特開 2024-24248 蒸発装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024024248

(43)【公開日】2024-02-22

(54)【発明の名称】蒸発装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/24 20060101AFI20240215BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

C23C14/24 B

C23C14/24 G

H01G13/00 391C

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126933

(22)【出願日】2022-08-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-10-03

(71)【出願人】

【識別番号】309024907

【氏名又は名称】マシン・テクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116861

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 義博

(72)【発明者】

【氏名】加瀬部 強

(72)【発明者】

【氏名】三宅 徹

【テーマコード（参考）】

4K029

5E082

【Ｆターム（参考）】

4K029AA11

4K029AA25

4K029BA18

4K029BA21

4K029BD00

4K029CA01

4K029DB03

4K029DB04

4K029DB12

4K029DB18

4K029JA10

4K029KA03

5E082AB04

5E082BC09

5E082BC36

5E082BC40

5E082EE23

5E082EE24

5E082EE25

5E082EE37

5E082FG34

5E082PP09

(57)【要約】

【課題】フィルムコンデンサ用フィルムに亜鉛細線を形成する蒸発装置を提供すること。
【解決手段】クーリングローラ２０上のフィルムに亜鉛を蒸着させるための蒸発装置において、電熱棒１６０を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体である下面板１２０、二枚の側面板１３０、厚み方向を連通する長手の窓１１１が形成された上面板１１０と、これらの四枚により形成される角筒の両端をそれぞれ塞ぐ二枚の端面板１４０と、上面板１１０に接合させる０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の所定幅のスリット１５１が形成されたマスク板１５０と、を具備し、クーリングローラ２０とスリット１５１との距離を１．５ｍｍ以内に近接させて使用可能としたことを特徴とする亜鉛蒸発装置１００。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

クーリングローラに当接させ連続的に供給していく帯状のフィルムコンデンサ用フィルムに対し亜鉛または亜鉛合金を蒸着させるための蒸発装置に関し、ルツボを内部に収容し、外形が角柱様であって真空槽の中に長手を水平にして配置する蒸発装置において、
発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体である底面用平板体と、
発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体である二枚の側面用平板体と、
発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体であって、厚み方向を連通する前記長手方向に長手の孔が形成された上面用平板体と、
前記四枚の金属平板体により形成される角筒の両端をそれぞれ塞ぐ所定厚みの金属平板体である二枚の端用平板体と、
上面用平板体に上面から接合させる金属平板体であって、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の所定幅のスリットが形成されたマスク体と、
を具備し、クーリングローラとスリットとの距離を５．０ｍｍ以内に近接させて使用可能としたことを特徴とする蒸発装置。

【請求項2】

底面用平板体、側面用平板体、上面用平板体、端用平板体、および、マスク体は、同組成のＳＵＳ板により形成され、
底面用平板体、側面用平板体、および、上面用平板体は、複数のネジによる締結により角筒を形成し、
マスク体も複数のネジによる締結により上面用平板体に合着させることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。

【請求項3】

発熱用抵抗棒は金属平板体の長手方向の中心線に対し対称に２本または端で曲げ返した対称配置の１本として、厚み方向を二分割した金属平板体に設けた嵌合溝に嵌めて挟み、三者を一体化して底面用平板体、側面用平板体、および、上面用平板体をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。

【請求項4】

底面用平板体と二枚の側面用平板体の発熱用抵抗棒を連結した第一加熱系統と、
第一加熱系統とは独立した上面用平板体の発熱用抵抗棒からなる第二加熱系統と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フィルムコンデンサ用フィルムに亜鉛系の蒸着膜を形成する蒸発装置に関し、特に、いわゆるヘビーエッジ等を細線として形成可能な蒸発装置に関する。

【背景技術】

【0002】

クーリングローラに当接させ連続的に供給していく帯状のフィルムに、アルミを蒸着してパターンを形成するフィルムコンデンサは、生産性が高く、耐電圧、温度特性、周波数特性にも優れる。

【0003】

また、セルフヒーリング性（自己回復性）を備えさせることも可能であり、ヘビーエッジとしてアルミとは別に亜鉛蒸着層をフィルムの片端に形成したものも広く製造されてきている。

【0004】

ここで、近年では、コンデンサの性能向上その他種々の要求物性を満たすべく、亜鉛蒸着膜の幅を極力狭くすることが求められる場合がある。
しかしながら、亜鉛を蒸発させるルツボを収容して加熱する金属製の蒸発装置は、外形が、横倒しの円筒の側周上面側に所定高さの長手の角筒が取り付けられるなど、形状が複雑である。このため、６００度～７００度程度に加熱される環境下では歪みが生じ、また、ヒートサイクル等によっても歪みが生じやすく、クーリングローラから５ｍｍ以上離間させる必要があった。
したがって、たとえ、蒸発装置の亜鉛放散用スリットを１ｍｍとしても、たとえば、フィルム上では３ｍｍ幅にまで広がってしまう部分ができてしまうなど、亜鉛系の細線形成が困難であるという問題点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７－１０９８４５

【特許文献2】特開２０１６－７９４３０

【特許文献3】特開２０２１－１３４３８７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、フィルムコンデンサ用フィルムに亜鉛細線を形成可能な蒸発装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の蒸発装置は、クーリングローラに当接させ連続的に供給していく帯状のフィルムコンデンサ用フィルムに対し亜鉛または亜鉛合金を蒸着させるための蒸発装置に関し、ルツボを内部に収容し、外形が角柱様であって真空槽の中に長手を水平にして配置する蒸発装置において、発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体である底面用平板体と、発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体である二枚の側面用平板体と、発熱用抵抗棒を埋め混んだ所定厚みの長手の金属平板体であって、厚み方向を連通する前記長手方向に長手の孔が形成された上面用平板体と、前記四枚の金属平板体により形成される角筒の両端をそれぞれ塞ぐ所定厚みの金属平板体である二枚の端用平板体と、上面用平板体に上面から接合させる金属平板体であって、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の所定幅のスリットが形成されたマスク体と、を具備し、クーリングローラとスリットとの距離を５．０ｍｍ以内に近接させて使用可能としたことを特徴とする。

【0008】

すなわち、請求項１にかかる発明は、厚みを持たせた単純形状の金属平板を組み上げることにより、それぞれが熱により伸縮したとしても、ねじれや波うちのような歪みは角柱様の筐体全体構造として生じにくくし、クーリングローラとの距離を近接させることができる。これにより、フィルムに亜鉛細線の蒸着膜を形成可能となる。
蒸着される亜鉛はスリット幅とクーリングローラ間との間隔に応じた細線とすることが可能となる。すなわち、間隔が３ｍｍであれば、スリット幅０．５ｍｍにて１．０ｍｍ程度の細線形成、スリット幅２．０ｍｍにて４．０ｍｍ程度の細線形成が可能である。
また、接触が生じないのであれば、クーリングローラ（正確にはクーリングローラに当接しているフィルム）表面とスリットとの距離は０．１ｍｍとすることもできる。安全率をみて０．２ｍｍ間隔としてもよい。

【0009】

底面用平板体、側面用平板体、上面用平板体は、厚み方向にみて、長手の長方形であり、（使用時に）横倒しの角筒を形成するため、概ね同形とし、厚みは同一とするのが好ましい。端用平板体も上記の平板体と同厚とするのが好ましい。マスク体の厚みはこれらと異なっても良いが、これら総ての平板体の金属組成は、同一であることを原則とする。
発熱用抵抗棒は、いわゆる電熱線であり、ニクロムの丸棒の表面に絶縁層を設けたものを用いることができる。
また、底面用平板体と側面用平板体、また、場合により端用平板体も加えた「槽」の内面には、亜鉛の付着ないし固着を避けるため、別途薄手の金属製インナーカバーを介在させるようにしてもよい。
また、上面用平板体を側面用平板体に（場合により端用平板体にも）接合させる場合には、熱伝導性や気密性を確保するため、金属シートやカーボンファイバーシートといったガスケットを挟み込むようにしても良い。
スリットは長手方向に等間隔に多数設け、個々のスリット自体は当該長手方向に垂直な方向（平面視における長方形の短手方向）に伸び、厚み方向に連通させる例を挙げることができる。

【0010】

請求項２に記載の蒸発装置は、請求項１に記載の蒸発装置において、底面用平板体、側面用平板体、上面用平板体、端用平板体、および、マスク体は、同組成のＳＵＳ板により形成され、底面用平板体、側面用平板体、および、上面用平板体は、複数のネジによる締結により角筒を形成し、マスク体も複数のネジによる締結により上面用平板体に合着させることを特徴とする。

【0011】

請求項２にかかる発明は、同一素材として狂いを生じにくくし、調達および加工も用意であって個別に交換も可能な蒸発装置を提供することができる。また、角柱という構造ないし形状自体に加えて、複数ネジによる締結によっても歪みが抑制される。

【0012】

なお、ネジは熱による固着が起こらないように、炭素鋼を用いるなど平板体とは異なる素材とするのが好ましい。

【0013】

請求項３に記載の蒸発装置は、請求項１に記載の蒸発装置において、発熱用抵抗棒は金属平板体の長手方向の中心線に対し対称に２本または端で曲げ返した対称配置の１本として、厚み方向を二分割した金属平板体に設けた嵌合溝に嵌めて挟み、三者を一体化して底面用平板体、側面用平板体、および、上面用平板体をそれぞれ形成したことを特徴とする。

【0014】

すなわち、請求項３にかかる発明は、サンドイッチ構造にすることで熱効率を高め、対称配置とすることでルツボへの均等加熱も実現する。また、ユニット化しているので平板体を個別に交換する作業も容易となる。

【0015】

なお、曲げ返しは、抵抗棒がいったん平板体の外にでてから戻ってくる態様であっても、平板体の中でＵ字に戻ってくる態様であってもよい。曲げ返しは１回でなく奇数回であれば対象配置が実現される。

【0016】

請求項４に記載の蒸発装置は、請求項１に記載の蒸発装置において、底面用平板体と二枚の側面用平板体の発熱用抵抗棒を連結した第一加熱系統と、第一加熱系統とは独立した上面用平板体の発熱用抵抗棒からなる第二加熱系統と、を具備したことを特徴とする。

【0017】

すなわち、請求項４にかかる発明は、亜鉛の蒸発器への再付着を予防する加熱コントロールを簡便に実現し、蒸着品質を向上させることが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、フィルムコンデンサ用フィルムに亜鉛細線を形成する蒸発装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の亜鉛蒸発装置を備えた真空蒸着装置の構成概念図である。

【図2】本発明の亜鉛蒸発装置の外観斜視図である。

【図3】本発明の亜鉛蒸発装置について、マスク板と上面板とを外した様子を示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

【0021】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、フィルムコンデンサ用の蒸着フィルムを製造する真空蒸着装置について説明する。図１は、本発明の亜鉛蒸発装置を備えた真空蒸着装置の構成概念図である。図２は、本発明の亜鉛蒸発装置の外観斜視図である。図３は、本発明の亜鉛蒸発装置について、マスク板と上面板とを外した様子を示した平面図である。なお、各図において説明の便宜上縮尺は必ずしも揃えていない。

【0022】

真空蒸着装置１は、フィルム巻出ローラ１０と、クーリングローラ２０と、フィルム巻取ローラ３０と、マスキング部４０と、アルミ蒸発装置５０と、亜鉛蒸発装置１００と、を主要な構成として備える。なお、図示は省略するが、適宜、電子ビーム照射部やプラズマ照射部等を備え、改質、硬化、固化等をおこなう。また、仕様の態様によっては、その他の金属を蒸着したり、別途誘電層を形成したりする構成が含まれる。
なお、真空蒸着装置１は、脱気装置（図示せず）により所定の真空度まで室内の脱気しながら蒸着をおこなう。

【0023】

フィルム巻出ローラ１０は、所定の誘電率を有するフィルムコンデンサ用の幅広フィルムを巻き付けてあり、一定の供給速度でフィルムを連続的に繰り出す。フィルムの例としては、ＯＰＰ（二軸延伸ポリプロピレン）フィルムを挙げることができる。フィルム幅は特に限定されないが、概ね３００ｍｍ～９００ｍｍであり、ここでは５００ｍｍ幅の例を説明する。フィルム厚は１．０μｍ～１０μｍ、巻き長さは５，０００ｍ～１００，０００ｍが代表的な範囲である。

【0024】

フィルム巻取ローラ３０は、アルミパターンと亜鉛細線のヘビーエッジが形成されたフィルムを連続的に巻き取る。巻取速度はフィルム供給速度と同速とするが、蒸着フィルムにたわみが発生しないように一定のテンションがかかるようにしている。なお、蒸着終了後、蒸着フィルムは後工程でコンデンサに適宜加工される。
巻取／巻出速度は、０．５ｍ／分～５００ｍ／分で調整でき、蒸着するアルミや亜鉛の厚みやクーリングローラ２０の径、表面温度により適宜決定される。

【0025】

クーリングローラ２０は、ここでは軸長６００ｍｍ、直径８００ｍｍの円柱としており、フィルム巻出ローラ１０から繰り出されたフィルムをフィルム幅方向が軸方向となるようにして所定の中心角分巻き付ける。表面は鉄メッキが施され、内側から表面を冷却する（冷却機構図示せず）。フィルム表面に金属蒸気が吹きあたり、クーリングローラ２０の裏あてによりフィルムが冷やされてアルミや亜鉛が凝結し（蒸着し）、所望のパターンが形成される。

【0026】

マスキング部４０は、軸方向に長手（約６００ｍｍ）である柱状の筐体の一面にノズル板が取り付けられた構成である。このノズル板は、クーリングローラ２０に近接対峙しており、表面には等間隔かつ軸方向一直線上に配された噴出孔があり、内部で加熱されたオイルを噴出する。マスキング部４０は軸方向に適宜往復等して、所定のパターンをフィルム表面に形成する。マスキングされた部分は保護層となり最終的にはこの部分が露出することとなる。

【0027】

アルミ蒸発装置５０は、アルミニウムインゴットの入ったルツボ５１を収容した長手の蒸発装置であって、クーリングローラ２０に対峙した開口側からアルミニウムを放散してフィルムにアルミを蒸着させる。このとき、先のパターン部分にはアルミが蒸着されずマージン部を形成する。

【0028】

次に亜鉛蒸発装置１００を説明する。
亜鉛蒸発装置１００は、外形が角柱様であって、内部に亜鉛を溶融する開口したルツボ１０１を収容し、クーリングローラ２０に間隔１ｍｍまで近接させ、その長手方向はクーリングローラ２０の軸方向と一致するように水平に配置している。そして、この近接面（マスク板）のスリットから亜鉛蒸気を放出し、フィルムに亜鉛細線からなるヘビーエッジを形成する。

【0029】

具体的には、亜鉛蒸発装置１００は、６パーツの、上面板１１０と、下面板１２０と、二枚の側面板１３０と、二枚の端面板１４０と、により中空角柱を形成し、上面板１１０にマスク板１５０が接合されて形成されている。

【0030】

これらはいずれもＳＵＳ板により形成され、厚みが１５ｍｍの平板である。このうち、上面板１１０、下面板１２０、側面板１３０は、厚み方向に見た場合、長手の長方形であって、長さは６００ｍｍで共通しており、幅は、上面板１１０と下面板１２０は１００ｍｍ、二枚の側面板１３０は７０ｍｍである。また、二枚の端面板１４０の大きさは、７０ｍｍ×７０ｍｍ（×厚み１５ｍｍ）である。すなわち、６パーツにより１００ｍｍ×１００ｍｍ×６００ｍｍの中空角柱が形成され、この中にルツボ１０１が収容される。なお、上面板１１０については、厚み方向に開放された５５０×３０ｍｍの窓１１１があけられている。
これらの６面は、炭素鋼の六角穴付ボルトにより合着されている。なお、ネジ孔は対称配置として、歪みやネジレの原因となる不要なストレスがかからないようにしている。

【0031】

マスク板１５０は、６００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍの大きさであり、１００ｍｍ幅方向すなわち短手方向に長さ２５ｍｍ幅０．７ｍｍのスリット１５１があけられている。スリット１５１はそれぞれ厚み方向を連通し、長手方向に４５ｍｍ間隔で配されている。マスク板１５０も六角穴付ボルトにより上面板１１０に合着されている。

【0032】

なお、上面板１１０、下面板１２０、二枚の側面板１３０については、それぞれ、表面がセラミックスでコーティングされているカンタル製の電熱棒１６０（直径６ｍｍ）を挟み込んだ構成としている。
詳細には次のとおりである。
上面板１１０、下面板１２０、二枚の側面板１３０は、それぞれ、厚み方向に二つ割りされている（上面板１１０は上面板１１０ａと１１０ｂ、下面板１２０は下面板１２０ａと１２０ｂ、側面板１３０は側面板１３０ａと１３０ｂにより構成されている）。各板面には長手方向の中心線に対し対称に２本の嵌合溝が掘られ、電熱棒１６０をくわえ込んでそれぞれ三者が一体化（ユニット化）している。なお一体化は特に限定されず、ネジ留めや溶接の例を挙げることができる。
電熱棒１６０は、上面板１１０、下面板１２０、側面板１３０の外でＵ字に曲げられて出入りしたものとなっている。また、下面板１２０と二枚の側面板１３０については、着脱可能なＵ字連結具１６５が取り付けられ一つの回路として連通した構成となっている。これを便宜上回路１６０Ａとし、上面板のＵ字状の電熱棒１６０を回路１６０Ｂと称することとする。

【0033】

このように回路を分けることにより、回路１６０Ａでは、加熱温度６００℃とし、回路１６０Ｂでは、マスク板１５０の温度が６５０℃となるように電流電圧値を調整する様にする（制御部等の図示は省略する）。マスク体の温度を他の３面の温度より高くすることにより、筐体への亜鉛蒸気の再付着が抑制され品質の良いヘビーエッジ形成が実現される。

【0034】

なお、角柱内部に金属薄板を別途あてがい、亜鉛の平板内面への付着を抑制するようにしてもよい。
また、二枚の側面板１３０と二枚の端面板１４０とにより上面に形成される口部分と上面板１１０との接合部分（合着部分）には、カーボンファイバーシートを介在させ、気密性を高めると共に口部分の熱（もしくは槽部分の熱）を上面板１１０に効率的に伝えるようにしてもよい。前述の回路１６０Ｂの加温制御とともに、亜鉛蒸気の温度降下によるスリット１５１の目詰まり予防の観点から好適である。

【0035】

亜鉛蒸発装置１００は以上の構成であって、厚みを持たせた単純形状のＳＵＳ板を用いるため、形状由来の歪みやねじれがそもそも生じにくい。６面およびマスク体を同素材とし、また、単純な形状である角柱として組み上げることにより、各構成が熱により伸縮したとしても、ねじれや波うちのような歪みが構造的に生じにくいようにしている。このため、従来の蒸発器ではクーリングローラに近づけてもせいぜい５ｍｍ間隔が限界であったところ、１．０ｍｍ以内はもちろんのこと、０．１ｍｍに近接させても使用可能である。
従って、フィルム上の幅も若干の広がりは生じるものの同程度幅の細線として亜鉛蒸着膜を形成することができる。

【0036】

なお、本発明では、亜鉛蒸発装置の長さはクーリングローラの軸長と同長程度とすれば良いが、この長さが１０００ｍｍであれば、マスク体とクーリングローラの間隔は１．０ｍｍはもちろんのこと、０．２ｍｍでも接触なく使用できる。各種調整をおこなうことにより０．１ｍｍに近接させることも可能である。すなわち、角柱の筐体長さに対する離間距離の比は、１／１０００はもちろんのこと、２／１００００でも実用上問題なく、１／１００００とすることもできる。

【0037】

なお、本発明は、構成が簡素であって、上面板１１０、下面板１２０、側面板１３０、端面板１４０、マスク板１５０を部分的に交換することもできるため、ランニングコストを抑えることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明の亜鉛蒸着装置により生産されたフィルムを所定幅に切り出して捲回し、たとえば、ＤＣ－ＡＣ変換時の平滑回路用のコンデンサを製造できる。
なお、亜鉛にかえて亜鉛合金としてもよく、このほか、マグネシウムやマグネシウム合金の蒸着にも用いることができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 真空蒸着装置
１０ フィルム巻出ローラ
２０ クーリングローラ
３０ フィルム巻取ローラ
４０ マスキング部
５０ アルミ蒸発装置
１００ 亜鉛蒸発装置
１０１ ルツボ
１１０ 上面板
１１１ 窓
１２０ 下面板
１３０ 側面板
１４０ 端面板
１５０ マスク板
１５１ スリット
１６０ 電熱棒
１６０Ａ 回路
１６０Ｂ 回路
１６５ Ｕ字連結具

【図1】

【図2】

【図3】