JPH02222514A - 金属化フィルムコンデンサの製造方法 - 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Ａｆｌ又はＺｎその他の金属を例えばプラスチ
ックス等のフィルムに蒸着した金属化フィルムを誘電体
とし、大容量コンデンサや低電圧使用のコンデンサ等に
使用される金属化フィルムコンデンサの製造方法に関す
る。

従来の技術 従来、金属化フィルムを用いて積層するには、平板等を
用いて巻回し、前記金属化フィルムを延伸しないような
圧力でかつフィルムの柔らかくなる温度でヒートプレス
を行い、フィルム層間のギャップを小さくすることによ
って、コンデンサとしての容量を安定化させると共に積
層した前記金属化フィルムを固着化させ、後の切断工程
でばらけないようにしている。

さらにこの後、前記積層金属化フィルムの両側面にメタ
リコンを施して電極とし、この電極にリード端子付けを
し、粉体やケースに入れて樹脂含浸する等の外装を行っ
て金属化フィルムコンデンサとしている。しかし、上記
のように切断工程を行うとコンデンサとした時耐圧が低
下したりするので、金属化フィルムを円形に巻回した後
、前記積層と同じ操作でヒートブレスをする方法もとら
れている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来の金属化フィルムコンデンサ
の製造方法においては、メタリコンを行う前にヒートプ
レスしているので、ヒートプレスの圧力を大きくし過ぎ
ると熱とブレスの圧力のために前記メタリコンを行う部
分の金属化フィルム層の間隙が埋ってしまいメタリコン
の付着が悪くなってしまう。従って、ヒートプレスを行
うとき金属化フィルムに大きなプレス圧力をかけること
ができない。また金属化フィルムコンデンサの容量を大
きくするために、誘電体としての金属化フィルムの厚さ
が薄いものを用いなければならないが、フィルムの厚さ
が５μｍ以下のものは薄くなるにつれ、その価格が極端
に高くなるばかりかその生産量も少ないという難点があ
る。これは厚さ５μｍ以下のフィルムの製膜が難しく、
その取扱いも容易でないばかりか、歩留りも悪いという
理由による。

また、コンデンサとするための蒸着や積層や右回等の工
数は、フィルムが薄い程増加し歩留りも悪い等、比較的
低い電圧の大容量コンデンサの製造コストは高いものに
つくという問題があった。

本発明の目的は上記問題点を解消し、厚さが５μｍを超
えた比較的厚く、安価で取扱い易い金属化フィルムを用
いてコンデンサ素子を形成した後、ヒートプレスするこ
とにより、コンデンサ容量を飛躍的に増大させることが
でき、特に大容量のコンデンサや低電圧使用のコンデン
サとして効率のよい金属化フィルムコンデンサの製造方
法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、金属化フィルムを
用いて積層し、両側面にメタリコンを施して電極とした
コンデンサ素子母体を形成し、このコンデンサ素子母体
を切断してコンデンサ素子とし、このコンデンサ素子の
フィルム面と直交する方向に１００にｇ／ｃｒｒ？以上
で、かつその後の工程でさらされる最高温度もしくは完
成後のコンデンサの使用最高温度のどちらか高い方の温
度より３０℃以上高い温度でヒートプレスする金属化フ
ィルムコンデンサの製造方法とした。

また、ヒートブレス時における金属化フィルムの延伸方
向を規制するため、コンデンサ素子の電極となるメタリ
コン面間の距離を一定に保ちつつ一軸方向に延伸する′
ようにした。

また、ヒートブレス時における昇圧条件を１秒あたり３
にｇｌｃｒｄ以下で連続昇圧もしくは３０秒毎に１００
にｇ／ｃｒｒ？以下でステップアップ昇圧することがで
きる。

さらに、ヒートブレス時におけるヒートブレス最高圧力
での保持時間を１０分間以上とすることができる。

また、ヒートプレスするコンデンサ素子を金属化フィル
ムを用いて巻回した後押しつぶして小判形にし、両側面
にメタリコンを施して電極とした小判形コンデンサ素子
を用いることもできる。

作用 本発明は上記のように金属化フィルムを用いて積層し、
両側面にメタリコンを施した後、切断して積層金属化フ
ィルムコンデンサ素子を形成し、この後のヒートプレス
をする工程で、フィルム面と直交する方向に１００にｇ
／ｃｒｎ″以上で且つ以後のコンデンサの製造工程でさ
らされる最高温度もしくは完成後のコンデンサの使用最
高温度のどちらか高い温度よりさらに３０℃以上高い温
度でヒートプレスするようにしたので、金属化フィルム
の延伸によって電極面積が大きくなると共に誘電体であ
るフィルムの厚さも薄くなり、且つフィルム層間のギャ
ップもなくなると共に蒸着金属とメタリコンとの導通も
保たれ、コンデンサ容量を増加させることができる。し
かも、ヒートブレス後常温に戻した時、温度の低下によ
るコンデンサ容量の低下を小さくすることができる。

また、コンデンサ素子の電極としたメタリコン面間の距
離を一定に保つようにして一軸方向に延伸するようヒー
トプレスを行う場合、誘電体である金属化フィルムの形
状をくずすことなく、蒸着金属のマイクロクラック形状
を一定方向にすることができ、蒸着金属とメタリコンと
の導通も保たれる。

又、ヒートプレスの昇圧を１秒あたり３にｇ／ａｍ”以
下の連続昇圧もしくは３０秒毎に１００　Ｋｇ／ｃｒｎ
”以下のステップアップ昇圧にすれば、フィルムの延伸
がよく、電極面積が拡大し、誘電体としてのフィルムを
薄くすることができる。

さらに、ヒートプレスを最高圧力で１０分間以上保持す
ることにより容量増加率が向上する。

また、コンデンサ素子として、金属化フィルムを巻回し
た後、小判形に押しつぶし、両側面にメタリコンを施し
て電極としたコンデンサ素子を用いて、本発明の請求項
１と同じようにヒートプレスをすることにより、曲り部
での延伸率は劣るが、金属化フィルムの切断工程がなく
、金属化フィルムとメタリコンとの接合が十分に保たれ
る作用がある。

実施例 以下、本発明の実施例として示した図面について説明す
る。

第１図において、ｌは積層金属化フィルムコンデンサ素
子、２はそのフィルム面、３は保護フィルムで、積層金
属化フィルムコンデンサ素子ｌを保護する。４はメタリ
コン面で、前記積層金属化フィルムコンデンサ素子１の
両側面に設けた。なお、５は切断面を示す。

上記積層金属化フィルムコンデンサ素子１はポリエチレ
ンテレフタレート（以下ＰＥＴと略称する）やポリプロ
ピレン（以下ＰＰと略称する）等のフィルムに片面もし
くは両面にＡｆｌやＺｎ等の金属を蒸着して金属化フィ
ルムとし、この金属化フィルムを平板として積層し、両
側面にＺｎ等をメタリコンして、前記金属化フィルムを
固定させてコンデンサ素子母体とし、このコンデンサ素
子母体を切断することにより得られたものである。

第２図はヒートプレス装置の一例を示すもので、６はプ
レス平板で、コンデンサ素子ｌの上下に配置した。７は
押え板で、コンデンサ素子ｌの両側面に配設した。８は
プレス押金型、９はプレスピストン、１０はヒータで、
前記プレス平板６と押え板７に付設されている。積層金
属化フィルムコンデンサ素子１の両側面を押え板７で押
え、フィルム面と直交する方向からプレス平板６とプレ
ス押金型８により押圧してプレスすることにより金属化
フィルムを延伸するヒートプレスが行えるように設定し
た。

上記ヒートプレス装置を用いてビートプレスする工程を
以下に示す。

まず、ヒータ１０がこの後の製造工程でさらされる最高
温度もしくは完成後のコンデンサの使用最高温度より３
０℃以上高い温度にし、フィルム面２と直交する方向に
ｌ　ＯＯＫｇ／ｃｒｒｉ″以上の圧力でヒートプレスす
る。この時フィルムがＰＥＴやＰＰの場合３３０℃以上
の温度でヒートプレスすることにより良好な容量増加率
が得られる。

上記のようにヒートプレス時の温度を以後コンデンサの
さらされる最高温度よりも３０℃以上高い温度としたの
は、前記ヒートプレス後の温度による容量変化を小さく
するためである。すなわち、第３図で示したようにヒー
トブレス後常温に戻した時通常のコンデンサ容量はグラ
フの値より容量増加率が１０〜３０％小さくなる。これ
はＰＥＴの誘電率や形状等の温度特性とブレスをはずし
たことによる戻りのためであり、また、前記ヒートブレ
スをした後常温に戻して得たコンデンサを再びヒートブ
レスした温度にさらし常温に戻した時には容量増加率が
さらに下がるという現象があるからである。

第２図のヒートブレス装置においては押え板７により、
ヒートブレスする積層金属化フィルムコンデンサ素子ｌ
の両側面のメタリコン面４間の距離を一定に保って一軸
方向に延伸するようにしている。第３図はヒートブレス
をしながら測定したＰＥＴの容量増加率とプレス圧力の
特性を示しているが、２００℃の温度で一軸方向にブレ
スした場合の方が同じ温度で無方向にブレスする場合よ
りもプレス圧力に対する容量増加率は少し下がるが、容
量増加率を１５０％以上にすることができる。

第４図（ａ）は押え板７のない状態でヒートブレスした
時、すなわち無方向延伸した時の蒸着金属のマイクロク
ラック形状を、また、（ｂ）は前記−軸方向への延伸の
マイクロクラック形状を示したものである。１１と１２
は各々メタリコン部を示す。

コンデンサの容量増加率としては（ｂ）の場合のマイク
ロクラック形状の方が（ａ）の場合と比較して蒸着金属
と電極であるメタリコン部１２との導通がよいうえ、ヒ
ートブレスによるメタリコン部１２の受けるダメージも
小さいので、容量増加率を大きくできる。なお、プレス
圧力を大きくしていくと、マイクロクラックは周囲から
順次独立した状態となり、そのため蒸着金属とメタリコ
ン部の導通が順次なくなり、コンデンサ容量は順次小さ
くなっていく。

第３図で示したようにプレス圧力が１００　Ｋｇ／ｃゴ
あたりまでは容量増加率がプレス圧力に比例した関係が
得られず安定しない。これはヒートブレスかけ始めはフ
ィルム層間のギャップをなくす等に起因して容量増加が
起り、一方プレス圧力が１００　Ｋｇ／ｃｎ１′以上に
なればフィルムが延伸して、電極面積の拡大および誘電
体が薄くなることに起因して比例的な容量増加が起って
いると考えられる。

従って、本実施例ではこのような安定性を得るためにフ
ィルムを延伸するよう１００　Ｋｇ／ｃｔｎ”以上のプ
レス圧力を必要とする。

本実施例で示したヒートブレスにより金属化フィルムを
延伸すれば金属化フィルムの耐圧は下がるが、容量増加
率１５０％程度まではヒートブレス前の金属化フィルム
の体積とヒートプレス後の金属化フィルムの体積は同じ
とみなされ、ヒートプレス後の金属化フィルムの厚さは
ヒートブレス前後の容量比の平方骨のｌとなり、容量増
加率１００％の時で０．７倍の厚さである。

従って、金属化フィルムを延伸すれば耐圧は下がるが前
記容量を加重１５０％程度までは１μｍあたりの耐圧は
同程度であり、延伸後のフィルムの厚さで耐圧を補正す
ることができる。

また、ヒートブレスの昇圧条件を１秒あたり３にｇ／ｃ
ｔｎ’以下で連続昇圧もしくは３０秒毎に１００Ｋｇ／
ｃｒｒｉ’以下でステップアップ昇圧を行えば、コンデ
ンサ容量の増加率が安定して得られる。すなわち、昇圧
速度が大きい場合は局部的に大きなプレス圧力がかかっ
たり等して大きな容量増加率が得られなかったり、その
率が不安定になる場合がある。

第５図で容量増加率とプレス保持時間の関係を示したが
、プレス最高圧力を１０分間以上保持することによって
も容量増加率は安定する。

また、真空状態でヒートブレスを行えばフィルム層の間
隙に気体が残らず積層金属化フィルムコンデンサ素子ｌ
の劣化を防げる効果がある。

従来、熱エージングはメタリコン強度とフィルム固着強
度の増加を図るために、数時間以上かけて行っているが
、上記のように真空状態にしてヒートブレスを行えば数
時間以下で行うことができ、ヒートブレスと共に熱エー
ジングの効果をも得ることができる。

上記積層金属化フィルムコンデンサ素子ｌの場合、切断
面５の端面処理を行う場合もある。すなわち、レーザ光
を上記積層金属化フィルムコンデンサ素子ｌの切断端面
に当てる等の処理を行った後に、ヒートプレスをすれば
、ヒートプレス後大きなコンデンサ素子耐圧を維持でき
る。しかし、この端面処理は従来例のようにヒートプレ
ス後にヒートプレス前と同様の端面処理を行ってもその
効果は小さい。これはヒートプレスによりフィルム層の
間隙が小さくなり、また蒸着金属とフィルムの接着強度
が良くなるためと思われる。

また、第６図に示すように積層金属化フィルムコンデン
サ素子の代りに、小判形金属化フィルムコンデンサ素子
を用いてもよい。

第６図において、１３は小判形フィルムコンデンサ素子
、　＋４はフィルム面、１５はメタリコン面である。小
判形金属化フィルムコンデンサ素子１３は前記積層金属
化フィルムコンデンサ素子ｌと同様の金属化フィルムを
大径に巻回後、小判形に押しつぶし、両側面にメタリコ
ンを施して電極としたものである。

従来例のようにヒートプレス後にメタリコンなすれば、
Ｚｎ金属等がコンデンサ素子に機械強度的にも、また電
気的にも十分に接合されないが、本実施例のように巻回
後小判形に押しつぶした後にメタリコンを施し、上記の
ような条件でヒートプレスを行うことで、前記積層金属
化フィルムコンデンサと同様の効果を得ることができる
。

小判形金属化コンデンサ素子は積層金属化フィルムコン
デンサ素子と比べて、切断工程のないことに優れるが曲
り部等があるために延伸率において劣っている・ 上記に示した実施例により積層金属化フィルムコンデン
サ素子や小判形金属化フィルムコンデンサ素子等のコン
デンサ素子をヒートプレスした後、前記コンデンサ素子
を取出す時、所定の取出し温度とプレス圧力にしなけれ
ば、コンデンサとしては完成しない。

すなわち、コンデンサ素子の取出し温度は、フィルムの
種類、プレス最高温度、取出し周囲温度等によって異な
るが、ＰＥＴの場合１００℃以下になればよい６また冷
やす時プレスを必要とするが、冷やす時にコンデンサ素
子が収縮することによるプレス圧力の低下は問題となら
ない。高温で取出したり、プレスのない状態で取出した
コンデンサ素子は表面に近いフィルムが変形してコンデ
ンサとして使用できない場合が多い。

なお、上記実施例に示したコンデンサには電極に端子付
けをし、粉体やケースに入れて外装すれば市販用のコン
デンサとすることができる。

発明の効果 上記のように本発明では、金属化フィルムを用いて積層
し、メタリコンを施し、切断して積層金属化フィルムコ
ンデンサ素子を形成した後、所定のプレス圧力と温度で
ヒートプレスすることにより、コンデンサ容量を飛躍的
に大きくすることができた。特に厚さが５μｍを超える
厚手の安価な金属化フィルムを使用することができ、ま
たこの厚手の金属化フィルムの場合、ヒートプレスする
曲はその容量が小さいため蒸着とスリットが少なくてす
み取扱い易くなった。さらに熱エージングとヒートプレ
スを兼ねて行うことができるためコンデンサの製造設備
が簡単なものになる。また金属化フィルムな一軸方向に
延伸するようにすれば安定したビートプレス圧力により
マイクロクラック形状も整然とし、コンデンサ容量の増
加率を高くすることができた。また、ヒートプレスの昇
圧を一定の連続昇圧にするかステップアップ昇圧にする
場合、金属化フィルムコンデンサ素子に均等なヒートプ
レス圧力をかけることができ、大きなコンデンサ容量増
加率を得ることができる。またビートプレス最高圧力の
保持時間を１０分間以上にする場合、コンデンサ容量増
加率が安定する。

さらに、コンデンサ素子を小判形金属化フィルムコンデ
ンサにする場合、蒸着と巻回数が少なくてすみ、積層金
属化フィルムコンデンサと比較してコンデンサ素子母体
からの切断工程を省くことができる。その後の工程を積
層金属化フィルムコンデンサと同じ条件で行うことによ
り、コンデンサ容量の安定した増加が得られる等大容量
コンデンサや低電圧使用のコンデンサを安価に提供でき
るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はヒートブレスをする前の積層金属化フィルムコ
ンデンサ素子の斜視図、第２図はコンデンサ素子に対し
てヒートブレスをする装置の正面図、第３図は容量増加
率とプレス圧力の関係を示した説明図、第４図（ａ）は
無方向ヒートブレスで延伸した時の蒸着金属面のマイク
ロクラックの平面図、（ｂ）は−軸方向ヒートプレスで
延伸した時の蒸着金属面のマイクロクラックの平面図、
第５図は容量増加率とプレス保持時間の関係を示した説
明図、第６図はプレスをする前の小判形金属化フィルム
コンデンサ素子の斜視図である。 １・・・積層金属化フィルムコンデンサ素子、２．１４
・・・フィルム面、　４．１５・・・メタリコン面５・
・・切断面 １３・・・小判形金属化フィルムコンデンサ素子第１図 第２図 １：積層金属化フィルムコンデンサ素子２；フィルム面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属化フィルムを用いて積層し、両側面にメタリ
   コンを施して電極としたコンデンサ素子母体を形成し、
   このコンデンサ素子母体を切断してコンデンサ素子とし
   、このコンデンサ素子のフィルム面と直交する方向に１
   ００Ｋｇ／ｃｍ＾２以上で、かつその後の工程でさらさ
   れる最高温度もしくは完成後のコンデンサの使用最高温
   度のどちらか高い方の温度より３０℃以上高い温度でヒ
   ートプレスする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。
2. （２）ヒートプレスするコンデンサ素子の電極となるメ
   タリコン面間の距離を一定に保ちつつ一軸方向に延伸す
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の金属化フ
   ィルムコンデンサの製造方法。
3. （３）コンデンサ素子をヒートプレスする工程として、
   ヒートプレスの昇圧を１秒あたり３Ｋｇ／ｃｍ＾２以下
   で連続昇圧もしくは３０秒毎に１００Ｋｇ／ｃｍ＾２以
   下でステップアップ昇圧することを特徴とする請求項１
   記載の金属化フィルムコンデンサの製造方法。
4. （４）コンデンサ素子をヒートプレスする工程として、
   ヒートプレス最高圧力で１０分間以上保持することを特
   徴とする請求項１記載の金属化フィルムコンデンサの製
   造方法。
5. （５）ヒートプレスするコンデンサ素子として、金属化
   フィルムを用いて巻回した後押しつぶして小判形にし、
   両側面にメタリコンを施して電極とした小判形コンデン
   サ素子を用いることを特徴とする請求項１記載の金属化
   フィルムコンデンサの製造方法。