JPH07105309B2 - フィルムコンデンサとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器，電気機器に用いられるフィルムコン
デンサとその製造方法に関する。

従来の技術 近年、電子部品の小型化，軽量化，チップ化が強く要望
されており、フィルムコンデンサにおいても小型化，軽
量化，チップ化のための開発が盛んに行なわれている。

フィルムコンデンサを構造面から小型化する方法とし
て、次の手段があげられる。

（１） 誘電体として用いるフィルムを薄くする。

（２） 電極を薄くする。

（３） 静電容量に寄与しない部分を削減する。

前記方法（１）については、コンデンサの静電容量Ｃと
誘電体の厚さd,比誘電率ε，電極の対向面積Ｓの関係
が、Ｃ＝ε・S/dで表されることから明らかなように、
誘電体を薄くすることは、それによりコンデンサの形状
が小型になり、静電容量が増加するので、小型化のため
には非常に有効な方法である。そのため、現在のとこ
ろ、フィルムコンデンサ用誘電体として厚さ１μｍのポ
リエチレンテレフタレートフィルムなどが市販されてい
る。

前記方法（２）については、電極としてフィルム上に真
空蒸着法などで形成した厚さ数百Åの金属層を用いる方
法があり、フィルムコンデンサの小型化に非常に有効な
手段である。この種のフィルムコンデンサは金属化フィ
ルムコンデンサと称されている。

前記方法（３）において、静電容量に寄与しない部分
は、対向する電極とその間に位置する誘電体部分を除い
た部分である。たとえば、対向する電極のないもう一方
の電極の一部分、対向する電極間からはみ出している誘
電体部分、互いに異なる極性の各電極から電極引用しを
するための端面電極などである。これらは外部へ確実に
電極引出しをするために必要な部分である。他には保護
フィルムや外装部，リード線などがある。

このような構造面からの小型化を検討する手法以外に、
フィルムコンデンサの構成材料そのものの特性面から検
討することも考えられる。その一例として、誘電体フィ
ルムの比誘電率を高めることがある。この方法について
は、本発明の主旨から外れるので、上記の説明に止め
る。

以上のことから、フィルムコンデンサを小型化するに
は、薄くてしかも金属化されたフィルムを用いて静電容
量に寄与しない部分をなるべく削減して製造すればよい
ことがわかる。

しかしながら、薄い誘電体フィルムを用いると、工法的
に、電極から端面電極に電極引出しをすることがきわめ
てむずかしくなる。その理由について図を用いて説明す
る。

第６図（Ａ）において、61a,61bは金属化フィルムで、
電極62a,62bをそれぞれ有機材料からなるフィルム63a,6
3b上に真空蒸着法などで形成することによって構成され
ている。

64a,64bは端面電極で、それぞれ電極引出し端面65a,65b
に金属溶射法などで形成されたものである。

電極62a,62bと端面電極64a,64bとの接続状態（以下コン
タクトと称する）は、コンデンサ特性および信頼性上、
きわめて重要な要因のひとつである。

第６図（Ｂ）に示すように、電極62a,62bの側端面だけ
が端面電極64a,64bと接続されている状態では、そのコ
ンタクトが弱い。すなわち、コンデンサの充電時や放電
時に流れる電流は接続部のきわめて小さな断面積を通過
しなければならないため、この部分での抵抗が高く、ジ
ュール熱が発生して、コンタクトがはずれやすい。コン
タクトがはずれると、コンデンサの誘電正接特性が極端
に劣化し、静電容量が低下してしまう。

この問題を解決するためには、第６図（Ａ）に示すよう
に、端面電極64a,64bが、電極62a,62bの側端面だけでな
く、その主面の一部分66a,66bとも接続している状態に
しなければならない。

このような接続を可能にする方法としては、次の方法が
ある。

（ａ） 第６図（Ａ）に示すように、フィルム63a,63b
の側端面の位置をずらす。そして、このずらし量B,B′
によって生じる間隙67に端面電極64a,64bを侵入させて
電極62a,62bの主面の一部分と接続する。

（ｂ） 第７図（Ａ）に示すように、フィルム63a,63b
の側端部分に切欠部分68を設け、この部分68によって生
じる間隙69に端面電極を侵入させて、電極62a,62bの主
面の一部分と接続させる。

（ｃ） 第７図（Ｂ）に示すように、フィルム63a,63b
の側端部に厚さ方向の凹凸をもたせた変形部分（以下エ
ンボスと称す）70を設け、このエンボス70によって生じ
る間隙71に端面電極を侵入させて電極62a,62bの主面の
一部分と接続させる。

ところが、これらの方法はコンデンサの小型化という観
点からみると、いずれも小型化を妨げる要因をもってい
る。上述のようなずらし部分や欠け，エンボスはある程
度の大きさをもって設けなければ、良好なコンタクトを
確保することができない。なぜならば、金属化フィルム
の積層工程もしくは巻回工程において、ずらし，欠けま
たはエンボスの位置を精度よく合致させるために、どう
してもそれらをある程度の大きさとしなければならない
からである。通常は、前記「ずらし」，「切欠」，「エ
ンボス」の大きさを、フィルム幅方向の寸法で少なくと
も0.1mm以上、好ましくは0.2mm以上としている。これら
は、静電容量に寄与しない部分であり、コンデンサにお
いて良好なコンタクトを得る上で容積的にかなり大きな
部分を占める必要があることから、上述の手法はコンデ
ンサの小型化をいちじるしく困難なものとする。

次に、前記方法を量産性の面から考える。量産性の高い
工法としては、第２図（Ａ）に示すように、広幅の金属
化フィルム1a,1bに、複数のコンデンサ要素が形成でき
るよう、フィルムの長さ方向に延びる非金属化部7a,7b
を複数条設けておき、これを積層もしくは巻回した後
に、個別のコンデンサ要素に切断する工法（以下広幅工
法と称す）がある。

前記（ａ）の方法では、広幅工法を用いるとずらし部分
を形成することができないので、必ずコンデンサ要素を
一条づつ形成しなければならない。それに対して、前記
（ｂ），（ｃ）の方法によれば、広幅工法を用いること
ができるので、量産性が高い。

最近、フィルムの電極引出し断面を化学的に選択的に除
去して電極端面を露出させ、端面電極と接続する工法が
提案されている。この工法は、広幅工法が使えるので、
量産性に優れている。しかも、コンタクトを得るために
行われるフィルムの選択的除去が、フィルムを積層もし
くは巻回した後に行われるために、非常に狭い幅で精度
よく除去することができる。したがって、小型化の点で
非常に優れている工法である。また、第５図に示すよう
に、蒸着電極2a,2bの表面部分と端面電極4a,4bとが接続
されるために、電気的に必要なコンタクトを得ることが
できる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記工法を用いてチップ形の金属化フィ
ルムコンデンサを製造し、それをプリント基板上に表面
実装してEIAJのRC−3402に規定する「曲げたわみ試験」
（前記規格はチップ形積層セラミックコンデンサに適用
するものであるが、フィルムコンデンサに関する同等の
規格がないので代用する）に供すると、コンタクトがは
ずれて、誘電正接特性が不良になることがあった。

また、第８図にすように、前記工法で製造したコンデン
サを母体81とし、これを回転刃82で切断して個別のコン
デンサ素子83を得る工法を用いた場合には、切断時の機
械的ストレスによって誘電正接特性が不良になることが
あった。

さらにまた、端面電極にリード線を溶接すると、溶接後
に誘電正接特性が不良になることがあった。

これらは前記工法によるコンタクトが電気的には必要条
件を備えているものの、端面での付着力が弱く、またコ
ンタクト部分にかかる種々の機械的ストレスに対して蒸
着電極が弱いために切れやすいことが原因であることが
わかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蒸着電極
であっても機械的ストレスを受けて切断を生じるような
ことがなく、電極と端面電極との良好な接続状態が保持
でき、機械的ストレスに強い、小型のフィルムコンデン
サと、量産性よく製造できる方法を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 本発明のフィルムコンデンサは、複数の電極と、前記複
数の電極間に配置されている有機材料からなる誘電体膜
と、電極引出し端面にそれぞれ付与されかつ前記電極と
交互に接続されている端面電極とを備え、かつ電極引出
し端面部分における前記電極と前記誘電体膜との間もし
くは前記誘電体膜間の少なくとも一方に、電極または誘
電体膜がめくれることによる間隙を設け、この間隙に前
記端面電極の少なくとも一部分をくい込ませた構成を有
している。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法は複数の
電極と、前記複数の電極間に配置されている有機材料か
らなる誘電体膜とで構成されている積層体もしくは巻回
体の電極引出し端面部分に、前記電極と前記誘電体膜と
の間もしくは前記誘電体膜間の少なくとも一方に、電極
または誘電体膜がめくれることによる間隙を形成する工
程と、前記誘電体膜の電極引出し端面側部分と前記間隙
に露出する表面とを、反応性のガスに接触させて、選択
的に除去する工程と、前記電極引出し端面に端面電極を
形成する工程とを有している。

また、複数のコンデンサ要素を有する積層体もしくは巻
回体を、各コンデンサ要素の電極引出し端面となる位置
で刃物によって切断することにより前記電極と前記誘電
体膜との間もしくは前記誘電体膜間の少なくとも一方に
電極または誘電体膜がめくれることによる間隙を形成す
る工程を有している。

作用 前記構成により、本発明のフィルムコンデンサにおいて
は、端面電極の少なくとも一部分が、金属化フィルム同
士の間隙や誘電体膜の選択的除去部分に侵入しているの
で、端面電極と巻回体もしくは積層体との付着力が向上
する。そのため、機械的ストレスがかかっても蒸着電極
が切れることがなく、機械的ストレスがかかる切断，溶
接，曲げたわみ試験などに供しても、コンタクトを良好
なまま保持される。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法において
は、巻回体もしくは積層体を各コンデンサ要素の電極引
出し端面位置で切断するときに刃物によるのでひずみが
でき、電極と誘電体膜の端面位置の層間にめくれること
による間隙を形成し、また、誘電体膜の電極引出し端面
側部分と切断によって形成される間隙に露出している誘
電体膜の一部分を選択的除去することで、その後に形成
される端面電極が巻回体もしくは積層体に強固に付着
し、かつ良好なコンタクトが得られる。

実 施 例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本実施例における積層形フィルムコンデンサの
断面図である。

図において、1a,1bは片面金属化フィルムで、電極2a,2b
を有機材料からなる誘電体膜（以下フィルムと称す）3
a,3b上にそれぞれ真空蒸着法で形成したものである。4
a,4bは金属溶射法で形成した端面電極で、その一部分５
が電極2a,2bとフィルム3a,3bとの間、もしくはフィルム
3a,3bの間にくい込んでいる。

端面電極4a,4bの一部分５が、上述のように層間にくい
込んでいることにより、片面金属化フィルム1a,1bの積
層体と端面電極4a,4bとの付着力が非常に強くなってい
る。

6a,6bはそれぞれ電極2a,2bの突き出し部で、フィルム3
a,3bの電極引出し端面側部分を後述するように選択的に
除去することによって形成されたものであり、電極2a,2
bがこれら突き出し部6a,6bで端面電極4a,4bと接続され
ている。この接続状態は、端面電極4a,4bが電極2a,2bの
表面と接続されているので、非常に良好なコンタクトが
得られる。

以下、その具体例について述べる。

誘電体となる厚さ２μｍのポリエチレンテレフタレート
フィルム3a,3b上に、アルミニウムを真空蒸着して厚さ5
00Åの電極2a,2bを形成して、片面金属化フィルム1a,1b
を作製した。そして、この片面金属化フィルム1a,1b上
に、マスキング法により、フィルム長さ方向に延びる複
数条の非金属化部分を設けた。

この片面金属化フィルム1a,1bを非金属化部分７の位置
をずらして重ね、それを第２図（Ａ）に示すように平板
状のボビン８に巻き取り、加熱しながらプレスした後、
ボビン８から切断，分離して、第２図（Ｂ）に示すよう
な、複数のコンデンサ要素を有する積層体９を得た。

この積層体９を、この積層方向に向って各コンデンサ要
素の電極引出し端面位置A,A′で、鋭利な刃物たとえば
剃刀を用いて切断して、第２図（Ｃ）に示すコンデンサ
要素10を得た。剃刀等を用いると図からも明らかなよう
に刃圧によりひずみができ電極2a,2bおよびフィルム3a,
3bがたれて切断される。この切断によって、コンデンサ
要素10の電極引出し端面11a,11bには、フィルム3a,3bと
電極2a,2bとの間、もしくはフィルム3a,3bの間には電極
または誘電体膜がめくれることによる間隙12が多数形成
されていた。

このようにして得られたコンデンサ要素10の電極引出し
端面11a,11bと間隙12に、酸素を高周波電界によって電
離して得られる反応性の高いガスを反応させて、フィル
ム電極引出し端面側部分と、間隙部分に露出するフィル
ム3a,3bの表面の一部分を選択的に除去した。フィルム
電極引出し端面側部分の除去幅は当初の電極引出し端面
11a,11bから0.05mmとした。

フィルム3a,3bの選択的除去により、電極2a,2bが第２図
（Ｄ）に符号13a,13bで示したような突き出した形とな
った。その後、亜鉛を金属溶射法で電極引出し端面11a,
11bにそれぞれ吹付けて、端面電極4a,4bを形成し、コン
デンサ素子を得た。

このようにして得られたコンデンサ素子を切断して観察
すると、第１図に示すように、端面電極4a,4bの一部分
が、電極2a,2bとフィルム3a,3bとの間、もしくはフィル
ム3a,3b間の電極引出し端面側の一部分に多数介挿され
ていた。しかし、それらは対向する電極にまでは達して
いなかった。

比較例Ａとして、同じ片面金属化フィルムを用いて積層
体を作製し、電極引出し端面位置でレーザー光により切
断して、間隙のないコンデンサ要素10を作製し、それを
フィルムの選択的除去工程以下の同じ工程に供してコン
デンサ素子を得た。

得られた比較例Ａのコンデンサ素子を切断して観察する
と、第５図に示すように、電極2a,2bとフィルム3a,3bと
の間、もしくはフィルム3a,3b間には端面電極4a,4bが介
挿していなかった。

比較例Ｂとして、同じ片面金属化フィルムを用いて積層
体を作製し、電極引出し端面位置で切断した後、フィル
ムの選択的除去工程に供さずに、そのまま端面電極を形
成する工程に供してコンデンサ素子を得た。

比較例Ｃとして、同じ厚さの金属化フィルムを用い、0.
2mmのずらしを設けてコンデンサ素子を作製した。

以上のようにして得られた本発明のコンデンサと、比較
例Ａ〜Ｃのコンデンサとについて、日本電子機器工業会
（EIAJ）のRC−3402に規定する「曲げたわみ試験」に供
した。また、さらに曲げたわみ回数を10回にした試験に
供した。試料数はそれぞれ10個とし、試験前後に、周波
数1kHzで誘電正接を測定した。

その結果を第３図に示す。

第３図に示すように、本発明のフィルムコンデンサは、
10回の曲げたわみ試験に対しても誘電正接の変化が認め
られず、それに加えられる機械的ストレスに対して耐え
得るものであることが明らかである。

一方、比較例Ａは、曲げたわみ試験によって誘電正接が
非常に増大するだけでなく、そのばらつきも大きなもの
であった。比較例Ｂは、誘電正接が初期状態ですでに非
常にばらついているだけでなく、曲げたわみ試験によっ
てその値がいちじるしく増大し、かつそのばらつきも大
きなものであった。比較例Ｃは、これら比較例A,Bに比
べて、曲げたわみ試験による誘電正接の変化が非常に少
ないが、本発明品に比べて曲げたわみ試験でかなりばら
つくことが認められた。

さらに、本発明と比較例Ａ〜Ｃのコンデンサ素子の端面
電極の付着力について、引張試験に供して、その破壊強
度によって試験した。その結果を第４図に示す。

第４図に示すように、本発明のフィルムコンデンサは、
端面電極の付着力が非常に強く、そのばらつきの小さい
ことがわかる。

これに対して、比較例A,Bにおいては、いずれも端面電
極の付着力が小さい。比較例Ｃは、これら比較例A,Bに
比べて、その付着力が大きいものの、付着力のばらつき
が非常に大きく、信頼性に劣っている。

以上のように、本発明のコンデンサは、端面電極の一部
分が電極とフィルムとの間もしくはフィルム間に挿入さ
れているので、端面電極の付着力が強く、そのためコン
デンサ素子に加わる機械的ストレスに対して強いことが
わかる。また、従来の「ずらし」，「へこみ」，「エン
ボス」などを形成する方法に比較して、それらの静電容
量に寄与しない部分を小さくできるために、コンデンサ
素子を小型化できる。さらにまた、広幅巻取工法を用い
ることができるので量産化に優れている。

なお、本実施例では誘電体としてポリエチレンテレフタ
レートを使用し、それに電極としてアルミニウムを真空
蒸着して形成し、さらに端面電極として亜鉛を金属溶射
して形成したものを用いたが、構成材料や、電極および
端面電極の形成法はこれに限られるものでなく、通常の
フィルムコンデンサで用いられる材料や、電極および端
面電極の形成方法を用いることができる。

また、コンデンサの構造としては、本実施例に示した積
層形に限られるものでなく、巻回形に対しても上述と同
等効果が得られるのは言うまでもないことである。

さらに、フィルムの構造も、本実施例で示した片面金属
化フィルムに限られるものでなく、両面金属化フィルム
や、金属化フィルムの少なくとも片面に誘電体を形成し
た複合フィルムを用いても、上述と同等の効果を得るこ
とができる。そしてまた、本発明は、金属化フィルムに
限らず、箔電極を使用したフィルムコンデンサであって
も、同等の効果が得られる。

フィルムの選択的除去方法も、本実施例に限られるもの
でなく、たとえばフッ素や水素を活性化して反応性を高
めたガスなどを用いることができる。

発明の効果 本発明のフィルムコンデンサは、端面電極の少なくとも
一部分が、電極引出し端面部分において電極と誘電体膜
との間もしくは誘電体膜間の少なくとも一方に形成され
ためくれによる間隙にくい込むことになるので、端面電
極の付着力を向上させることができ、そのため端面電極
と電極の良好な接続状態を、機械的なストレスを受けて
も保つことができる。したがって小型でかつ機械的スト
レスに対して信頼性の高いフィルムコンデンサを提供す
ることができる。

また、本発明のフィルムコンデンサの製造方法は、電極
引出し端面部において電極と誘電体膜との層間、もしく
は誘電体膜と誘電体膜の層間に間隙を設けることがで
き、さらに前記間隙に露出する誘電体膜が除去された部
分を設けることができるので、端面電極の付着力が向上
し、機械的ストレスに対して信頼性の高い、小型のフィ
ルムコンデンサを量産性よく生産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるフィルムコンデンサの一実施例
の断面図、第２図はその製造方法の一例を説明するため
の図であり、同図（Ａ）は平板状のボビンを使用した巻
取り工程を示す斜視図、同図（Ｂ）は平板状のボビンか
ら分離した積層体の断面図、同図（Ｃ）は積層体を切断
した状態を示す断面図、同図（Ｄ）は積層体の電極引出
し端面部分を選択的に除去した状態を示す断面図、第３
図は本発明と比較例のコンデンサについて曲げたわみ試
験をした結果を対比して示す図、第４図は同じく端面電
極の付着強度を対比して示す図、第５図は比較例の断面
図、第６図（Ａ）は従来例の断面図、同図（Ｂ）は他の
比較例の断面図、第７図（Ａ）はフィルム側端部に切欠
き部分を設けたコンデンサの一例を示す斜視図、同図
（Ｂ）は同じくエンボスを設けたコンデンサの一例を示
す斜視図、第８図はコンデンサ母材を切断してコンデン
サ素子を得る工程を示す斜視図である。 1a,1b……片面金属化フィルム、2a,2b……電極、3a,3b
……誘電体膜（フィルム）、4a,4b……端面電極、５…
…端面電極の一部分、6a,6b……電極2a,2bの突き出し
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 4/32 ３０５ Ｂ 9174−5Ｅ (72)発明者 菊地 稔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−22612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−190828（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−37564（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電極と、前記複数の電極間に配置さ
   れている有機材料からなる誘電体膜と、電極引出し端面
   にそれぞれ付与されかつ前記電極と交互に接続されてい
   る端面電極とを備え、かつ電極引出し端面部分における
   前記電極と前記誘電体膜との間もしくは前記誘電体膜間
   の少なくとも一方に、電極または誘電体膜がめくれるこ
   とによる間隙を設け、この間隙に前記端面電極の少なく
   とも一部分をくい込ませたフィルムコンデンサ。
2. 【請求項２】複数の電極と前記複数の電極間に配置され
   ている有機材料からなる誘電体膜とで構成されている積
   層体もしくは巻回体の電極引出し端面部分に、前記電極
   と前記誘電体膜との間もしくは前記誘電体膜間の少なく
   とも一方に、電極または誘電体膜がめくれることによる
   間隙を形成する工程と、前記誘電体膜の電極引出し端面
   側部分と前記間隙に露出する表面とを、反応性のガスに
   接触させて選択的に除去する工程と、前記電極引出し端
   面に端面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
   フィルムコンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】複数の電極と、前記複数の電極間に配置さ
   れている有機材料からなる誘電体膜とで構成され、複数
   のコンデンサ要素を有する積層体もしくは巻回体を、こ
   の積層方向に向かって各コンデンサ要素の電極引出し端
   面となる位置で刃物によって切断することにより前記電
   極と前記誘電体膜との間もしくは前記誘電体膜間の少な
   くとも一方に電極または誘電体膜がめくれることによる
   間隙を形成する工程と、前記誘電体膜の電極引出し端面
   側部分および前記間隙に露出する表面を反応性のガスに
   接触させて選択的に除去する工程と、前記電極引出し端
   面に端面電極を形成する工程とを含むことを特徴とする
   フィルムコンデンサの製造方法。