JP2663610B2 - High dielectric constant film and capacitor - Google Patents

High dielectric constant film and capacitor

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JP2663610B2
JP2663610B2 JP1026263A JP2626389A JP2663610B2 JP 2663610 B2 JP2663610 B2 JP 2663610B2 JP 1026263 A JP1026263 A JP 1026263A JP 2626389 A JP2626389 A JP 2626389A JP 2663610 B2 JP2663610 B2 JP 2663610B2
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film
polymer
dielectric constant
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high dielectric
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志津 木村
孝宏 名川
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TORE KK
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、耐熱性、機械特性に優れた高誘電率膜状物
及びコンデンサに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-dielectric-constant film having excellent heat resistance and mechanical properties, and a capacitor.

[従来の技術] コンデンサなどに用いられるフィルムの材料としては
ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙
げられるが誘電率は3.5以下と低く、高容量を得るため
に10程度の誘電率を有するポリビニリデンフロライドが
用いられている。また、ポリビニリデンフロライドを始
めとするポリマにチタン酸バリウムなどの高誘電率を有
する無機フィラーを添加した高誘電率フィルムが知られ
ている(Makromol,Chem.,Rapid Commun.6,133(198
5),特開昭58−166609,同60−107204号など)。
[Prior art] Polypropylene, polyethylene terephthalate, etc. are mentioned as materials for films used for capacitors and the like, but the dielectric constant is as low as 3.5 or less, and polyvinylidene fluoride having a dielectric constant of about 10 to obtain high capacity is used. Used. Further, a high dielectric constant film in which an inorganic filler having a high dielectric constant such as barium titanate is added to a polymer such as polyvinylidene fluoride (Makromol, Chem., Rapid Commun. 6, 133 (198)
5), JP-A-58-166609 and JP-A-60-107204).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、高容量を得るためにポリビニリデンフ
ロライドフィルムを薄くしようとしても強度的に限界が
あり、また、ポリマに高誘電率を有する無機フィラーを
添加する方法は一般的にポリマと無機フィラーの親和性
が悪くボイドが生成して十分な強度を有するフィルムが
得られない。また絶縁破壊強度も悪い。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in order to obtain a high capacity, there is a limit in strength even if the thickness of the polyvinylidene fluoride film is reduced, and a method of adding an inorganic filler having a high dielectric constant to a polymer is not known. In general, the affinity between the polymer and the inorganic filler is poor, so that voids are formed and a film having sufficient strength cannot be obtained. Also, the dielectric breakdown strength is poor.

本発明は、ボイドの生成を押さえることによって機械
特性を向上させ、また絶縁破壊強度も良好な信頼性の高
い高誘電率膜状物を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable high dielectric constant film having improved mechanical properties by suppressing generation of voids and having good dielectric breakdown strength.

[課題を解決するための手段] 本発明は芳香族ポリアミド及び芳香族ポリイミドから
選ばれた一種以上のポリマと、高誘電率を有する無機フ
ィラーがポリマに対して5〜90容量%含まれる膜状物で
あって、該膜状物の断面におけるボイド面積比が0.4以
下であることを特徴とする高誘電率膜状物及び該高誘電
率膜状物を用いてなることを特徴とするコンデンサに関
するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention relates to a film-like film containing at least one polymer selected from aromatic polyamides and aromatic polyimides and 5 to 90% by volume of an inorganic filler having a high dielectric constant based on the polymer. A high dielectric constant film, wherein a void area ratio in a cross section of the film is 0.4 or less, and a capacitor characterized by using the high dielectric constant film. Things.

本発明の芳香族ポリアミドとは一般式 HN−Ar1−NHOC−Ar2−CO で示される繰り返し単位を70モル%以上含む重合体から
成るものが好ましい。
Those consisting of aromatic polyamide and polymer containing a repeating unit represented by the general formula HN-Ar 1 -NHOC-Ar 2 -CO 70 mol% or more of the present invention is preferred.

ここでAr1,Ar2は少なくとも一個の芳香環を含み、同
一でも異なっていてもよく、これらの代表例としては次
のものが挙げられる。
Here, Ar 1 and Ar 2 contain at least one aromatic ring and may be the same or different, and representative examples thereof include the following.

また、これらの芳香環の環上の水素の一部が、ハロゲ
ン基(特に塩素)、ニトロ基、C1〜C3のアルキル基(特
にメチル基)、C1〜C3のアルコキシ基などの置換基で置
換されているものも含む。また、Xは、−O−,−CH2
−,−SO2−,−S−,−CO−などである。これらは単
独または共重合の形で含まれる。
Also, part of the hydrogen on these aromatic rings are halogen (especially chlorine), a nitro group, an alkyl group of C 1 -C 3 (especially methyl), such as alkoxy groups C 1 -C 3 Also includes those substituted with a substituent. X represents —O—, —CH 2
-, - SO 2 -, - S -, - CO- , and the like. These are included in the form of homopolymer or copolymer.

アルキル基や−CH2−を有するポリマは、ポリマ溶液
中での溶解性が置換基のないものより向上し、無機フィ
ラーとの相性がよくなり、好ましい。
A polymer having an alkyl group or —CH 2 — is preferable because solubility in a polymer solution is improved as compared with one having no substituent, and compatibility with an inorganic filler is improved.

などを70モル%以上含むポリマが挙げられれる。 And the like containing 70 mol% or more.

また、本発明の芳香族ポリイミドとは、重合体の繰り
返し単位の中に芳香環とイミド環を各々1つ以上含むも
のであり、一般式 あるいは で示される繰り返し単位を70モル%以上含むものが好ま
しい。
Further, the aromatic polyimide of the present invention is a polymer containing at least one aromatic ring and at least one imide ring in the repeating unit of the polymer, and has the general formula Or Those containing 70 mol% or more of the repeating unit represented by are preferred.

ここでAr3,Ar5は少なくとも一個の芳香環を含み、イ
ミド環を形成する2つのカルボニル基は芳香環上の隣接
する炭素原子に結合している。このAr3は、芳香族テト
ラカルボン酸あるいはこの無水物に由来する。代表例と
しては、次のようなものが挙げられる。
Here, Ar 3 and Ar 5 contain at least one aromatic ring, and two carbonyl groups forming an imide ring are bonded to adjacent carbon atoms on the aromatic ring. This Ar 3 is derived from an aromatic tetracarboxylic acid or its anhydride. Representative examples include the following.

ここで、Yは、−O−、−CH2−、−SO2−、−S−、
−CO−などである。
Here, Y is, -O -, - CH 2 - , - SO 2 -, - S-,
—CO— and the like.

また、Ar5は、トリカルボン酸、あるいはこの無水物
に由来する。
Ar 5 is derived from tricarboxylic acid or its anhydride.

Ar4、Ar6は少なくとも1個の芳香環を含み、芳香族ジ
アミン、芳香族ジイソシアネートに由来する。また、ア
ミド結合、ウレタン結合等を含んでいてもよい。Ar4、A
r6の代表例としては、次のようなものが挙げられる。
Ar 4 and Ar 6 contain at least one aromatic ring and are derived from aromatic diamines and aromatic diisocyanates. Further, it may contain an amide bond, a urethane bond, or the like. Ar 4 , A
Typical examples of r 6 include the following.

ここで、これらの芳香環の環上の水素の一部が、ハロ
ゲン基、ニトロ基、C1〜C3のアルキル基、C1〜C3のアル
コキシ基などの置換基で置換されているものも含む。Z
は、−O−、−CH2−、−SO2−、−S−、−CO−などで
ある。これらは単独または共重合の形で含まれる。
Here, some of the hydrogens on these aromatic rings are substituted with substituents such as halogen groups, nitro groups, C 1 to C 3 alkyl groups, and C 1 to C 3 alkoxy groups. Including. Z
Is, -O -, - CH 2 - , - SO 2 -, - S -, - CO- , and the like. These are included in the form of homopolymer or copolymer.

また、本発明の芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド
にはフイルムの物性を損わない程度に、滑剤、酸化防止
剤、その他の添加剤等や他のポリマがブレンドされてい
てもよい。
Further, the aromatic polyamide and the aromatic polyimide of the present invention may be blended with a lubricant, an antioxidant, other additives, and other polymers to the extent that the physical properties of the film are not impaired.

本発明において用いられる高誘電率を有する無機フィ
ラーとはポリマに添加した際にポリマ自身の誘電率より
も高い誘電率を発現させるものでポリマとの親和性を考
えると金属酸化物が好ましい。具体的には、チタン酸バ
リウム、チタン酸亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸カルシウム、チタン酸鉛、チタン酸マグネシウム、
酸化チタン、アンチモン酸バリウム、アンチモン酸マグ
ネシウム、アンチモン酸ストロンチウム、アンチモン酸
カルシウム、アンチモン酸マグネシウム、アンチモン酸
鉛、スズ酸バリウム、スズ酸ストロンチウムなどが挙げ
られ、これらの複合化合物、固溶体、単なる混合物であ
ってもよい。無機フィラーの形状は、球状、鱗状、針
状、不定形などいずれでもよく、またその合成法にも水
熱合成法、固相反応合成法などの合成法があるが、これ
らに限定されるものではない。またその結晶構造にもル
チル型、アナターゼ型、ペロブスカイト型などがある
が、これらに限定されるものではない。このフィラーは
高誘電性を示すもので、平均粒径は10μm以下で粒径30
μm以上のものが30%以内であることが好ましく、より
好ましくは平均粒径が1μm以下で粒径30μm以上のも
のが10%以内である。平均粒径が10μmより大きければ
本発明の効果が充分に生かされず、特に厚みの薄い膜状
物の場合に機械特性が悪くなる。
The inorganic filler having a high dielectric constant used in the present invention expresses a dielectric constant higher than the dielectric constant of the polymer itself when added to the polymer, and a metal oxide is preferable in consideration of affinity with the polymer. Specifically, barium titanate, zinc titanate, strontium titanate, calcium titanate, lead titanate, magnesium titanate,
Titanium oxide, barium antimonate, magnesium antimonate, strontium antimonate, calcium antimonate, magnesium antimonate, lead antimonate, barium stannate, strontium stannate, and the like can be mentioned. You may. The shape of the inorganic filler may be any of a spherical shape, a scale shape, a needle shape, an amorphous shape, and the like, and there are also synthetic methods such as a hydrothermal synthesis method and a solid-phase reaction synthesis method, but are not limited thereto. is not. The crystal structure includes a rutile type, an anatase type, a perovskite type, and the like, but is not limited thereto. This filler has high dielectric properties, and has an average particle size of 10 μm or less and a particle size of 30 μm.
It is preferable that the average particle diameter is 30% or less, and more preferably the average particle diameter is 1 μm or less and the particle diameter is 30 μm or more is 10% or less. If the average particle size is larger than 10 μm, the effects of the present invention cannot be fully utilized, and particularly in the case of a thin film, the mechanical properties deteriorate.

また得られた膜状物のポリマに対する無機フィラーの
含有率は、5〜90容量%であることが必要である。5容
量%より小さいと、無機フイラーを含有したことによる
誘電率への効果がほとんどなく、90容量%を越えると膜
状物の機械特性が悪くなる。
Further, the content of the inorganic filler with respect to the polymer of the obtained film-like material needs to be 5 to 90% by volume. When the content is less than 5% by volume, the effect of containing an inorganic filler on the dielectric constant is hardly exerted, and when it exceeds 90% by volume, the mechanical properties of the film-like material deteriorate.

本発明の膜状物は、その断面において単位面積をAm
m2、そのうちの全ボイドの面積和をBmm2としたとき、ボ
イド面積比(B/A)が0.4以下であることが必要である。
The film-like material of the present invention has a unit area of Am in its cross section.
m 2 , and the void area ratio (B / A) needs to be 0.4 or less, where B mm 2 is the sum of the areas of all the voids.

この時ボイドとは、ポリマと無機フィラーの界面に生
成する空隙のことで、ボイドの生成は膜状物の機械特
性、電気特性(例えば絶縁破壊強度)に大きく影響す
る。すなわち、上記のB/Aが0.4より大きければ機械特性
が悪くなり、絶縁破壊電圧も低くなって実用に適した物
でなくなってしまう。さらに好ましいB/Aは0.2以下であ
る。
At this time, the voids are voids formed at the interface between the polymer and the inorganic filler, and the formation of the voids greatly affects the mechanical properties and electrical properties (for example, dielectric strength) of the film. That is, if the above B / A is larger than 0.4, the mechanical properties are deteriorated, the dielectric breakdown voltage is lowered, and the material is not suitable for practical use. Further preferred B / A is 0.2 or less.

本発明の膜状物は用途によって異なるが、厚みは0.1
〜30μが好ましく、より好ましくは、0.5〜10μであ
る。
The film-like material of the present invention varies depending on the application, but has a thickness of 0.1.
~ 30μ, more preferably 0.5-10μ.

また本発明の膜状物は、単体(フィルム)でも支持体
に塗布して得られるものでも良いが、単体(フィルム)
の場合少なくとも一方向の250℃の熱収縮率は、好まし
くは5%以下、より好ましくは2%以下であり、強度と
伸度は、少なくとも一方向が5kg/mm2以上、5%以上が
好ましく、より好ましくは8kg/mm2以上、10%以上であ
る。さらにフィルムの吸湿率は、好ましくは5%以下、
より好ましくは4%以下である。5%より大きいと湿度
により誘電率の変動が大きくなり、実用上問題となるこ
とがある。
The film-like material of the present invention may be a simple substance (film) or a substance obtained by coating on a support.
In this case, the heat shrinkage at 250 ° C. in at least one direction is preferably 5% or less, more preferably 2% or less, and the strength and elongation are preferably 5 kg / mm 2 or more and 5% or more in at least one direction. , More preferably 8 kg / mm 2 or more, and 10% or more. Further, the moisture absorption of the film is preferably 5% or less,
It is more preferably at most 4%. If it is more than 5%, the fluctuation of the dielectric constant due to the humidity increases, which may cause a practical problem.

さらに本発明の膜状物の誘電率は4以上、好ましくは
8以上であることが望ましい。また、絶縁破壊電圧(BD
V)は、フィルム厚み10μmで0.1kV以上であることが望
ましい。
Further, it is desirable that the dielectric constant of the film of the present invention is 4 or more, preferably 8 or more. The breakdown voltage (BD
V) is desirably 0.1 kV or more at a film thickness of 10 μm.

次に、本発明の高誘電率膜状物の製法について説明す
る。
Next, a method for producing the high dielectric constant film material of the present invention will be described.

本発明を達成するには、芳香族ポリアミドあるいは芳
香族ポリイミドあるいはポリアミド酸(ポリイミド前駆
体)の溶液中に、上記の無機フィラーと、カップリング
剤、あるいは分散剤、あるいは界面活性剤等を存在さ
せ、この溶液を製膜することにより形成される。
In order to achieve the present invention, the above inorganic filler, a coupling agent, a dispersant, a surfactant, or the like is present in a solution of aromatic polyamide, aromatic polyimide, or polyamic acid (polyimide precursor). This solution is formed by forming a film.

まず、芳香族ポリアミドであるが、酸クロリドとジア
ミンとからの場合は、N−メチルピロリドン、ジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン
性有機極性溶媒中で、溶液重合したり、水系媒体を使用
する界面重合などで合成される。ポリマ溶液は、単量体
として酸クロリドとジアミンを使用すると塩化水素が副
生するため、これを中和するために水酸化カルシウムな
どの無機の中和剤、又はエチレンオキサイドなどの有機
の中和剤を添加する。
First, in the case of an aromatic polyamide, from an acid chloride and a diamine, in an aprotic organic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide, a solution polymerization or an aqueous medium is used. It is synthesized by interfacial polymerization or the like. When acid chloride and diamine are used as monomers in a polymer solution, hydrogen chloride is produced as a by-product.To neutralize this, an inorganic neutralizer such as calcium hydroxide or an organic neutralizer such as ethylene oxide is used. Add the agent.

また、イソシアネートとカルボン酸との反応は、非プ
ロトン性有機極性溶媒中、触媒の存在下で行われる。こ
れらのポリマ溶液はそのままフィルムを成形する製膜原
液にしてもよく、またポリマを一度単離してから上記の
溶媒に再溶解して製膜原液を調整してもよい。製膜原液
には溶解助剤として無機塩例えば塩化カルシウム,塩化
マグネシウムなどを添加する場合もある。製膜原液中の
ポリマ濃度は2〜40重量%程度が好ましい。
The reaction between the isocyanate and the carboxylic acid is performed in an aprotic organic polar solvent in the presence of a catalyst. These polymer solutions may be directly used as a stock solution for forming a film, or the polymer may be isolated once and then redissolved in the above solvent to prepare a stock solution. In some cases, an inorganic salt such as calcium chloride or magnesium chloride is added as a dissolution aid to the film forming stock solution. The polymer concentration in the film forming stock solution is preferably about 2 to 40% by weight.

一方、芳香族ポリイミドあるいはポリアミド酸の溶液
は次のようにして得られる。即ち、ポリアミド酸はN−
メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホ
ルムアミドなどの非プロトン性有機極性溶媒中でテトラ
カルボン酸二無水物と芳香族ジアミンを反応させて、調
製することができる。又、芳香族ポリイミドは前記のポ
リアミド酸を含有する溶液を加熱したり、ピリジンなど
のイミド化剤を添加してポリイミドの粉末を得、これを
再度溶媒に溶解して調製できる。製膜原液中のポリマ濃
度は、5〜40重量%程度が好ましい。
On the other hand, a solution of aromatic polyimide or polyamic acid is obtained as follows. That is, polyamic acid is N-
It can be prepared by reacting tetracarboxylic dianhydride with an aromatic diamine in an aprotic organic polar solvent such as methylpyrrolidone, dimethylacetamide and dimethylformamide. The aromatic polyimide can be prepared by heating a solution containing the above-mentioned polyamic acid or adding an imidizing agent such as pyridine to obtain a polyimide powder, which is dissolved in a solvent again. The polymer concentration in the film forming solution is preferably about 5 to 40% by weight.

無機フィラーとポリマの練込みは次の方法が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。
The kneading of the inorganic filler and the polymer includes, but is not limited to, the following methods.

(1)無機フィラーをポリマが可溶である溶媒に分散し
ておいて、ポリマ溶液に加える、あるいはフィラー分散
溶液に、あらかじめ単離されたポリマを添加する。
(1) The inorganic filler is dispersed in a solvent in which the polymer is soluble and added to the polymer solution, or a previously isolated polymer is added to the filler dispersion.

(2)重合前に重合溶媒にフィラーを分散させておいて
から、重合を行なう。
(2) The polymerization is performed after the filler is dispersed in the polymerization solvent before the polymerization.

(3)無機フィラーを粉末のままでポリマ溶液に添加す
る。
(3) Add the inorganic filler to the polymer solution as a powder.

この時、無機フィラーとポリマの親和性を良くし、ボ
イドの生成をおさえるために、界面活性剤、カップリン
グ剤、分散剤等の微量添加物を添加する。ここで界面活
性剤、分散剤とは例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩
等のアニオン界面活性剤や、第2級アミン塩等のカチオ
ン界面活性剤、アミノ酸型、ベタイン型等の両性界面活
性剤、あるいはポリエチレングリコール型、エチレング
リコールとプロピレンの共重合型、多価アルコール型等
の非イオン界面活性剤などがある。またカップリング剤
には例えばチタネート系やアルミ系、シラン系、ジルコ
ニア系などがある。
At this time, trace additives such as a surfactant, a coupling agent, and a dispersant are added in order to improve the affinity between the inorganic filler and the polymer and suppress generation of voids. Here, the surfactant and dispersant include, for example, anionic surfactants such as carboxylate and sulfonate, cationic surfactants such as secondary amine salt, and amphoteric surfactants such as amino acid type and betaine type. And nonionic surfactants such as polyethylene glycol type, copolymerization type of ethylene glycol and propylene, and polyhydric alcohol type. Examples of the coupling agent include titanate, aluminum, silane, and zirconia.

これらの添加方法には、次の方法が挙げられるがこれ
らに限定されるものではない。
These addition methods include, but are not limited to, the following methods.

(1)噴霧器などで直接無機フィラーを処理する方法。(1) A method of directly treating an inorganic filler with a sprayer or the like.

(2)ポリマが可溶である溶媒中にあらかじめ混合して
おいて無機フィラーを分散する方法。
(2) A method in which the inorganic filler is dispersed in a solvent in which the polymer is soluble in advance.

(3)無機フィラーとポリマの混合溶液に添加する方
法。
(3) A method of adding to a mixed solution of an inorganic filler and a polymer.

また添加量は、選んだ無機フィラーの種類や比表面
積、あるいは添加剤の種類にもよるが、無機フィラーに
対して、0.5〜20重量%が好ましい。0.5重量%より少な
いとその効果があらわれず、20重量%より多いと機械特
性や電気特性に劣る。
The addition amount depends on the type and specific surface area of the selected inorganic filler or the type of the additive, but is preferably 0.5 to 20% by weight based on the inorganic filler. If the amount is less than 0.5% by weight, the effect is not exhibited. If the amount is more than 20% by weight, mechanical and electrical properties are poor.

本発明の膜状物を得るには膜状物単体(以下フィルム
と言う)を得る通常の製膜法と、支持体上にポリマと無
機フィラーの混合物を塗布する方法がある。
In order to obtain the film-like material of the present invention, there are a general film-forming method for obtaining a film-like material alone (hereinafter referred to as a film) and a method of applying a mixture of a polymer and an inorganic filler on a support.

ここでいう通常の製膜法とは、いわゆる溶液製膜法
で、乾湿式法、乾式法、湿式法などがあるが、乾湿式
法、乾式法が表面性のよいフィルムを得るには好まし
い。
The ordinary film forming method referred to herein is a so-called solution film forming method, which includes a dry-wet method, a dry method, a wet method, and the like, and the dry-wet method and the dry method are preferable for obtaining a film having a good surface property.

キャスト時の粘度は、100〜10000ポイズになるように
製膜原液のポリマ濃度や温度を調節することが好まし
い。ここで粘度とは、回転式B型粘度計でキャスト時と
同一条件(濃度、温度)で測定した値をいう。
It is preferable to adjust the polymer concentration and temperature of the stock solution so that the viscosity at the time of casting is 100 to 10,000 poise. Here, the viscosity refers to a value measured with a rotary B-type viscometer under the same conditions (concentration and temperature) as at the time of casting.

キャストは金属ドラムやエンドレスの金属ベルトなど
の支持体上に行なわれ、ここで製膜が自己保持性をもつ
まで乾燥あるいはイミド化反応を促進させる。この際溶
媒が急激に飛散して面荒れを起こさないように調節する
必要があり、一般に室温〜300℃、好ましくは50〜250℃
で60分以内の範囲で行われる。
Casting is performed on a support such as a metal drum or an endless metal belt, where the drying or imidization reaction is promoted until the film is self-supporting. At this time, it is necessary to adjust so that the solvent does not suddenly scatter and cause surface roughness, and is generally room temperature to 300 ° C, preferably 50 to 250 ° C.
It takes place within 60 minutes.

自己保持性をもつに至ったフィルムは支持体から剥離
され、乾湿式法のプロセスを採用する際には湿式浴中へ
導入される。この浴は、一般に水系媒体からなるもので
あり、水の他に、有機溶媒や無機塩等を含有していても
よい。該浴中でフィルム中の残存溶媒や無機塩、イミド
化剤が抽出される。
The film which has become self-holding is peeled from the support and introduced into a wet bath when a dry-wet process is employed. This bath is generally composed of an aqueous medium, and may contain an organic solvent, an inorganic salt or the like in addition to water. In the bath, the remaining solvent, inorganic salt and imidizing agent in the film are extracted.

さらにフィルム長手方向に延伸、あるいはリラックス
が行なわれる。浴から出たフィルムは次いで乾燥や延
伸、リラックス、熱処理が行なわれる。これらの処理
は、一般に100〜500℃で行なわれる。
Further, stretching or relaxation is performed in the longitudinal direction of the film. The film exiting the bath is then dried, stretched, relaxed and heat treated. These treatments are generally performed at 100 to 500 ° C.

乾式法の場合には、自己保持性をもったフィルムは支
持体から剥離後、一般には、残存揮発分を少なくとも3
重量%以下になるまで、乾燥、延伸リラックス、熱処理
がなされる。これらの処理は一般に150℃〜500℃で行な
われる。
In the case of the dry method, the self-holding film is generally separated from the support by at least 3 vol.
Drying, stretching relaxation, and heat treatment are performed until the amount becomes less than the weight percent. These treatments are generally performed at 150 ° C to 500 ° C.

以上、乾湿式法、乾式法のいずれの製膜方法をとる場
合にも、面倍率は、好ましくは0.8〜5.0倍、より好まし
くは1.1〜3.0倍で延伸あるいはリラックスを行なう。面
倍率とはフィルム長手方向(MD方向)の延伸倍率と幅方
向(TD方向)の延伸倍率の積を言う。面倍率は0.8より
小さいとフィルム物性の低下や平面性の悪化が見られ、
また5.0を越すとフィルム中で無機フィラーが面方向に
配向したり、フィラーどうしの距離が広がって、高誘電
性が発現しなくなったりする。
As described above, in any of the film forming methods of the dry-wet method and the dry method, stretching or relaxation is performed at an area magnification of preferably 0.8 to 5.0 times, more preferably 1.1 to 3.0 times. The area ratio refers to the product of the stretching ratio in the film longitudinal direction (MD direction) and the stretching ratio in the width direction (TD direction). If the area magnification is smaller than 0.8, deterioration in film physical properties and deterioration in flatness are seen,
On the other hand, when the ratio exceeds 5.0, the inorganic filler is oriented in the plane direction in the film, or the distance between the fillers increases, so that high dielectric property is not exhibited.

支持体上にポリマと無機フィラーの混合物を塗布する
方法には公知の方法にグラビアーコータあるいはリバー
スロールコータ、あるいはロッドコータあるいはエアド
クタコータなどがあるが、これらに限定されるものでは
ない。支持体としてはポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイト、芳
香族ポリアミド等のフィルムや、これに金属層を設けた
もの、さらにアルミ箔等の金属箔単体を用いることがで
きるが、これらに限定されるものではない。
Known methods for applying the mixture of the polymer and the inorganic filler on the support include, but are not limited to, a gravure coater or a reverse roll coater, a rod coater or an air doctor coater. As the support, a film of polyester, polycarbonate, polypropylene, polyphenylene sulphite, aromatic polyamide or the like, a metal layer provided on the film, or a single metal foil such as an aluminum foil can be used, but is not limited thereto. Not something.

次にコンデンサの製造方法について述べる。 Next, a method for manufacturing a capacitor will be described.

支持体を有さない膜状物が単膜を用いる場合には、真
空蒸着、メッキ、スパッタリング、イオンプレーティン
グ等の方法によって金属薄膜を膜状物上に形成し、コン
デンサ素子となる金属化フィルムを得る。この時の金属
としてはアルミニウム、亜鉛、ニッケル、ニッケルクロ
ム合金等が挙げられるが、これらのうちアルミニウムが
蒸着性、特性の点で好ましい。
In the case where a single film is used as the film without the support, a metal thin film is formed on the film by a method such as vacuum deposition, plating, sputtering, or ion plating to form a capacitor element. Get. Examples of the metal at this time include aluminum, zinc, nickel, and nickel-chromium alloy. Of these, aluminum is preferred in terms of vapor deposition properties and characteristics.

また支持体上に塗布して得られる膜状物の場合は、例
えば支持体を上記と同様に金属化してから混合物を塗布
する方法、あるいは塗布後上記と同様に金属化する方
法、あるいは支持体に金属箔を用いる方法などによって
コンデンサ素子となる金属化フィルムを得る。
In the case of a film-like material obtained by coating on a support, for example, a method in which the support is metallized in the same manner as described above and then a mixture is applied, or a method in which the mixture is metallized in the same manner as above after coating, or a support. Then, a metallized film to be a capacitor element is obtained by a method using a metal foil.

次に上記のように金属化したフィルムを巻回あるいは
積層して本発明のコンデンサとする。例えば片面を金属
化したフィルムならば2枚重ねて巻回あるいは積層した
り、両面を金属化したフィルムならば非金属化フィルム
と巻回あるいは積層してコンデンサ素子とし、さらにこ
れに外部電極、外装を施してコンデンサとする。
Next, the film metallized as described above is wound or laminated to obtain the capacitor of the present invention. For example, if one side of the film is metallized, two layers are rolled or laminated, or if both sides are metalized, the layer is rolled or laminated with a non-metallized film to form a capacitor element. To make a capacitor.

[発明の効果] 本発明で得られた膜状物は、界面活性剤や分散剤ある
いはカップリング剤などの添加によってポリマと無機フ
ィラーの親和性を良くしてボイドの発生を抑制したもの
であり、高誘電率化のためにより多量の無機フィラーを
添加してもなお耐熱性や強度、伸度等の機械強度に優
れ、絶縁破壊電圧も良好である。したがってコンデンサ
用誘電体、バリコン誘電体、トランス絶縁体、各種モー
タの絶縁体、コイル絶縁体、フレキシブルプリント基板
のベース等、使用範囲は広範である。
[Effects of the Invention] The film-like product obtained in the present invention is one in which the affinity between the polymer and the inorganic filler is improved by adding a surfactant, a dispersant or a coupling agent to suppress the generation of voids. Even if a large amount of an inorganic filler is added to increase the dielectric constant, the material still has excellent heat resistance, mechanical strength such as strength and elongation, and good dielectric breakdown voltage. Therefore, the range of use is wide, including dielectrics for capacitors, dielectrics for variable capacitors, transformer insulators, insulators for various motors, coil insulators, bases for flexible printed circuit boards, and the like.

[物性の評価方法] (1) 機械特性(強度、伸度) ASTM−D−882によるテンシロン型引張試験機に試幅1
0mm、試長50mmとなるようにセットし、引っ張り速度300
mm/分で引っ張ってフィルムが破断する時の強度、伸度
を測定する。雰囲気は25℃、55%RHである。
[Evaluation method of physical properties] (1) Mechanical properties (strength, elongation) Test width 1 in Tensilon type tensile tester according to ASTM-D-882
Set to 0mm, test length 50mm, pulling speed 300
Measure the strength and elongation when the film is broken by pulling at mm / min. The atmosphere is 25 ° C. and 55% RH.

(2) 誘電率・誘電正接(損失) ASTM D−150−68に準ずる。(2) Dielectric constant and dielectric loss tangent (loss) According to ASTM D-150-68.

(3) 絶縁破壊電圧(BDV) 膜状物上下に電極を置き、電圧を100V/secの割合で上
昇しながら印加し、膜状物が破壊して10mA以上の電流が
流れた時点の電圧を絶縁破壊電圧(BDV)とした。
(3) Dielectric breakdown voltage (BDV) Place electrodes on the top and bottom of the film and apply the voltage while increasing the voltage at a rate of 100 V / sec. The dielectric breakdown voltage (BDV) was used.

(4) 耐熱性(熱収縮率) 試幅10mm、試長200mmになるようにフィルムを切出
し、1kg/mm2に相当する荷重をかけ、250℃のオーブン中
で10分間加熱してから試験片を取り出し放冷後下式によ
り算出した。+は伸び、−は収縮を意味する。
(4) Heat resistance (thermal shrinkage ratio) Cut out the film so as to have a test width of 10 mm and a test length of 200 mm, apply a load equivalent to 1 kg / mm 2 , heat it in an oven at 250 ° C for 10 minutes, and then test pieces. Was taken out, allowed to cool, and calculated by the following equation. + Means elongation and-means shrinkage.

(熱収縮率)%=(加熱後の長さ−試長)/試長×100 (5) ボイド面積比(B/A)の測定 電子顕微鏡あるいは光学顕微鏡などで撮った膜状物の
断面の画像を、画像処理装置[IBAS2000、カールツァイ
ス(株)製]に送り、ボイド部分を2値化して個々のボ
イドの面積を求める。
(Heat shrinkage)% = (length after heating−test length) / test length × 100 (5) Measurement of void area ratio (B / A) Cross section of film-like material taken by electron microscope or optical microscope The image is sent to an image processing apparatus [IBAS2000, manufactured by Carl Zeiss Co., Ltd.], and the void portion is binarized to determine the area of each void.

この測定を場所を変えて500回繰り返し、測定された
ボイドの面積の総和Bmm2を全測定面積Amm2で割ってボイ
ドの面積比を算出する。
This measurement repeated 500 times at different sites and by dividing the sum Bmm 2 of area of the measured voids entire measurement area Amm 2 calculates an area ratio of voids.

(6) 粒子の平均粒径 電子顕微鏡、あるいは光学顕微鏡などで撮った粒子の
画像を画像処理装置[IBAS2000、カールツァイス(株)
製]に送り、粒子部分を2値化して得られた個々の粒子
面積から円相当径を求めてその粒子の平均径とする。こ
の測定を場所を変えて500回繰り返し、測定された粒子
について平均径の平均値を平均粒径とした。
(6) Average particle size of particles Particle images taken with an electron microscope or optical microscope are processed by an image processor [IBAS2000, Carl Zeiss Co., Ltd.]
And a particle equivalent is determined from the area of each particle obtained by binarizing the particle portion, and the average diameter of the particle is determined. This measurement was repeated 500 times at different locations, and the average value of the average diameter of the measured particles was defined as the average particle diameter.

[実施例] 次に本発明をより具体的に説明するために実施例を示
すが、これらに限定されるものではない。
[Examples] Next, examples will be shown in order to explain the present invention more specifically, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 平均粒径1.0μmのチタン酸バリウムを、チタン酸バ
リウムに対して5重量%のICI社製界面活性剤ソルスパ
ース#20000を溶解したNMP(Nメチルピロリドン)中に
分散し、これを2−クロロ−p−フェニレンジアミンと
2−クロロテレフタル酸クロリドから合成したポリマの
NMP溶液中にチタン酸バリウムがポリマに対して30容量
%になるように添加して3000ポイズの溶液とした(表1
参照)。これをガラス板上に流延し、150℃で3分間乾
燥し、次にガラスより剥離後、流水中に10分間浸し、更
に緊張下で300℃、2分間熱処理を行なった。これを膜
状物1とする。膜状物1の厚みは10μmで表2に示すよ
うにボイド面積比は0.30であり、耐熱性、機械特性、電
気特性とも優れたものであった。
Example 1 Barium titanate having an average particle diameter of 1.0 μm was dispersed in NMP (N-methylpyrrolidone) in which 5% by weight of a surfactant, Solsperse # 20000 manufactured by ICI, was dissolved with respect to barium titanate. Of polymers synthesized from -chloro-p-phenylenediamine and 2-chloroterephthalic chloride
Barium titanate was added to the NMP solution at 30% by volume with respect to the polymer to obtain a 3000 poise solution (Table 1).
reference). This was cast on a glass plate, dried at 150 ° C. for 3 minutes, then peeled from the glass, immersed in running water for 10 minutes, and further subjected to a heat treatment at 300 ° C. for 2 minutes under tension. This is referred to as a film-like material 1. As shown in Table 2, the thickness of the film-like material 1 was 10 μm, the void area ratio was 0.30, and the heat resistance, mechanical properties, and electrical properties were excellent.

実施例2 平均粒径0.1μmのチタン酸バリウムを、チタン酸バ
リウムに対して3重量%の味の素(株)社製チタネート
系カップリング剤プレンアクトKR−TTSを添加したNMP中
に分散し、これを4,4′−ジアミノジフェニルメタンと
2−クロロテレフタル酸クロリドから合成したポリマの
NMP溶液中にチタン酸バリウムがポリマに対して25容量
%になるように添加して3000ポイズの溶液とした(表1
参照)。実施例1と同様な方法で厚み3μmの膜状物2
を作成したところ、表2に示すようにボイド面積比0.11
で耐熱性、機械特性、電気特性とも優れたものであっ
た。
Example 2 Barium titanate having an average particle size of 0.1 μm was dispersed in NMP to which 3% by weight of barium titanate of a titanate-based coupling agent Prenact KR-TTS manufactured by Ajinomoto Co., Inc. was added. Of polymers synthesized from 4,4'-diaminodiphenylmethane and 2-chloroterephthalic acid chloride
Barium titanate was added to the NMP solution at 25% by volume with respect to the polymer to obtain a 3000 poise solution (Table 1).
reference). 3 μm thick film 2 in the same manner as in Example 1
Was created. As shown in Table 2, the void area ratio 0.11
And heat resistance, mechanical properties, and electrical properties were excellent.

実施例3 平均粒径0.5μmの酸化チタンを、酸化チタンに対し
て3重量%の味の素(株)製アルミ系カップリング剤AL
−Mを添加したDMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)中
に分散し、これを4,4′−ジアミノフェニルエーテルと
無水ピロメリット酸から合成したポリアミド酸のDMAc溶
液中に酸化チタンがポリマに対して40容量%になるよう
に添加して3000ポイズの溶液とした(表1参照)。この
溶液をガラス板上に流延し、160℃で3分間乾燥し、次
にガラスより剥離した後、400℃で緊張下に2分間熱処
理してポリイミドフィルムを得た。これを膜状物3とす
る。この膜状物3は表2に示すようにボイド面積比0.20
で耐熱性、機械特性、電気特性とも優れたものであっ
た。
Example 3 Titanium oxide having an average particle size of 0.5 μm was added to an aluminum-based coupling agent AL manufactured by Ajinomoto Co., Inc. at 3% by weight based on titanium oxide
-M added to DMAc (N, N-dimethylacetamide), and this was dispersed in a DMAc solution of polyamic acid synthesized from 4,4'-diaminophenyl ether and pyromellitic anhydride. To a volume of 40% by volume to give a 3000 poise solution (see Table 1). This solution was cast on a glass plate, dried at 160 ° C. for 3 minutes, then peeled from the glass, and then heat-treated under tension at 400 ° C. for 2 minutes to obtain a polyimide film. This is referred to as a film 3. As shown in Table 2, this film 3 had a void area ratio of 0.20
And heat resistance, mechanical properties, and electrical properties were excellent.

比較例1 実施例1において添加剤(ソルスパース#20000)を
添加しない以外は同様にして膜状物4を得た(表1参
照)。この膜状物のボイド面積比は0.50で機械特性、電
気特性の非常に悪いものであった。
Comparative Example 1 A film-like substance 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that no additive (Solsperse # 20000) was added (see Table 1). The void area ratio of this film was 0.50, which was very poor in mechanical and electrical characteristics.

比較例2 実施例3において添加剤(AL−M)を添加しない以外
は同様にして膜状物5を得た(表1参照)。この膜状物
のボイド面積比は0.45で機械特性、電気特性の非常に悪
いものであった。
Comparative Example 2 A film 5 was obtained in the same manner as in Example 3 except that the additive (AL-M) was not added (see Table 1). The void area ratio of this film was 0.45, and the mechanical and electrical characteristics were very poor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01G 4/20 H01G 4/20 // B29K 77:00 B29L 7:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01G 4/20 H01G 4/20 // B29K 77:00 B29L 7:00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】芳香族ポリアミド及び芳香族ポリイミドか
ら選ばれた一種以上のポリマと、高誘電率を有する無機
フィラーがポリマに対して5〜90容量%含まれる膜状物
であって、該膜状物の断面におけるボイド面積比が0.4
以下であることを特徴とする高誘電率膜状物。
1. A film comprising at least one polymer selected from aromatic polyamide and aromatic polyimide and an inorganic filler having a high dielectric constant in an amount of 5 to 90% by volume of the polymer. The void area ratio in the cross section of the object is 0.4
A high dielectric constant film-like material characterized by the following.
【請求項2】請求項(1)に記載の高誘電率膜状物を用
いてなることを特徴とするコンデンサ。
2. A capacitor comprising the high dielectric constant film according to (1).
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