積層フィルムコンデンサの製造方法

【課題】積層フィルムコンデンサを効率よく的確に製造することを可能とし、かつ、コンデンサ素子の切断面における金属膜の絶縁距離を充分に確保してコンデンサの耐電圧を高める。
【解決手段】フィルム膜の片面に金属膜が蒸着された金属化フィルム１０を積層してコンデンサ素子を成形する積層フィルムコンデンサの製造方法であって、外形が多角形状のドラム２０の外周に金属化フィルムを連続して巻取るとともに、このドラム２０における多角形の頂点を含む所定の範囲内に位置する金属化フィルムにバーンオフ処理を行って金属膜を除去した後、このバーンオフ処理によって金属膜が除去された範囲内で金属化フィルムを切断することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム膜に金属膜が蒸着された金属化フィルムを積層することでコンデンサ素子を成形する積層フィルムコンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサ素子の成形は、金属化フィルムを所定の寸法に切断し、この切断された複数枚の金属化フィルムを積層しているのが一般的である。また、金属化フィルムを先に積層しておき、これを所定の寸法に切断してコンデンサ素子を成形する技術も知られている（特許文献１）。いずれにしても、コンデンサ素子の切断面では、金属化フィルムの切断時に金属膜が回り込んで露出し、積層された金属化フィルムの金属膜同士が電気的に短絡しやすい状態となる。このことが、コンデンサの耐電圧を低下させる原因になっている。
この対策としては、コンデンサ素子の切断面に位置する金属膜の端部を除去するための処理が必要であり、特許文献１の技術ではコンデンサ素子の切断面にプラズマによるエッチング処理を行うことで、この切断面に位置する金属膜の端部を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７４２８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１に開示されている技術では、金属化フィルムを積層して切断する作業と、エッチング処理によって成形後のコンデンサ素子の切断面に位置する金属膜の端部を除去する作業とが個別に行われるため、積層フィルムコンデンサの製造効率がわるい。また、積層された金属化フィルムを切断した後にエッチング処理を行っていることから、希望どおりに金属膜が除去されない場合があり、金属膜の絶縁距離が充分に確保されないことになる。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、積層フィルムコンデンサを効率よく的確に製造することを可能とし、かつ、コンデンサ素子の切断面における金属膜の絶縁距離を充分に確保してコンデンサの耐電圧を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
フィルム膜の片面に金属膜が蒸着された金属化フィルムを積層してコンデンサ素子を成形する積層フィルムコンデンサの製造方法であって、外形が多角形状のドラムの外周に金属化フィルムを連続して巻取るとともに、このドラムにおける多角形の頂点を含む所定の範囲内に位置する金属化フィルムにバーンオフ処理を行って金属膜を除去した後、このバーンオフ処理によって金属膜が除去された範囲内で金属化フィルムを切断することを特徴とする。
【０００７】
より好ましくは、外形が正多角形状のドラムを使用してその外周に金属化フィルムを連続して巻取ることである。
さらに好ましくは、ドラムの外周における複数の箇所に対し、それぞれ金属化フィルムを個別に送り込んで巻取ることである。
さらに好ましくは、バーンオフ処理を行った後の金属化フィルムを、ドラムに巻取られた状態のままで切断することである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、金属化フィルムをドラムの外周に連続して巻取るとともに、所定の範囲内に位置する部分の金属膜をバーンオフ処理によって除去することにより、金属化フィルムの積層とバーンオフ処理とを併行して行うことができる。この結果、積層フィルムコンデンサを効率よく製造することができる。
特に、ドラムの外周に巻取られた金属化フィルムにおいて、ドラムの多角形の頂点を含む所定の範囲内に位置する部分の金属膜を除去した後に、同じくその範囲内で金属化フィルムを切断してその部分を取り除くことにより、ドラムの平坦な外周に積層された金属化フィルムだけでコンデンサ素子を成形することができる。
また、金属化フィルムにバーンオフ処理を行った後に切断するため、コンデンサ素子の切断面における金属膜の絶縁距離が充分に確保され、コンデンサとしての耐電圧を高めることができる。
【０００９】
さらに、正多角形状のドラムに金属化フィルムを巻取ることにより、このドラムの平坦な外周に積層された金属化フィルムで成形されるコンデンサ素子の切断面間の寸法が均等に揃えられる。また、金属化フィルムのバーンオフ処理の位置がずれることなく正確に重なり、その後の切断作業も容易となる。
【００１０】
また、ドラムの外周における複数の箇所にそれぞれ金属化フィルムを送り込んで巻取ることにより、金属化フィルムの積層が効率よく行われ、結果としてコンデンサ素子を成形するためのサイクルタイムが短縮される。
しかも、バーンオフ処理後の金属化フィルムをドラムに巻取られた状態のままで切断することにより、これまでのように金属膜を除去する処理と金属化フィルムを切断する作業とが別工程で行われていたのと異なり、工程間での金属化フィルムの品質管理が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】積層フィルムコンデンサを表した斜視図。
【図２】一般的なコンデンサ素子の成形工程を表した説明図。
【図３】コンデンサ素子を表した正面図。
【図４】ロール状に巻かれた金属化フィルムを表した斜視図。
【図５】金属化フィルムを積層しながらバーンオフ処理を行う装置を表した正面図。
【図６】図５の一部を表した斜視図。
【図７】図５のドラム外周に積層される金属化フィルムを誇張して表した説明図。
【図８】図５の変更例を表した正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
図１に示されている積層フィルムコンデンサは、複数枚の金属化フィルム１０を積層することで成形されたコンデンサ素子１２を主体として構成されている。個々の金属化フィルム１０は、ポリプロピレン等の樹脂材からなる誘電体としてのフィルム膜１０Ａと、その表面に蒸着された金属膜１０Ｂとからなっている。
コンデンサ素子１２の上下面は保護フィルム１４で被われており、またコンデンサ素子１２の左右両側面には電極１６がそれぞれ設けられている。これらの電極１６は、コンデンサ素子１２の両側面に対する金属溶射（メタリコン）によって成形される。
【００１３】
コンデンサ素子１２の一般的な成形工程は、図２で示すように帯状に連続する金属化フィルム１０を例えば二枚重ね状態で所定の製品寸法に順次切断した後、それらを積層している。このため、積層された各金属化フィルム１０の金属膜１０Ｂは、それぞれのフィルム膜１０Ａを介在した配置になる（図１、図３）。
コンデンサ素子１２において、電極１６がそれぞれ成形される図１の左右両側面（以下「メタリコン面１２ａ」と称する）では、積層された各金属化フィルム１０の金属膜１０Ｂが左右の電極１６に対して交互に電気接続されている（図１）。電極１６に接続されない側の金属膜１０Ｂの端部は、後述する金属化フィルム１０における金属膜１０Ｂの余白部１３（インサイドマージン）によるものである。
【００１４】
コンデンサ素子１２において、金属化フィルム１０の切断面が積層された図３の左右両側面（以下「積層切断面１２ｂ」と称する）では、各層の金属膜１０Ｂの端部がそれぞれ除去されて積層切断面１２ｂから後退した位置で止められている。これは、後述の金属膜１０Ｂに対するバーンオフ処理によるものである。
なお、コンデンサ素子１２のメタリコン面１２ａに金属溶射による電極１６が成形された後は、エイジング工程に移される。エイジング工程においては、積層された金属化フィルム１０を一定圧で加圧した状態に保持し、金属化フィルム１０の密着性を高め、あるいは金属化フィルム１０の相互間にある空気中の水分を除去する等の処理が行われる。
【００１５】
帯状に連続した金属化フィルム１０は図４で示すようにロール状に巻かれており、フィルム膜１０Ａの幅方向に関する片側の縁寄りに所定幅の余白部１３を残して金属膜１０Ｂが蒸着されている。このようなロール状の金属化フィルム１０を二つ準備し、それぞれの余白部１３が互いに反対側に位置するように重ね、これを所定寸法に切断して積層することにより、図２で示すコンデンサ素子１２となる。そして、コンデンサ素子１２のメタリコン面１２ａでは、各層の金属膜１０Ｂが左右の電極１６に対して交互に電気接続される状態となる。
図４で示す金属化フィルム１０を準備する作業の一例としては、図４で示すフィルム膜１０Ａの２倍の幅をもつ既製フィルム膜を一方向へ送りながら、幅方向の両側に余白を残して金属溶射を行った後、フィルム幅の中央で二つに分断してそれぞれを個別に巻取る。これにより、図４で示すロール状の金属化フィルム１０が二つ準備されたことになる。
【００１６】
つづいて、ロール状に巻かれた金属化フィルム１０を積層しながらバーンオフ処理を行うための手段について説明する。
まず、図５で示す第１供給部２２および第２供給部２３に、図４で示すロール状の金属化フィルム１０をそれぞれセットする。これらの両供給部２２，２３から繰り出された個々の金属化フィルム１０は、それぞれの中間ローラ２２ａ，２３ａによって送り方向を調整して巻取り用のドラム２０の外周にそれぞれ導かれる。また、両供給部２２，２３は、それぞれの金属化フィルム１０をドラム２０の外周に押付けながら適正に巻取るための中間ローラ２２ｂ，２３ｂを備えている。そして、これらの中間ローラ２２ｂ，２３ｂは、金属化フィルム１０をドラム２０の外周に押付ける方向への付勢力が付与されている。なお、これらの金属化フィルム１０は、例えば個々の繰り出し端部側に所定長さの予備代をとってドラム２０の外周に数回巻付けておくことにより、その後の巻取りが適正に行われる。
そして、
【００１７】
ドラム２０はその外形が正多角形状（正六角形状）をしており、その外周の相対向する箇所において第１供給部２２および第２供給部２３から繰り出された金属化フィルム１０が巻取られるように設定されている。また、これらの金属化フィルム１０は、それぞれの金属膜１０Ｂを表面側とし、かつ、それぞれの余白部１３を互いに反対側に位置させた状態でドラム２０に巻取られる。
なお、ドラム２０の外形は六角形状に限るものではなく、かつ必ずしも正多角形状でなくてもよい。
【００１８】
ドラム２０において、第１供給部２２および第２供給部２３からの金属化フィルム１０が巻取られる箇所の下流側には、バーンオフ処理を行うための第１電極２６および第２電極２７が配置されている。両電極２６，２７は、所定の距離を隔てて配置されたプラス電極２６ａ，２７ａとマイナス電極２６ｂ，２７ｂとを個々に備えている。これらのプラス電極２６ａ，２７ａとマイナス電極２６ｂ，２７ｂとの間の通電により、それぞれのマイナス電極２６ｂ，２７ｂが接触している箇所において、金属化フィルム１０の金属膜１０Ｂが溶融除去される。
【００１９】
ドラム２０を軸心回りに図５の矢印方向へ連続的に回転させることにより、第１供給部２２および第２供給部２３から繰り出される金属化フィルム１０がドラム２０の外周面に巻取られる。これと併行して第１電極２６および第２電極２７におけるプラス電極２６ａ，２７ａとマイナス電極２６ｂ，２７ｂとの間の通電が所定のタイミングで行われる。これにより、両供給部２２，２３から繰り出されてドラム２０の外周に巻取られている金属化フィルム１０には、このドラム２０における多角形の頂点を含む所定の範囲でバーンオフ処理が順次行われ、その範囲で金属膜１０Ｂが溶融除去される。図７に示されている各除去範囲Ｓが、バーンオフ処理によって金属膜１０Ｂが溶融除去された箇所である。
なお、図７はバーンオフ処理の状態を明瞭に示す目的で金属化フィルム１０の厚みを誇張して表しているが、実際の金属化フィルム１０の厚みは薄いことから、ドラム２０の外周に倣った六角形状に近い形状で巻取られる。
【００２０】
第１電極２６を例にとってバーンオフのタイミング設定の一手段を説明すると、図６で示す制御装置２８には、光センサ２９からの検出信号が送信されるようになっている。この光センサ２９は、ドラム２０の外周に沿って一定の間隔で設けられた複数の投光部２１からの光を一定のタイミングで検出する。制御装置２８は、光センサ２９からの検出信号に基づき、第１電極２６のプラス電極２６ａとマイナス電極２６ｂとの間の通電を実行して金属化フィルム１０に対するバーンオフを行う。したがって、金属化フィルム１０の金属膜１０Ｂが除去される除去範囲Ｓの長さ、あるいは除去範囲Ｓの開始点と終了点とは、主として制御装置２８によるプラス電極２６ａとマイナス電極２６ｂとの間の通電時間、あるいは通電のタイミングによって調整することができる。
図６では図示が省略されている第２電極２７についても、それ専用の制御装置と光センサを用いて上記と同様にバーンオフのタイミングが設定される。
【００２１】
バーンオフ処理によって金属膜１０Ｂが溶融除去された各除去範囲Ｓは、ドラム２０における多角形の頂点を含むその前後の範囲となっている。これらの除去範囲Ｓは、金属化フィルム１０に角が生じており、コンデンサ素子１２としては使用できない部分であることから、次工程における金属化フィルム１０の切断によって取り除くことが予定されている箇所である。そして、各除去範囲Ｓを切断して取り除いた後は、ドラム２０の平坦な外周に積層された平坦な金属化フィルム１０のみによってコンデンサ素子１２が成形されることになる。
【００２２】
このように、第１供給部２２および第２供給部２３から繰り出される個々の金属化フィルム１０は、バーンオフ処理による除去範囲Ｓの位置がずれることなく重なった状態でドラム２０に巻取られる。つまり、金属化フィルム１０の積層とバーンオフ処理とが併行して行われる。そして、金属化フィルム１０がドラム２０の外周に所定の積層状態まで巻取られたら、この金属化フィルム１０をドラム２０に巻取られたままで、あるいはドラム２０から外した後、各除去範囲Ｓの箇所においてレーザーカット等で切断してコンデンサ素子１２を成形する。この結果、コンデンサ素子１２は前記のようにドラム２０の平坦な外周に積層された金属化フィルム１０だけで成形される。
また、積層された金属化フィルム１０を各除去範囲Ｓの箇所において切断することにより、コンデンサ素子１２の積層切断面１２ｂにおける金属膜１０Ｂの絶縁距離が充分に確保される。なお、バーニング処理の前に金属化フィルム１０を切断して積層した場合には、積層切断面１２ｂに金属膜１０Ｂが回り込んでバリのように露出することがあり、その後のバーニング処理が困難になるが、そのような不具合も回避できる。
【００２３】
図５〜図７で示す構成は、２方向から繰り出される金属化フィルム１０をドラム２０に巻取って積層しているが、図８で示すようにドラム２０に巻取られる金属化フィルム１０を４方向から繰り出すことも可能である。図８では第１供給部２２、第２供給部２３に加えて第３供給部３０および第４供給部３１にもロール状の金属化フィルム１０がセットされる。これらの第３供給部３０および第４供給部３１から繰り出された金属化フィルム１０においても、それぞれの中間ローラ３０ａ，３１ａよって送り方向を調整して巻取り用のドラム２０の外周にそれぞれ導かれる。また、第３供給部３０および第４供給部３１についても、それぞれの金属化フィルム１０をドラム２０の外周に押付けながら適正に巻取るための中間ローラ３０ｂ，３１ｂを備えている。
なお、第１供給部２２〜第４供給部３１から繰り出される金属化フィルム１０は、それぞれの金属膜１０Ｂの余白部１３が第１供給部２２、第３供給部３０、第２供給部２３、第４供給部３１の順で交互に反対側に位置した状態でドラム２０に巻取られる。
【００２４】
図８においては、第１電極２６および第２電極２７に加えて、第３供給部３０および第４供給部３１から繰り出される金属化フィルム１０にバーンオフ処理を行うための第３電極３４および第４電極３５が配置されている。これらの両電極３４，３５においても、所定の距離を隔てて配置されたプラス電極３４ａ，３５ａとマイナス電極３４ｂ，３５ｂとを個々に備えている。これらのプラス電極３４ａ，３５ａとマイナス電極３４ｂ，３５ｂとの間の通電により、それぞれのマイナス電極３４ｂ，３５ｂが接触している箇所において、金属化フィルム１０の金属膜１０Ｂが溶融除去される。
【００２５】
図８で示す構成では、４枚の金属化フィルム１０がそれぞれドラム２０に巻取られ、金属化フィルム１０の積層とバーンオフ処理とが併行して行われる。したがって、これらの作業が図５〜図７で示す場合よりも２倍の効率で行われる。そして、積層状態の金属化フィルム１０がバーンオフ処理の箇所、つまり図７の各除去範囲Ｓと同じ箇所で切断されるのも前述の場合と同じであり、これによってドラム２０の平坦な外周に積層された金属化フィルム１０だけでコンデンサ素子１２が成形される。
【符号の説明】
【００２６】
１０金属化フィルム
１０Ａフィルム膜
１０Ｂ金属膜
１２コンデンサ素子
２０多角形状のドラム

【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム膜の片面に金属膜が蒸着された金属化フィルムを積層してコンデンサ素子を成形する積層フィルムコンデンサの製造方法であって、
外形が多角形状のドラムの外周に金属化フィルムを連続して巻取るとともに、このドラムにおける多角形の頂点を含む所定の範囲内に位置する金属化フィルムにバーンオフ処理を行って金属膜を除去した後、このバーンオフ処理によって金属膜が除去された範囲内で金属化フィルムを切断することを特徴とした積層フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された積層フィルムコンデンサの製造方法であって、
外形が正多角形状のドラムを使用してその外周に金属化フィルムを連続して巻取ることを特徴とした積層フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された積層フィルムコンデンサの製造方法であって、
ドラムの外周における複数の箇所に対し、それぞれ金属化フィルムを個別に送り込んで巻取ることを特徴とした積層フィルムコンデンサの製造方法。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載された積層フィルムコンデンサの製造方法であって、
バーンオフ処理を行った後の金属化フィルムを、ドラムに巻取られた状態のままで切断することを特徴とした積層フィルムコンデンサの製造方法。

【図１】