方向に延びる細い非蒸着部、すなわち横マー
ジン(蓄電部区画マージン)10により、矩形状をなす
多数の蓄電部8に分割されている。また、各メタライズ
ドフィルム1、2には、電極12、14が溶射される側
と反対側の側縁に沿って一定幅の帯状の縦マージン6が
形成され、金属蒸着膜4同士の短絡を防止するようにな
っている。なお、第2メタライズドフィルム2として第
1メタライズドフィルム1と同じものを向きを逆にして
使用することもできる。
であり、より好ましくは1〜10nmである。この範囲
であると、前記高活性部位のマスク作用による絶縁抵抗
の向上が有効に図れ、生産コストの点でも問題がない。
膜が容易であるという利点があり、チタンを使用した場
合には不働態化しやすく化学的に安定であるという利点
がある。また、中間層11としては、銅を50wt%以
上含む銅合金や、チタンを70wt%以上含むチタン合
金も同様に使用できる。
ないが、好ましくは1〜50Ω/□、さらに好ましくは
2〜30Ω/□である。
一般には亜鉛、亜鉛合金、ハンダなどの低融点金属が使
用される。電極12、14は一般に低融点金属をメタラ
イズドフィルム積層体の端面に溶射して形成されるた
め、メタライズドフィルム積層体の隙間に僅かに進入す
る。このため、金属蒸着膜4およびフィルム3の端部
は、図1に示すように一定の深さに亘って電極12内に
埋めこまれる。
チレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネイト、ポリ4フッ化エチレン、ポリエ
チレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニ
リデン、PENから選択される1種、または2種以上を
積層して形成される。なお、これら樹脂の中でも、ポリ
エチレンテレフタレートはコンデンサ製造後の絶縁抵抗
のばらつきが大きくなる傾向があるため、本発明の効果
が顕著に現れる。プラスチックフィルム3の厚さは必要
に応じて設定される。
よびフィルムコンデンサによれば、プラスチックフィル
ム3と金属蒸着膜4との間に、銅、チタンまたはこれら
の合金からなる中間層11が形成されているので、プラ
スチックフィルム3の表面に存在する添加剤や極性基に
よる活性箇所に高融点金属の分子が選択的に付着し、表
面エネルギーを安定化させる。このため、中間層11上
に蒸着されるアルミニウムまたはその合金からなる金属
蒸着膜4も安定化し、製造直後の絶縁抵抗のばらつきが
低減できるため、不良品率が低下してコンデンサの歩留
まりを向上することができる。また、絶縁抵抗を安定化
するためのエージング処理も不要となり、製造効率を高
めることができる。
タライズドフィルムおよびフィルムコンデンサの第2実
施形態を示す断面拡大図である。この実施形態が図1の
実施形態と異なる点は、金属蒸着膜4の電極12,14
が接続されるべき端縁を除く部分の全面に亘って絶縁層
13が形成され、電極接続用端部4A,8Aでは金属蒸
着膜4が露出しており、これら露出部分4A,8Aにお
いて金属蒸着膜4と電極12,14のそれぞれが接合さ
れていることにある。
2,14との導通性を高めるために、電極12,14へ
の金属蒸着膜4の埋め込み深さDよりも大きいことが望
ましいが、埋め込み深さDより小さくてもある程度の効
果は得られる。具体的な電極接続用端部8A、4Aの幅
は限定はされないが、一般には0.5〜4mm程度であ
る。
いが、好ましくは、Si酸化物、Ti酸化物、Zr酸化
物、Sn酸化物、Y酸化物、インジウム錫酸化物、Mg
酸化物から選択される1種または2種以上が使用され
る。その中でも特に、コストおよび耐食性の点からSi
Ox(1≦x<2)が好適であり、xの値は1〜1.7
であるといっそう好適である。
ないが、好ましくは0.1〜10mg/m2 、さらに好
ましくは0.2〜3mg/m2 とされる。蒸着量が0.
1mg/m2 未満では耐蝕性向上の効果が得られず、1
0mg/m2 より厚くてもコストがかかるのみでそれ以
上の改善は見られない。絶縁層13の蒸着方法は、真空
蒸着法であっても高周波マグネトロンスパッタ法等のス
パッタ法であってもよい。
量膜厚1.5オングストローム程度)にまで薄いと、無
機酸化物蒸着膜は緻密な膜ではなく多孔膜になると考え
られる。このような多孔膜であっても耐蝕性向上効果が
得られる理由は、金属蒸着膜4の表面の結合エネルギー
の大きな箇所(キンク、ステップ等)に絶縁体が選択的
に結合し、化学的に安定化するためであると考えられ
る。
金属蒸着膜4の表面のうち電極接続用端部8A、4Aを
除く部分に絶縁層13を形成したので、この絶縁層13
によって金属蒸着膜4の耐食性および耐コロナ性を高め
ることができ、蒸着金属の過剰な酸化またはコロナ放電
による無駄な金属蒸着膜4の消失を防止し、長期に亘っ
て安定した静電容量を得ることができる。また、中間層
11の効果と相まって、絶縁層13によりさらに絶縁抵
抗が向上できるので、歩留まりをいっそう高められる。
ライズドフィルムおよびフィルムコンデンサの第3実施
形態を示す展開図である。この第3実施形態が先の第1
実施形態と異なる点は、第1メタライズドフィルム1の
電極12と接続される端部の近傍に、ヒューズ形成マー
ジン20が形成されることにより、各蓄電部8と電極1
2との間に細いヒューズ部22が形成されていることに
ある。このような構成により、蓄電部8と金属蒸着膜4
との短絡によって蓄電部8に過大電流が流れると、その
蓄電部8につながるヒューズ部22が蒸発し、短絡に係
わる蓄電部8への通電が停止される。
ライズドフィルムおよびフィルムコンデンサにおいて
も、本発明は有効に作用する。
も、金属蒸着膜4の膜厚は全面に亘って均一でなくても
よく、例えば、金属蒸着膜4の電極12,14と接続さ
れる端部において相対的に金属蒸着膜4を厚くする構成
も可能である。この場合、端部の端面での厚さは、金属
蒸着膜4の他の部分の厚さの1.5〜10倍程度とされ
る。この場合、金属蒸着膜4と電極12,14との接合
箇所における接続抵抗を低下させることができるので、
ヒューズ特性をより鋭敏にすることができる。
サのみならず、第1メタライズドフィルム1および第2
メタライズドフィルム2を交互に積層して多層化した
後、これらを裁断し、積層体の両端に電極を溶射した形
式の非巻回型のフィルムコンデンサにも適用可能であ
る。
レフタレートフィルムに、銅を5nmの厚さで真空蒸着
したうえ、アルミニウムを30nmの厚さで真空蒸着し
て本発明に係るメタライズドフィルムの実施例とした。
真空蒸着の際の真空度は2〜4×10 -3Paとした。一
方、同じポリエチレンテレフタレートフィルムに、銅を
蒸着せず、前記と同じ真空度でアルミニウムを30nm
の厚さで直接真空蒸着してメタライズドフィルムの比較
例とした。
×10cmに裁断し、アドバンテスト社製「レジスティ
ビティ・チェンバ R12702A」にセットしたう
え、HP社製「ハイ・レジスタンス・メータ HP43
39A」を用いて、JISC2318の6.3.6に規
定されている方法により体積抵抗率を測定した。測定条
件は、常温で印加電圧100Vとし、1秒間隔で1時間
連続測定した。
なように、銅層を形成した実施例では、銅層を形成して
いない比較例に比べて体積抵抗率が早期に安定し、その
安定値は遙かに大きかった。
ズドフィルムとそれぞれ同じ層構造を有する幅20mm
のメタライズドフィルムを製造し、それぞれのメタライ
ズドフィルムを縦マージン6側を互いに反対に向けて重
ね合わせ、CR値を測定した。CR値は絶縁抵抗と静電
容量を乗じた値であり、フィルムコンデンサの絶縁抵抗
を評価する尺度となる。
993の7.9において規定されている方法を用いた。
すなわち、直径3mmの巻心に、メタライズドフィルム
と同じ幅のポリエステルフィルムで3〜5回下巻きした
後、2枚重ねたメタライズドフィルムを、静電容量が
2.2μFになるように巻き取り、それぞれ10個の積
層素子を得た。これを130±5℃で4時間熱処理した
後、両端に亜鉛を溶射して電極12,13とし、端子を
ハンダ付けした。各コンデンサに所定の第1次および第
2次電圧処理を施し、100±5Vの直流電圧を加えて
1分間充電してから、素子の絶縁抵抗(MΩ)を測定し
た。次に、同一のコンデンサを1000±100Hzの
正弦波に近い波形を持った電源で、交流ブリッジ法によ
りその静電容量(μF)を測定し、得られた絶縁抵抗
(MΩ)と静電容量(μF)の値を乗じて各コンデンサ
のCR値とした。
を用いたフィルムコンデンサではCR値の平均が4.5
0×103ΩF、標準偏差が3×103であったのに対
し、実施例のメタライズドフィルムを用いたフィルムコ
ンデンサでは平均が3.00×104ΩF、標準偏差が
5×102であった。
ライズドフィルムおよびフィルムコンデンサによれば、
プラスチックフィルムと金属蒸着膜との間に、銅、チタ
ンまたはこれらの合金からなる中間層が形成されている
ため、プラスチックフィルム表面に存在する活性箇所に
銅またはチタンの分子が選択的に付着し、表面エネルギ
ーを安定化させる。このため、中間層上に蒸着される金
属蒸着膜も安定化し、製造直後の絶縁抵抗のばらつきが
低減できる。これにより、コンデンサ製造後の絶縁抵抗
が安定するため、不良品率が低下してコンデンサの歩留
まりを向上することができるという優れた効果を奏す
る。
形態を示す断面拡大図である。
形態を示す断面拡大図である。
形態を示す展開図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 プラスチックフィルム上にアルミニウム
またはアルミニウム合金の金属蒸着膜を形成してなるメ
タライズドフィルムであって、前記プラスチックフィル
ムと前記金属蒸着膜との間に、銅、チタンまたはこれら
の合金からなる中間層を形成したことを特徴とするメタ
ライズドフィルム。 - 【請求項2】 前記中間層の厚さは、1〜10nmであ
ることを特徴とする請求項1記載のメタライズドフィル
ム。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のメタライズド
フィルムを第1メタライズドフィルムとし、この第1メ
タライズドフィルム上に、プラスチックフィルム上に金
属蒸着膜を形成してなる第2メタライズドフィルムを積
層し、前記第1メタライズドフィルムの金属蒸着膜の前
記電極接続用端部を第1電極に接続し、前記第2メタラ
イズドフィルムの金属蒸着膜を第2電極に接続したこと
を特徴とするフィルムコンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069333A JP2000269068A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | メタライズドフィルムおよびフィルムコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11069333A JP2000269068A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | メタライズドフィルムおよびフィルムコンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269068A true JP2000269068A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13399530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11069333A Pending JP2000269068A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | メタライズドフィルムおよびフィルムコンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000269068A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008045168A (ja) * | 2006-08-14 | 2008-02-28 | Stanley Electric Co Ltd | 金属多層膜構造およびその成膜方法 |
| CN104934221A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-23 | 浙江七星电容器有限公司 | 一种耐磨电容器双面金属化电工膜 |
| CN112968180A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-06-15 | 深圳市璞厉科技有限公司 | 极片及锂离子电池 |
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-
1999
- 1999-03-15 JP JP11069333A patent/JP2000269068A/ja active Pending
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