JPH11186090A - コンデンサ及びコンデンサ用金属化誘電体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気中の湿気等によるtanδの増加等を防止
でき、電気特性を向上でき寿命を改善できるコンデンサ
及びコンデンサ用金属化誘電体を提供すること。 【解決手段】 金属化誘電体１からなるコンデンサ素子
を有するコンデンサにおいて、フィルム状誘電体２に金
属層３を積層するとともに、この金属層３をフッ素系の
物質からなる厚さが１オングストロームより厚い保護層
５により被覆した金属化誘電体１を有することを特徴と
するコンデンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属化フィルムや
金属化紙等を用いたコンデンサ及びコンデンサ用金属化
誘電体に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属化フィルムコンデンサや金属化紙コ
ンデンサは、例えば、ポリエステルフィルムやポリプロ
ピレンフィルム等の高分子フィルム又はコンデンサ紙等
のフィルム状の誘電体の表面に、亜鉛やアルミニウム等
の金属からなる薄膜を積層した構造の金属化誘電体を用
いている。そしてこのフィルム状の金属化誘電体を巻回
してコンデンサ素子を形成している。また、コンデンサ
素子の端面には亜鉛や銅等の溶射金属からなるメタリコ
ン層を形成している。このメタリコン層には、はんだ付
けや電気溶接等により端子を接続している。さらに、コ
ンデンサ素子を樹脂ケースや金属ケースに収納したり、
樹脂ディップ法や樹脂モールド法等により形成した樹脂
外装により被覆している。そして特に、亜鉛からなる金
属層を積層した金属化フィルム等は、アルミからなる金
属層を積層した場合に比較して静電容量の変化率が小さ
いという特徴を有している。

【０００３】ところで、金属化フィルムや金属化紙を空
気中に放置すると、空気中の湿気のため、金属層が酸化
され、金属層の電気導電率が低下し、tanδが高くな
る。この傾向はアルミよりも亜鉛からなる金属層の方が
大きい。

【０００４】従来、この空気中の湿気によるtanδの増
加を防止するために、金属化フィルムを用いた場合に
は、３０℃〜７０℃温度で、２４〜４８ｈｒ（時間）程
度、加熱処理している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空気中の湿気
が６０％ＲＨ以上になると、従来の加熱処理だけでは、
金属化フィルム等のtanδの増加を防止する効果が低く
なり、tanδが増加し易くなる欠点がある。

【０００６】本発明は、以上の欠点を改良し、空気中の
湿気等によるtanδの増加を防止でき、寿命を改善でき
るコンデンサ及びコンデンサ用金属化誘電体を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、以上
の課題を解決するために、金属化誘電体からなるコンデ
ンサ素子を有するコンデンサにおいて、誘電体に金属層
を積層するとともに、この金属層をフッ素系の物質から
なる厚さが１オングストロームより厚い保護層により被
覆した金属化誘電体を有することを特徴とするコンデン
サを提供するものである。

【０００８】また、請求項２の発明は、誘電体に金属層
を積層したコンデンサ用金属化誘電体において、金属層
を被覆するフッ素系の物質からなる厚さが１オングスト
ロームより厚い保護層を有することを特徴とするコンデ
ンサ用金属化誘電体を提供するものである。

【０００９】すなわち、フッ素系オイルやフッ素系樹脂
等のフッ素系の物質は、水や酸に溶けにくい性質を有し
ている。このため、亜鉛等からなる金属層をフッ素系の
物質からなる１オングストロームより厚い保護層により
被覆することによって、長期間、空気中の湿気等によっ
て金属層が酸化するのを防止できる。そしてコンデンサ
tanδの増加を軽減できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、金属化誘電体１の斜視図
を示す。すなわち、２は、フィルム状の誘電体であり、
高分子フィルムやコンデンサ紙からなる。高分子フィル
ムとしては、厚さ数μｍ〜数１０μｍ程度のポリエステ
ルフィルムやポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフ
ィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィル
ム、ポリスチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレ
ンフィルム、ポリ四弗化エチレンフィルム、ポリフェニ
レンサルファイドフィルム、ポリ弗化ビニリデンフィル
ム等を用いる。また、コンデンサ紙は、数μｍ程度の厚
さとし、片面に絶縁ラッカーを数μｍの厚さに塗布した
もの等を用いてもよい。

【００１１】そしてこの誘電体２の表面に、銅等の薄い
下地金属層（図示せず）を積層し、その表面に亜鉛やア
ルミ等の金属からなる、抵抗値が１〜５Ω／□程度の金
属層３を積層している。なお、誘電体２の長手方向の一
方の端部は、非金属部４として金属層３を積層しない状
態にしている。

【００１２】また、金属層３及び非金属部４の表面に
は、フッ素系の物質からなる厚さが１オングストローム
より厚い保護層５が積層され、金属層２を被覆してい
る。なお、保護層５は少なくとも金属層３の表面されて
いればよく、非金属部４には積層されていなくてもよ
い。フッ素系の物質としては、例えば、フッ素系オイル
やフッ素系樹脂等を用いる。そして、フッ素系オイルと
しては、真空ポンプ用オイル等を用いる。また、フッ素
系樹脂としては、ボリテトラフルオロエチレンやポリク
ロルトリフルオルエチレン、フッ化ビニル、三フッ化エ
チレン、フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレン等の共
重合体からなる合成樹脂を用いる。保護層５の厚さは１
オングストロームより厚くし、好ましくは３〜７００オ
ングストローム程度にする。なお、保護層５の厚さが１
オングストローム以下の場合には、耐湿性が向上する効
果がほとんどない。また、保護層５は金属層３に直接さ
れていなくてもよく、金属層３と保護層５との間に他の
層が介在していてもよい。すなわち、保護層５は他の層
を介して金属層３を被覆していてもよく、保護層５を形
成しているフッ素系オイルやフッ素系樹脂等の性質によ
り同様に耐湿性等を向上させる効果が得られる。

【００１３】そして、図２は、この金属化誘電体２を巻
回して形成したコンデンサ素子６を有するコンデンサ７
の断面図を示す。コンデンサ素子６は、２枚の金属化誘
電体１を非金属部４を互いに逆にして積層して巻回した
り、金属化誘電体２の間に金属層３を形成しないフィル
ム状の誘電体を介在させたものを巻回等している。この
コンデンサ素子６は積層型であってもよい。

【００１４】また、コンデンサ素子６の端面８には、亜
鉛や鉛、銅、スズ等の溶射金属からなるメタリコン層９
を積層している。メタリコン層９にはリード状の端子１
０をはんだ付けや電気溶接等により接続している。さら
に、端子１０の先端を引き出した状態にして、コンデン
サ素子６を樹脂の外装１１により被覆している。なお、
外装１１により被覆する代りに、樹脂ケースや金属ケー
ス等のケースにコンデンサ素子６を収納する構造にして
もよい。

【００１５】次に、本発明の実施の形態の製造方法につ
いて説明する。先ず、高分子フィルム等の誘電体２の表
面の非金属部４とする箇所に石油系のオイルを塗布す
る。次に、真空蒸着やイオンプレーティング装置、スパ
ッタリング装置等を用いて、誘電体２の表面に銅を薄く
蒸着し、さらに、亜鉛やアルミ等の金属をその表面に蒸
着してオイルを塗布した非金属部４を除く箇所に金属層
３を形成する。この金属層３を形成後、同一の又は異な
る真空蒸着装置等を用いて、フッ素系オイルやフッ素系
樹脂等のフッ素系の物質を金属層３及び非金属部４の表
面に直接蒸着して厚さが１オングストロームより厚い保
護層５を形成する。なお、真空蒸着装置を用いる場合に
は、装置内の真空度は５０×１０^-3Ｔｏｒｒ以下とし、
フッ素系の物質の加熱温度を１２０℃〜２００℃程度に
することにより、均一な保護層５を形成し易くなる。こ
の後、必要に応じて、金属化フィルムの場合には、温度
３０〜７０℃で、２４〜４８ｈｒ加熱処理する。

【００１６】加熱処理後、自動巻取機により金属化誘電
体１を所定の長さだけ巻取り、コンデンサ素子６を形成
する。そして、金属化誘電体１を巻取り後のコンデンサ
素子６を、例えば、１００℃〜１５０℃程度の温度で１
〜２ｈｒ程度、加熱処理する。この処理を行うことによ
って、金属化フィルムを用いた場合には、金属化フィル
ムを収縮させて、静電容量等を安定化させることができ
る。コンデンサ素子６を加熱処理後、コンデンサ素子６
の端面８に亜鉛や銅等の溶射金属を吹き付けて、メタリ
コン層９を形成する。この際、コンデンサ素子６の側面
に金属が付着しないように側面を紙粘着テープ等でマス
キングしておく。メタリコン層９を形成後、このメタリ
コン層９に端子１０を半田付けしたり、電気溶接等して
接続する。端子１０を接続後、樹脂ディップ法や樹脂モ
ールド法等により、樹脂等の外装１１を形成する。外装
１１を形成後、電圧処理を行ない、予じめ高分子フィル
ムやコンデンサ紙等の誘電体の弱点部の周辺の金属層３
を除去する。以上の工程によって、コンデンサ７を製造
する。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。誘
電体としては、巾６００mm、長さ３５００ｍ、厚さ７μ
ｍのポリプロピレンフィルムを用いる。そしてこのポリ
プロピレンフィルムの表面に、純度９９．９９％の亜鉛
からなる、抵抗値４Ω／□の金属層を積層する。また、
金属層の表面には直接デムナム−Ｓ２０（フッ素オイ
ル、ダイキン工業株式会社商品名）からなる厚さ３〜８
００オングストロームの保護層を積層する。この保護層
は、真空蒸着装置を用い、真空度５０×１０^-3Ｔｏｒｒ
以下とし、デムナム−Ｓ２０を１２０℃〜２００℃の温
度で加熱し、真空蒸着して形成する。

【００１８】そして上記の実施例を、比較例及び従来例
とともに、温度６５℃、湿度９０％ＲＨの雰囲気中に放
置した場合の金属層の抵抗値の変化を測定する。

【００１９】なお、比較例は、実施例において、保護層
の厚さを１オングストロームとする以外は同一の条件で
製造したものとする。また、従来例は、実施例におい
て、保護層を形成しないで、加熱処理時間を表１の通り
とする以外は、同一の条件で製造したものとする。そし
て試料はロール状にして放置する。また、金属層の抵抗
値はロール状の試料の最外周の面の部分の抵抗値を測定
した値とする。測定結果は表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】この表１から明らかな通り、金属層の抵抗
値は、４９２０ｈｒ放置後において、実施例１〜実施例
５が８．０Ωであるのに対し、比較例１が２６．３Ωそ
して従来例１〜従来例５が２３．０〜２５．０Ωとな
る。すなわち、実施例１〜実施例５の方が、比較例１及
び従来例１〜従来例５に比較して金属層の抵抗値が約３
４．８％以下の大きさに低下している。そして実施例１
〜実施例５と、比較例１とから明らかな通り、保護層の
厚さを３オングストローム以上とすることにより、金属
層の抵抗値を低下する効果が顕著になる。

【００２２】また、実施例及び比較例の金属化フィルム
を、温度６５℃、湿度７０％ＲＨの雰囲気中に放置した
場合の金属層の酸化の状態を観測した。なお、試料につ
いては、実施例は、保護層の厚みを表２の通りとし、加
熱処理時間を２４ｈｒとする以外は、表１に用いた実施
例と同一の条件とする。また、比較例は表１に用いた比
較例と同一の条件とする。そして金属層の酸化の状態は
ロール状の最外装の面を観測した結果とする。測定結果
を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】この表２から明らかな通り、保護層の厚さ
が３オングストローム以上の方が金属層の酸化を防止す
る効果が大きいことが明らかである。また、保護層の厚
さが８００オングストロームの場合には、巻ズレが発生
し好ましくない。従って、保護層の厚さは３〜７００オ
ングストロームの範囲が好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、請求項１の発明によれば、
誘電体に金属層を積層するとともに、この金属層をフッ
素系の物質からなる厚さが１オングストロームより厚い
保護層により被覆した金属化誘電体を用いてコンデンサ
素子を形成しているため、耐湿性を向上でき、tanδ特
性等を向上でき、寿命を改善できるコンデンサが得られ
る。

【００２６】また、請求項２の発明によれば、誘電体に
金属層を積層し、金属層をフッ素系の物質からなる厚さ
が１オングストロームより厚い保護層により被覆してい
るため、金属層が湿気等により酸化し難く、コンデンサ
に用いた場合に、tanδ特性等を向上できるコンデンサ
用金属化誘電体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の発明の実施の形態の斜視図を示す。

【図２】請求項１の発明の実施の形態の断面図を示す。

【符号の説明】

１…金属化誘電体、 ２…誘電体、 ３…金属層、 ５
…保護層、６…コンデンサ素子、 ７…コンデンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属化誘電体からなるコンデンサ素子を
   有するコンデンサにおいて、誘電体に金属層を積層する
   とともに、この金属層をフッ素系の物質からなる厚さが
   １オングストロームより厚い保護層により被覆した金属
   化誘電体を有することを特徴とするコンデンサ。
2. 【請求項２】 誘電体に金属層を積層したコンデンサ用
   金属化誘電体において、金属層を被覆するフッ素系の物
   質からなる厚さが１オングストロームより厚い保護層を
   有することを特徴とするコンデンサ用金属化誘電体。