JPH0670946B2 - コンデンサ用蒸着フィルムの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンデンサ用基材として使用されるコンデン
サ用金属蒸着フィルムの製造法に関し、特に、近年実用
化に至ったレーザ光線を用いてのマージン（絶縁部分）
形成方法に係る。

［従来技術とその問題点］ コンデンサ用蒸着基材としての金属蒸着フィルムは、こ
れらを巻回または積層してコンデンサ素子の材料として
用いられている。

周知のように、コンデンサは、誘電体を挟むように、そ
の両面に金属箔または金属蒸着膜を配置した構成とする
のが基本であって、両面の金属箔または金属蒸着膜（以
下、これらを総括して電極という）の間に電圧が印加さ
れる。この場合において電極間の電気絶縁が不充分であ
ると短絡したり、絶縁抵抗が著しく低下したりする。し
たがって絶縁を充分に保持するために巻回型または積層
型コンデンサは、蒸着フィルムの片側に数mm幅の金属未
蒸着部分（マージン部という）を設けて絶縁を確保する
ようにしている。

従来は、この未蒸着部分を形成させるために、連続蒸着
機内で流れ方向に対して数mm程度の狭幅のフィルムテー
プまたは金属テープをあてがい、これを回転させつつ蒸
着金属の付着を妨げ、それによって前記したマージン部
を形成させるようにした、いわゆるマスキングテープ方
式を用いていた。別の方法としては、金属蒸着前のベー
ス基材にオイル類を筋状に塗付し、このオイル類を金属
蒸発源上で金属蒸気の熱により再蒸発させることにより
蒸着金属の付着を妨げる方式も知られている。

以下、前記した各従来法について、それらが内包する技
術的問題点に関して略述する。。

前述のように、電子機器の小型化にともない、最近で
は、極薄フィルムをベース基材として用いるようになっ
てきたが、それだけでなく、製品幅についても数mmとい
うきわめて狭い幅が要求され、その場合のマージン幅に
いたっては0.5mm以下で、場合によっては0.25mmという
極めて幅狭のマージン部を形成させねばならないといっ
た要求にも接している。

このように、極薄のフィルム基材を用いた上で、しかも
狭い幅をもったマージン部を有する蒸着フィルムを工業
的に量産するのは、非常に困難である。それは、前記し
たマスキングテープ方式を用いて工業的レベルで生産し
ようとすると、現実問題として1mm以下の幅のマスキン
グ用テープを数百本同時に回転して用いなければなら
ず、その繁雑さはいうに及ばず、その上、出来上ったコ
ンデンサ用蒸着基材としての精度上の問題もあって、実
用に耐える製品を得ることができないからである。さら
に、0.25mm幅のマージン部を有するコンデンサ用蒸着基
材を得るに当っては、それに用いるマスキングテープの
幅も極めて狭くなるので、耐熱強度の面で別の問題が生
じ、テープの破断、伸びおよび蛇行等の走行不良等が発
生し易くなり、かゝる観点からも工業的には使用できな
い。

オイル類を用いてのマージン形成法は、特開昭55-79867
号公報等に開示されているように、広く実用化されてい
るが、狭幅マージンでは精度において問題があること
は、前記したマスキングテープ方式と変わるところがな
い。

一方、コンデンサの保安性能を向上させるために蒸着金
属面上に直角または斜め方向にもマージンを形成させな
ければならないコンデンサ用基材があり、それ以外にも
特殊形状のマージンを形成させる要求もある。かゝる要
求を満たすためには、前記したマスキングテープ方式
や、前述のオイル塗布方式では、これらの任意のパター
ン模様を有するマージン部を形成させることは、実用上
困難をともなう。

また、近年、電子機器の小型化にともない極薄フィルム
をベース基材に用いるようになってからは、前記マージ
ン部をレーザ光線を用いて形成させる方法が逐次採用さ
れつつある。例えば、特開昭60-170226号公報に示され
ているように、レーザ光によって蒸着膜を除去するよう
にした方法であり、この方法によれば、幅狭のマージン
部を形成することも容易である。しかし、現実問題とし
ては、単にレーザ光を用いるというだけでは問題は解決
せず、特に、コンデンサの幅が狭くなり、マージンの間
隔も小さくなってくると、工業的にも多数の加工点に対
して同時にマージン部を形成させることが必要となって
くるが、設備スペース上および安全面からしてもレーザ
光によるエネルギーの伝達手段を如何にするかが、具体
的課題となってくる。すなわち、レーザ光によるエネル
ギーの伝達を光ファイバーで行なえば、スペース面なび
に安全面からは問題を解決し得るように考えられが、そ
の場合にも次のような問題が生じてくる。すなわち、レ
ーザ光によるエネルギーの伝達を光ファイバーで行なう
場合には、石英系ファイバーの透過率特性に起因して、
その波長を1.5μｍ以下にしないとならない。

また、本発明者らの研究によれば、光ファイバーでのエ
ネルギー伝達においては、本来は光束の断面内で光の強
度は均一であったものが、光ファイバーを経由させる
と、光束の中心部にピークをもつガウス分布形に変わっ
てしまう。そのため、通常のパワーでは、レーザ光スポ
ットの中心部のみの蒸着膜が除去され易く、端の方を除
去しようとすると、中心部のパワーが強すぎて損傷する
という問題点が見出される。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前記したような種々の問題点を解決し、本発
明が目的とする製品を工業的にも容易に製造することが
できるようにした技術を提案するものである。以下、レ
ーザ光線を用いてのマージン形成法についての留意点を
記しておく。

第一に、基材ベースとなるポリプロピレンフィルム、ポ
リエステルフィルムのようなフィルムは、一般に用いら
れるZnまたはAlなどの金属に較べて融点が低いため、レ
ーザ光線を選定するに当っては、ベースフィルムに熱的
損傷を与えないで金属蒸着膜のみを昇華させなければな
らないという問題がある。なお、熱的損傷とはベースフ
ィルムが溶融したり、部分的に穴があいたり、或いは過
度の熱により加工部分における伸縮を意味し、多少でも
これらが生じると、コンデンサ用材料として使用できな
いことはいうまでもない。

第二に、金属蒸着膜をレーザ光線で昇華させるために与
えるエネルギーは、充分な量が必要であって、エネルギ
ー量が少ない場合は所定のパターンでマージン部を形成
させることができない。それだけでなく、たとえマージ
ン部の形成ができたとしても、第１図ａの電子顕微鏡写
真で示すように、マージン部と蒸着膜との境界付近で蒸
着膜がめくれるという現象がみられる。この現象は加工
点におけるレーザー強度が均一でない場合に発生し、前
述のトラブルとなる。

かくして、本発明は基材フィルムの片面または両面に金
属蒸着に施した後、前記金属蒸着面にレーザ光線を照射
し、かつその照射量を2mJ/mm²〜10mJ/mm²の範囲に制限
し、さらに前記レーザ光の照射方法を0.5KHz〜10KHzの
範囲で断続的なパルスとして照射することにより金属蒸
着膜を除去し、所定のパターンの金属蒸着膜を形成させ
る方法において、レーザ波長を1.5μｍ以下とし、かつ
光源から照射部までを光ファイバーを用いて導光し、さ
らに光ファイバー通過後に、当該レーザ光がガラス内で
反射するような反射膜を有し、かつ所定寸法に仕上げら
れた角柱ガラスを通すことによって、光束断面内におけ
る光の強度分布を均一にし、しかもその断面形状をほぼ
四角形となし、それによって前記した問題点を解決し得
るようにしたものである。

前述のように、金属蒸着膜をレーザ光線で昇華させるた
めに与えるエネルギーは、充分な量が必要であって、そ
のエネルギー量が2mJ/mm²以下である場合には、所定の
パターンでマージン部を形成させることができず、一
方、該エネルギー量が10mJ/mm²以上であると、電気特性
上の欠陥のない所定の狭幅マージン部を形成させること
ができない。

また、以上の条件を満たした場合でも、レーザ光線を光
ファイバーで伝達すると、光線の強度が光束断面内で均
一にならず、新たな問題を発生する。そこで、本発明に
あっては、光束面内での中心部にピークを持つような分
布となったものを平均化するため、例えば界面がミラー
の作用をする四角柱のガラス中を通し、その後レンズで
集光することにより均一な光線を得ることができるよう
にしたものである。すなわち、前記の構成とすることに
より光の強度分布を均一化すると同時に、光エネルギー
の照射を丸いスポットの連続でなく、四角いスポットの
形状に変えた上で連続して照射させ、それによってマー
ジンの形状を良好に保たしめたものである。

［実施態様］ 以下、本発明の実施例を、比較例と共に記載する。

（実施例１〜4,比較例１〜３） 第１表は、ベースフィルムとして厚さ５μｍのポリプロ
ピレンフィルムを用い、その片面に250A厚でAlを蒸着さ
せたものを試料に用いて、 波長1.06μｍのYAGレーザーを光源としてマージン部を
形成させた事例である。この場合、光源照射部までを直
径0.6mmの光ファイバーを用いて導光し、その後、1mm×
0.7mm×20mm（長さ）の角柱状ガラスを通した後、さら
にレンズで集光させることにより（これら一連の装置を
カライドスコープという）、強度分布が均一の角形の光
スポットを形成させた上でこれを照射した。なお、レー
ザー発振装置においては、Ｑスイッチを用いて当該レー
ザ光を、第１表に示すとおりのパルス波に変換して照射
した。この場合のレーザ光は、蒸着金属にのみ選択的に
作用して当該金属蒸着膜を飛散、昇華せしめることがで
きた。なお、レーザ光を連続的に照射させた場合には、
ベースフィルムに熱的損傷を与えることが確認された
が、前述のように、Ｑスイッチを用いて当該レーザ光を
パルス波に変換した場合には、ベースフィルムに熱的損
傷を生じさせないで金属蒸着膜を昇華させることができ
た。すなわち、レーザ光線のピーク出力／平均出力の比
を大きくすることにより、１パルス内の極めて短時間に
蒸着膜を昇華しうるのに必要な急峻なピーク出力を与え
て、極力、平均出力をおさえ熱的損傷を回避するように
したものである。

第１表は、Ｑスイッチの操作でレーザ光線を連続状態か
ら20KHzまで変更して金属蒸着膜を昇華、飛散させた結
果を示す。

第１表の試験結果からも明らかなように、Ｑスイッチの
操作で周波数を変えてパルス状のレーザ光線を蒸着フィ
ルムに与え、それによって金属蒸着膜の除去を行ってマ
ージン部を形成させたところ良好な結果が得られた。こ
れに反し、CWスイッチによる連続発振では熱的損傷が生
じた。100KHz程度でも良好に加工できるが、加工速度が
遅く、実用に適さない。

また、高周波域ではピーク出力／平均出力の比が著しく
低下するため、照射量（加工エネルギー）が加工できる
レベルまで達しないので、平均出力を増加し、加工エネ
ルギーを高める必要がある。20KHz以上の帯域において
平均出力を増して加工すると、ベースフィルムに熱的損
傷が生じる。したがって、0.5KHz〜10KHzの範囲が、良
好な加工帯域であることが確かめられた。

（比較例４） レーザー発振器〜射出光学系の間の伝達経路に光ファイ
バーを用い、かつスライドスコープを使用しない以外
は、実施例１のＱスイッチ周波数5KHzの加工条件にした
がってマージンの形成を行ったところ、第１図の電子顕
微鏡写真に基づいたスケッチに示すように、加工部分と
蒸着膜の境界付近で蒸着膜がめくれ上がるという現象が
発生した。なお、同図に符号１で示す部分が金属蒸着
膜、同２はマージン部で、同３は、前記蒸着膜とマージ
ン部との境に発生した金属膜のメクレ部である。このよ
うに、加工精度は、実施例１〜４に較べて大幅に低下
し、所定幅の安全なマージン形成ができていなかった。
ちなみに、この比較例において加工部分と蒸着膜の境界
付近で発生するメクレの発生原因は、光ファイバーを経
由したレーザ光線の出力分布がガウス分布となっている
ため、加工点の温度分布が不均一で周辺部が緩慢となっ
ているためと考えられる。第２図はコンデンサ素子の展
開模式図で、蒸着フィルムの長手方向とほぼ直角に18mm
ピッチでマージン部を形成させた金属蒸着フィルム11
と、通常の流れ方向にマージン部を有する金属蒸着フィ
ルム12とを重ね合わせたもので、前記図解の如くにコン
デンサ素子13を作成したうえで、後記のように、その効
果を確認した（第４図のグラフ参照）。第３図は、マー
ジン部を有する金属蒸着フィルム12の拡大図で、図中符
号14は縦マージン部、同15は、流れ方向と直角に形成さ
せた横マージン部、同16はメタリコン側の蒸着膜飛散部
分を示し、さらに同17はコロナ放電の跡を示す。ちなみ
に、前記第２〜３図のベースフィルムとしては、５μｍ
のポリプロピレンフィルムを用い、その片面に250A厚で
Alを蒸着させたものである。

第４図のグラフは、85℃の雰囲気中において商用周波数
で312V連続印加し、1000時間の寿命試験を行った結果を
示したものである。コンデンサ素子内部の蒸着膜がめく
れているという状態が存在すると、使用中または寿命試
験中においてその部分にコロナ放電が発生し、ベースフ
ィルムに損傷を与える結果となり、このような状態でコ
ンデンサを長期間使用すると発熱のため、絶縁破壊が生
じたり、セルフヒーリングが生起して静電容量が減少す
る等の不具合が発生する。

（実施例5,6および比較例5,6） 実施例３と同様な条件で照射パワーを図示のように変化
させて金属蒸着フィルムのマージン部を形成させたもの
を用いてコンデンサ素子をつくり、該素子を用いてコン
デンサの寿命試験を行なった。その結果を第５図に示
す。

［発明の効果］ 前述のように、本発明によれば、電子機器の小型化にと
もない極薄フィルムをベース基材に用いた場合でも、か
つそれに形成させるマージン部が極く狭い場合であって
も、レーザ光線を用い、しかも四角のスポット状に照射
することによって、縦、横を問わず精密にマージン部加
工が行なえるという効果を発揮し、その結果コンデンサ
の寿命を大幅に伸ばすことが出来る点で、新規なる工業
的効果を有する。また、前記マージン部の加工に際して
加工点が増えても、，それら多数の加工点に対して同時
にマージン部を形成させることが出来る点でも有用性を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レーザー発振器と射出光学系の間を光ファイ
バーで導光し、途中にレーザー光線の強度補正装置であ
るスライドスコープを用いずにマージン部を加工した場
合の電子顕微鏡写真（倍率1,500倍）を基に、スケッチ
したときのイラストであって、斜めの格子模様で示す部
分が金属膜、白抜部分が基材ベースフィルムであり、両
者の境界部分には金属膜のめくれ上った状態が示されて
いる。第２図は、第４〜５図の試験結果を得るに当って
使用した供試コンデンサを分解して示した模式図で、第
３図は前記供試コンデンサを対象として1000時間の寿命
試験を行った後に分解した状態を図示した斜視図にし
て、マージン部にセルフセーリングが認められたことを
示した。なお、メタリコン接続部の蒸着膜についても、
セルフヒーリングにより飛散した状態を示した。第４〜
５図は、寿命試験結果を示すグラフであって、著しく本
発明の実施例に較べて、比較例は著しく容量減少をきた
している結果を示すグラフである。 1:金属蒸着膜、2:マージン部 3:蒸着膜とマージン部の境界における不均斉部 13:コンデンサ素子、14:縦マージン部 15:横マージン部、17:コロナ放電の跡 16:メタリコン側の蒸着膜飛散部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡庭 正高 岐阜県中津川市中津川2811―17 (72)発明者 伊藤 正彦 岐阜県中津川市阿木2486 (72)発明者 府川 正明 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝堀川町工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】片面または両面に金属蒸着を施したフィル
   ムに、レーザ光線を用い、その照射量を2mJ/mm²〜10mJ/
   mm²の範囲に制限し、かつ0.5KHz〜10KHzの範囲における
   断続的なパルスを用いてレーザ光を照射して金属蒸着膜
   を除去し、所定のパターンの金属蒸着膜を形成させる方
   法において、レーザ波長を1.5μｍ以下とし、かつ光源
   から照射部までを光ファイバーを用いて導光した後、角
   柱状ガラスを通し、さらにレンズで集光することによ
   り、強度分布が均一で、かつ角形の光スポットを形成さ
   せた上でこれを照射するようにしたことを特徴とするコ
   ンデンサ用蒸着フィルムの製造法。
2. 【請求項２】フィルムの流れ方向に対して並行に金属蒸
   着膜を除去して筋状のマージン部（絶縁部分）を設けた
   請求第１項記載のコンデンサ用蒸着フィルムの製造法。
3. 【請求項３】フィルムの流れ方向に対して、斜めまたは
   直角方向で、筋状に金属蒸着膜を除去してマージン部
   （絶縁部分）を形成させた請求第１項記載のコンデンサ
   用蒸着フィルムの製造法。
4. 【請求項４】フィルムの流れ方向に対して並行に筋状に
   金属蒸着膜を除去すると共に、直角または斜めの筋状に
   金属蒸着膜を除去してなるマージン部（絶縁部分）を形
   成させた請求第１項記載のコンデンサ用蒸着フィルムの
   製造法。
5. 【請求項５】ベースフィルムを、ポリプロピレンフィル
   ム、ポリエステルフィルム、ポリエーテルエーテルケト
   ンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルフォ
   ンフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなどと
   した請求第１項記載のコンデンサ用蒸着フィルムの製造
   法。