JP2007250829A

JP2007250829A - 金属化フィルムコンデンサ

Info

Publication number: JP2007250829A
Application number: JP2006072327A
Authority: JP
Inventors: Yukikazu Ochi; 幸和大地; Hiroki Takeoka; 宏樹竹岡; Yukihiro Shimazaki; 幸博島▲崎▼
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】誘電体フィルムを架橋させることにより高温での特性を安定化させるとともに、自己回復性の向上可能な金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】ポリプロピレンからなる誘電体フィルム４を架橋させて、この架橋された誘電体フィルム４の表面に内部電極膜５を蒸着により形成した金属化フィルム６を用いる構成とすることで、ポリプロピレンの架橋により、誘電体フィルム４の高温での変形収縮を抑え、金属化フィルムコンデンサ１の高温での特性を安定させる。さらに、架橋されたポリプロピレン分子により、誘電体フィルム４の濡れ性が向上して、内部電極膜５との密着性が増加する。これにより、内部電極膜５を薄膜化することで金属化フィルムコンデンサ１の自己回復性の向上を可能にするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に使用される金属化フィルムコンデンサに関するものである。

金属を蒸着した誘電体フィルムからなるコンデンサ（以下、金属化フィルムコンデンサという）は、従来から広く用いられている。なかでもポリプロピレンを誘電体フィルムに用いた金属化フィルムコンデンサは、すぐれた電気特性（誘電損失が小さい、耐電圧が高いなど）を有していることから、各種電子機器に用いられている。

図３は、従来のポリプロピレンを誘電体フィルムに用いた金属化フィルムコンデンサの断面図である。図３において、２１は金属化フィルムコンデンサを示し、この金属化フィルムコンデンサ２１はコンデンサ素子２２と、このコンデンサ素子２２の両端面に金属溶射により形成されたメタリコン２３とから構成されている。

コンデンサ素子２２について説明すると、このコンデンサ素子２２は、ポリプロピレンからなる誘電体フィルム２４と、この誘電体フィルム２４の片面に蒸着形成された内部電極膜２５とからなる金属化フィルム２６を２枚用いて巻回または積層したものである。

この内部電極膜２５には、アルミニウムまたは亜鉛、あるいはこれらの混合物が用いられている。特に、下層にアルミニウムが蒸着された後に誘電体フィルム２４の端部に亜鉛が上層として蒸着されても良い。

これは、図３に示したように、容量形成部の内部電極膜２５の膜厚を薄くして自己回復性を高め、かつメタリコン２３との接続する端部の膜厚を厚くして、メタリコン２３との接続強度を高めたヘビーエッジ構造とするものである。

この自己回復性とは、誘電体フィルム２４に局所的に微小な欠陥が存在すると、その欠陥は絶縁破壊をして、電流が流れることで発熱するが、この発熱によりその欠陥周辺の内部電極膜２５が蒸発飛散して電気的に遮断されることを示す。

この自己回復性は内部電極膜２５の膜厚が薄いほど蒸発飛散しやすく、電気的に遮断されるまでの時間も短いため、内部電極膜２５が蒸発飛散する量が小さく、自己回復性を向上できるものである。

また、誘電体フィルム２４の両面に内部電極膜２５が形成された金属化フィルム２６と蒸着していないポリプロピレンフィルム（図示せず）とが２枚１対として巻回または積層されるようにコンデンサ素子２２を形成しても良い。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開２００３−７７７５３号公報

上記従来の金属化フィルムコンデンサ２１に用いられるポリプロピレンは、分岐が少なく、熱エネルギーによる変形がしやすい直鎖状の分子形状であるため、高温では誘電体フィルム２４が熱により変形収縮することで、容量などの特性を変化させる可能性があり、そのため、金属化フィルムコンデンサ２１の高湿での使用は困難であった。

また、直鎖状であるポリプロピレン分子の極性は低いことから、誘電体フィルム２４の表面エネルギーが低くなるとともに、誘電体フィルム２４の濡れ性も低くなり、さらに、誘電体フィルム２４の表面に蒸着して形成される内部電極膜２５との密着性が弱くなるため、これを防止するため従来は内部電極膜２５を厚膜に形成することで内部電極膜２５と誘電体フィルム２４との密着性を高めるものであった。

その結果、誘電体フィルム２４が局所的に絶縁破壊した場合に内部電極膜２５が蒸発飛散する面積が大きくなるので、金属化フィルムコンデンサ２１の自己回復性を向上させることも困難であった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、高温での特性変化を抑え、信頼性を向上させるとともに、自己回復性を向上させることが可能な金属化フィルムコンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンからなる架橋された誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの表面に形成された内部電極膜とからなり、前記内部電極膜が前記架橋された誘電体フィルムの少なくとも片面にアルミニウムおよび／または亜鉛を蒸着して形成した構成とするものである。

以上のように、本発明による金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンを架橋させた誘電体フィルムの表面に内部電極膜を蒸着により形成させるものである。

この架橋によるポリプロピレンの分子量の増加に加え、ポリプロピレンの分子形状が網目構造などの複雑な形状になることで、誘電体フィルムの熱による変形収縮が抑制される。これにより、高温でも特性の安定した金属化フィルムコンデンサを実現することができるという効果が得られるものである。

さらに、ポリプロピレンの分子形状が分岐鎖を有する複雑な形状になり、誘電体フィルムとその表面に蒸着して形成される内部電極膜との密着性が向上するので、内部電極膜を薄膜化することができ、これにより自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサを実現することができるという効果も得られるものである。

以下、実施の形態を用いて、本発明について説明する。

本発明の金属化フィルムコンデンサは、ポリプロピレンからなる架橋された誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの表面に形成された内部電極膜とからなり、前記内部電極膜が前記架橋された誘電体フィルムの少なくとも片面にアルミニウムおよび／または亜鉛を蒸着して形成したことを特徴とするものである。

この構成によると、架橋によるポリプロピレンの分子量の増加に加え、ポリプロピレンの分子形状が網目構造などの複雑な形状になり、分子変形に要する熱エネルギーが増加することで、誘電体フィルムの熱による変形収縮が抑制される。これにより、高温でも特性の安定した金属化フィルムコンデンサを実現することができるという効果が得られるものである。

さらに、ポリプロピレンの分子形状が架橋により分岐鎖を有する複雑な形状になり、その極性が増加するので、誘電体フィルムの表面エネルギーが増加して、誘電体フィルムの濡れ性が向上することで、誘電体フィルムとその表面に蒸着して形成される内部電極膜との密着性が向上する。これにより、内部電極膜を薄膜化することで、誘電体フィルムが絶縁破壊した場合の内部電極膜の蒸発飛散が緩和されるため、自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサを実現することができるという効果も得られるものである。

そして、電子線照射処理によりこの誘電体フィルムを架橋させれば、電子線の照射によりポリプロピレンを構成している炭素−水素結合が切断されることで発生するラジカルが、誘電体フィルムの表面エネルギーを増加させることで、誘電体フィルムの濡れ性を向上させるので、さらに自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサが得られるものである。

さらに、誘電体フィルムに架橋剤が含まれるようにすることにより、ポリプロピレンの架橋反応が促進され、より誘電体フィルムの熱による変形収縮が抑制される。これにより、さらに高温でも特性の安定した金属化フィルムコンデンサが得られるものである。

さらに、この架橋剤どうしの反応により架橋剤の直鎖状または分岐鎖状のオリゴマーが形成され、このオリゴマーとポリプロピレンとの相互作用、およびこのオリゴマーを介したポリプロピレンの架橋などにより誘電体フィルムの融点が高くなるものである。

さらに、架橋剤および架橋により生成される架橋剤からなる化合物の極性はポリプロピレン分子に比べて高いことから、誘電体フィルムの表面エネルギーが増加するので、誘電体フィルムの濡れ性を向上させることができる。これにより、さらに内部電極膜を薄膜化することで、誘電体フィルムが絶縁破壊した場合の内部電極膜の蒸発飛散が緩和されるため、自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサを実現することができるという効果も得られるものである。

また、この架橋剤からなる化合物とは、架橋剤を介してポリプロピレンを架橋したもの、架橋剤同士が結合したオリゴマー、およびこのオリゴマーを介してポリプロピレンを架橋したものである。

また、具体的な架橋剤としては、主鎖の両端または分岐した側鎖の端部に炭素と炭素の二重結合を有する多官能ポリエン化合物、ビニル化合物、メタクリレート化合物、アクリレート化合物の少なくともひとつからなるものである。

また、架橋剤にメタクリレート化合物またはアクリレート化合物を用いることで、より低エネルギーの電子線などでの架橋が可能になり、高エネルギーの電子線などでの架橋による誘電体フィルムの劣化をさせることなく、特性の安定した金属フィルムコンデンサを得ることが可能になるものである。

また、この架橋剤を誘電体フィルムに均一に分散させることで、ポリプロピレンの架橋が均一になり、さらに金属化フィルムコンデンサの特性を安定させ、内部電極膜と誘電体フィルムの付着状態も均一になることで、さらに内部電極膜の薄膜化ができることから、金属化フィルムコンデンサの自己回復性をより向上させることが可能になるものである。

さらに、これらの架橋剤を酸素、硫黄または窒素を含む化合物とすることで、この架橋剤の極性が高くなり、誘電体フィルムの表面エネルギーが増加して濡れ性も向上するので、内部電極膜の薄膜化ができる。これにより、誘電体フィルムが絶縁破壊した場合の内部電極膜の蒸発飛散が緩和できることから、さらに金属化フィルムコンデンサの自己回復性を向上させることが可能になるものである。

また、電子線照射処理以外の架橋手段として、紫外線照射処理により誘電体フィルムを架橋させることでも、紫外線の照射によってポリプロピレンに発生するラジカルが誘電体フィルムの表面エネルギーを増加させる。これにより、誘電体フィルムの濡れ性が向上するので、さらに自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサが得られるものである。

同様に、熱硬化処理により誘電体フィルムを架橋させることでも、熱エネルギーによってポリプロピレンに発生するラジカルが、誘電体フィルムの表面エネルギーを増加させる。これにより、誘電体フィルムの濡れ性が向上するので、さらに自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサが得られるものである。

さらに、誘電体フィルムにアゾ化合物または過酸化物からなる開始剤を加えて、紫外線照射処理または熱硬化処理を用いて誘電体フィルムを架橋させれば、ポリプロピレンの架橋がしやすくなり、その結果、分子量が高く極性も高いポリプロピレン分子が得られるので、より高温での特性が安定して、自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサが得られるものである。

この開始剤には、例えばアゾイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイドなどの開始剤を用いると良い。

なお、紫外線照射処理により、ポリプロピレンを架橋させる場合は、増感剤を誘電体フィルムに加えて架橋反応を促進させるようにしても良い。また、紫外線の照射および架橋反応により発熱する場合は誘電体フィルムの変形収縮を防ぐために、誘電体フィルムの冷却を同時に行うとよい。

さらに熱硬化処理により、ポリプロピレンを架橋させる場合は、架橋反応による誘電体フィルムの変形収縮を防ぐために、誘電体フィルムを架橋するとともに誘電体フィルムの冷却を行ってもよい。また、架橋後に過熱圧延などにより誘電体フィルムの形整をしてもよい。

また、開始剤と架橋剤を加えた熱硬化処理によるポリプロピレンの架橋とは、加熱により開始剤が熱分解して、ラジカルが発生することで、ビニル基、メタクリル基、アクリル基などを持つ化合物との架橋、重合が開始されるものである。さらにこの開始剤はポリプロピレンと上記架橋剤を混合する温度付近で熱分解するものが良い。

以下、具体的な実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１での金属化フィルムコンデンサの断面図である。図１において、１は金属化フィルムコンデンサを示し、この金属化フィルムコンデンサ１はコンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２の両端面に金属溶射により形成されたメタリコン３とから構成されている。

コンデンサ素子２について説明すると、このコンデンサ素子２は、誘電体フィルム４と、この誘電体フィルム４の片面に形成された内部電極膜５とからなる金属化フィルム６を２枚用いて巻回または積層したものである。

この誘電体フィルム４はポリプロピレンと架橋剤であるポリエン化合物の１，３−ブタジエンから形成されるとともに、この架橋剤を均一に分散させており、電子線を照射することで、１，３−ブタジエンを介してポリプロピレンを架橋させたものである。

そして、この内部電極膜５は、アルミニウムをこの架橋させた誘電体フィルム４の表面に下層として２０ｎｍ蒸着した後に、この誘電体フィルム４の端部に亜鉛を上層として５ｎｍ蒸着したヘビーエッジ構造を用いたものである。

なお、本実施の形態では誘電体フィルム４の片面に内部電極膜５を蒸着形成した金属化フィルム６を２枚用いてコンデンサ素子２を形成したが、誘電体フィルム４の両面に内部電極膜５を蒸着形成した金属化フィルムと、蒸着していないポリプロピレンフィルム（図示せず）とが２枚１対として巻回または積層されるようにコンデンサ素子２を形成しても良い。

また、ここに使用するポリプロピレンとしては、アイソタクティックポリプロピレンを少なくとも９０重量％以上含有するものが好ましい。さらに、誘電体フィルム４としては、フィルム厚みムラによる耐電圧特性の低下を防ぐために、表面を平坦化処理した二軸延伸フィルムを用いることが好ましい。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

ポリプロピレンに架橋剤としてジエン化合物である１，３−ブタジエンを３重量％均一に分散させて共重合させた共重合体を用いて、２軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。このポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

そして、得られた厚さ３μｍの誘電体フィルム４の片面にアルミニウムを２０ｎｍ蒸着させ、ついでこの誘電体フィルム４の端部に亜鉛を５ｎｍ蒸着させることで、誘電体フィルム４の片面にアルミニウムと亜鉛からなる内部電極膜５が形成された金属化フィルム６を得た。

この金属化フィルム６を２枚用いて、巻回することによりコンデンサ素子２を形成して、このコンデンサ素子２の両端面にメタリコン３を形成することで、金属化フィルムコンデンサ１を得た。

本実施の形態による構成とすることで、架橋によるポリプロピレンの分子量の増加に加え、ポリプロピレンの分子形状が網目構造などの複雑な形状になり、分子変形に要する熱エネルギーが増加するため、誘電体フィルム４の熱による変形収縮が抑制される。これにより、高温でも特性の安定した金属化フィルムコンデンサ１を実現することができるという効果が得られるものである。

また、ポリプロピレンの分子形状が極性の低い直鎖状から、分岐鎖を有する複雑な形状に変化することと、電子線の照射によりポリプロピレンを構成している炭素−水素結合が切断されてラジカルが発生することとで、誘電体フィルム４の表面エネルギーを増加させることができ、これにより誘電体フィルム４の濡れ性を向上させることができる。

その結果、誘電体フィルム４とその表面に蒸着して形成される内部電極膜５との密着性が向上するため、内部電極膜５を薄膜化することができ、さらに誘電体フィルムが絶縁破壊した場合の内部電極膜の蒸発飛散を緩和することができるため、自己回復性の高い金属化フィルムコンデンサ１を実現することができるという効果も得られるものである。

なお、誘電体フィルム４の架橋にあたり、電子線照射処理、紫外線照射処理、熱硬化処理以外にもγ線照射処理も用いられるが、γ線の線量率が低いため酸化反応が先に進行して架橋反応が十分に進行せずに誘電体フィルム４を酸化劣化させるので、金属化フィルムコンデンサ１の特性に影響するため好ましくない。

これに対して、電子線の照射では、電子線の線量率が高く、特に本発明での１０μｍ以下の薄膜フィルムであれば、よりフィルムの劣化が少ない１００ｋＶ以下の低エネルギーの電子線であっても十分に架橋させることができるため、金属化フィルムコンデンサ１の特性を向上させることが可能となる。

また、ポリプロピレンに発生するラジカルが誘電体フィルム４の濡れ性を向上させているが、このラジカルは酸素や水分と反応して消失しやすいため、誘電体フィルム４への電子線の照射と、内部電極膜５の形成を酸素や水分がない真空中で連続的に行うことが望ましい。

図２は、この誘電体フィルム４への電子線の照射による架橋と、内部電極膜５の形成を真空中で連続的に行うための金属化フィルム作成装置の構成を示したものである。図２において、７は金属化フィルム作成装置を示し、この金属化フィルム作成装置７は、この金属化フィルム作成装置７に接続された真空装置と、この金属化フィルム作成装置７の内部に設けられた誘電体フィルム４からなるフィルム原反８と、この誘電体フィルム４を架橋するための電子線発生装置１０と、この誘電体フィルム４を冷却するためのクーリングキャン９と、クーリングキャン９ａの下部に設けられた内部電極膜５となる金属を加熱するための熱源１１と、金属化フィルム６を巻き取るための蒸着フィルム原反１２とから構成されている。

このような金属化フィルム作成装置７を用い、フィルム原反８から金属化フィルム作成装置７の内部に設けられた複数のローラを通して蒸着フィルム原反１２に一定のテンションで誘電体フィルム４を巻き取らせつつ、誘電体フィルム４への電子線の照射による架橋と、内部電極膜５の形成を連続的に行うものである。

また、本実施の形態では、ポリエン化合物として１，３−ブタジエンを用いたが、これ以外にも主鎖の両端または分岐した側鎖の端部に複数の不飽和結合を有する化合物である１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，６−ヘプタジエンや、ポリブタジエンオリゴマーなどのポリエン化合物を用いても良い。

なお、共役ジエンは共役安定化しているため、低エネルギーの電子線などで架橋が困難な場合は、反応性の良い非共役ジエンを用いることで架橋が効果的になるものである。

さらに、誘電体フィルム４に含まれる架橋剤は０．０１重量％以上２０重量％以下が好ましく、より好ましくは１〜１０重量％である。架橋剤が０．０１重量％以下になると、架橋剤の効果が少なくなり、２０重量％以上になると、架橋剤の偏在が増えるとともに、ポリプロピレンの組成比率が下がるため、金属化フィルムコンデンサの特性に影響が出るからである。

また、電子線の照射による架橋では、加熱などによる架橋に比べて架橋物の変形は少ないが、金属化フィルムコンデンサのように誘電体フィルムが薄膜の場合はわずかな凹凸でも耐電圧特性に影響するので、架橋後に加熱加圧処理をしてフィルム厚みを整えるとよい。例えば図２に示す装置を用いて、電子線の照射後に、クーリングキャン９の手前に図示しない加熱式圧延ロールを設けることで、耐電圧特性を安定化させることが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、ポリプロピレンと架橋剤としてビニル化合物であるジビニルビフェニルとからなる誘電体フィルム４を用いて、金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

ポリプロピレンに架橋剤としてビニル化合物であるジビニルビフェニルを３重量％均一に分散させて共重合させた共重合体を用いて、２軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。このポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

なお、本実施の形態では、ビニル化合物としてジビニルビフェニルを用いたが、これ以外にも主鎖の両端または分岐した側鎖の端部に複数のビニル基を有する化合物であるジアリルフタレート、ジビニルベンゼン、ジビニルアニリン、またはジビニルナフタレンなどのビニル化合物を用いても良い。

（実施の形態３）
実施の形態３は、ポリプロピレンと架橋剤としてメタクリレート化合物である１，４−ブタンジオールジメタクリレートとからなる誘電体フィルム４を用いて、金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

ポリプロピレンに架橋剤としてメタクリレート化合物である１，４−ブタンジオールジメタクリレートを３重量％均一に分散させて共重合させた共重合体を用いて、２軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。このポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

なお、本実施の形態では、メタクリレート化合物として１，４−ブタンジオールジメタクリレートを用いたが、これ以外にも主鎖の両端または分岐した側鎖の端部に複数のメタクリル基を有する化合物である、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレートなどの二官能メタクリレート化合物、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどの三官能以上のメタクリレート化合物を用いても良い。

（実施の形態４）
実施の形態４は、ポリプロピレンと架橋剤としてアクリレート化合物である１，４−ブタジオールジアクリレートとからなる誘電体フィルム４を用いて、金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

ポリプロピレンに架橋剤としてアクリレート化合物である１，４−ブタジオールジアクリレートを３重量％均一に分散させて共重合させた共重合体を用いて、２軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。このポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

なお、本実施の形態では、アクリレート化合物として１，４−ブタジオールジアクリレートを用いたが、これ以外にも主鎖の両端または分岐した側鎖の端部に複数のアクリル基を有する化合物である１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレートなどの二官能アクリレート化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、またはオリゴアクリレート類などの三官能以上のアクリレート化合物を用いることができる。

（実施の形態５）
実施の形態５は、内部電極膜５のアルミニウム層の膜厚を１０ｎｍにした金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

ポリプロピレンに架橋剤としてポリエン化合物である１，２−ブタジエンを３重量％均一に分散させて共重合させた共重合体を用いて、２軸延伸ポリプロピレンフィルムを得た。このポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

そして、得られた厚さ３μｍの誘電体フィルム４の片面にアルミニウムを１０ｎｍ蒸着させ、ついでこの誘電体フィルム４の端部に亜鉛を５ｎｍ蒸着させることで、誘電体フィルム４の片面にアルミニウムと亜鉛からなる内部電極膜５が形成された金属化フィルム６を得た。

（実施の形態６）
実施の形態６は、誘電体フィルム４に架橋剤を含まないポリプロピレンフィルムを用いて、電子線を照射して架橋させた後に、内部電極膜５をその表面に形成した金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

架橋剤を含まないポリプロピレンフィルムに加速電圧２００ｋＶで２０ＫＧｙの電子線を照射して架橋させることにより誘電体フィルム４を得た。

（比較例１）
比較例１は、誘電体フィルム４に架橋剤を含まないポリプロピレンフィルムを用いて、電子線の照射による架橋をさせずに、内部電極膜５をその表面に形成した金属化フィルム６を作成したことが前記実施の形態１と異なるものである。そのため、この金属化フィルム６以外の構成および製造方法は実施の形態１の説明を援用することで薄膜コンデンサ１を作製した。

この金属化フィルム６を具体的には次の通り作成した。

架橋剤を含まないポリプロピレンフィルムからなる厚さ３μｍの誘電体フィルム４の片面にアルミニウムを２０ｎｍ蒸着させ、ついでこの誘電体フィルム４の端部に亜鉛を５ｎｍ蒸着させることで、誘電体フィルム４の片面にアルミニウムと亜鉛からなる内部電極膜５が形成された金属化フィルム６を得た。

ここで、前記実施の形態１〜６および比較例１で作成した金属化フィルムについて、融点測定、破断強度測定、容量形成部の内部電極膜であるアルミニウムと誘電体フィルムとの密着性測定、および耐電圧試験後の蒸発飛散したアルミニウムの直径測定を行った結果を（表１）に示す。

なお、この融点測定において、融点はＤＳＣ（差動熱量計）の測定において、吸熱ピークの最大ピークより読み取ったものである。この破断強度測定はＪＩＳ−Ｚ−０２３７に準じ、ＡＳＴＭＤ８８２−６４Ｔを用いて行った。

さらに、この密着性測定は金属化フィルムの内部電極膜面にセロハンテープによるピール試験を行い、この試験に用いたセロハンテープの透過光を画像処理装置で数値化したものである。

また、耐電圧試験は金属化フィルムの内部電極膜面および誘電体フィルム面に正負の電極を接触させて、印加電圧を上昇させて誘電体フィルムを絶縁破壊させるものである。

（表１）から明らかなように、本発明における金属化フィルムは誘電体フィルムの電子線照射によりポリプロピレンが架橋され、ポリプロピレンの分子量が増加することに加え、ポリプロピレンが絡まる複雑な分子形状に変化したことにより、比較例に比べて融点が上昇するとともに、破断強度が増した。

また、ポリプロピレンに発生したラジカル、および架橋剤と架橋による生成物により、誘電体フィルムとアルミニウムとの付着力が増した。さらに、アルミニウムを薄膜化したものでは、絶縁破壊による蒸発飛散したアルミニウムの直径が比較例に比べて減少した。

このように、本発明はポリプロピレンからなる誘電体フィルムに電子線を照射することにより架橋させ、ポリプロピレンの分子量を増加させるとともに、その分子構造を網目構造などに複雑化させることで誘電体フィルムの融点を上昇させた。これにより、高温での特性が安定した金属化フィルムコンデンサを得ることが可能となった。

さらに、架橋されたポリプロピレン分子とポリプロピレンに発生したラジカルにより、誘電体フィルムの表面エネルギーが増加して、誘電体フィルムの濡れ性が向上することで、誘電体フィルムとその表面に蒸着して形成される内部電極膜との密着性を高めることができ、さらに、内部電極膜を薄膜化することで、絶縁破壊による蒸発飛散する内部電極膜の直径を比較例に比べて減少させることができ、これにより、自己回復性の向上した金属化フィルムコンデンサを得ることが可能となった。

また、架橋剤を含有した誘電体フィルムは、架橋剤と架橋による生成物により、誘電体フィルムの融点ならびに、その表面に蒸着して形成される内部電極膜との密着性を高めることができ、さらに、内部電極膜を薄膜化することで、絶縁破壊による蒸発飛散する内部電極膜の直径を比較例に比べて減少させることができ、これにより、自己回復性の向上した金属化フィルムコンデンサを得ることが可能となった。

本発明による金属化フィルムコンデンサは、高温での特性劣化が少なく信頼性に優れるという効果を有し、また、内部電極膜を薄膜化させることで、自己回復性を向上させることが可能になるという効果を有するものである。

本実施の形態１における金属化フィルムコンデンサの構成を示す断面図同金属化フィルム作成装置の構成を示す模式図従来の金属化フィルムコンデンサの構成を示す断面図

符号の説明

１金属化フィルムコンデンサ
４誘電体フィルム
５内部電極膜

Claims

ポリプロピレンからなる架橋された誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムの表面に形成された内部電極膜とからなり、前記内部電極膜が前記架橋された誘電体フィルムの少なくとも片面にアルミニウムおよび／または亜鉛を蒸着して形成した金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムが電子線照射処理により架橋されていることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムに架橋剤として、１，３−ブタジエン、１，４−ペンタジエン、１，５−ヘキサジエン、１，６−ヘプタジエン、ポリブタジエンオリゴマーの少なくともひとつからなるポリエン化合物を含有する請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムに架橋剤として、ジビニルビフェニル、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジアリルフタレートの少なくともひとつからなるビニル化合物を含有する請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムに架橋剤として、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートの少なくともひとつからなるメタクリレート化合物を含有する請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムに架橋剤として、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、オリゴアクリレート類の少なくともひとつからなるアクリレート化合物を含有する請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
架橋剤を誘電体フィルム中に均一に分散させた請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
架橋剤に少なくとも酸素、硫黄または窒素のいずれかが含まれる請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムが熱硬化処理により架橋されていることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムが紫外線照射処理により架橋されていることを特徴とする請求項１に記載の金属化フィルムコンデンサ。
誘電体フィルムにアゾ化合物または過酸化物からなる開始剤が含まれる請求項９または請求項１０に記載の金属化フィルムコンデンサ。