JPH03241807A - チップ型金属化フィルムコンデンサ - Google Patents

チップ型金属化フィルムコンデンサ

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JPH03241807A
JPH03241807A JP2038671A JP3867190A JPH03241807A JP H03241807 A JPH03241807 A JP H03241807A JP 2038671 A JP2038671 A JP 2038671A JP 3867190 A JP3867190 A JP 3867190A JP H03241807 A JPH03241807 A JP H03241807A
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JP
Japan
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film
vapor
deposited metal
metallized film
metallized
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Pending
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JP2038671A
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English (en)
Inventor
Michiharu Kamiya
三千治 神谷
Shinsuke Itoi
真介 糸井
Shuji Otani
修司 大谷
Kazuhiko Takahashi
和彦 高橋
Yasuo Iijima
飯島 康男
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、金属化フィルムを用いて構成される金属化フ
ィルムコンデンサに関するものである。
従来の技術 金属化フィルムコンデンサの誘電体として、ポリプロピ
レン(以下PPと略す〉、ポリエチレンテレフタレート
(以下PETと略す)などのプラスチックフィルム及び
絶縁紙(以下総称して誘電体フィルムと称す)が使用さ
れている。そして、このような誘電体フィルムの片面ま
たは両面に電極材料としての金属を真空蒸着するなどし
て金属化フィルムが作られる。電極材料には、コンデン
サの用途、性能などにより種々の金属が用いられている
このようにして得られた金属化フィルムを、巻回または
積層したのち、メタリコン処理により外部電極の取り出
しを行い、コンデンサ素子を得ている。このような金属
化フィルムコンデンサは、電極材料に数百A厚み程度の
蒸着金属を用いるため、素子の小型化が可能で、また蒸
着電極にアルミニウムまたはその合金を用いた場合、自
己回復性に優れたコンデンサを実現することができ、こ
れがコンデンサの破壊電圧の向上に寄与し、単位フィル
ム厚み当りの印加可能な電圧(以下電位傾度と称す)を
上げることができる。すなわち、更なる素子の小型化に
大きく寄与することとなる。
また、この自己回復性によって、コンデンサ素子自体の
信頼性確保はもとより、コンデンサ素子が電子機器等に
用いられた場合、機器の異常時にもコンデンサ素子が短
絡状態になりにくいといった機器としての信頼性確保に
も大きな役割をはたしている。第3図に自己回復性の原
理図を掲げる。
アルミニウム及びその合金が蒸着金属の場合、自己回復
性に優れる理由としては、アルミニウム及びその合金の
蒸発エネルギーが比較的低く飛散しやすい上に、飛散後
アルミニウム及びその合金は酸化されやすく、アルミナ
を主成分とした高絶縁物になるためである。また、この
自己回復性は、誘電体フィルムの種類によっても優劣が
生じることは、一般に知られている。
これら自己回復性を有する金属化フィルムコンデンサは
、その優れた数々の性質を生かし、家電機器、産業機器
を問わず幅広い分野で、数多く使用されている。
発明が解決しようとする課題 ところが、蒸着金属を用いた金属化フィルムコンデンサ
の場合、蒸着金属ゆえの課題も多々生じている。それら
課題の中で、大きな課題のひとつに、現在、耐湿性の問
題がクローズアップされている。電子、電気機器の屋外
使用の拡大、自動車電装品の伸長などに代表されるよう
に、機器の高性能、高信頼性化は、そのまま、それらの
機器を構成する部品にも求められている。特に、今まで
の耐湿性の規格(40℃、95%RH雰囲気下。
定格電圧印加時、1ooo時間保証;以下40℃耐湿保
証と略す〉よりも更に高いレベルへの耐湿性向上の要求
(60℃、95%RH雰囲気下、定格電圧印加時、10
00時間保証;以下60℃耐湿保証と略す)は、金属化
フィルムコンデンサにも徐々に課せられつつある。金属
化フィルムコンデンサの場合、蒸着金属という非常に薄
い膜を電極として用いているため、電気化学的な酸化反
応に対し完全な耐性を有さない限り、充分な耐湿性を得
ることはできない。その上、機器の小型化に合わせ、金
属化フィルムコンデンサにも益々の小型化対応が課せら
れつつあり、更なる誘電体フィルムの電位傾度向上の要
求は、金属化フィルムコンデンサの耐湿性、信頼性の確
保にとって大きな足カセとなっている。
これらの課題に対し、特に金属化フィルムコンデンサの
耐湿性向上のために種々の提案がなされているが、その
大半は、蒸着電極の材料、蒸着方法、蒸着電極表面上へ
の耐湿被覆処理及びコンデンサ素子への外装方法である
しかしながら、金属化フィルムコンデンサ素子内部に湿
気を全く通さないということは、現実的には不可能に等
しく、電気化学的な化学反応による蒸着電極の消失はさ
けられない。現在求められつつある素子の更なる小型化
と耐湿性の向上の要求は、金属化フィルムコンデンサに
とっては、非常に厳しい要求となっているのが現実であ
る。
課題を解決するための手段 本発明の金属化フィルムコンデンサは、エツチング液へ
の浸漬時に蒸着金属と誘電体フィルムとの界面で剥離を
生しない界面密着力を有する金属化フィルムを用いたこ
とを特徴とするものである。
本発明者らは、蒸着金属と誘電体フィルムとの密着性(
付着力)に着目した。
従来、金属化フィルムコンデンサの蒸着金属の電気化学
的な酸イヒー反応については、ある程度の知見が得られ
ていたが、誘電体フィルムと蒸着フィルムとの密着力と
、耐湿性特性との検討については殆ど成されていない。
本来、薄膜の蒸着金属と言えども、例えば、アルミニウ
ム蒸着金属などでは、誘電体フィルムとアルミニウム蒸
着金属との密着力が充分に大きければアルミニウム表面
に薄い酸化被膜が形成され、その被膜によって酸化速度
はかなり抑制され、理論的にはアルミニウムと誘電体フ
ィルムを組み合わせた金属化フィルムコンデンサとして
かなりの耐湿性能を有しているにも関わらず、現実的に
は、40℃耐湿保証が精−杯の状態である。
この理由として、鋭意研究の結果、本発明者らは、現在
、金属化フィルムコンデンサに用いられている金属化フ
ィルムの誘電体フィルムと蒸着金属との密着力が不充分
なためであるということを見い出した。すなわち、現在
用いている金属化フィルムでは、蒸着金属と誘電体フィ
ルムとの密着力が弱く、この界面に剥離が生じやすく、
界面に水分が容易に浸入すると結論づけられる。第1図
に示すように、誘電体フィルムlと蒸着金属2との密着
力が充分に大きければ、水分は蒸着金属表面3からしか
浸入できず、蒸着金属2の結晶粒界4.欠陥部5からの
水分の浸入も、誘電体フィルム1と蒸着金属2との界面
6で停止し蒸着金属の酸化反応の進む面積は、蒸着金属
2の表面3の面積にほぼ等しい。一方、第2図に示すよ
うに、誘電体フィルム11と蒸着金属12との密着力が
不充分の場合、水分は、金属化フィルム20の端部17
や、蒸着金属12の結晶粒界14.欠陥部15などを通
じて、誘電体フィルム11と蒸着金属12との界面に浸
入することとなる。この時の蒸着金属の酸化反応の進む
面積は、前記した誘電体フィルムと蒸着金属との密着力
が良好な場合に比べ約2倍あるいは、微視的には、それ
以上の効果があると予想される。第2図のように、誘電
体フィルム11と蒸着金属12との密着力が不充分な場
合、水分が界面に浸入し、またたく間に酸化反応が進行
し、蒸着金属は消失しコンデンサとしての特性を失なう
こととなるのである。この誘電体フィルムと蒸着金属と
の密着力の良非を判定する方法として本発明者らは、弱
酸性の金属化エツチング液を用いた。この金属化エツチ
ング液に、従来用いられていた金属化フィルムを浸漬す
ると、誘電体フィルムと蒸着金属との界面で剥離を生じ
てしまう。従来から用いられている金属化フィルムで満
足な密着力を有するものは得られなかった。そこで本発
明者らは、誘電体フィルムと蒸着金属との密着力が充分
に得られるような、誘電体フィルム、蒸着金属の材料開
発、工法開発また、その組み合わせの研究を通じて、本
発明を完成させた。また、現在、市場の面実装対応の急
展開に伴い、フィルムコンデンサにおいても、チップ化
の要求は年々高まっており、その対応品としてもモール
ドレスタイプのチップ金属化フィルムコンデンサが一部
上市されているものもあるが、一般的に充分な外装がな
されていない構造上の問題から、チップコンデンサとし
て耐熱性と耐湿性の両面からの対策が重要なテーマとな
っているが、本発明者らの鋭意研究の結果から、アルミ
ニウム及びその合金の蒸着膜と良好な密着力を有し、半
田リフロー工程に耐えられる耐熱性を有する最適な誘電
体フィルムを見い出すことができる。
作用 上記したように、金属化フィルムを金属エツチング液に
浸漬時、誘電体フィルムと蒸着金属との界面で剥離を生
じない金属化フィルムを用いることで、従来の誘電体フ
ィルムと同等またはそれ以上の電位傾度でもって、より
耐湿性の良好な金属化フィルムコンデンサが得られる。
特に、アルミニウム及びその合金を蒸着膜として用いた
場合、従来、40℃耐湿保証が限界であって、本発明に
よれば、60℃耐湿保証が可能となり、前述したように
、アルミニウムまたは、その合金の卓越した自己回復性
の性質とも相まって、本発明による金属化フィルムコン
デンサの産業上の利用価値は、計り知れないものである
。その中で、誘電体フィルムと蒸着金属の組み合わせと
して、ポリエチレンナフタレートフィルムとアルミニウ
ム及びその合金を用いることで、誘電体フィルムと蒸着
金属との密着力が非常に良好で、60℃耐湿保証が可能
で、しかも半田リフロー工程に耐えられる耐熱性を有す
るモールドレスタイブのチップ金属化フィルムコンデン
サを実現することができる。
実施例 以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例1 誘電体フィルムとして、各2.0μm厚のポリエチレン
ナフタレート(以下PENと略す)フィルム、PPフィ
ルム、ポリフェニレンサルファイド〈以下PPSと略す
〉フィルム、PETフィルムを用意し、蒸着金属として
は、アルミニウムを用意した。これら誘電体フィルムを
蒸着する方法として、高周波加熱方式による蒸着方法を
用い、各々300A厚の蒸着金属膜を有する金属化フィ
ルムとし7た。この各々の金属化フィルムを第1表に示
す組成の弱酸性の溶液中に浸漬したところ、第2表に示
すようにPENフィルムにアルミニウムを蒸着した金属
化フィルムのみが、誘電体フィルムと蒸着金属との界面
で剥離を生じなかった。
他の組み合わせの金属化フィルムでは、誘電体フィルム
と蒸着金属との界面でg1離を生じ、水溶液中で、蒸着
金属がワカメ状剥離を起こした。
一方、前記アルミニウムを蒸着した各金属化フィルムを
各々積層し、メタリコン処理をして外部電極を構成し、
積層形のコンデンサ素子を得た。
この素子にエポキシ粉体外装をしたのち、60℃耐湿試
験を、直流100ボルト印加条件で行った。第3表にそ
の結果を示す。表中O印は同試験で1000時間以上、
初期の静電容量に対する変化率が±10%以内であるこ
とを示す。第3表に示されるように、PENフィルムに
アルミニウム蒸着を施した金属化フィルムを用いたコン
デンサのみが60℃耐湿保証が可能であることがわかる
第  1  表 第  2  表 第  3  表 (以  下  余  白〉 実施例2 誘電体フィルムとして、各々2,5μm厚のPENフィ
ルム、PETフィルム、PPSフィルム、ポリエーテル
エーテルケトン〈以下PEEKと略す〉フィルムを用意
し、蒸着金属としては、アルミニウムを用意した。これ
ら誘電体を蒸着する方法として、高周波加熱方式による
蒸着方法を用い、各々300A厚の蒸着金属膜を有する
金属化フィルムとした。この各々の金属化フィルムを第
1表に示す組成の弱酸性の溶液中に浸漬したところ、第
4表に示すように、PENフィルムにアルミニウムを蒸
着した金属化フィルムのみが誘電体フィルムと蒸着金属
との界面で剥離を生じなかった。他の組み合わせの金属
化フィルムでは、誘電体フィルムと蒸着金属との界面で
剥離を生じ、溶液中で、蒸着金属がワカメ状剥離を起こ
した。
一方、前記アルミニウムを蒸着した各金属化フィルムを
各々積層し、メタリコン処理をして外部電極を構成し、
積層形のコンデンサ素子を得た。この素子に適当な熱エ
ージング処理を施し、モールドレスタイプのチップ金属
化フィルムコンデンサを得た。これらのチップコンデン
サを、直流100ボルト印加条件で、60℃耐湿試験を
行う一方、リフロー耐熱試験を行った結果を第5表に示
す。リフロー耐熱試験の内容は、最高温度240℃大気
雰囲気中で、1分間、チップコンデンサを保持した時、
外観不良なく、初期静電容量に対する変化率が±10%
以内の場合を合格とし、同表中O印で表わされる。第5
表から明らかなように、リフロー耐熱性を有するチップ
コンデンサであっても、PENフィルムにアルミニウム
蒸着を施したチップコンデンサ以外は60℃耐湿試験に
耐えられない。PENフィルムにアルミニウム蒸着を施
した金属化フィルムを用いたチップコンデンサのみが、
60℃耐湿保証が可能であることがわかる。
第  4  表 第  5  表 発明の効果 以上の結果から明らかなように本発明による金属化フィ
ルムコンデンサは、金属エツチング液への浸漬時、誘電
体フィルムと蒸着金属との界面で剥離を生じない金属化
フィルムを用いることで、従来の誘電体フィルムと同等
またはそれ以上の電位傾度でもって、より耐湿性の良好
な金属化フィルムコンデンサが得られる。
特に、アルミニウム及びその合金を蒸着膜として用いた
場合、従来、40℃耐湿保証が限界であったのが、本発
明によれば、60℃耐湿保証が可能となった。
また、誘電体フィルムと蒸着金属の組み合わせとしてP
ENフィルムとアルミニウム及びその合金を用いること
で、誘電体フィルムと蒸着膜との密着力が非常に良好で
、60℃耐湿保証が可能なモールドレスタイプのチップ
金属化フィルムコンデンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘電体フィルムと蒸着金属との密着力が充分に
大きい場合の金属化フィルムの断面模式図、第2図は誘
電体フィルムと蒸着金属との密着力が不充分な場合の金
属化フィルムの断面模式図、第9図はコンデンサ自己回
復性の原理説明図である。 1.11・・・・・・誘電体フィルム、2,12・・・
・・・蒸着フィルム、3,13・・・・・・蒸着金属表
面、4,14・・・・・・蒸着金属の結晶粒界、5,1
5・・・・・・蒸着金属の欠陥部、10..20・・・
・・・金属化フィルム、6゜16・・・・・・誘電体フ
ィルムと蒸着金属の界面、17・・・・・・金属化フィ
ルムの端部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誘電体フィルムの片面または両面に蒸着金属を形
    成してなる金属化フィルムを巻回または積層し構成され
    る金属化フィルムコンデンサにおいて、エッチング液へ
    の浸漬時に蒸着金属と誘電体フィルムとの界面で剥離を
    生じない界面密着力を有する金属化フィルムを用いたこ
    とを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
  2. (2)金属化フィルムのエッチング液として、CH_2
    (OH)COOHとアルキルフェニルポリオキシエーテ
    ルと水を主成分とする溶液を用い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。
  3. (3)誘電体フィルムとして、ポリエチレンナフタレー
    トフィルム、蒸着金属としてアルミニウムまたはその合
    金を組み合わせ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。
  4. (4)金属化フィルムコンデンサがモールドレスタイプ
    のチップ金属化フィルムコンデンサであることを特徴と
    する請求項3記載の金属化フィルムコンデンサ。
JP2038671A 1990-02-20 1990-02-20 チップ型金属化フィルムコンデンサ Pending JPH03241807A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011171362A (ja) * 2010-02-16 2011-09-01 Mitsubishi Shindoh Co Ltd フィルムコンデンサ用金属蒸着フィルムおよびフィルムコンデンサ

Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55163830A (en) * 1979-06-07 1980-12-20 Marukon Denshi Kk Condenser
JPS61174710A (ja) * 1985-01-30 1986-08-06 株式会社 指月電機製作所 積層形フイルムコンデンサの製造方法
JPS62203315A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 松下電器産業株式会社 コンデンサ

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