JPH11283861A - コンデンサ用誘電体フィルムおよびコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温下での熱変形量が小さく、コンデンサ容量
の低下が少ない優れたコンデンサ用誘電体フィルムと、
かかるコンデンサ用誘電体フィルムを用いてなるコンデ
ンサを提供すること。 【解決手段】厚さが１〜５０μｍの範囲であるプラスチ
ックフイルムの少なくとも片面に、厚さが０．２〜１０
μｍの範囲であるガラス転移点が０〜１００℃の樹脂塗
膜層が形成されてなり、該プラスチックフィルムの１５
０℃×２時間の熱収縮率値が長さ方向（ＭＤ）が０．５
〜３．５％の範囲であり、かつ幅方向（ＴＤ）が−１．
０〜２．５％の範囲であり、かつ樹脂塗膜面の表面粗さ
Ｒａが２０〜６０ｎｍの範囲であり、かつ明細書中定義
するブロッキングのレベルが１０ｇ未満であることを特
徴とするコンデンサ用誘電体フィルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ用誘電
体フィルム、及びこれを用いたコンデンサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、誘電体フイルムに熱可塑性樹
脂層を設けたコンデンサ用誘電体フイルム及びそれを用
いた巻回型コンデンサが、例えば特公平３−１２４４７
号公報で知られている。

【０００３】該公報には、熱可塑性樹脂層を塗着した誘
電体フイルムと蒸着金属が、互いに接するように交互に
積層または巻回して、熱可塑性樹脂層の融点又は軟化点
より高い温度で加熱密着する技術が開示されている。該
公報によれば、この熱可塑性樹脂層と電極となる蒸着金
属が密着することで、コンデンサの破壊を防止し、コン
デンサ寿命を延ばすとともに、信頼性を向上させる効果
が得られると、教示されている。

【０００４】しかしながら該公報では、誘電体フイルム
と蒸着金属とを密着する際、加熱温度を高くしなければ
充分な密着力を得ることができず、このため基材のプラ
スチックフイルムが熱変形を起して、コンデンサ容量が
低下する欠点があり、また積層体にプレス加工を施して
誘電体フイルムと蒸着金属の密着力を向上させようと、
プレス圧力を強くしても密着力の向上には限界があり、
また、強い圧力で電極金属がストレスを受けて、コンデ
ンサ性能を低下させる欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題を
解決し、特に高温下での熱変形量が小さく、コンデンサ
容量の低下が少ない優れたコンデンサ用誘電体フィルム
と、かかるコンデンサ用誘電体フィルムを用いてなる優
れたコンデンサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
コンデンサ用誘電体フィルムと、かかるコンデンサ用誘
電体フィルムを用いてなるコンデンサは、次の構成から
なる。

【０００７】［１］厚さが１〜５０μｍの範囲であるプ
ラスチックフイルムの少なくとも片面に、厚さが０．２
〜１０μｍの範囲であるガラス転移点が０〜１００℃の
樹脂塗膜層が形成されてなり、該フィルムの１５０℃×
２時間の熱収縮率値が長さ方向（以下ＭＤ）が０．５〜
３．５％の範囲であり、かつ幅方向（以下ＴＤ）が−
１．０〜２．５％の範囲であり、かつ樹脂塗膜面の表面
粗さＲａが２０〜６０ｎｍの範囲であり、かつ明細書中
定義するブロッキングのレベルが１０ｇ未満であること
を特徴とするコンデンサ用誘電体フィルム。

【０００８】［２］明細書中定義するブロッキングのレ
ベルが２ｇ未満であることを特徴とする上記［１］に記
載のコンデンサ用誘電体フィルム。

【０００９】［３］プラスチックフィルムがポリエステ
ルフィルムであることを特徴とする上記［１］または
［２］に記載のコンデンサ用誘電体フィルム。

【００１０】［４］樹脂塗膜層を構成する樹脂が、ポリ
エステル系樹脂を主成分とすることを特徴とする上記
［１］〜［３］のいずれかに記載のコンデンサ用誘電体
フィルム。

【００１１】［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記
載のコンデンサ用誘電体フィルムの樹脂塗膜面と電極金
属が接するように対向してなり、かつ該コンデンサ用誘
電体フィルムと電極金属が積層又は巻回してなるコンデ
ンサ。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の誘電体フィルムであるプ
ラスチックフィルムとしては、コンデンサとしたときの
誘電特性や、工業的利用性からポリエステルフイルム
（特に、エチレンテレフタレ−ト構成単位が８０％以上
のポリエチレンテレフタレ−トフイルム）あるいはポリ
プロピレンフィルムが好ましい。かかるプラスチックフ
ィルムの１５０℃×２時間におけるＭＤ熱収縮率値が
０．５〜３．５％の範囲であることが必要である。ＭＤ
熱収縮率値が０．５％未満の場合、コンデンサ素子製造
時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温にさらされた
場合、フイルムの縮みが小さく、場合によってフイルム
が伸びて素子の巻締まりが少なく、フイルムと金属電極
との層間にエア−ボイドが残留し、このため課電時に内
部コロナが発生して、コンデンサ性能を著しく低下させ
る欠点がある。ＭＤ熱収が３．５％を越えると、コンデ
ンサ素子製造時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温
にさらされた場合、コンデンサ素子が熱変形して、コン
デンサ容量が著しく低下する欠点がある。更に好ましく
はＭＤ熱収縮率値が１．５〜３．５％の範囲が望まし
い。 また、かかるプラスチックフィルムの１５０℃×
２時間におけるＴＤ熱収縮率値が−１．０〜２．５％の
範囲であることが必要である。ＴＤ熱収縮率値が−１．
０％未満の場合、コンデンサ素子製造時の熱処理工程
や、素子が外的条件で高温にさらされた場合、フイルム
の縮みが小さく、場合によってフイルムが伸びて素子の
巻締まりが少なく、フイルムと金属電極との層間にエア
−ボイドが残留し、このため課電時に内部コロナが発生
して、コンデンサ性能を著しく低下させる欠点がある。
ＴＤ熱収縮率値が２．５％を超えると、コンデンサ素子
製造時の熱処理工程や、素子が外的条件で高温にさらさ
れた場合、コンデンサ素子が熱変形して、コンデンサ容
量が著しく低下する欠点がある。更に好ましくはＴＤ熱
収縮率値が０〜１．５％の範囲が望ましい。

【００１３】プラスチックフィルムの厚さは、１〜５０
μｍの範囲であることが必要である。プラスチックフイ
ルムの厚さが１μｍ未満の場合、加工時のフイルム破れ
や、その取扱い性に問題があり、５０μｍを超えると充
分なコンデンサ容量を得るために、コンデンサ素子が大
きくなりすぎるという不具合が生じる。プラスチックフ
イルムの厚みが３〜２５μｍであることが好ましい。

【００１４】本発明におけるプラスチックフィルムの樹
脂塗膜面の表面粗さＲａは２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下で
あることが必要である。２０ｎｍ未満では、素子巻き時
にフィルムの滑りが悪くエアボイドを生じやすくなる。
６０ｎｍより大きいと、粗すぎて蒸着フィルムとの密着
が悪くなる。

【００１５】本発明におけるプラスチックフィルムのブ
ロッキングレベルは１０ｇ未満であることが必要であ
る。ブロッキングレベルが１０ｇよりも高いと素子巻き
時に張力変動を起こしやすく、これが金属蒸着フィルム
との密着を不均一にすることによりコンデンサー中にエ
アボイドを生じさせる。ブロッキングレベルの好ましい
範囲は２ｇ未満である。本発明におけるブロッキングレ
ベルとは、後述する測定方法により得られる値で表され
る。

【００１６】また本発明に用いるプラスチックフイルム
の製法は、特に限定されるものではなく、得られるフイ
ルムの厚みの均一性や、機械特性に優れている点で二軸
延伸法が好ましいが、一軸延伸法によるものであっても
かまわない。もちろん、インフレ−ション法、ステンタ
−法のいずれでもかまわない。ただし、本発明に用いる
プラスチックフイルムの熱収縮率値を前記の範囲にする
ことで、発明の効果を得ることができる。熱収縮率値を
前記の範囲にするには、フイルム製膜時の延伸倍率と熱
処理温度、またフイルムに樹脂塗膜層を施す塗工時の張
力と加工温度で適宣選択することができる。

【００１７】次に、本発明に用いるプラスチックフイル
ムの製造方法の一例について説明する。ただし、本発明
のプラスチックフイルムは、以下の製造方法に限定され
るものではない。

【００１８】テレフタル酸とエチレングリコ−ルの共重
合からなる重量平均分子量が３５０００〜４００００
で、融点が２６０〜２７０℃、ガラス転移点が６７〜７
１℃のペレット状のポリエチレンテレフタレ−ト樹脂を
十分に乾燥して、押出機に供給する。供給されたペレッ
トを２７０〜３５０℃に加熱溶融し、２０００〜４００
０ｐｏｉｓｅの粘度を持つ溶融流体とする。溶融流体は
フィルタ−で濾過され、スリットを施したＴダイよりシ
−ト状に押し出して、４０〜６８℃のチルロ−ルで冷却
固化されて未延伸シ−トになる。次に、この未延伸シ−
トを８０〜１００℃の温度でＭＤに２．５〜５．０倍に
延伸する。ＭＤ延伸後は一端４０〜６８℃の温度まで冷
却後、ステンタ−に送り込み、更に９０〜１３０℃の温
度でＴＤに３．０〜６．０倍に延伸する。このようにし
て二軸延伸されたフイルムは、そのまま同じステンタ−
内の熱処理ゾ−ンへ送り込まれ、ここで１８０〜２４０
℃の温度で１〜３０秒間熱処理される。この熱処理でフ
イルムの結晶化度が大幅に上がり、熱的特性が大幅に向
上するばかりか、フイルムの強度や寸法安定性も同時に
向上することができる。ステンタ−内で熱処理されたフ
イルムは、ステンタ−アウト後ほぼ常温まで冷却され、
巻取機で巻き取られる。ここで巻き上げられたフイルム
ロ−ルをスリッタ−にかけて、必要な幅、巻き長さに切
断し巻き上げる。

【００１９】本発明の樹脂塗膜層を形成する樹脂は、電
気的特性や工業的利用性からポリエステル系樹脂が好ま
しい。ポリエステル系樹脂は、例えばテレフタル酸やイ
ソフタル酸などの多価カルボン酸とエチレングリコ−ル
や１，２−プロピレングリコ−ルなどの多価ヒドロキシ
化合物の常法の重合反応によって、工業的に合成するこ
とができる。また、樹脂のガラス転移点は０〜１００℃
の範囲であることが必要である。ガラス転移点が０℃未
満の樹脂を用いた場合、フイルムにベタツキ感が生じて
フイルムの滑り性が悪くなり、巻取ジワが起こりやすく
なる。特に高速巻取加工時に十分な対応ができなくな
る。また、ガラス転移点が１００℃以上の樹脂を用いて
コンデンサを作成した場合、樹脂と電極金属との層間に
空気などが残留しやすくなり、このため課電時に内部コ
ロナが発生してコンデンサ性能を著しく低下させる。好
ましくは、ガラス転移点が１５〜７０℃の範囲にあるも
のが望ましい。また、樹脂塗膜層を形成する場合、１種
類のポリエステル樹脂の単独使用でも、２種類以上のポ
リエステル樹脂の混合や多層複合であってもかまわな
い。

【００２０】樹脂塗膜層の厚さは、０．２〜１０μｍの
範囲であることが必要である。樹脂塗膜層の厚さが０．
２μｍ未満の場合、コンデンサ素子製造時の熱処理工程
で、樹脂と電極金属との密着性が劣るばかりか、均一な
樹脂塗膜層が得にくいため塗膜むらが生じて、製品の品
質のバラツキが大きくなる。また樹脂塗膜層の厚が１０
μｍを超えると、密着力が飽和するばかりか、ブロッキ
ングが発生しやすい。この樹脂塗膜層の厚さが０．３〜
５μｍの範囲であることが好もしい。

【００２１】本発明のコンデンサ用プラスチックフィル
ムの樹脂塗膜層を形成する方法としては、特に限定はな
いが、既知のコ−ティング方式、例えば、リバ−スロ−
ルコ−タ−、グラビアコ−タ−、ロッドコ−タ−、エア
ドクタ−コタ−などが挙げられるが、これ以外の塗工装
置であってもかまわない。また、塗布液を塗布する場
合、フイルムの製造工程内、フイルムの製造工程外いず
れであってもかまわない。

【００２２】本発明のコンデンサに用いる金属電極は、
特に制限はなく、常法の真空蒸着法などにより、フイル
ムに金属蒸着層を施した金属化フイルムや、箔巻きコン
デンサによく用いられる金属箔であってもかまわない。
また、金属電極を構成する金属も特に制限はなく、例え
ばＡｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉなどから
なり、１種類の金属の単独、または２種以上の金属の合
金や多層複合であってもかまわない。

【００２３】本発明はコンデンサ用誘電体フィルムの樹
脂塗膜面と電極金属が接するように対向し、積層又は巻
回してコンデンサとする。かかるコンデンサ素子は積層
又は巻回し後、常法に従って、例えば熱プレス、メタリ
コン、リ−ド線取り付け、電圧処理、外装樹脂加工など
の工程を経てコンデンサとなるが、これに限定されるも
のではない。

【００２４】次ぎに本発明における物性等の特性の測定
方法および評価方法について、下記する。 （１）熱収縮率（％） ＪＩＳ−Ｃ２３１８に準ずる。（１５０℃×２時間） （２）初期コンデンサ容量（μＦ） 課電前のコンデンサ素子を、安藤電気製ＬＣＲメ−タ−
（タイプＡＧ−４３１１）を用いて、２５℃の雰囲気中
で、電圧１Ｖ、周波数１ＫＨｚの条件で容量を測定し
た。 （３）課電コンデンサ容量（μＦ） コンデンサ素子を１１０℃の高温中で７ＫｖＤＣの電圧
を１０００時間課電し、初期コンデンサ容量測定時と同
様に安藤電気製ＬＣＲメ−タ−で、課電後の容量を測定
した。 （４）容量変化率（％） 容量変化率は、次式で求めた。

【００２５】

【数１】 （５）誘電正接（％） コンデンサ容量測定時と同様に安藤電気製ＬＣＲメ−タ
−で、誘電正接測定した。 （６）ブロッキングレベル ２枚のコンデンサ用誘電体フィルムを、表裏面が向かい
合い接するうに重ねて５０ｍｍ角にカットし、これを１
つの試験片として１サンプルにつき１０片の試験片を用
意する。試験片どうしが密着しないように、試験片と試
験片の間に離型紙を挿入して重ね合わせ、凹凸のない滑
らかなガラス板に挟み、その上から４０ｇ／ｃｍ² 加重
して、４０℃×８５％ＲＨの条件下で７日間放置する。
その後、試験片の剥離強度を引張り試験機にて、９０度
の剥離角度で引張り速度２００ｍｍ／分の条件で剥離強
度を求める。この剥離強度がブロッキングレベルであ
る。

【００２６】ブロッキング性の判定 ○ ： 剥離強度が２ｇ／ｃｍ未満 △ ： 剥離強度が２〜１０ｇ／ｃｍ未満 × ： 剥離強度が１０ｇ／ｃｍ以上

【００２７】

【実施例】以下、実施例及び比較例により具体的かつ詳
細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるも
のではない。

【００２８】［実施例１］テレフタル酸とエチレングリ
コ−ルの共重合からなる重量平均分子量が３８０００〜
４００００で、融点が２６８℃、ガラス転移点が６９℃
のペレット状のポリエチレンテレフタレ−ト樹脂を十分
に乾燥して押出機に供給する。供給したペレットを２９
０℃からシリンダ−内で順に３４０℃まで加熱し溶融し
溶融流体とする。溶融流体はフィルタ−で濾過し、スリ
ットを施したＴダイよりシ−ト状に押し出して、５０℃
のチルロ−ルで冷却固化し未延伸シ−トとする。次に、
この未延伸シ−トを１００℃の温度でＭＤに５．０倍に
延伸する。これを一旦４５℃の温度まで冷却後、ステン
タ−に送り込み、更に１２５℃の温度でＴＤに５．５倍
に延伸する。このようにして厚さが１２μｍの二軸延伸
フイルムとした。このフイルムをそのまま同じステンタ
−内の熱処理ゾ−ンへ送り込み、ここで２００℃の温度
で５秒間熱処理する。ステンタ−内で熱処理したフイル
ムを、ステンタ−アウト後ほぼ常温まで冷却し、巻取機
で巻き取る。ここで巻き上げられたロ−ルをスリッタ−
にかけて、幅１０００ｍｍに切断し、巻き長さ４０００
ｍで巻き上げた。

【００２９】このフイルムの片面に、ガラス転移点が３
５〜４０℃のポリエステル樹脂の固形分濃度が１５％と
なるようにエチルメチルケトン：メチルベンゼン＝８：
２の混合液で希釈し、この溶液に粒径０．０２〜０．０
５μｍのＳｉＯ₂ をポリエステル樹脂の固形分に対して
１％添加し、グラビア法にて塗工する。その後、５Ｋｇ
／ｍ幅の張力を掛ながら、１３０℃の温度で５秒間トン
ネルオ−ブンで乾燥し、乾燥後の塗布厚みを０．５〜
０．７μｍとする。さらにその後、チルゾ−ンで冷却
後、常温で巻き取る。この塗布原反を製品スリッタ−で
４０ｍｍ幅に狭幅スリットし、誘電体フィルムリ−ルサ
ンプルとした。一方、厚さ６μｍのポリエステルフイル
ムの片面に、主成分がＡＬで膜抵抗が１．５Ω／□の蒸
着金属を施した金属化フイルムを１ペア（２リ−ル）を
用意した。前記の誘電体フィルム２枚と金属化フイルム
２枚が、互いに誘電体フィルムの樹脂塗布面と金属化フ
イルムの蒸着面が向かい合うように交互に積層してコン
デンサ容量が１μＦとなるように巻き回した。この巻き
回したものを、４０℃、３×１０^-3Ｔｏｒｒの減圧下で
５時間フイルム層間の空気の排除処理を行い、さらに１
２０℃で５Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１時間熱プレスする。
これを常温まで冷却し、さらにメタリコン、リ−ド線取
り付け、電圧処理、樹脂外装をしてコンデンサとした。

【００３０】［実施例２］製膜時のＭＤ延伸倍率を４．
０倍、ＴＤ延伸倍率を４．５倍とし、熱処理温度を１２
０℃とした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成
した。

【００３１】［実施例３］樹脂塗布加工の際、トンネル
オ−ブンでの乾燥温度を１６０℃とした以外は、実施例
１と同様にコンデンサを作成した。

【００３２】［実施例４］製膜でのフイルム厚さを２５
μｍした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成し
た。

【００３３】［実施例５］製膜でのフイルム厚さを３μ
ｍした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成し
た。

【００３４】［実施例６］樹脂塗布加工の際、塗布厚み
を８μｍとした以外は、実施例１と同様にコンデンサを
作成した。

【００３５】［実施例７］樹脂塗布加工でポリエステル
樹脂のガラス転移点が７５℃のものを用いた以外は、実
施例１と同様にコンデンサを作成した。

【００３６】［比較例１］製膜時のＭＤ延伸倍率を２．
０倍、ＴＤ延伸倍率を２．５倍とし、熱処理温度を１０
０℃とした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成
した。

【００３７】［比較例２］製膜時のＭＤ延伸倍率を６．
０倍、ＴＤ延伸倍率を６．０倍とし、樹脂塗布加工の際
のトンネルオ−ブンでの乾燥温度を１６０℃とした以外
は、実施例１と同様にコンデンサを作成した。

【００３８】［比較例３］製膜でのフイルム厚さを７５
μｍした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成し
た。

【００３９】［比較例４］製膜でのフイルム厚さを０．
８μｍした以外は、実施例１と同様にコンデンサを作成
した。

【００４０】［比較例５］樹脂塗布加工での塗布厚みを
１５μｍとした以外は、実施例１と同様にコンデンサを
作成した。

【００４１】［比較例６］樹脂塗布加工での塗布厚みを
０．１μｍとした以外は、実施例１と同様にコンデンサ
を作成した。

【００４２】［比較例７］樹脂塗布加工で樹脂のガラス
転移点が−５℃のものを用いた以外は、実施例１と同様
にコンデンサを作成した。

【００４３】［比較例８］樹脂塗布加工で樹脂のガラス
転移点が１２０℃のものを用いた以外は、実施例１と同
様にコンデンサを作成した。

【００４４】［比較例９］フイルムに樹脂塗布加工せず
に、実施例１と同様にコンデンサを作成した。

【００４５】上記の実施例および比較例の結果を（表−
１）、（表−２）に示した。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】本発明により、コンデンサ容量の低下が
少ない優れたコンデンサ用誘電体フィルムと、かかるコ
ンデンサ用誘電体フィルムを用いてなるコンデンサを得
ることができる。

【００４９】本発明は、コンデンサ性能が優れているこ
とは勿論であるが、素子巻きなどの作業性や、耐ブロッ
キング性も良好である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚さが１〜５０μｍの範囲であるプラスチ
   ックフイルムの少なくとも片面に、厚さが０．２〜１０
   μｍの範囲であるガラス転移点が０〜１００℃の樹脂塗
   膜層が形成されてなり、該プラスチックフィルムの１５
   ０℃×２時間の熱収縮率値が長さ方向（以下ＭＤ）が
   ０．５〜３．５％の範囲であり、かつ幅方向（以下Ｔ
   Ｄ）が−１．０〜２．５％の範囲であり、かつ樹脂塗膜
   面の表面粗さＲａが２０〜６０ｎｍの範囲であり、かつ
   明細書中定義するブロッキングのレベルが１０ｇ未満で
   あることを特徴とするコンデンサ用誘電体フィルム。
2. 【請求項２】明細書中定義するブロッキングのレベルが
   ２ｇ未満であることを特徴とする請求項１に記載のコン
   デンサ用誘電体フィルム。
3. 【請求項３】プラスチックフィルムがポリエステルフィ
   ルムであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   コンデンサ用誘電体フィルム。
4. 【請求項４】樹脂塗膜層を構成する樹脂がポリエステル
   系樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載のコンデンサ用誘電体フィルム。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のコンデン
   サ用誘電体フィルムの樹脂塗膜面と電極金属が接するよ
   うに対向してなり、かつ該コンデンサ用誘電体フィルム
   と電極金属が積層又は巻回してなるコンデンサ。