JP2001076960A

JP2001076960A - 金属化フイルムおよびそれを用いたコンデンサ

Info

Publication number: JP2001076960A
Application number: JP25391699A
Authority: JP
Inventors: Megumi Tanaka; 恵田中; Kazuichi Yuuki; 万市結城
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】耐圧検査での不良率を少なくするとともに、さ
らに小型で高電圧課電に対する絶縁性能が高い安全規格
用コンデンサ用好適に用いられる金属蒸着した金属化ポ
リプロピレンフィルムとその金属化フィルムを用いてな
るコンデンサを提供する。【解決手段】アイソタクチックペンダット分率が９８％
以上で、かつ少なくとも片面の平均表面粗さＲａが０.
０３μｍ〜０.３μｍで、かつフイルムの厚みが５μｍ
〜８μｍの２軸延伸ポリプロピレンフイルムの少なくと
も片面に、金属蒸着部からマージン部にかけ金属蒸着膜
厚が連続的に低減する金属蒸着層を有する金属化フイル
ムであり、金属蒸着膜厚が連続的に減少する金属蒸着層
の幅は０．０５ｍｍ〜１ｍｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属蒸着した金属
化フイルムからなる電気、電子回路等に好適に用いられ
る金属化フイルム、およびその金属化フイルムを用いて
なるコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種家庭用電気機器や電子回路機器に
は、ラインから入るノズルを除去し、あるいは機器生す
るノイズが電源ラインに入るのを防ぐために、フィルタ
ーコンデンサが使用されている。これらのフィルターコ
ンデンサは、落雷時等に生じる大きな突入電流によって
破壊されあるいは発火する等の危険がある。これらの危
険を回避するため、例えば、ＵＬ１４１４、ＣＡＳＣ
２２．２ＶＤＥ０５６５−１ＪＩＳＣ５１５１等
の厳しい試験を課す規格が各国で規定されている。

【０００３】従来、フィルターコンデンサとしては、こ
れらの規格に適合するため、１１〜１２μｍの厚いポリ
エステルフイルムを用い、且つ幅の広いマージンを有す
る金属化フイルムが用いられていた。一方、コンデンサ
の小型化に対する強い要求があるが、この要求に応える
ためフイルム厚みを薄くすると安全規格に適合できない
問題があった。この問題の解決策として、特開平９−１
０９３７６公報に厚さ＃８のポリプロピレンフイルムを
用いた安全規格に適合する金属化フイルムが提案されて
いる。

【０００４】しかしながら、この提案には、コンデンサ
製造工程のＤＣ耐電圧検査で不良率が高いという問題が
あり、小型化要求には必ずしも十分満足するものではな
かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐圧
検査での不良率を少なくするとともに、さらに小型で安
全規格に適合したコンデンサ用に好適に用いられる金属
蒸着した金属化フィルム、およびその金属化フィルムを
用いてなるコンデンサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の金属化フイルムは、アイソタクチックペン
ダット分率が９８％以上で、かつ少なくとも片面の平均
表面粗さＲａが０.０３μｍ〜０.３μｍで、かつ厚み
が５μｍ〜８μｍの２軸延伸ポリプロピレンフイルムの
少なくとも片面に、金属蒸着部からマージン部にかけ金
属蒸着膜厚が連続的に低減する金属蒸着層を有する２軸
延伸ポリプロピレンフイルムよりなる金属化フイルムで
ある。

【０００７】本発明の金属化フイルムにおいては、電極
となる金属蒸着部の表面抵抗が２Ω／□〜１５Ω／□、
マージン部の表面抵抗が１×１０¹⁰Ω／□以上であり、
金属蒸着膜厚が連続的に減少する金属蒸着層の幅が０．
０５〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍｍであるこ
と、２軸延伸ポリプロピレンフイルムの厚みが６μｍ〜
７μｍであること、及びマージン部にマージンオイルが
存在し、そのマージンオイルがシリコーンオイルおよび
フッ素オイルであることが、好ましい態様として含まれ
ている。

【０００８】また、本発明のコンデンサは、上記の金属
化フイルムを巻回または積層し使用してなるもので、こ
れには安全規格用コンデンサも含まれている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の金属化フイルムには、ア
イソタクチックペンダット分率が９８％以上で、かつ少
なくとも片面の平均表面粗さＲａが０.０３μｍ〜０.
３μｍで、かつ厚みが５μｍ〜８μｍの２軸延伸ポリプ
ロピレンフイルムが用いられる。

【００１０】本発明で用いられる２軸延伸ポリプロピレ
ンフイルムのアイソタクチックペンダット分率は、９８
％以上であることが好ましく、より好ましくは９９％以
上である。アイソタクチックペンダット分率が低いと、
ポリプロピレンの立体規則性が低く、２軸延伸されたフ
イルムの結晶化度が小さくなる。すなわち、絶縁欠陥部
分の割合が多くなり、絶縁耐力の低下につながる場合が
ある。

【００１１】ポリプロピレンのペンダット分率は、後述
するが、例えば、Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉらの報告［Ｐｏｌ
ｙｍｅｒ、２９、１３８〜１４３（１９８８）］等にあ
るように、上記各位の立体配置を有するセグメントの比
率を ¹³Ｃ−ＮＭＲから求めることができる。これらの
内、全メチル基の吸収強度に対するｍｍｍｍの立体配置
の割合、すなわちアイソタクチックペンダット分率（以
下ｍｍｍｍと省略する場合がある）は、ｍ（ｍｍｍｍ）
ｍ、ｍ（ｍｍｍｍ）ｒ、およびｒ（ｍｍｍｍ）ｒの３つ
のヘプタッド分率の和として定義される。

【００１２】本発明の２軸延伸ポリプロピレンフイルム
の場合、ポリプロピレンのホモポリマーでもコポリマー
でもかまわないが、ホモポリマーが好ましい。コポリマ
ーの場合は、ホモポリマーに比べ結晶性が低下しベース
フィルムとしての耐圧性か劣る。また、ポリマー中に
塩素捕獲性能を有する化合物、およびまたは公知の各種
添加剤、例えば熱安定剤、酸化防止剤、結晶角核剤等を
添加することができる。

【００１３】フイルム表面の粗さは、０．０３〜０．３
μｍであり、好ましくは０．０６〜０．１５μｍであ
る。粗さが０．０３μｍより小さいとフイルムのすべり
性が悪く皺が生じやすくなる。また、０．３μｍを超え
ると表面が粗くなりフイルムの実質厚みが減少し、絶縁
破壊電圧が低下したり、容量減少が大きくなる。

【００１４】本発明で用いられる２軸延伸ポリプロピレ
ンフイルムのフイルム厚みは、５μｍ〜８μｍであり、
好ましくは６μｍ〜７μｍである。

【００１５】フイルム厚みが８μｍを超える目標の設計
容量を得るには、素子の巻長さを多く巻かなければなら
ず大きな形状のコンデンサとなる。また、フイルム厚み
が４μｍ未満の薄いフイルムでは、安全規格用コンデン
サの規格を満足できない。

【００１６】次に、本発明の金属蒸着した金属化フイル
ムの一実施態様を図１の概略断面図に示す。なお、本発
明の金属化フイルムは本実施態様に限定されるものでは
ない。図１において、本発明の金属蒸着した金属化フイ
ルム１は、２軸延伸ポリプロピレンフイルム２をベース
に、その上に金属蒸着を施した金属蒸着部４および非常
金属蒸着部分であるマージン部３とともに、金属蒸着部
４とマージン部３の境界部に位置する、金属蒸着膜厚が
連続的に低減する金属蒸着層５を設けたものである。図
１においては、金属蒸着膜厚が連続的に低減する金属蒸
着層５の幅Ｌが表示されている。

【００１７】金属蒸着部４の金属は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｓｕ等あるいはこれらの合金な
ど、導電性を有するものでは特に限定されるものではな
いが、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ等が耐コロナ劣化性が小さく好
ましい。なかでも、Ａｌ−Ｚｎの合金が、耐湿性および
耐コロナ性の点でより好ましく用いられる。本発明で
は、Ａｌ−Ｚｎ合金のなかでも、耐湿性と容量減少を両
立するためには、合金蒸着のＡｌ含有比率が［（Ａｌ含
有量×１００）／Ａｌ含有量＋Ｚｎ含有量〕０．５〜１
５ｗｔ％である合金が好ましく、より好ましくは６〜１
２ｗｔ％の合金である。

【００１８】金属蒸着部４の表面抵抗は、１Ω／□〜１
５Ω／□であることが好ましく、より好ましくは３〜１
０Ω／□であり、さらに好ましくは２〜８Ω／□であ
る。表面抵抗が１Ω／□より小さいと、蒸着膜厚が厚く
金属の自己回復性が劣ったり、蒸着時の熱負けによる皺
が生じる。また、表面抵抗が１５Ω／□より大きくなる
と、課電時にクリアリングによる膜変化のため容量減少
が大きくなったり、耐電流性が悪くなる傾向を示す。

【００１９】また、マージン部３の表面抵抗は、１×１
０¹⁰Ω／□以上であることが好ましい。

【００２０】また、金属蒸着膜厚が連続的に減少する金
属蒸着層５（境界部または傾斜部）の幅Ｌは、０．０５
〜１ｍｍであることが好ましい。本発明の金属化フイル
ム１においては、金属蒸着部４とマージン部３の間に境
界部５を有することが重要である。ここで境界部５と
は、図１に示すとおり、金属蒸着部４からマージン部３
にかけ金属蒸着部の蒸着膜の厚みが連続的に低減してい
く状態にある部分（幅Ｌ）を指している。境界部５のよ
り好ましい幅Ｌは０．０６〜０．５ｍｍであり、さらに
好ましくは０．１〜０．１５ｍｍである。境界部５の幅
Ｌが０．０５ｍｍより小さければ、マージン部３におけ
る電界緩和効果がなく、課電時のコロナ放電により素子
破壊が生じる。境界部５の幅Ｌが１ｍｍより大きくなれ
ば、素子をプレスする際のプレス性が悪くなり、コンデ
ンサ素子に電圧を課電したとき、うなり音を生じるよう
になる。

【００２１】本発明では、この境界部５を設けることに
よって、安全規格コンデンサのテストにある高い電圧を
印加しても破壊せず、特にマージン部と蒸着金属部の境
界における絶縁破壊を防止することができる。

【００２２】以下に、本発明の一例であるコンデンサ用
の金属蒸着された２軸延伸ポリプロピレンの製造方法に
ついて説明する。ただし、本発明は次に記載の製造方法
に限定されるものではない。

【００２３】アイソタクチックペンダット分率が９８％
〜９９．５％であるポリプロピレン樹脂を押出機に供給
し、２２０〜２９０℃の温度で溶融し、Ｔダイからシー
ト状に押出し、３０〜９５℃の冷却ロールで冷却固化し
た後、１２５〜１５０℃の温度で３〜６倍に長手方向に
延伸し、次いで１５５〜１７５℃の温度で幅方向に６〜
１２倍に延伸し、１５０〜１６０℃の温度で数％弛緩さ
せながら熱処理を施し、７μｍ厚みなるコンデンサ用２
軸延伸ポリプロピレンフイルムを得る。

【００２４】その後、５〜５０Ｗ／ｍ²／ｍｉｎで２軸
延伸ポリプロピレンフイルム表面に、空気や各種ガス中
でコロナ放電処理を施す。表面にコロナ放電処理した前
述の６３０ｍｍ×３２０００ｍの製品のコロナ放電処理
面に、次のように金属蒸着する。真空蒸着機内におい
て、前記２軸延伸ポリプロピレンフイルムを送り出しな
がら、所定のオイル蒸気圧に制御された蒸発ノズルのマ
ージン部に設けられた開口部を通じ、所定のオイルを蒸
発、付着させる。傾斜した境界部マージンを形成させる
ためには、マージン幅より小さく加工された金属パイプ
にオイルを入れ、金属パイプを加熱させ、蒸発圧力を測
定しながらマージンオイルの温度を制御し、オイルを蒸
発させてマージン境界部の幅を制御する。このようにし
て、マージン部にはマージンオイルが残存する。ここで
用いられるオイルとしては、シリコーンオイルやフッ素
オイルなどが挙げられる。

【００２５】次に、本発明で使用した用語をおよび測定
法について説明する。

【００２６】（１）アイソタクチックペンダット分率試料をＯ−ジクロロベンゼン／ベンゼン−Ｄ６に溶解さ
せ、ＪＥＯＬ製ＪＮＭ−ＧＸ２７０装置を用いて、共鳴
周波数６７．９３ＭＨｚで¹³Ｃ−ＮＭＲを測定した。得
られたスペクトルの帰属およびペンダット分率の計算に
ついては、Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉらの報告［Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ、２９、１３８〜１４３（１９８８）］に基づき、メ
チル基由来のスペクトルについてｍｍｍｍｍピークを２
１．８５５ｐｐｍとして各ピークの帰属を行ない、ピー
ピーク面積を求めてメチル基由来全ピーク面積に対する
比率を百分率で表示する。詳細な測定条件は以下のとお
りである。

【００２７】測定濃度：１５〜２０ｗｔ％測定溶媒：Ｏ−ジクロロベンゼン（９０ｗｔ％）
／ベンゼン−Ｄ６（１０ｗｔ％）測定温度：１２０〜１３０℃ 共鳴周波数：６７．９３ＭＨｚパルス幅：１０μｓｅｃ（４５°パルス）パルス繰り返し時間：７．０９１ｓｅｃ積算回数：３２Ｋ測定モード：ノイズデカップリング。

【００２８】（２）表面粗さＪＩＳＢ０６０１−１９７６に準ずる。但しそのカッ
トオフは０．２５ｍｍとした。

【００２９】（３）ＤＣ耐圧検査容量１μＦになるように蒸着品を巻回し、５０個のコン
デサ素子を作成する。その素子を１００ｖ／ｓｅｃの昇
圧速度で電圧を課電し、破壊する電圧を求める。判定
は、次の基準にて行なった。測定に用いた耐電圧測定機
のカットオフは１０ｍＡとした。

【００３０】◎ （合格）：３．５ｋｖ以上の割合
が９５％以上。

【００３１】○ （合格）：３．５ｋｖ以上の割合
が９０％以上。

【００３２】△ （不合格）：３．５ｋｖ以上の割合
が８０％以上９０％未満。

【００３３】× （不合格）：３．５ｋｖ以上の割合
が８０％以下。

【００３４】（４）ＡＣ耐圧検査ＵＬ１４１４に準ずる。素子の容量は１μＦで１５０
０ｖのＡＣ電圧を１分間課電した。

【００３５】◎ （合格）：破壊素子の割合が９５
％以上。

【００３６】○ （合格）：破壊素子の割合が９０
％以上。

【００３７】△ （不合格）：破壊素子の割合が８０
％以上９０％未満。

【００３８】× （不合格）：破壊素子の割合が８０
％以下。

【００３９】（５）蒸着膜厚の境界幅蒸着膜とマージン部の境界を光学顕微鏡にて５０〜１０
０倍で観察する。金属蒸着フイルムのマージン界面の厚
みは超薄切片された断面を超高分解能電界放射型走査電
子顕微鏡（日立製Ａ−９００Ｈ型）を用い、加速電圧５
ｋｖで観測する。

【００４０】

【実施例】（実施例１）アイソタクチックペンダット分
率が９９．３％なるポリプロピレン樹脂で製膜された、
表面粗さが０．０８μｍ、厚さ７μｍの２軸延伸ポリピ
レンフイルムを用意し、真空蒸着機の巻出し側からくり
出されたフイルムにマージンを形成するオイルを入れた
金属パイプ（マージンノズル）を加熱し、該パイプの表
面に形成されたマージン幅より、幅方向熱膨張分だけ短
い幅で設けられた矩形の穴よりフェニル・メチル・ポリ
シロキサン(シリコーンオイル）を蒸発させ、上記に用
意された２軸延伸ポリピレンフイルムの表面にマージン
部となる部分にオイルを付着させた。ついで、Ａｌを蒸
着し、すぐにＺｎを連続して蒸着した。蒸着膜全体のＡ
ｌ含有比が６〜８ｗｔ％で表面抵抗が６Ω／□になるよ
うに蒸発源の温度を制御した。

【００４１】マージンノズルと温度制御を調整して得ら
れた境界部の幅は０．２〜０．５ｍｍであった。な
お、境界部の金属蒸着厚みは連続的に低減していた。マ
ージン部の表面抵抗値は５Ｘ１０¹⁷Ω／□であった。

【００４２】このようにして得られた金属化フイルムを
用いて、１μＦの素子を１００個作成し、ＤＣおよびＡ
Ｃ課電による素子の破壊を行なった。

【００４３】結果は表１に示すとおり、ＤＣ耐圧は５０
個すべてが３．５ｋｖ以上でＡＣ破壊においても破壊は
なく、優れた耐圧性を有していた。

【００４４】（実施例２）２軸延伸ポリピレンフイルム
の表面粗さを０．１２μ、金属蒸着部の表面抵抗を４
Ω／□以外は、実施例１に準じて行なった。結果は表１
に示したとおり、実施例１と同様に優れたものであっ
た。

【００４５】（比較例１）ペンダット分率が９７．５％
なるポリプロピレン樹脂で製膜された２軸延伸ポリピレ
ンフイルムを用いたこと以外は、実施例１に準じて行な
った。

【００４６】結果は表１に示したとおり、ＤＣ耐圧値は
低下し、ＡＣ破壊も生じた。

【００４７】（比較例２）フイルム厚みが１２μｍの２
軸延伸ポリピレンフイルムを用いたこと以外は、実施例
１に準じて行なった。素子の厚みが２１ｍｍとなり、素
子形状が大きくなった。

【００４８】（比較例３）フイルム厚みが３μｍの２軸
延伸ポリピレンフイルムを用いたこと以外は、実施例１
に準じて行なった。結果は表１に示したとおり、ＤＣ耐
圧、ＡＣ耐圧で破壊が生じ耐圧性を満足するものは得ら
れなかった。

【００４９】（比較例４）マージンの形成をカプトンフ
イルムを用いたテープ法にて行なった以外は、実施例１
に準じて行なった。このテープ法は、シャープな段差状
のマージン形成であり、金属蒸着膜厚が連続的に低減す
る金属蒸着層は形成されなかった。結果は表１に示すと
おり、マージン際のコロナによりＡＣ課電による破壊が
生じ、耐圧の低下が著しかった。

【００５０】（比較例５）表面粗さが０．３５μの２
軸延伸ポリピレンフイルムを用いたこと以外は、実施例
１に準じて行なった。結果は表１に示すとおり、ＤＣ、
ＡＣ破壊が生じ、耐圧性が低下した。

【００５１】（比較例６）表面粗さが０．０１μの２
軸延伸ポリピレンフイルムを用いたこと以外は、実施例
１に準じて行なった。結果は表１に示すとおり、，表面
が平滑であり、フイルムの滑りが劣り皺が生じやすく、
蒸着製品で大量のロスが生じた。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、耐圧検査での不良率を
少なくするとともに、さらに小型で安全規格に適合した
コンデンサ用に好適に用いられる金属化フィルムが得ら
れる。そして、かかる金属化フィルムを用いることによ
って、ＤＣ耐電圧特性に優れ、また安全規格用コンデン
サの規格に適合した極めて高い安全性を有するコンデン
サを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属化フイルムの一実施態様を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１・・・金属化フイルム２・・・２軸延伸ポリプロピレンフイルム３・・・マージン部４・・・金属蒸着部５・・・金属蒸着膜厚が連続的に低減する金属蒸着層
（境界部）Ｌ・・・境界部の幅

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 27/12 Ｃ０８Ｌ 27/12 83/04 83/04 Ｈ０１Ｇ 4/30 ３０１Ｈ０１Ｇ 4/30 ３０１Ｋ 4/32 ３０１ 4/32 ３０１Ｃ // Ｃ０８Ｊ 5/18 ＣＥＳＣ０８Ｊ 5/18 ＣＥＳＨ０１Ｇ 4/24 ３０１Ｃ３０１Ｆ３３１ＺＦターム(参考） 4F006 AA12 AB73 BA07 CA08 DA01 EA01 4F071 AA20 AA26 AA67 AB09 AB10 AF37 AF39 AH15 BA01 BB06 BB08 BC01 BC16 BC17 4F100 AB01B AB10 AB18 AK07A AK17A AK52A BA02 BA44 EH66B EJ38A EJ94 GB41 JA11A JG04 JG04B JK14A YY00A YY00B 4J002 BB121 BB141 BD123 CP032 DA076 DA096 DA106 DA116 DC006 FD116 GQ00 5E082 AB03 AB04 BC09 BC35 BC38 EE07 EE12 EE24 EE25 EE38 FG06 FG35 FG48 MM23 MM24 MM37 PP02 PP04 PP09 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アイソタクチックペンダット分率が９８
％以上で、かつ少なくとも片面の平均表面粗さＲａが
０.０３μｍ〜０.３μｍで、かつ厚みが５μｍ〜８μｍ
の２軸延伸ポリプロピレンフイルムの少なくとも片面
に、金属蒸着部からマージン部にかけ金属蒸着膜厚が連
続的に低減する金属蒸着層を有する金属化フイルム。
【請求項２】電極となる金属蒸着部の表面抵抗が２Ω
／□〜１５Ω／□、マージン部の表面抵抗が１×１０¹⁰
Ω／□以上であり、金属蒸着膜厚が連続的に減少する金
属蒸着層の幅が０．０５〜１ｍｍである請求項１記載の
金属化フイルム。
【請求項３】２軸延伸ポリプロピレンフイルムの厚み
が６μｍ〜７μｍであり、かつ金属蒸着膜厚が連続的に
低減する金属蒸着層の幅が０．１〜０．５μｍである請
求項１または２に記載の金属化フイルム。
【請求項４】マージン部にマージンオイルが存在し、
そのマージンオイルがシリコーンオイルおよびフッ素オ
イルである請求項１〜３のいずれかに記載の金属化フイ
ルムの製法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の金属化
フイルムを巻回または積層し使用してなるコンデンサ。
【請求項６】コンデンサが安全規格用コンデンサであ
る請求項５記載のコンデンサ。