JPH0362911A - 金属化フィルムコンデンサとその製造方法 - 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 本発明は金属化フィルムコンデンサとその製造方法に関
するものである。

従来の技術 近年、電子部品の小型化が要求されるようになり、フィ
ルムコンデンサにおいても小型化、高性能化が望筐れで
いる。

フィルムコンデンサの小型化のためには、誘電体フィル
ムを薄膜化する方法が最も有効であるっ以下、図面を参
照しながら、従来の金属化フィルムコンデンサの一例に
ついて説明する。

第６図は従来の金属化フィルムコンデンサ素子の構造を
示す断面図である。

第６図において、ｓｌａ　、ｒｓｌｂは金属化フィルム
、５２ａ　、ｓ２ｂは蒸着もしくは蒸着に類するたトエ
ばスパッタ、イオンブレーティング等（以下、まとめて
蒸着と称する。）により形成された金属蒸着膜である。

５８ａ　、５Ｂｂは非金属化部（マージンと呼ばれる。

）６７は外部へ電極を引き出すために設けられたフィル
ムの間隙（ラップと呼ばれる。）、５４ａ　、５４ｂＩ
Ｉ′ｉ、電極引き出し端面に金属溶射等で形成された端
面電極である。

従来、蒸着膜と端面電極の接続を確実に行なうためにフ
ィルムの巻き取り時に、フィルムを幅方向に交互にずら
せていわゆるラップ５７を形成していた。これにより、
金属溶射等で形成される端面電極ｓ４ａ、ｓ４ｂの一部
分がラップに介挿され、蒸着膜５ｅａ　、ｓｓｂと接続
されていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、フィルムが薄膜化されると、フィルム自
身のいわゆる腰の弱さにより、金属溶射時にラップがふ
さがってし１い、蒸着膜と端面電極との接続が妨げられ
てし！うという問題があった。そのため誘電正接特性の
劣化や、静電容量精度の劣化を招いていた。

また、小型化のためには、ラップは小さい方がよく、現
在最小で０．２ｍｍ程度といわれているが、前記のよう
な工法ではラップを前記の寸法以下で一定に保つことが
難しく、歩留りの低下、製造装置のコスト高を招いてい
た。

さらに、フィルムが薄膜化されると、絶縁欠陥が増える
ことによシ絶縁破壊限界が低下するため、使用定格電圧
を従来と同一のま１で高くすることが困雉となり、使用
電圧を低減する等の措置が必要であった。

ここで、金属化フィルムコンデンサには自己回復性があ
り、これは蒸着膜抵抗が大きいほど（すなわち蒸着膜厚
が薄いほど）自己回復能力が高く、したがって、蒸着膜
厚を薄くすることで、使用電圧を同じま１に高くするこ
とができるが、従来の技術では、フィルムの膜厚を薄く
しても自己回復性を利用して使用電圧を同じに保とうと
すると、蒸着膜厚を非常に薄くしなければならなかった
。

一方、蒸着膜厚を非常に薄くすると、蒸着膜と端面電極
との接続が非常に弱くなり、誘電正接特性の劣化や、静
電容量精度の劣化を招き実用に適さなくなると共に、コ
ンデンサ中に抵抗成分が増え、性能の低下につながると
いう課題を有していた。

これを解決するために、従来の技術では、第６図に示す
ように、蒸Ｍ電極の対向する部分６２ａ。

６２ｂは蒸着膜厚を薄くし、電極引き出し部分近傍６６
ａ、６６ｂは蒸Ｍ膜厚を厚くして、蒸着膜厚を部分的に
変えることで、この課題を解決していたが、この方法で
は、蒸着工法が複雑になるためにコスト高につながると
いう課題を有していた。

本発明は上記従来の方法にあった課題に鑑がみ、フィル
ムを薄１嘆化しても定格電圧を下げることなく、筐た蒸
着電極と端面電極の必要な接続が十分に確保されて誘電
正接特性や静電容量精度の劣化をおこさず、かつ小型で
、低コストで量産できるフィルムコンデンサとその製造
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 上記課題を解決するために、本発明は、蒸着もしくは蒸
着に類する工法によって膜厚が１００人から９００人の
範囲にある複数の電極を形成し、フィルムコンデンサの
電極引き出しをすべき端面を、誘電体を構成する有機材
料と反応性のある成分を少なくとも含むガスに接触させ
て、誘電体の電極引き出し端面側部分を化学的に選択的
除去するものである。

筐た、蒸着電極を前記電極引き出しをすべき端面より露
出させ、また、隣り合う誘電体層を前記端面中９０多以
上０．２ｍｍを超えない範囲でラップさせて凹凸を形成
するものである。

作　　　用 との構成により、薄いフィルムを用いて、隣り合う誘電
体層を前記端面中９０％以上０．２ｆｌを超えない範囲
でラップさせて凹凸を形成することができるので、蒸着
電極と端面電極の必要な接続が十分に確保されて誘電正
接特性や静電容量精度の劣化をおこさず、また自己回復
性を得るために必要な薄い膜厚の蒸着電極と端面電極と
の良好な接続を得ることができ、蒸着膜厚を部分的に変
えることなく、使用定格電圧を従来と同一の１１で小型
の金属化フィルムコンデンサを量産性良く、低コストで
製造することができる。

実施例 以下、本発明の金属化フィルムコンデンサとその製造方
法について、実施例にもとづいて説明する。

第１図は本実施例における金属化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、？１
ｉｉ２　ａ　、　２　ｂを有機材料からなる誘電体膜（
以下フィルムと称す。）３ａ、３ｂ上にそれぞれ真空蒸
着法で形成したものである。４ａ、＋ｂは金属溶射法で
形成した端面電極で、その一部分６が’ｔ’Ｆｆ、極２
　ａ　、　２　ｂとフイ／’ム３ａ＊３ｂとの間、もし
くはフィルム３ａ、３ｂ間の一部分の少なくとも一方に
介挿されている。端面型１ｉ４ａ＃４ｂの一部分６が、
上述のように層間に挿入されていることにより、片面金
属化フィルム１ａ、１ｂの積層体と端面電極４ａ、＋ｂ
との付着力が非常に強くなっている。

ｅｓａ、ｅｂはそれぞれ電ｉ２ａ＃２ｂの突き出し部で
、フィルム３ａ　、３ｂの電極引き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１２ａｔ２ｂの表面と端面電極４ａ、４
ｂとが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第２図を用いて説明する。

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３　ａ　ｐ　３　ｂ上Ｋ　、アルミニウムを
真空蒸着して厚さ３００人の電極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７ａ、了すを設けた。

この片面金属化フィルム１ａ、１ｂを非金属化部分８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、各コンデンサ要素の電極引き出し端面
Ａ　、　Ａ／で、鋭利な刃物例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。この切
断によって、コンデンサ要素１０の電極引き出し端面１
１ａ、１１ｂには、フィルム３ａ、３ｂと電極２ａ、２
ｂとの間、もしくはフィルム３ａ、３ｂ間に間隙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の電極引き
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ヌを反応さ
せて、フィルム電極引き出し端面側部分と、間隙部分に
露出するフィルム３ａ３ｂの表面の一部分を選択的に除
去した。フィルム電極引き出し端面側部分の除去幅は当
初の電極引き出し端面１１ａ、１１ｂから０．０５ｆｌ
とした。

フィルム３ａ、ｓｂの選択的除去により、電極２ａ、２
ｂが第２図りに符号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
き出し端面１１ａ、１１ｂにそれぞれ吹き付けて、端面
電極４ａ、４ｂを形成し、コンデンサ母材７１を得た。

このようにして得られたコンデンサ母材７１を第３図に
示すような回転の刃７２を用いて切断してコンデンサ素
子７３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、ｓｂ間のｌＥ棒引
き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１では達していなかっ
た。

比較例Ａとして、同じ、厚さ２μｍのポリーエチレンテ
レフタレートフィルム上ニ、アルミニウムを真空蒸着し
て厚さ２Ｏ００人の電極を形成して、片面金属化フィル
ムを作製し、実施例と同じ工程に供してコンデンサ素子
を得た。

比較例Ｂとして、同じ、厚さ２μｍのポリ−エチレンテ
レフタレートフィルム上に、アルミニウムを真空蒸着し
て厚さ３００人の電甑を形成して、片面金属化フィルム
を作製し、ラップをＱ　、　２　ｍｌ設けて巻き取り、
加熱しながらプレスした後、亜鉛を金属溶射法で電極夕
１き出し端面にそれぞれ吹き付けて、端面電極を形成し
、コンデンサ素子を得た。

このようにして得られた比較例Ｂのコンデンサ素子を切
断して観察すると、第　図に示すように端面’を極の一
部分が、フィルムのラップ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。

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、Ｂのコンデンサについて直流電圧５０Ｖ、１００
Ｖ、１２５Ｖ、１５０Ｖを６０秒印加したときの静電容
量変化率、誘電正接特性、絶縁抵抗の値を第４図に示す
。

第４図に示すように、本発明の金属化フィルムコンデン
サは比較例に比べて高い電圧筐で静電容量変化率、誘電
正接特性、絶縁抵抗値が良好な値１で保持されている。

これは本発明の金属化フィルムコンデンサが良好な自己
回復性を有していることを示している。

また、本発明のコンデンサと、比較例Ａ、Ｂのコンデン
サについて高温負荷信頼性試験に供した。

試験温度は８６℃、負荷電圧は１００Ｖで行なった。そ
の結果を第６図に示す。

第５図に示すように、本発明の金属化フィルムコンデン
サは静電容量変化率、誘電正接特性、絶縁抵抗値が比較
例に比べて長い間係たれている。

比較例Ａは絶縁抵抗値が低下し、比較例Ｂは静電容量変
化率が大きく、誘電正接特性が劣化した。

以上の結果から本発明のフィルムコンデンサは、使用電
圧が高くても良好な特性を保持できることが分かる。

また本発明のフィルムコンデンサは、電極引き出し端面
部の凹凸量が通常のラップよシ小さぐできるので外形寸
法を小型でき、蒸着膜厚を部分的に変えるなどの特別な
工法を必要としないので製造コストが上がることがなく
、量産性が高い。

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、電極ふ・
よび端面電極の形成方法はこれに限られるものではなく
、通常のフィルムコンデンサで用いられる材料や、電極
釦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はなく、巻回形に対しても上述と
同等硬化が得られるのは言う１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はなく、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。

フィルムの選択的除去方法も、本実施例に限られるもの
ではなく、例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 以上のように本発明は、蒸着もしくは蒸着に類する工法
によって電極抵抗膜厚１００人から９００人の範囲にあ
る複数の電極を形成し、フィルムコンデンサの電極引き
出しをすべき端面を、誘電体を構成する有機材料と反応
性のある成分を少なくとも含むガスに接触させて、誘電
体の電極引き出し端面側部分を化学的に選択的除去し、
蒸Ｍ電極を前記電極引き出しをすべき端面より露出させ
、また、隣り合う誘電体層を前記端面中９０％以上０．
２ｍｍを超えない範囲でラップさせて凹凸を形成するこ
とによシ、蒸着膜厚を部分的に変えることなく、自己回
復性を得るために必要な薄い膜厚の蒸着電極と端面電極
との良好な接続を得ることができ、小型で使用定格電圧
の高く、かつ信頼性の高いフィルムコンデンサを量産性
良く提供することができる。

【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図はその製造方法を説明するための図で
あり、同図（８）は平板状のボビンを使用した巻き取シ
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（ｑは積層体を切断した状
態を示す断面図、同図０は積層体の電極引き出し端面側
部分を選択的に除去した状態を示す断面図、第３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、第４図は本発明と比較例のコンデンサについ
て直流電圧を印加したときの結果を示した特性図、第６
図は同じく高温負荷試験の結果を示した０ｔ！Ｊ＝図、
第６図は従来のフィルムコンデンサの断面図、第７図は
従来のフィルムコンデンサに釦ケる蒸着膜厚を部分的に
変えた例を示した断面図である。 １ａ、１ｂ・・・・・・片面金属化フィルム、２ａ、２
ｂ・・・・・・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、ｅａ　、ｅｂ・・・・・
・電極２ａ、２ｂの突き出し部。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜厚が１００Åから９００Åの範囲にある複数の
   電極と、前記電極間に配置され少なくとも１層以上の有
   機材料からなる誘電体と、電極引き出し端面にそれぞれ
   付与され前記電極と交互に接続されている端面電極とを
   備え、前記電極引き出し端面部において隣り合う誘電体
   の端面が凹凸面をなし、かつその凹凸量が０．２ｍｍを
   こえない範囲で前記電極引き出し端面中９０％以上ある
   ことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ。
2. （２）端面電極の少なくとも一部分が、電極引き出し端
   面において少なくとも５μｍ以上凹凸する誘電体層間、
   もしくは誘電体と電極の層間に介挿されていることを特
   徴とする請求項１記載の金属化フィルムコンデンサ。
3. （３）１００Åから９００Åの範囲にある複数の電極を
   形成し、前記電極間に配置されている少なくとも１層以
   上の有機材料からなる誘電体との積層物あるいは巻回物
   における前記誘電体の端面のそろっている電極引き出し
   端面を、前記有機材料と反応性のある成分を少なくとも
   含むガスに接触させて前記誘電体の前記電極引き出し端
   面側部分を化学的に選択的除去した後に、端面電極を形
   成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。
4. （４）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を、少なく
   とも酸素を含むプラズマで化学的に選択的除去すること
   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
   の製造方法。
5. （５）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を、酸素を
   含むガスにＣＦ＿４，ＳＦ＿６およびＮ＿２Ｏのうちの
   少なくとも一種を添加したプラズマで化学的に選択的除
   去することを特徴とする請求項３記載の金属化フィルム
   コンデンサの製造方法。
6. （６）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を、少なく
   とも酸素を含むプラズマから引き出した酸素ラジカルで
   化学的に選択的除去す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の製造方法。
7. （７）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を、少なく
   ともオゾンを含むガスで化学的に選択的除去することを
   特徴とする請求項３記載の金属化フィルムコンデンサの
   製造方法。
8. （８）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を、少なく
   ともオゾンを含むガスにＮ＿２Ｏを添加したガスで化学
   的に選択的除去す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の製造方法。
9. （９）誘電体の前記電極引き出し端面側部分を化学的に
   選択的除去する際に、紫外線を照射することを特徴とす
   る請求項７または８記載の金属化フィルムコンデンサの
   製造方法。
10. （１０）膜厚が１００Åから９００Åの範囲にある電極
    層を有し、かつ複数のコンデンサ要素を有する広幅の片
    面金属化フィルムを巻回もしくは積層する工程と、前記
    工程で得られた巻回物あるいは積層物を電極引き出し端
    面部分で切断する工程と、前記電極引き出し端面を前記
    フィルムを構成する有機材料と反応性のある成分を少な
    くとも含むガスに接触させて前記フィルムの電極引き出
    し端面側部分を化学的に選択的除去する工程と、前記電
    極引き出し端面側部分に端面電極を形成する工程とを有
    する金属化フィルムコンデンサの製造方法。
11. （１１）膜厚が１００Åから９００Åの範囲にある電極
    層を有し、かつ複数のコンデンサ要素を有する広幅の両
    面金属化フィルムと広幅の合わせフィルムとを交互に重
    ね合わせるように巻回もしくは積層する工程と、前記工
    程で得られた巻回物あるいは積層物を電極引き出し端面
    部分で切断する工程と、前記電極引き出し端面を前記フ
    ィルムを構成する有機材料と反応性のある成分を少なく
    とも含むガスに接触させて前記フィルムの電極引き出し
    端面側部分を化学的に選択的除去する工程と、前記電極
    引き出し端面側部分に端面電極を形成する工程とを有す
    る金属化フィルムコンデンサの製造方法。