JP5944304B2 - Polyurea and method for producing the same, capacitor element and method for producing the same - Google Patents
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本発明は、ポリユリアとその製造方法並びにコンデンサ素子とその製造方法に係り、特に、薄膜の形態で好適に使用されるポリユリアと、そのようなポリユリアの有利な製造方法、並びにかかるポリユリアからなる誘電体膜層を有するコンデンサ素子と、そのようなコンデンサ素子の有利な製造方法とに関するものである。 The present invention relates to a polyurea and a method for producing the same, and a capacitor element and a method for producing the same, and in particular, a polyurea preferably used in the form of a thin film, an advantageous method for producing such a polyurea, and a dielectric comprising such a polyurea. The present invention relates to a capacitor element having a film layer and an advantageous method for producing such a capacitor element.
従来から、高分子薄膜の形成方法の一種として、蒸着重合法が知られている。この蒸着重合法は、例えば、特開昭61−78463号公報(特許文献1)等に明らかにされるように、2種類以上の原料モノマーの蒸気を、真空中で、例えば基板上において重合させることにより、蒸着重合体からなる高分子薄膜を形成するものである。このような蒸着重合法によって形成される蒸着重合体の薄膜は、ナノオーダーでの膜厚制御が可能で、しかも、真空中で形成されるために、膜中の不純物が極端に少なくされるといった優れた特徴が発揮される。 Conventionally, a vapor deposition polymerization method is known as a kind of method for forming a polymer thin film. In this vapor deposition polymerization method, for example, as disclosed in JP-A-61-78463 (Patent Document 1), vapors of two or more kinds of raw material monomers are polymerized in a vacuum, for example, on a substrate. Thus, a polymer thin film made of a vapor deposition polymer is formed. The thin film of the vapor-deposited polymer formed by such vapor-deposition polymerization method can control the film thickness on the nano order, and since it is formed in a vacuum, the impurities in the film are extremely reduced. Excellent characteristics are demonstrated.
ところで、高分子の一種であるポリユリアを製造する際には、様々な方法が採用されるが、その中でも、上記の如き蒸着重合法を利用した製造方法が、好適に採用される。何故なら、蒸着重合法によって製造されるポリユリアは、上記のように、高純度で、ナノオーダーでの薄膜化が可能となるばかりでなく、原料モノマー(ジイソシアネートとジアミン等)の重合に際して、加熱処理が不要で、しかも、重付加重合反応が進行するため、水やアルコール等の脱離が全くない。そのため、ポリユリアを蒸着重合法によって製造する場合には、原料モノマーの重合時に加熱処理を実施するための設備や、重合反応によって脱離した水やアルコール等を、重合反応が進行する真空チャンバ内から除去するための設備等が不要となって、低コスト化や製造設備の簡略化等が、有利に図られ得るからである。 By the way, when manufacturing polyurea which is a kind of polymer, various methods are employed, and among them, a manufacturing method using the above-described vapor deposition polymerization method is preferably employed. This is because the polyurea produced by the vapor deposition polymerization method is not only highly pure and can be made into a nano-order thin film as described above, but also heat treatment in the polymerization of raw material monomers (diisocyanate and diamine, etc.). Is unnecessary, and since the polyaddition polymerization reaction proceeds, there is no elimination of water or alcohol. Therefore, when polyurea is produced by vapor deposition polymerization, equipment for carrying out heat treatment during the polymerization of raw material monomers, water, alcohol, etc. desorbed by the polymerization reaction are removed from the vacuum chamber in which the polymerization reaction proceeds. This is because there is no need for equipment for removal, and cost reduction and simplification of manufacturing equipment can be advantageously achieved.
そして、近年では、そのような蒸着重合法によって得られた優れた特徴を有するポリユリアの用途が模索されて、例えば、かかるポリユリアを、フィルムコンデンサ素子の誘電体膜層や固体二次電池の固体電解質層等に適用することが、検討されてきている。 In recent years, the use of polyurea having excellent characteristics obtained by such vapor deposition polymerization method has been sought. For example, such polyurea can be used as a dielectric film layer of a film capacitor element or a solid electrolyte of a solid secondary battery. Application to a layer or the like has been studied.
かかる状況下、本発明者が、従来の蒸着重合法によって製造されるポリユリアについて、各種の試験を実施したところ、以下のことが明らかとなった。即ち、蒸着重合法を利用した従来法によって製造されるポリユリアには、十分な耐熱性を備えるものの、柔軟性に乏しいものか、或いは高い柔軟性を有するものの、耐熱性に劣るものしかなく、高い耐熱性と柔軟性とを兼備したものが存在しないことが判明した。しかも、従来の蒸着重合法によって製造されるポリユリアからなる誘電体膜層を用いて、フィルムコンデンサ素子を作製した場合、耐熱性は高いものの、柔軟性が低いポリユリアからなる誘電体膜層を用いて得られるフィルムコンデンサ素子は、柔軟性は高いものの、耐熱性が低いポリユリアからなる誘電体膜層を用いて得られたフィルムコンデンサ素子に比して、自己回復性に劣るものとなることも、明らかとなったのである。自己回復性とは、誘電体膜層に層絶縁破壊が生じた際に、周囲の金属蒸着膜層が、短絡電流によって生ずるエネルギーにより蒸発飛散して、その周辺に絶縁部を形成することで、コンデンサ機能を直ちに回復させる性質を言う。 Under such circumstances, the present inventor conducted various tests on the polyurea produced by the conventional vapor deposition polymerization method, and the following became clear. That is, the polyurea produced by the conventional method using the vapor deposition polymerization method has sufficient heat resistance, but has poor flexibility or high flexibility, but only has poor heat resistance, and is high. It has been found that there is no combination of heat resistance and flexibility. In addition, when a film capacitor element is manufactured using a dielectric film layer made of polyurea produced by a conventional vapor deposition polymerization method, a dielectric film layer made of polyurea having low heat resistance but high flexibility is used. It is also clear that the obtained film capacitor element is inferior in self-healing compared to a film capacitor element obtained using a dielectric film layer made of polyurea having low heat resistance, although it has high flexibility. It became. Self-healing means that when a dielectric breakdown occurs in the dielectric film layer, the surrounding metal vapor deposition film layer is evaporated and scattered by the energy generated by the short-circuit current, and an insulating part is formed around it. The property that immediately restores the capacitor function.
なお、特開平8−148281号公報(特許文献2)には、二つの官能基を有する原料モノマーと、三つ以上の官能基を有する原料モノマーとを用いて、蒸着重合法を実施することにより、分子構造が網目構造とされた蒸着重合体の薄膜を得ることができ、そして、そのような蒸着重合体の薄膜を有機薄膜電界発光素子の電界発光層や電荷注入・輸送層に適用することによって、それら電界発光層や電荷注入・輸送層の耐熱性と耐久性を高め得ることが、明らかにされている。 In JP-A-8-148281 (Patent Document 2), by performing a vapor deposition polymerization method using a raw material monomer having two functional groups and a raw material monomer having three or more functional groups. It is possible to obtain a vapor-deposited polymer thin film whose molecular structure is a network structure, and to apply such a vapor-deposited polymer thin film to an electroluminescent layer or a charge injection / transport layer of an organic thin film electroluminescent device. Can improve the heat resistance and durability of the electroluminescent layer and charge injection / transport layer.
しかしながら、特開平8−148281号公報に開示の蒸着重合体の性能について、本発明者が検証した結果、単に、分子構造を網目構造としただけの蒸着重合体では、例えば、それが誘電体膜層に適用されたフィルムコンデンサ素子の自己回復性を十分に高めるのが困難であることが判明したのである。しかも、かかる公報に開示された蒸着重合体は、原料モノマーとしてカルボン酸クロリドを使用しているため、反応時に塩酸が発生する。そのため、そのようなカルボン酸クロリドからなる原料モノマーを使用して得られた蒸着重合体を誘電体膜層に適用して、フィルムコンデンサ素子を得ようとすると、誘電体膜中に塩酸が不純部として混入され、それによって、耐電圧が低下するといった問題が惹起されることも、本発明者の研究によって明らかとなったのである。 However, the inventors have verified the performance of the vapor-deposited polymer disclosed in JP-A-8-148281, and as a result, the vapor-deposited polymer whose molecular structure is simply a network structure is, for example, a dielectric film. It has been found that it is difficult to sufficiently enhance the self-recovery property of the film capacitor element applied to the layer. Moreover, since the vapor deposition polymer disclosed in this publication uses carboxylic acid chloride as a raw material monomer, hydrochloric acid is generated during the reaction. Therefore, when a vapor deposition polymer obtained using a raw material monomer composed of such a carboxylic acid chloride is applied to a dielectric film layer to obtain a film capacitor element, hydrochloric acid is impure in the dielectric film. It has also been clarified by the study of the present inventor that a problem arises in that the withstand voltage is lowered due to being mixed in as a result.
ここにおいて、本発明は、上記した事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、優れた耐熱性と柔軟性を兼備し、しかも、フィルムコンデンサ素子の誘電体膜層等に適用された際に、適用されるフィルムコンデンサ素子の自己回復性を十分に高め得るポリユリアと、そのようなポリユリアを有利に製造可能な方法とを提供することにある。また、本発明は、誘電体膜層において、高い耐熱性と柔軟性とが十分に確保されると共に、優れた自己回復性が有利に発揮されるフィルムコンデンサ素子と、そのようなフィルムコンデンサ素子を有利に製造する方法とを提供することをも、解決課題とするものである。 Here, the present invention has been made in the background of the above-mentioned circumstances, and the problem to be solved thereof is that it has excellent heat resistance and flexibility, and further, a dielectric film of a film capacitor element. It is an object of the present invention to provide a polyurea that can sufficiently enhance the self-healing property of an applied film capacitor element when applied to a layer and the like, and a method that can advantageously produce such a polyurea. In addition, the present invention provides a film capacitor element in which high heat resistance and flexibility are sufficiently ensured in the dielectric film layer, and excellent self-recovery properties are advantageously exhibited, and such a film capacitor element. Another object of the present invention is to provide an advantageous manufacturing method.
本発明者は、前記した課題の解決のために様々な試験や検討を行う過程で、芳香族モノマーからなる2種類以上の原料モノマーを用いて製造されるポリユリアが、十分な耐熱性を備えるものの、柔軟性が低くなる傾向にあり、また、脂肪族モノマーからなる2種類以上の原料モノマーを用いて製造されるポリユリアが、高い柔軟性を発揮するものの、耐熱性に劣るものとなる傾向があることを見出した。そして、本発明者が、更に研究を重ねた結果、ポリユリアの原料モノマーとして、脂肪族モノマーからなる原料モノマーだけを用いた上で、かかるポリユリアの分子構造を網目構造とすれば、ポリユリアにおいて、より優れた柔軟性が発揮されると共に、耐熱性の向上が図られ、更には、ポリユリアがフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層に適用された際に、適用されるフィルムコンデンサ素子の自己回復性の向上が十分に図られ得るとの知見を得たのである。 In the course of conducting various tests and studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has polyurea produced using two or more kinds of raw material monomers composed of aromatic monomers, having sufficient heat resistance. , Tending to be low in flexibility, and polyurea produced using two or more raw material monomers composed of aliphatic monomers tends to be inferior in heat resistance, while exhibiting high flexibility. I found out. As a result of further research by the inventor, if only a raw material monomer composed of an aliphatic monomer is used as a polyurea raw material monomer, and the polyurea molecular structure is a network structure, the Excellent flexibility and heat resistance are improved, and when polyurea is applied to the dielectric film layer of the film capacitor element, the self-healing property of the applied film capacitor element is improved. We have obtained the knowledge that can be sufficiently achieved.
本発明は、上記の知見を基に完成されたものであって、その要旨とするところは、2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させる蒸着重合法によって製造されるポリユリアであって、前記2種類以上の原料モノマーの全てが脂肪族モノマーからなると共に、該2種類以上の原料モノマーのうちの少なくとも1種が、該少なくとも1種の原料モノマーと重合する他の原料モノマーが有する官能基と反応可能な官能基を三つ以上有しており、更に、分子構造が網目構造とされていることを特徴とするポリユリアにある。なお、ここで言うポリユリアとは、ポリユリア単体のものと、ポリユリアを主体とした、ポリユリアと他の高分子化合物との共重合体を含む。以下、同一の意味において使用する。 The present invention has been completed based on the above knowledge, and the gist thereof is a polyurea produced by a vapor deposition polymerization method in which vapors of two or more kinds of raw material monomers are polymerized in vacuum. All of the two or more raw material monomers are composed of an aliphatic monomer, and at least one of the two or more raw material monomers has a function of another raw material monomer that is polymerized with the at least one raw material monomer. The polyurea is characterized by having three or more functional groups capable of reacting with a group and having a network structure as a molecular structure. The polyurea referred to here includes a polyurea simple substance and a copolymer of polyurea and other polymer compound mainly composed of polyurea. Hereinafter, they are used in the same meaning.
また、本発明にあっては、2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させる蒸着重合法によってポリユリアを製造する方法であって、前記2種類以上の原料モノマーとして、全て、脂肪族モノマーからなるものを用いると共に、該脂肪族モノマーからなる2種類以上の原料モノマーのうちの少なくとも1種に、該少なくとも1種の原料モノマーと重合する他の原料モノマーが有する官能基と反応可能な官能基を三つ以上有するものを用いて、かかる2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させるようにしたことを特徴とするポリユリアの製造方法をも、その要旨とするものである。 Further, in the present invention, a polyurea is produced by a vapor deposition polymerization method in which vapors of two or more kinds of raw material monomers are polymerized in a vacuum, and all of the two or more kinds of raw material monomers are aliphatic monomers. And a functional group capable of reacting with a functional group of another raw material monomer that is polymerized with at least one raw material monomer on at least one of the two or more raw material monomers made of the aliphatic monomer. The gist of the method for producing polyurea is characterized in that the vapor of two or more kinds of raw material monomers is polymerized in vacuum using a material having three or more groups.
そして、本発明においては、ポリユリアからなる誘電体膜層と金属蒸着膜層とを積層して構成した積層体を用いてなるフィルムコンデンサ素子であって、前記ポリユリアからなる誘電体膜層が、蒸着重合法によって形成されていると共に、該ポリユリアの分子構造が網目構造とされ、更に、該ポリユリアからなる誘電体膜層を形成する原料モノマーが、2種類以上の脂肪族モノマーのみからなり、且つ該2種類以上の脂肪族モノマーのうちの少なくとも1種が、該少なくとも1種の原料モノマーと重合する他の原料モノマーが有する官能基と反応可能な官能基を三つ以上有していることを特徴とするフィルムコンデンサ素子をも、また、その要旨とするものである。 According to the present invention, there is provided a film capacitor element using a laminate formed by laminating a dielectric film layer made of polyurea and a metal vapor deposition film layer, wherein the dielectric film layer made of polyurea is deposited. Formed by a polymerization method, the molecular structure of the polyurea is a network structure, and the raw material monomer for forming the dielectric film layer made of the polyurea is composed of only two or more types of aliphatic monomers, and At least one of the two or more types of aliphatic monomers has three or more functional groups capable of reacting with functional groups of other raw material monomers that are polymerized with the at least one raw material monomer. The film capacitor element is also the gist of the film capacitor element.
また、本発明にあっては、ポリユリアからなる誘電体膜層と金属蒸着膜層とを積層して構成した積層体を用いてフィルムコンデンサ素子を製造する方法において、(a)互いに反応可能な官能基をそれぞれ有する2種類以上の脂肪族モノマーであって、且つ該2種類以上の脂肪族モノマーのうちの少なくとも1種が該官能基を三つ以上有するモノマーを、それぞれ、前記ポリユリアからなる誘電体膜層の原料モノマーとして準備する工程と、(b)前記脂肪族モノマーからなる2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させる蒸着重合法を実施して、前記ポリユリアからなる誘電体膜層を形成する工程と、(c)金属材料を用いた蒸着法を実施して、前記金属蒸着膜層を形成する工程と、(d)前記ポリユリアからなる誘電体膜層と前記金属蒸着膜層とを積層して、前記積層体を得る工程と、(e)該積層体を用いて、前記フィルムコンデンサ素子を作製する工程とを含むことを特徴とするフィルムコンデンサ素子の製造方法をも、また、その要旨とするものである。 According to the present invention, in the method of manufacturing a film capacitor element using a laminate formed by laminating a dielectric film layer made of polyurea and a metal vapor deposition film layer, Dielectrics comprising two or more types of aliphatic monomers each having a group, and at least one of the two or more types of aliphatic monomers having three or more functional groups, respectively, the polyurea A dielectric film layer made of the polyurea by performing a step of preparing as a raw material monomer for the film layer, and (b) a vapor deposition polymerization method in which vapors of two or more kinds of raw material monomers made of the aliphatic monomer are polymerized in a vacuum. Forming a metal vapor deposition film layer by performing a vapor deposition method using a metal material; and (d) a dielectric film layer made of the polyurea and a front layer. A method for producing a film capacitor element, comprising: laminating a metal vapor deposition film layer to obtain the laminate; and (e) producing the film capacitor element using the laminate. Is also the gist of this.
すなわち、本発明に従うポリユリアにあっては、2種類以上の原料モノマーの全てが脂肪族モノマーからなると共に、分子構造が網目構造とされているところから、より優れた柔軟性が発揮されると共に、耐熱性の向上が図られ、しかも、フィルムコンデンサ素子の誘電体膜層に適用された際に、適用されるフィルムコンデンサ素子の自己回復性を効果的に且つ十分に高めることができる。 That is, in the polyurea according to the present invention, all of the two or more kinds of raw material monomers are composed of aliphatic monomers, and since the molecular structure is a network structure, more excellent flexibility is exhibited, The heat resistance can be improved, and when applied to the dielectric film layer of the film capacitor element, the self-healing property of the applied film capacitor element can be effectively and sufficiently improved.
また、本発明に従うポリユリアの製造方法によれば、優れた耐熱性と柔軟性を兼備し、しかも、フィルムコンデンサ素子の誘電体膜層に適用された際に、適用されるフィルムコンデンサ素子の自己回復性を十分に高め得るポリユリアを、極めて有利に製造することができる。 In addition, according to the method for producing a polyurea according to the present invention, the film capacitor element has excellent heat resistance and flexibility, and when applied to the dielectric film layer of the film capacitor element, the self-healing of the applied film capacitor element Polyurea that can sufficiently enhance the properties can be produced very advantageously.
さらに、本発明に従うフィルムコンデンサ素子にあっては、誘電体膜層において、高い耐熱性と柔軟性とが十分に確保されると共に、優れた自己回復性が有利に発揮され得る。 Furthermore, in the film capacitor element according to the present invention, high heat resistance and flexibility are sufficiently ensured in the dielectric film layer, and excellent self-healing properties can be advantageously exhibited.
また、本発明に従うフィルムコンデンサ素子の製造方法によれば、誘電体膜層において、高い耐熱性と柔軟性とが十分に確保されると共に、優れた自己回復性が有利に発揮され得るフィルムコンデンサ素子を、極めて有利に製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing a film capacitor element according to the present invention, a film capacitor element in which high heat resistance and flexibility are sufficiently ensured in the dielectric film layer, and excellent self-recovery can be advantageously exhibited. Can be produced very advantageously.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、図1には、本発明に従う構造を有するフィルムコンデンサ素子の一実施形態が、その縦断面形態において示されている。かかる図1から明らかなように、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10は、ベース誘電体膜層としての樹脂フィルム12を有している。そして、樹脂フィルム12の厚さ方向の一方の面に、第一金属蒸着膜層14と誘電体膜層16と第二金属蒸着膜層18とが、その順番で、積層形成されている。即ち、ここでは、樹脂フィルム12の一方の面に、第一及び第二の二つの金属蒸着膜層14,18と一つの誘電体膜層16とを、交互に積層してなる一つの積層体20にて、フィルムコンデンサ素子10が構成されているのである。
First, FIG. 1 shows an embodiment of a film capacitor element having a structure according to the present invention in its longitudinal sectional form. As is apparent from FIG. 1, the
より具体的には、樹脂フィルム12は、ポリプロピレン製の長手の二軸延伸フィルムからなり、1〜10μm程度の厚さを有している。この樹脂フィルム12には、従来のフィルムコンデンサの誘電体膜層を構成する樹脂フィルムが、何れも使用可能である。例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン等からなる樹脂フィルムが用いられ得る。また、それらの樹脂フィルムは、必ずしも、二軸延伸フィルムでなくとも良い。
More specifically, the
第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18は、何れもアルミニウムからなっている。それら第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18は、フィルムコンデンサ素子10を用いて作製されるフィルムコンデンサの内部電極を構成するものであって、公知の手法に従って、樹脂フィルム12上と誘電体膜層16上にそれぞれ積層形成される。即ち、第一及び第二金属蒸着膜層14,18は、フィルムコンデンサの内部電極を形成する公知の金属材料を蒸着材として用いて、PVDやCVDの範疇に属する、従来から公知の蒸着法を実施することにより、樹脂フィルム12上や誘電体膜層16上に積層形成されるのである。従って、第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18は、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば、亜鉛等からなるものであっても良い。なお、それら第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18は、互いに異なる金属材料にて構成されていても、何等差し支えない。
Both the first metal vapor
また、ここでは、第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18のそれぞれの幅(図1の左右方向での寸法)が、樹脂フィルム12の幅よりも所定寸法小さくされている。そして、第一金属蒸着膜層14が、樹脂フィルム12の幅方向一方側(図1の左側)の端部を除いた部分に積層されている一方、第二金属蒸着膜層18が、誘電体膜層16の幅方向他方側(図1の右側)の端部を除いた部分に積層されている。これにより、樹脂フィルム12の幅方向一方側の端部に、第一金属蒸着膜層16の非形成部位からなる第一マージン部22が、樹脂フィルム12の長さ方向に沿って延びるように形成されている。また、誘電体膜層16の、第一マージン部22側とは反対の幅方向他方側の端部に、第二金属蒸着膜層18の非形成部位からなる第二マージン部24が、誘電体膜層16(樹脂フィルム12)の長さ方向に沿って延びるように形成されている。なお、本実施形態では、第一金属蒸着膜層14が形成されていない樹脂フィルム12の幅方向一方側の端縁部に、第二金属蒸着膜層18の一部が積層形成されている。これにより、樹脂フィルム12の幅方向一方側の端部のうち、第二金属蒸着膜層18の形成部位を除いた、端縁部から幅方向内側に所定寸法だけ入り込んだ部分のみが、第一マージン部22とされている。
Here, the widths of the first metal vapor-deposited
一方、誘電体膜層16は、ポリユリアからなっている。このポリユリアからなる誘電体膜層16は、2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させる公知の蒸着重合法によって、第一金属蒸着膜層14上に積層形成されている。このような誘電体膜層16にあっては、不純物の少ない良好な品質が確保されると共に、その厚さが、樹脂フィルム12の厚さよりも十分に薄くされている。これにより、フィルムコンデンサ素子10を用いて作製されるフィルムコンデンサの小型・高性能化が効果的に図られるようになっている。
On the other hand, the
また、誘電体膜層16は、樹脂フィルム12よりも小さな幅を有し、樹脂フィルム12上において、その幅方向中央部に配置されている。これにより、第一金属蒸着膜層14の第一マージン部22側とは反対側の端部には、誘電体膜層16が何等設けられておらず、そのような第一金属蒸着膜層14の端部が、後述する正極側及び負極側の二つのメタリコン電極のうちの一方と連結される第一連結部26とされている。また、第二金属蒸着膜層18のうちの第二マージン部24側とは反対側の端部部位が、樹脂フィルム12の第一マージン部22側の端部に直接に積層されて、後述する二つのメタリコン電極の他方と連結する第二連結部28とされている。
The
なお、誘電体膜層16の膜厚は、特に限定されるものではないが、0.001〜10μm程度とされていることが望ましい。何故なら、誘電体膜層16を0.001μm未満の膜厚で形成することは容易ではない。そのため、誘電体膜層16の膜厚が、現実的には、0.001μm以上とされるからである。また、誘電体膜層16の厚さが10μmを超える場合には、誘電体として誘電体膜層16を有するフィルムコンデンサの小型化を促進することが困難となるからである。
The film thickness of the
誘電体膜層16を構成するポリユリアは、樹脂フィルム12よりも高い比誘電率が確保されるだけでなく、原料モノマー(ジイソシアネートとジアミン等)の重合に際して、加熱処理が不要であり、しかも、水やアルコール等の脱離が全くない重付加重合反応において形成される。それ故、ここでは、原料モノマーの重合時に加熱処理を実施するための設備が不要となって、低コスト化が実現され得る。また、加熱処理時の熱によって、樹脂フィルム12が変形する、所謂熱負けが惹起されることが有利に回避され得る。更に、重合反応によって脱離した水やアルコール等を、重合反応が進行する真空チャンバ内から除去する必要がない。そのため、脱離された水やアルコール等を除去するための設備も不要となる。これによっても、低コスト化が、有利に実現可能となる。加えて、ポリユリア樹脂膜は、優れた耐湿性を有している。それによって、誘電体膜層16の高い耐電圧が、より安定的に確保され得ることとなる。
The polyurea constituting the
そして、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10では、特に、そのような誘電体膜層16を蒸着重合法により形成する際に使用される2種類以上の原料モノマーが、全て、脂肪族モノマーからなっており、また、それら2種類以上の原料モノマーのうちの少なくとも1種が、それら2種類以上の脂肪族モノマーのうちの他の脂肪族モノマーが有する官能基と反応可能な官能基を三つ以上有している。
In the
すなわち、フィルムコンデンサ素子10においては、誘電体膜層16がポリユリアにて構成されているところから、誘電体膜層16を形成する原料モノマーとして、脂肪族アミンの少なくとも1種と、脂肪族イソシアネートの少なくとも1種とが用いられる。そして、それら脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートとからなる2種類以上の原料モノマーのうちの少なくとも何れか一種が、それら2種類以上の原料モノマーのうちの他の脂肪族アミンや脂肪族イソシアネートが有する官能基と反応する官能基を三つ以上有しているのである。換言すれば、原料モノマーとして使用される脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートの全てが、3官能モノマーとされるか、またはそれらのうちの全部でない幾つかのものだけが、2官能モノマー若しくは1官能モノマーとされるのである。
That is, in the
なお、ポリユリアからなる誘電体膜層16を形成する原料モノマーのうち、他の原料モノマーの官能基と反応可能な官能基を三つ以上有する脂肪族アミンとしては、例えば、三つ以上の官能基の全てがアミノ基(−NH2 )からなるトリス(2−アミノエチル)アミンやトリスアミノメタン等が挙げられ、また、三つ以上の官能基がアミノ基(−NH2 )とヒドロキシル基(−OH)からなる1,3−ジアミノ−2−プロパノールやトリスヒドロキシメチルアミノメタン等が挙げられ、三つ以上の官能基がアミノ基(−NH2 )とカルボキシル基(−COOH)からなる2,3−ジアミノプロパン酸や2,6−ジアミノピメリン酸等が挙げられる。三つ以上の官能基がアミノ基(−NH2 )とヒドロキシル基(−OH)からなる脂肪族アミンと、脂肪族イソシアネートとを原料モノマーとして用いる場合には、誘電体膜層16が、ポリユリアとポリウレタンの共重合体にて構成されることとなる。
Among the raw material monomers forming the
また、ポリユリアからなる誘電体膜層16を形成する原料モノマーのうち、他の原料モノマーの官能基と反応可能な官能基を三つ以上有する脂肪族イソシアネートとしては、例えば、三つ以上の官能基の全てがイソシアネート基(−NCO)からなる1,3,6−トリイソシアネートヘキサンや1,3,5−トリイソシアネートヘキサンや1,3,5−トリメチルイソシアネートシクロヘキサン等が挙げられる。
Moreover, as the aliphatic isocyanate having three or more functional groups capable of reacting with the functional groups of other raw material monomers among the raw material monomers forming the
ポリユリアからなる誘電体膜層16を形成する原料モノマーのうち、他の原料モノマーの官能基と反応可能な官能基を一つだけ又は二つだけ有する脂肪族アミンや脂肪族イソシアネートとしては、ポリユリアを蒸着重合法によって形成する際に、従来より一般に用いられる脂肪族アミンや脂肪族イソシアネートが、何れも使用可能である。
Among the raw material monomers forming the
そして、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10においては、ポリユリアからなる誘電体膜層16が、具体的には、三つのアミノ基(−NH2 )を有する脂肪族アミンであるトリス(2−アミノエチル)アミンと、二つのイソシアネート基(−NCO)を有する脂肪族イソシアネートである1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとからなる原料モノマーを用いて、形成されている。なお、誘電体膜層16がポリユリアからなるものであっても、原料モノマーたる脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートとして、トリス(2−アミノエチル)アミンと1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとは別のものだけを、或いはそれらに加えて、別のものを使用することも、勿論可能である。
In the
かくして、本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子10では、誘電体膜層16が、芳香族アミンや芳香族イソシアネートを何等含まない、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけからなる原料モノマーを用いた蒸着重合法によって形成されていることによって、それらの原料モノマーの蒸着重合時における高い反応性が、より安定的に確保されている。
Thus, in the
そして、特に、本実施形態においては、誘電体膜層16の原料モノマーたる脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートのうちの一方(ここでは、脂肪族アミン)が3官能モノマーからなる一方、他方が2官能モノマーからなるため、それら3官能モノマーと2官能モノマーとが蒸着重合した誘電体膜層16を構成するポリユリアの分子構造が、図2に模式的に示されるように、互いに架橋した網目構造とされている。これに対して、従来のフィルムコンデンサ素子では、例えば、互いに反応可能な官能基(アミノ基とイソシアネート基)をそれぞれ二つずつ有するジアミンとジイソシアネートとが蒸着重合した誘電体膜層を構成するポリユリアの分子構造が、架橋していない鎖状構造となる。
In particular, in the present embodiment, one of the aliphatic amine and the aliphatic isocyanate as the raw material monomer of the dielectric film layer 16 (here, aliphatic amine) is composed of a trifunctional monomer, while the other is bifunctional. Since it is composed of monomers, the molecular structure of polyurea constituting the
これによって、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10にあっては、図2に示されるような網目状分子構造を備えた、ポリユリアからなる誘電体膜層16が、従来のフィルムコンデンサ素子の、鎖状分子構造を有するポリユリアからなる誘電体膜層と比較して、明らかに異なる物性を有するものとなっている。しかも、かかる誘電体膜層16は、原料モノマーとして、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけが用いられており、これによっても、従来のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層との間で、物性に明確な差異が生じている。
Thus, in the
すなわち、従来のフィルムコンデンサ素子においては、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により得られる誘電体膜層が、芳香族アミンと芳香族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により得られる誘電体膜層に比して、耐熱性に劣るものとなる。しかしながら、本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層16は、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートのうちの一方(ここでは、脂肪族アミン)に原料モノマーに3官能モノマーが用いられていることにより、分子構造が網目構造とされている。そのため、原料モノマーとして、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけが用いられているにも拘わらず、芳香族アミンと芳香族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合によって得られる誘電体膜層と同等以上の耐熱性が実現されている。これは、誘電体膜層16の分子構造が網目構造とされていることで、かかる誘電体膜層16を構成するポリユリアの分子運動が束縛され、その結果、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートとを蒸着重合したポリユリアの耐熱性が有利に高められることによるものと考えられる。
That is, in the conventional film capacitor element, the dielectric film layer obtained by vapor deposition polymerization using only aliphatic amine and aliphatic isocyanate as raw material monomers is vapor deposition using only aromatic amine and aromatic isocyanate as raw material monomers. Compared to a dielectric film layer obtained by polymerization, the heat resistance is inferior. However, the
また、従来のフィルムコンデンサ素子にあっても、誘電体膜層が、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により形成されるものである場合、かかる誘電体膜層が、芳香族アミンと芳香族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により得られる誘電体膜層に比して、良好な柔軟性を発揮する。しかしながら、本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子10の誘電体膜層16は、分子構造が網目構造とされていることにより、柔軟性が更に一層高められて、クラックの発生も有利に防止される。これは、誘電体膜層16の分子構造が網目構造とされていることで、かかる誘電体膜層16を構成するポリユリアの分子同士の結合力が高められ、それによって、誘電体膜層16の脆弱性が低下することが大きく影響すると考えられる。
Further, even in the conventional film capacitor element, when the dielectric film layer is formed by vapor deposition polymerization using only aliphatic amine and aliphatic isocyanate as raw material monomers, the dielectric film layer is It exhibits better flexibility than a dielectric film layer obtained by vapor deposition polymerization using only aromatic amine and aromatic isocyanate as raw material monomers. However, since the
そして、特に、本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子10の誘電体膜層16にあっては、分子構造が網目構造とされて、耐熱性と柔軟性がより十分に高められていることにより、自己回復性の飛躍的な向上が、有利に実現される。これは、以下の理由によるものと考えられる。
In particular, in the
すなわち、従来のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層では、上記したように、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により形成される誘電体膜層が、芳香族アミンと芳香族イソシアネートだけを原料モノマーとして用いた蒸着重合により形成される誘電体膜層に比して、高い柔軟性を有する。そのため、前者の誘電体膜層の方が、後者の誘電体膜層よりも高い自己回復性を発揮する。しかしながら、単に、原料モノマーとして、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネート用いただけの誘電体膜層では、大電圧が瞬間的に印加される等して、絶縁破壊が生じたときに、短絡部の周辺部位が割れて飛び散るように破壊される。 That is, in the dielectric film layer of the conventional film capacitor element, as described above, the dielectric film layer formed by vapor deposition polymerization using only aliphatic amine and aliphatic isocyanate as raw material monomers is composed of aromatic amine and aromatic film. Compared to a dielectric film layer formed by vapor deposition polymerization using only a group isocyanate as a raw material monomer, it has high flexibility. For this reason, the former dielectric film layer exhibits higher self-healing than the latter dielectric film layer. However, in the dielectric film layer only for aliphatic amine and aliphatic isocyanate as the raw material monomer, when dielectric breakdown occurs due to instantaneous application of a large voltage, the peripheral portion of the short-circuit portion Will be broken and broken.
これに対して、本実施形態に係るフィルムコンデンサ素子10の誘電体膜層16においては、網目状の分子構造を有していることにより、耐熱性が高められているため、絶縁破壊が生じた際に、短絡電流によって生ずる熱エネルギーによる誘電体膜層16の損傷の程度が有利に抑制される。しかも、かかる誘電体膜層16が、網目状の分子構造を有していることによって、より高い柔軟性が発揮されるため、絶縁破壊が生じたときに、短絡部の周辺部位が収縮して、そこに微細な孔だけが生ずるようになる。この微細な孔は、絶縁破壊により短絡部の周辺部位が割れて飛び散って形成される破壊部分よりも十分に小さくされる。それ故、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10の誘電体膜層16では、大電圧の瞬間的な印加後に、誘電体膜層16の両面に形成される第一及び第二金属蒸着膜層14,18間での絶縁状態が復帰するまでの時間が、単に、原料モノマーとして、脂肪族アミンと脂肪族イソシアネート用いただけの誘電体膜層よりも、有利に短くされ、以て、より優れた自己回復性が発揮されるのである。
On the other hand, the
ところで、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10は、例えば、図3に示される如き構造を有する製造装置30を用いて製造される。
By the way, the
図3から明らかなように、フィルムコンデンサ素子10の製造装置30は、真空槽32を有している。この真空槽32は、図示しない真空ポンプの作動により、内部が所定の圧力にまで減圧されて、真空状態とされるようになっている。真空槽32内には、回転ドラム34が配置されている。この回転ドラム34は、電動モータ等の回転駆動装置(図示せず)により、一方向(ここでは、時計回りの方向であって、図4における白抜き矢印の方向)に連続的に回転駆動するようになっており、また、その外周面に対して、樹脂フィルム12が巻き付けられるようになっている。真空槽32内の回転ドラム34の周囲には、第一オイル層形成装置36と、第一金属蒸着膜形成装置38と、誘電体膜層形成装置40と、第二オイル層形成装置42と、第二金属蒸着膜層形成装置44とが、その順番で、時計回りの方向に並べられ、且つ回転ドラム34の周方向に互いに間隔を開けて配置されている。
As is apparent from FIG. 3, the
第一オイル層形成装置36は、回転ドラム34に巻き付けられた樹脂フィルム12の表面(外周面)の幅方向の一端部のみに、薄膜形態を呈するオイル層を、蒸着等によって形成するものである。また、第二オイル層形成装置42は、かかる樹脂フィルム12の表面に第一の金属蒸着膜14を介して積層される誘電体膜層16の表面の両端部のうち、第一オイル層形成装置36にてオイル層が形成される樹脂フィルム12の一端部とは幅方向の反対側の他端部のみに、薄膜形態を呈するオイル層を、蒸着等によって形成するものである。
The first oil
第一金属蒸着膜形成装置38は、アルミニウムや亜鉛等の所定の金属を加熱し、蒸発させて、かかる金属蒸気を、回転ドラム34に巻き付けられた樹脂フィルム12の表面に吹き付けることにより、樹脂フィルム12の表面上に、第一金属蒸着膜層14を形成するものである。また、第二金属蒸着膜層形成装置44は、第一金属蒸着膜層形成装置38と同様な構造を有し、回転ドラム34に巻き付けられた樹脂フィルム12の表面に、第一金属蒸着膜層14を介して積層される誘電体膜層16上に、第二金属蒸着膜層18を形成するものである。
The first metal vapor deposition
なお、第一及び第二金属蒸着膜層形成装置38,44から吹き出される金属蒸気は、第一及び第二オイル層形成装置36,42にて形成されるオイル層上には付着しない。これによって、樹脂フィルム12表面の幅方向一端部や誘電体膜層16表面の幅方向他端部にそれぞれ形成されたオイル層上に、第一の金属蒸着膜層14や第二の金属蒸着膜層18が積層されないようになっている。
The metal vapor blown from the first and second metal vapor deposition film
誘電体膜層形成装置40は、第一モノマーポット46と第二モノマーポット48とを有している。それら第一及び第二モノマーポット46,48には、ヒータ50が、それぞれ内蔵されている。また、第一モノマーポット46は、内部に収容された脂肪族アミンからなる原料モノマー52をヒータ50にて加熱して、脂肪族アミンからなる原料モノマー52の蒸気を発生させるようになっている。一方、第二モノマーポット48は、内部に収容された脂肪族イソシアネートからなる原料モノマー54をヒータ50にて加熱して、脂肪族イソシアネートからなる原料モノマー54の蒸気を発生させるようになっている。
The dielectric film
そして、かかる誘電体膜層形成装置40にあっては、第一及び第二モノマーポット46,48で発生した2種類の原料モノマー52,54の蒸気を、吹出口56を通じて、回転ドラム34に巻き付けられた樹脂フィルム12の表面上や、かかる樹脂フィルム12の表面に積層形成される第一金属蒸着膜層14の表面上に吹き出して、それら樹脂フィルム12上や第一金属蒸着膜層14上で、2種類の原料モノマー52,54の蒸気を重合させるようになっている。そして、それにより、樹脂フィルム12上や第一金属蒸着膜層14上に、誘電体膜層16を形成するように構成されたものである。
In the dielectric film
なお、ここでは、例えば、誘電体膜層形成装置40の吹出口56の開口幅が、樹脂フィルム12の幅より狭くされていること等によって、かかる吹出口56から吹き出される2種類の原料モノマー52,54の蒸気が、樹脂フィルム12の幅方向両端部を除いた幅方向中間部分のみに吹き付けられるようになっている。
In addition, here, for example, two kinds of raw material monomers blown out from the
また、第一及び第二金属蒸着膜層形成装置38,44とは同一の構造を有する別の金属蒸着膜層形成装置を、必要に応じて、第一金属蒸着膜層形成装置38と誘電体膜層形成装置40との間や、第二金属蒸着膜層形成装置44と第一オイル層形成装置36との間に、それぞれ配置し、第一金属蒸着膜層形成装置38にて形成される第一金属蒸着膜層14の前記第一連結部26上や、第二金属蒸着膜層形成装置44にて形成される第二金属蒸着膜層18の前記第二連結部28上に、それぞれ補助金属蒸着膜層を形成しても良い。これにより、第一及び第二連結部26,28を厚肉化して、それらをヘビーエッジ部とすることも可能である。
Further, another metal vapor deposition film layer forming device having the same structure as that of the first and second metal vapor deposition film
このような構造を有する製造装置30を用いて、フィルムコンデンサ素子10を製造する際には、先ず、予備作業として、第一及び第二オイル層形成装置36,42内に所定のオイルを収容する一方、第一及び第二金属蒸着膜層形成装置38,44内に、所定の金属材料をセットする。また、脂肪族アミンからなる原料モノマー52の所定量と、脂肪族イソシアネートからなる原料モノマー54の所定量とを、それぞれ準備し、それらを誘電体膜層形成装置40の第一及び第二モノマーポット46,48内にそれぞれ収容する。なお、原料モノマー52としては、例えば、3官能脂肪族アミンである、液状のトリス−(2−アミノエチル)アミン等が、また、原料モノマー54としては、例えば、2官能脂肪族イソシアネートである、液状の1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等が、それぞれ準備される。
When the
次いで、回転ドラム34に樹脂フィルム12を巻き付けた後、真空槽32内を真空状態とする。その一方で、回転ドラム34を、図3の白抜き矢印の方向に回転駆動させ、真空槽32内が所定の真空状態となったら、第一オイル層形成装置36と、第一金属蒸着膜形成装置38と、誘電体膜層形成装置40と、第二オイル層形成装置42と、第二金属蒸着膜層形成装置44とを、それぞれ作動させる。
Next, after the
そして、回転ドラム34に巻き付けられた樹脂フィルム12が、回転ドラム34の回転により、第一オイル層形成装置36の配設位置と対応する位置に到達したら、第一オイル層形成装置36にて、樹脂フィルム12の表面の幅方向一方の端部のうち、端縁部から内側に所定寸法だけ入り込んだ部位に、オイル層(図示せず)を、樹脂フィルム12の全周に連続して延びるように形成する。
When the
その後、オイル層が形成された樹脂フィルム12部分が、回転ドラム34の回転によって、第一金属蒸着膜層形成装置38の配設位置と対応する位置に達したら、第一金属蒸着膜層形成装置38にて、アルミニウム蒸気を、樹脂フィルム12の表面のうちのオイル層形成側端部を除く部分に吹き付ける。このとき、樹脂フィルム12表面の端部に設けられたオイル層上には、アルミニウム蒸気が付着しない。これによって、図1に示されるように、樹脂フィルム12表面の幅方向一方の端縁から内側に所定寸法だけ入り込んだ部位に、第一マージン部22を形成すると共に、この第一マージン部22の形成側端部を除く樹脂フィルム12の表面部分に、アルミニウムからなる第一金属蒸着膜層14を積層形成する。
Thereafter, when the portion of the
引き続いて、図3に示されるように、第一金属蒸着膜層14が形成された樹脂フィルム12部分が、回転ドラム34の更なる回転により、誘電体膜層形成装置40の配設位置と対応する位置に達したら、3官能脂肪族アミンからなる原料モノマー52の蒸気と、2官能脂肪族イソシアネートからなる原料モノマー54の蒸気とを、誘電体膜層形成装置40の吹出口56から、樹脂フィルム12の幅方向における第一マージン部22側とは反対側の端部を除く第一金属蒸着膜層14部分上と第一マージン部22上とに対して、それぞれ吹き付けて、それら2種類の原料モノマー52,54の蒸気を蒸着重合させる。これにより、図1に示されるように、第一マージン部22側とは反対側の端部を除く第一金属蒸着膜層14部分上と第一マージン部22上に、誘電体膜層16を積層形成する。また、そうして、第一金属蒸着膜層14の第一マージン部22側とは反対側の端部を、誘電体膜層16が形成されていない第一連結部26とする。
Subsequently, as shown in FIG. 3, the
次に、図3に示されるように、誘電体膜層16が形成された樹脂フィルム12部分が、回転ドラム34の更なる回転によって、第二オイル層形成装置42の配設位置と対応する位置に達したら、第二オイル層形成装置42にて、誘電体膜層16の第一マージン部22側とは幅方向反対側の端部のみに、オイル層を形成する。ここでは、このオイル層が、第一金属蒸着膜層14の第一連結部26上には形成されないようになっている。
Next, as shown in FIG. 3, the portion of the
その後、誘電体膜層16の端部にオイル層が形成された樹脂フィルム12部分が、回転ドラム34の更なる回転によって、第二金属蒸着膜層形成装置44の配設位置と対応する位置に達したら、第二金属蒸着膜層形成装置44にて、誘電体膜層16の全体と、樹脂フィルム12の第一マージン部22側の端部のうち、誘電体膜層16が形成されていない端縁側部分に、アルミニウム蒸気を吹き付ける。このとき、誘電体膜層16の第一マージン部22側とは幅方向反対側の端部に設けられたオイル層上には、アルミニウム蒸気が付着しない。これによって、図1に示されるように、誘電体膜層16の第一マージン部22側とは幅方向反対側の端部に、第二マージン部24を形成する。また、それと同時に、誘電体膜層16の表面の第二マージン部24を除く部分と、樹脂フィルム12の第一マージン部22側の端部のうち、誘電体膜層16が形成されていない端縁側部分とに対して、それらの部分に連続する第二金属蒸着膜層18を積層形成する。また、それと共に、樹脂フィルム12の第一マージン部22側の端縁部に形成された第二金属蒸着膜層18部分にて、第二連結部28を形成する。
Thereafter, the
かくして、回転ドラム34を1回転させる間に、図1に示される如き構造を有するフィルムコンデンサ素子10を製造するのである。
Thus, the
そして、そのようなフィルムコンデンサ素子10の複数のものが用いられて、図4に示される如き構造を有するフィルムコンデンサ58が製造されるのである。
A plurality of such
すなわち、図4に示されるように、フィルムコンデンサ58を得る際には、先ず、複数(ここでは、4個)のフィルムコンデンサ素子10を、第二金属蒸着膜層18と樹脂フィルム12とが上下に重ね合わされるように、互いに積層すると共に、互いに積層された複数のフィルムコンデンサ素子10の両側の端面に対して、保護フィルム62,62をそれぞれ、更に積層する。なお、この保護フィルム62,62には、例えば、フィルムコンデンサ素子10の樹脂フィルム12と同じ樹脂製のフィルム等が用いられる。
That is, as shown in FIG. 4, when obtaining the
そして、そのような複数のフィルムコンデンサ素子10と保護フィルム62,62の積層体の両側側面に対して、例えば、亜鉛等の金属材料を、公知の手法により溶射して、メタリコン電極60をそれぞれ形成する。それら二つのメタリコン電極60,60は、上下方向において互いに隣り合うフィルムコンデンサ素子10,10のうち、下側に位置するフィルムコンデンサ素子10の第一金属蒸着膜層14の第一連結部26及び第二金属蒸着膜層18の第二連結部28と、上側に位置するフィルムコンデンサ素子10の樹脂フィルム12との間に形成される隙間内に侵入して、第一連結部26上と第二連結部28上に積層形成される。これによって、二つのメタリコン電極60,60が、各フィルムコンデンサ素子10の第一金属蒸着膜層14と第二金属蒸着膜層18とに対して、電気的に確実に接続される。かくして、積層体タイプのフィルムコンデンサ58を製造するのである。なお、このフィルムコンデンサ58には、必要に応じて、図示しない端子等が、各メタリコン電極60にそれぞれ接続される。
Then, for example, a metal material such as zinc is sprayed on both side surfaces of the laminate of the plurality of
また、図示されてはいないものの、フィルムコンデンサ素子10を用いて、巻回タイプのフィルムコンデンサを得ることもできる。それには、例えば、先ず、フィルムコンデンサ素子10を、樹脂フィルム12が内側となるように、1回又は複数回、巻回して、巻回物を得る。そして、そのような巻回物の両側の端面に対して、メタリコン電極60をそれぞれ形成する。これによって、巻回タイプのフィルムコンデンサを得るのである。この巻回タイプのフィルムコンデンサにおいても、必要に応じて、各メタリコン電極60に端子等が接続される。
In addition, although not shown, a wound type film capacitor can be obtained using the
以上の説明から明らかなように、本実施形態のフィルムコンデンサ素子10にあっては、ポリユリアからなる誘電体膜層16の形成に用いられる原料モノマーが、芳香族アミンや芳香族イソシアネートを含まずに、脂肪族アミンの少なくとも1種と、脂肪族イソシアネートの少なくとも1種だけからなると共に、かかる少なくとも1種の脂肪族アミンが、他の脂肪族アミンや脂肪族イソシアネートが有する官能基と反応する官能基を三つ以上有していることで、誘電体膜層16の分子構造が網目構造とされている。そして、それにより、誘電体膜層16において、従来のフィルムコンデンサ素子における誘電体膜層よりも更に一層優れた柔軟性が発揮され得ると共に、十分な耐熱性が有利に確保され得る。しかも、それらに加えて、自己回復性の更なる向上が、効果的に実現され得る。
As is clear from the above description, in the
従って、かくの如き本実施形態のフィルムコンデンサ素子10によれば、高い柔軟性を有することで、良好な取扱性が確保され、しかも、十分な耐熱性と極めて高度な自己回復性を有することで、更に一層優れた使用耐久性が発揮されるフィルムコンデンサ58を容易に得ることができるのである。
Therefore, according to the
また、かかるフィルムコンデンサ素子10においては、ポリユリアからなる誘電体膜層16の形成に用いられる原料モノマーが、芳香族モノマーよりも蒸発温度の低い脂肪族モノマーのみからなっているため、誘電体膜層16の形成に際して、原料モノマーの加熱温度を低くできる。それにより、原料モノマーの加熱に要するエネルギーを小さくして、誘電体膜層16の形成コスト、ひいてはフィルムコンデンサ素子10の製造コストの低減化を図ることが可能となる。
In the
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。 The specific configuration of the present invention has been described in detail above. However, this is merely an example, and the present invention is not limited by the above description.
例えば、前記実施形態では、樹脂フィルム12上に、第一金属蒸着膜層14と誘電体膜層16と第二金属蒸着膜層18とを、その順番で積層形成してなる一つの積層体20にて、フィルムコンデンサ素子10が構成されていた。しかしながら、例えば、樹脂フィルム12上に、第一金属蒸着膜層14と誘電体膜層16とを、その順番で積層形成してなる積層体の複数を更に積層することによって、フィルムコンデンサ素子を構成することも可能である。また、樹脂フィルム12を省略して、金属蒸着膜層14,18の少なくとも一つと誘電体膜層16の少なくとも一つとを交互に積層してなる積層体の少なくとも一つを用いて、フィルムコンデンサ素子を構成することもできる。
For example, in the said embodiment, one
そして、前記実施形態に係るフィルムコンデンサ素子や上記に例示した各種のフィルムコンデンサ素子をそれぞれ製造する際には、例示した製造装置30とは異なる装置も利用可能である。
And when manufacturing the film capacitor element which concerns on the said embodiment, and the various film capacitor element illustrated above, the apparatus different from the illustrated
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。 Hereinafter, some examples of the present invention will be shown and the present invention will be more specifically clarified, but the present invention is not limited by the description of such examples. It goes without saying.
<実施例1>
先ず、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、図3に示される如き構造を有する装置を準備した。また、誘電体膜層の原料モノマーとして、アミノ基を三つ有する3官能脂肪族アミンであるトリス−(2−アミノエチル)アミンと、イソシアネート基を二つ有する2官能脂肪族イソシアネートである1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。そして、そのような3官能脂肪族モノマーの所定量を、誘電体膜層形成装置の第一モノマーポット内に収容する一方、2官能脂肪族イソシアネートの所定量を、誘電体膜層形成装置の第二モノマーポット内に収容した。
<Example 1>
First, an apparatus having a structure as shown in FIG. 3 was prepared as a target film capacitor element manufacturing apparatus. Further, as raw material monomers for the dielectric film layer, tris- (2-aminoethyl) amine, which is a trifunctional aliphatic amine having three amino groups, and 1 ', which is a bifunctional aliphatic isocyanate having two isocyanate groups, are used. A predetermined amount of 3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane was prepared in a liquid state. Then, a predetermined amount of such trifunctional aliphatic monomer is accommodated in the first monomer pot of the dielectric film layer forming device, while a predetermined amount of bifunctional aliphatic isocyanate is stored in the first layer of the dielectric film layer forming device. Housed in a two-monomer pot.
そして、フィルムコンデンサ素子の製造に際しての予備操作として、製造装置の第一及び第二金属蒸着膜層形成装置内に、蒸着材として、アルミニウムを収容し、第一及び第二オイル層形成装置内には、オイル層の形成に使用される公知のオイルをそれぞれ収容した。また、回転ドラムに対して、ポリプロピレン製の二軸延伸フィルムからなる樹脂フィルムを巻き付けた。 As a preliminary operation in manufacturing the film capacitor element, aluminum is accommodated as a vapor deposition material in the first and second metal vapor deposition film layer forming apparatuses of the manufacturing apparatus, and in the first and second oil layer forming apparatuses. Each contained known oils used to form the oil layer. A resin film made of a biaxially stretched film made of polypropylene was wound around the rotating drum.
その後、製造装置の真空槽内の圧力を0.01Paにまで減圧して、真空槽内を真空状態とした後、第一及び第二オイル層形成装置と、第一及び第二金属蒸着膜層形成装置と、誘電体膜層形成装置とを、それぞれ作動させた。このとき、誘電体膜層装置の第一モノマーポット内に収容されたトリス−(2−アミノエチル)アミンを、第一モノマーポットに内蔵のヒータによって45℃にまで加熱する一方、第二モノマーポット内に収容された1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンを、第二モノマーポットに内蔵のヒータによって55℃にまで加熱した。そうして、トリス−(2−アミノエチル)アミンと1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのそれぞれの蒸気圧を1Paとした。 Then, after reducing the pressure in the vacuum chamber of the manufacturing apparatus to 0.01 Pa and making the vacuum chamber in a vacuum state, the first and second oil layer forming devices, and the first and second metal deposition film layers Each of the forming apparatus and the dielectric film layer forming apparatus was operated. At this time, while the tris- (2-aminoethyl) amine contained in the first monomer pot of the dielectric film layer device is heated to 45 ° C. by a heater built in the first monomer pot, The 1′3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane contained therein was heated to 55 ° C. by a heater built in the second monomer pot. Thus, the vapor pressure of each of tris- (2-aminoethyl) amine and 1'3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane was set to 1 Pa.
次に、回転ドラムを回転駆動させて、第一オイル層形成装置により、回転ドラムに巻き付けた樹脂フィルムの幅方向一端部にオイル層を形成した後、第一金属蒸着膜層形成装置により、樹脂フィルムのオイル層形成部位以外の部分に第一金属蒸着膜層を積層形成すると共に、樹脂フィルムのオイル層形成部分に第一マージン部を形成した。なお、かくして形成される第一金属蒸着膜層の厚さは100〜300Åであった。 Next, the rotary drum is driven to rotate, and an oil layer is formed on one end in the width direction of the resin film wound around the rotary drum by the first oil layer forming device, and then the resin is formed by the first metal vapor deposition film layer forming device. A first metal vapor deposition film layer was laminated and formed in a portion other than the oil layer formation portion of the film, and a first margin portion was formed in the oil layer formation portion of the resin film. In addition, the thickness of the 1st metal vapor deposition film layer formed in this way was 100-300 mm.
その後、誘電体膜層形成装置により、第一マージン部側とは反対側の端部を除く第一金属蒸着膜層部分と第一マージン部とに対して、トリス−(2−アミノエチル)アミンの蒸気と1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの蒸気とを同時に吹き付けて、それらを蒸着重合させることにより、第一マージン部側とは反対側の端部を除く第一金属蒸着膜層部分上と第一マージン部上に、誘電体膜層を形成した。なお、かくして形成される誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であり、誘電体膜層の厚さは0.5〜3.0μmであった。 Thereafter, tris- (2-aminoethyl) amine is applied to the first metal deposited film layer portion and the first margin portion excluding the end opposite to the first margin portion side by the dielectric film layer forming apparatus. First vapor deposition film layer excluding the end opposite to the first margin portion side by simultaneously spraying the vapor of 1′3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane and vapor-depositing them. A dielectric film layer was formed on the part and on the first margin part. The film formation rate of the dielectric film layer thus formed was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 , and the thickness of the dielectric film layer was 0.5 to 3.0 μm.
引き続き、樹脂フィルムに積層形成された誘電体膜層の第一マージン部側とは幅方向反対側の端部に対して、オイル層を第二オイル層形成装置によって形成した。その後、誘電体膜層のオイル層形成部位以外の部分と、樹脂フィルムの第一マージン部側の端部のうち、第一金属蒸着膜層や誘電体膜層が形成されずに剥き出しとされた部分とに対して、第二金属蒸着膜層を第二金属蒸着膜層形成装置によって積層形成すると共に、誘電体膜層のオイル層形成部分に第二マージン部を形成した。なお、第二金属蒸着膜層の厚さは100〜300Åであった。かくして、図1に示される如き構造を有するフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を実施例1とした。 Subsequently, an oil layer was formed on the end of the dielectric film layer laminated on the resin film on the side opposite to the first margin portion by the second oil layer forming apparatus. Thereafter, the first metal vapor deposition film layer and the dielectric film layer were not formed in the portion other than the oil layer formation portion of the dielectric film layer and the end portion on the first margin portion side of the resin film without being formed. A second metal vapor deposition film layer was laminated on the portion by a second metal vapor deposition film layer forming apparatus, and a second margin portion was formed in the oil layer formation portion of the dielectric film layer. In addition, the thickness of the 2nd metal vapor deposition film layer was 100-300 mm. Thus, a film capacitor element having a structure as shown in FIG. 1 was obtained. The film capacitor element was designated as Example 1.
<実施例2>
次に、誘電体膜層の原料モノマーとして、アミノ基を三つ有する3官能脂肪族アミンであるトリス−(2−アミノエチル)アミンと、アミノ基を二つ有する2官能脂肪族アミンである4’4メチレンビスシクロヘキシルアミンと、イソシアネート基を二つ有する2官能脂肪族イソシアネートである1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。また、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、誘電体膜層形成装置に、第一及び第二モノマーポットに加えて、第三モノマーポットが設けられる以外は、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際に用いられる製造装置と同様な構造を有する製造装置を準備した。そして、かかる製造装置における誘電体膜層形成装置の第一、第二、及び第三モノマーポット内に、準備された3種類の原料モノマーを、それぞれ別個に収容した。
<Example 2>
Next, tris- (2-aminoethyl) amine, which is a trifunctional aliphatic amine having three amino groups, and a bifunctional aliphatic amine having two amino groups are used as raw material monomers for the dielectric film layer. A predetermined amount of '4 methylenebiscyclohexylamine and 1'3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, which is a bifunctional aliphatic isocyanate having two isocyanate groups, were prepared in a liquid state. In addition, as a target film capacitor element manufacturing apparatus, the dielectric film layer forming apparatus is provided with the film capacitor element of Example 1 except that a third monomer pot is provided in addition to the first and second monomer pots. A manufacturing apparatus having the same structure as the manufacturing apparatus used for manufacturing was prepared. And the prepared three types of raw material monomers were separately accommodated in the first, second, and third monomer pots of the dielectric film layer forming apparatus in the manufacturing apparatus.
その後、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際と同様な操作を実施した。それによって、前記した3官能脂肪族アミンと2官能脂肪族アミンと2官能イソシアネートの3種類の原料モノマーの蒸着重合により誘電体膜層が形成されてなるフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を実施例2とした。 Thereafter, the same operation as that for producing the film capacitor element of Example 1 was performed. As a result, a film capacitor element was obtained in which a dielectric film layer was formed by vapor deposition polymerization of the three types of raw material monomers of the trifunctional aliphatic amine, the bifunctional aliphatic amine, and the bifunctional isocyanate. This film capacitor element was designated as Example 2.
なお、かかる実施例2のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さは、実施例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さと同じであった。また、実施例2のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層を形成する際には、3官能脂肪族アミンの加熱温度を40℃とすると共に、2官能脂肪族アミンの加熱温度を50℃として、それら3官能脂肪族アミンと2官能脂肪族アミンの蒸気圧を、それぞれ0.5Paとした。一方、2官能脂肪族イソシアネートの加熱温度を60℃として、かかる2官能脂肪族イソシアネートの蒸気圧を1Paとした。また、誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であった。 In addition, each thickness of the 1st and 2nd metal vapor deposition film layer of this film capacitor element of Example 2 and a dielectric film layer is the 1st and 2nd metal vapor deposition film layer of the film capacitor element of Example 1. The thickness of each of the dielectric film layers was the same. Further, when forming the dielectric film layer of the film capacitor element of Example 2, the heating temperature of the trifunctional aliphatic amine is set to 40 ° C., and the heating temperature of the bifunctional aliphatic amine is set to 50 ° C. The vapor pressures of the trifunctional aliphatic amine and the bifunctional aliphatic amine were each 0.5 Pa. On the other hand, the heating temperature of the bifunctional aliphatic isocyanate was set to 60 ° C., and the vapor pressure of the bifunctional aliphatic isocyanate was set to 1 Pa. The deposition rate of the dielectric film layer was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 .
<比較例1>
比較のために、先ず、誘電体膜層の原料モノマーとして、2官能脂肪族アミンである4’4メチレンビスシクロヘキシルアミンと、2官能脂肪族イソシアネートである1’3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。また、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際に用いられる製造装置と同様な構造を有する製造装置を準備した。そして、かかる製造装置における誘電体膜層形成装置の第一及び第二モノマーポット内に、準備された2種類の原料モノマーを、それぞれ、別個に収容した。
<Comparative Example 1>
For comparison, first, as a raw material monomer for the dielectric film layer, 4′4 methylenebiscyclohexylamine, which is a bifunctional aliphatic amine, and 1′3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, which is a bifunctional aliphatic isocyanate, are used. A predetermined amount of each was prepared in a liquid state. Moreover, the manufacturing apparatus which has the same structure as the manufacturing apparatus used when manufacturing the film capacitor element of Example 1 was prepared as a manufacturing apparatus of the target film capacitor element. And the prepared two types of raw material monomers were separately accommodated in the first and second monomer pots of the dielectric film layer forming apparatus in the manufacturing apparatus.
その後、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際と同様な操作を実施した。それによって、前記した2官能脂肪族アミンと2官能イソシアネートの3種類の原料モノマーの蒸着重合により誘電体膜層が形成されてなるフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を比較例1とした。 Thereafter, the same operation as that for producing the film capacitor element of Example 1 was performed. As a result, a film capacitor element in which a dielectric film layer was formed by vapor deposition polymerization of the three kinds of raw material monomers of the bifunctional aliphatic amine and the bifunctional isocyanate was obtained. This film capacitor element was designated as Comparative Example 1.
なお、かかる比較例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さは、実施例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さと同じであった。また、比較例1のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層を形成する際には、2官能脂肪族アミンの加熱温度を55℃とすると共に、2官能脂肪族イソシアネートの加熱温度を60℃として、それら2官能脂肪族アミンと2官能脂肪族イソシアネートの蒸気圧を、それぞれ1Paとした。誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であった。 In addition, each thickness of the 1st and 2nd metal vapor deposition film layer of this film capacitor element of the comparative example 1 and a dielectric film layer is the 1st and 2nd metal vapor deposition film layer of the film capacitor element of Example 1, and The thickness of each of the dielectric film layers was the same. Further, when forming the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 1, the heating temperature of the bifunctional aliphatic amine is set to 55 ° C. and the heating temperature of the bifunctional aliphatic isocyanate is set to 60 ° C. The vapor pressures of the bifunctional aliphatic amine and the bifunctional aliphatic isocyanate were each 1 Pa. The deposition rate of the dielectric film layer was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 .
<比較例2>
また、比較例1のフィルムコンデンサ素子とは別の比較のために、先ず、誘電体膜層の原料モノマーとして、3官能脂肪族アミンであるトリス−(2−アミノエチル)アミンと、イソシアネート基を二つ有する2官能芳香族イソシアネートである4’4−ジイソシアナトジフェニルメタンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。また、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際に用いられる製造装置と同様な構造を有する製造装置を準備した。そして、かかる製造装置における誘電体膜層形成装置の第一及び第二モノマーポット内に、準備された2種類の原料モノマーを、それぞれ、別個に収容した。
<Comparative Example 2>
For comparison with the film capacitor element of Comparative Example 1, first, tris- (2-aminoethyl) amine, which is a trifunctional aliphatic amine, and an isocyanate group are used as raw material monomers for the dielectric film layer. A predetermined amount of 4′4-diisocyanatodiphenylmethane, which is a bifunctional aromatic isocyanate having two, was prepared in a liquid state. Moreover, the manufacturing apparatus which has the same structure as the manufacturing apparatus used when manufacturing the film capacitor element of Example 1 was prepared as a manufacturing apparatus of the target film capacitor element. And the prepared two types of raw material monomers were separately accommodated in the first and second monomer pots of the dielectric film layer forming apparatus in the manufacturing apparatus.
その後、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際と同様な操作を実施した。それによって、前記した3官能脂肪族アミンと2官能芳香族イソシアネートの3種類の原料モノマーの蒸着重合により誘電体膜層が形成されてなるフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を比較例2とした。 Thereafter, the same operation as that for producing the film capacitor element of Example 1 was performed. As a result, a film capacitor element was obtained in which a dielectric film layer was formed by vapor deposition polymerization of the three types of raw material monomers of the trifunctional aliphatic amine and the bifunctional aromatic isocyanate. This film capacitor element was designated as Comparative Example 2.
なお、かかる比較例2のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さは、実施例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さと同じであった。また、比較例2のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層を形成する際には、3官能脂肪族アミンの加熱温度を50℃とすると共に、2官能芳香族イソシアネートの加熱温度を110℃として、それら3官能脂肪族アミンと2官能芳香族イソシアネートの蒸気圧を、それぞれ1Paとした。誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であった。 The thicknesses of the first and second metal vapor deposition film layers and the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 2 are the same as the first and second metal vapor deposition film layers of the film capacitor element of Example 1. The thickness of each of the dielectric film layers was the same. Further, when forming the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 2, the heating temperature of the trifunctional aliphatic amine is set to 50 ° C., and the heating temperature of the bifunctional aromatic isocyanate is set to 110 ° C. The vapor pressures of the trifunctional aliphatic amine and the bifunctional aromatic isocyanate were each 1 Pa. The deposition rate of the dielectric film layer was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 .
<比較例3>
比較例1及び2のフィルムコンデンサ素子とは別の比較のために、先ず、誘電体膜層の原料モノマーとして、3官能脂肪族アミンであるトリス−(2−アミノエチル)アミンと、アミノ基を二つ有する2官能芳香族アミンである4’4ジアミノジフェニルメタンと、2官能芳香族イソシアネートである4’4−ジイソシアナトジフェニルメタンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。また、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、実施例2のフィルムコンデンサ素子を製造する際に用いられる製造装置と同様な構造を有する製造装置を準備した。そして、かかる製造装置における誘電体膜層形成装置の第一、第二、及び第三モノマーポット内に、準備された3種類の原料モノマーを、それぞれ、別個に収容した。
<Comparative Example 3>
For comparison separately from the film capacitor elements of Comparative Examples 1 and 2, first, tris- (2-aminoethyl) amine, which is a trifunctional aliphatic amine, was used as a raw material monomer for the dielectric film layer, and an amino group. A predetermined amount of 4′4 diaminodiphenylmethane, which is a bifunctional aromatic amine having two, and 4′4-diisocyanatodiphenylmethane, which is a bifunctional aromatic isocyanate, were prepared in a liquid state. Moreover, the manufacturing apparatus which has the structure similar to the manufacturing apparatus used when manufacturing the film capacitor element of Example 2 as a manufacturing apparatus of the target film capacitor element was prepared. And the three types of prepared raw material monomers were each accommodated separately in the 1st, 2nd, and 3rd monomer pot of the dielectric material film layer forming apparatus in this manufacturing apparatus.
その後、実施例2のフィルムコンデンサ素子を製造する際と同様な操作を実施した。それによって、前記した3官能脂肪族アミンと2官能芳香族アミンと2官能芳香族イソシアネートの3種類の原料モノマーの蒸着重合により誘電体膜層が形成されてなるフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を比較例3とした。 Thereafter, the same operation as that for producing the film capacitor element of Example 2 was performed. As a result, a film capacitor element was obtained in which a dielectric film layer was formed by vapor deposition polymerization of the three types of raw material monomers of the trifunctional aliphatic amine, the bifunctional aromatic amine, and the difunctional aromatic isocyanate. This film capacitor element was designated as Comparative Example 3.
なお、かかる比較例3のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さは、実施例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さと同じであった。また、比較例3のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層を形成する際には、3官能脂肪族アミンの加熱温度を40℃とすると共に、2官能芳香族アミンの加熱温度を100℃として、それら3官能脂肪族アミンと2官能芳香族アミンの蒸気圧を、それぞれ0.5Paとした。一方、2官能芳香族イソシアネートの加熱温度を110℃として、かかる2官能芳香族イソシアネートの蒸気圧を1Paとした。また、誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であった。 The thicknesses of the first and second metal vapor deposition film layers and the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 3 are the same as those of the first and second metal vapor deposition film layers of the film capacitor element of Example 1. The thickness of each of the dielectric film layers was the same. Further, when forming the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 3, the heating temperature of the trifunctional aliphatic amine is set to 40 ° C., and the heating temperature of the bifunctional aromatic amine is set to 100 ° C. The vapor pressures of the trifunctional aliphatic amine and the bifunctional aromatic amine were 0.5 Pa, respectively. On the other hand, the heating temperature of the bifunctional aromatic isocyanate was set to 110 ° C., and the vapor pressure of the bifunctional aromatic isocyanate was set to 1 Pa. The deposition rate of the dielectric film layer was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 .
<比較例4>
比較例1乃至3のフィルムコンデンサ素子とは別の比較のために、先ず、誘電体膜層の原料モノマーとして、2官能芳香族アミンである4’4ジアミノジフェニルメタンと2官能芳香族イソシアネートである4’4−ジイソシアナトジフェニルメタンとを、液体状態において、それぞれ所定量準備した。また、目的とするフィルムコンデンサ素子の製造装置として、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際に用いられる製造装置と同様な構造を有する製造装置を準備した。そして、かかる製造装置における誘電体膜層形成装置の第一及び第二モノマーポット内に、準備された2種類の原料モノマーを、それぞれ、別個に収容した。
<Comparative example 4>
For comparison separately from the film capacitor elements of Comparative Examples 1 to 3, first, 4′4 diaminodiphenylmethane which is a bifunctional aromatic amine and 4 which is a bifunctional aromatic isocyanate are used as raw material monomers for the dielectric film layer. A predetermined amount of '4-diisocyanatodiphenylmethane was prepared in a liquid state. Moreover, the manufacturing apparatus which has the same structure as the manufacturing apparatus used when manufacturing the film capacitor element of Example 1 was prepared as a manufacturing apparatus of the target film capacitor element. And the prepared two types of raw material monomers were separately accommodated in the first and second monomer pots of the dielectric film layer forming apparatus in the manufacturing apparatus.
その後、実施例1のフィルムコンデンサ素子を製造する際と同様な操作を実施した。それによって、前記した2官能芳香族アミンと2官能芳香族イソシアネートの2種類の原料モノマーの蒸着重合により誘電体膜層が形成されてなるフィルムコンデンサ素子を得た。そして、このフィルムコンデンサ素子を比較例4とした。 Thereafter, the same operation as that for producing the film capacitor element of Example 1 was performed. As a result, a film capacitor element was obtained in which a dielectric film layer was formed by vapor deposition polymerization of the two types of raw material monomers, bifunctional aromatic amine and difunctional aromatic isocyanate. This film capacitor element was designated as Comparative Example 4.
なお、かかる比較例4のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さは、実施例1のフィルムコンデンサ素子の第一及び第二金属蒸着膜層と誘電体膜層のそれぞれの厚さと同じであった。また、比較例4のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層を形成する際には、2官能芳香族アミンの加熱温度を105℃とすると共に、2官能芳香族イソシアネートの加熱温度を110℃として、それら2官能芳香族アミンと2官能芳香族イソシアネートの蒸気圧を、それぞれ1Paとした。誘電体膜層の成膜速度は1.0×10-4μm/min・mm2 であった。 The thicknesses of the first and second metal vapor deposition film layers and the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 4 are the same as the first and second metal vapor deposition film layers of the film capacitor element of Example 1. The thickness of each of the dielectric film layers was the same. Further, when forming the dielectric film layer of the film capacitor element of Comparative Example 4, the heating temperature of the bifunctional aromatic amine is set to 105 ° C., and the heating temperature of the bifunctional aromatic isocyanate is set to 110 ° C. The vapor pressures of the bifunctional aromatic amine and the bifunctional aromatic isocyanate were each 1 Pa. The deposition rate of the dielectric film layer was 1.0 × 10 −4 μm / min · mm 2 .
<評価試験>
次に、前記のようにして製造された実施例1及び2の2種類のフィルムコンデンサ素子と、比較例1乃至4の4種類のフィルムコンデンサ素子とを用い、それら6種類のフィルムコンデンサ素子の比誘電率と耐電圧とを、公知の手法に従って、それぞれ測定した。それらの測定結果を下記表1に示した。
<Evaluation test>
Next, using the two types of film capacitor elements of Examples 1 and 2 manufactured as described above and the four types of film capacitor elements of Comparative Examples 1 to 4, the ratio of these six types of film capacitor elements was compared. The dielectric constant and the withstand voltage were measured according to a known method. The measurement results are shown in Table 1 below.
また、実施例1及び2と比較例1乃至4の6種類のフィルムコンデンサ素子を用い、それら各フィルムコンデンサ素子の耐熱性と柔軟性と自己回復性とを、それぞれ、以下のようにして調べて、評価し、それらの結果を下記表1に併せて示した。 Further, the six types of film capacitor elements of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were used, and the heat resistance, flexibility, and self-healing property of each film capacitor element were examined as follows. The results are shown in Table 1 below.
−耐熱性−
先ず、常温で、フィルムコンデンサ素子の誘電体膜層の表面積と厚さとを公知の手法に従って測定し、その測定値から誘電体膜層の体積を算出する。次いで、公知のヒータを用いて、フィルムコンデンサ素子を100℃にまで加熱した後、100℃に加熱されたフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層の表面積と厚さとを公知の手法によって測定し、その測定値から誘電体膜層の体積を算出する。そして、加熱前のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層の体積に対する加熱後のフィルムコンデンサ素子の誘電体膜層の体積変化の割合を算出する。その結果、かかる体積変化の割合が5%以上であったフィルムコンデンサ素子は、耐熱性が低いものと評価し、それを下記表1に×で示した。一方、かかる体積変化の割合が5%未満であったフィルムコンデンサ素子は、耐熱性が高いものと評価し、それを下記表1に○で示した。
-Heat resistance-
First, at normal temperature, the surface area and thickness of the dielectric film layer of the film capacitor element are measured according to a known method, and the volume of the dielectric film layer is calculated from the measured value. Then, after heating the film capacitor element to 100 ° C. using a known heater, the surface area and thickness of the dielectric film layer of the film capacitor element heated to 100 ° C. are measured by a known method, and the measurement is performed. The volume of the dielectric film layer is calculated from the value. Then, the ratio of the volume change of the dielectric film layer of the film capacitor element after heating to the volume of the dielectric film layer of the film capacitor element before heating is calculated. As a result, the film capacitor element in which the volume change rate was 5% or more was evaluated as having low heat resistance. On the other hand, the film capacitor element in which the volume change rate was less than 5% was evaluated as having high heat resistance, and the result is shown in Table 1 as “◯”.
−自己回復性−
先ず、フィルムコンデンサ素子に対して定格電圧を印加し、市販の測定器[商品名:LCRメータ E4980A(アジレントテクノロジー株式会社製)]を用いて、フィルムコンデンサ素子の静電容量を随時測定しつつ、5分経過する毎に、印加電圧を100Vの単位で段階的に上昇させ、測定される静電容量の値が、定格電圧の印加時の初期値よりも5%以上低下したときの電圧をフィルムコンデンサ素子の耐電圧とした。そして、印加電圧の上昇により、測定される静電容量の値が低下する前に、電流がショートして、試験の続行が不可能となったフィルムコンデンサと、耐電圧の値が定格電圧の1.5倍未満であったフィルムコンデンサ素子は、自己回復性がないか又は自己回復性が不十分なものと評価し、それらを下記表1に×で示した。一方、耐電圧の値が定格電圧の1.5倍以上であったフィルムコンデンサ素子は、十分な自己回復性を有するものと評価し、それを下記表1に○で示した。
-Self-healing-
First, a rated voltage is applied to the film capacitor element, and using a commercially available measuring instrument [trade name: LCR meter E4980A (manufactured by Agilent Technologies)], while measuring the capacitance of the film capacitor element as needed, Every 5 minutes, the applied voltage is increased step by step in units of 100V, and the voltage when the measured capacitance value is reduced by 5% or more from the initial value when the rated voltage is applied is shown in the film. The withstand voltage of the capacitor element was used. Then, before the measured capacitance value decreases due to the increase of the applied voltage, the current is short-circuited and the test cannot be continued, and the withstand voltage value is 1 of the rated voltage. The film capacitor element that was less than 5 times was evaluated as having no self-recovering property or insufficient self-recovering property, and these are shown as x in Table 1 below. On the other hand, a film capacitor element having a withstand voltage value of 1.5 times or more of the rated voltage was evaluated as having sufficient self-healing properties, and is indicated by ○ in Table 1 below.
−柔軟性−
自己回復性の評価試験で絶縁破壊を生じさせたときの誘電体膜層の破壊部分を100倍の倍率で拡大観察し、かかる破壊部分の破壊状態に基づいて評価した。具体的には、誘電体膜層の破壊部分が、割れて飛び散った状態となっているフィルムコンデンサ素子は、柔軟性に乏しいと評価し、それを下記表1に×で示した。また、誘電体膜層の破壊部分が、収縮により形成された孔部となっているフィルムコンデンサ素子は、十分な柔軟性を有するものであると評価し、それを下記表1に○で示した。そして、十分な柔軟性を有するものと評価されたフィルムコンデンサ素子の中でも、クラックの発生がないフィルムコンデンサ素子については、特に優れた柔軟性を有するものと評価し、それを下記表1に◎で示した。
-Flexibility-
In the self-healing evaluation test, the breakdown portion of the dielectric film layer when dielectric breakdown was caused was magnified at a magnification of 100 times, and the evaluation was made based on the breakdown state of the breakdown portion. Specifically, the film capacitor element in which the broken portion of the dielectric film layer was cracked and scattered was evaluated as being poor in flexibility, and this is shown by x in Table 1 below. Moreover, it was evaluated that the film capacitor element in which the broken portion of the dielectric film layer was a hole formed by shrinkage had sufficient flexibility, and this was indicated by ○ in Table 1 below. . Among the film capacitor elements evaluated as having sufficient flexibility, the film capacitor element having no cracks was evaluated as having particularly excellent flexibility, which is indicated by ◎ in Table 1 below. Indicated.
かかる表1の結果から明らかなように、実施例1及び2と比較例1乃至4の6種類のフィルムコンデンサ素子は、何れも、4.5以上の高い比誘電率を有している。また、実施例1及び実施例2のフィルムコンデンサ素子は、比較例1乃至4のフィルムコンデンサ素子よりも耐電圧が高くなる傾向にある。そして、実施例1及び2のフィルムコンデンサ素子は、比較例1乃至4のフィルムコンデンサ素子と同等以上の耐熱性を備えており、また、自己回復性と柔軟性に関しては、実施例1及び2のフィルムコンデンサ素子が、比較例1乃至4のフィルムコンデンサ素子よりも優れている。これは、脂肪族モノマーだけからなり、且つ少なくとも何れか1種が3官能モノマーである2種類以上の原料モノマーを用いた蒸着重合を行って形成された誘電体膜層を有する、本発明に従うフィルムコンデンサ素子が、十分な耐熱性と、より高度な柔軟性とを兼備し、しかも、従来のフィルムコンデンサ素子よりも更に一層優れた自己回復性を発揮することを如実に示しているのである。 As is clear from the results in Table 1, all of the six types of film capacitor elements of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 have a high relative dielectric constant of 4.5 or more. The film capacitor elements of Example 1 and Example 2 tend to have higher withstand voltage than the film capacitor elements of Comparative Examples 1 to 4. The film capacitor elements of Examples 1 and 2 have a heat resistance equal to or higher than the film capacitor elements of Comparative Examples 1 to 4, and the self-recovery and flexibility of Examples 1 and 2 are the same. The film capacitor element is superior to the film capacitor elements of Comparative Examples 1 to 4. The film according to the present invention has a dielectric film layer formed by vapor deposition polymerization using two or more kinds of raw material monomers consisting of only aliphatic monomers and at least one of which is a trifunctional monomer. This clearly shows that the capacitor element has both sufficient heat resistance and higher flexibility, and exhibits a self-healing property that is even better than the conventional film capacitor element.
10 フィルムコンデンサ素子 12 樹脂フィルム
14 第一金属蒸着膜層 16 誘電体膜層
18 第二金属蒸着膜層 20 積層体
30 製造装置 52,54 原料モノマー
58 フィルムコンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記誘電体膜層が、ポリユリアからなる蒸着重合体の薄膜層によって形成されていると共に、該ポリユリアからなる蒸着重合体の薄膜層を形成する原料モノマーが、2種類以上の脂肪族モノマーのみからなり、且つ該2種類以上の脂肪族モノマーのうちの少なくとも1種が、該少なくとも1種の原料モノマーと重合する他の原料モノマーが有する官能基と反応可能な官能基を三つ以上有していることにより、該ポリユリアの分子構造が網目構造とされていることを特徴とするフィルムコンデンサ素子。 A film capacitor element using a laminate formed by laminating a dielectric film layer made of polyurea and a metal vapor deposition film layer,
Before Ki誘 collector layer are in the form of a thin film layer of a deposition polymer comprising polyurea, raw material monomers for forming the thin film layer of a deposition polymer comprising said polyurea, two or more aliphatic monomers And at least one of the two or more types of aliphatic monomers has three or more functional groups capable of reacting with functional groups of other raw material monomers that polymerize with the at least one raw material monomer. Thus, a film capacitor element characterized in that the molecular structure of the polyurea is a network structure .
互いに反応可能な官能基をそれぞれ有する2種類以上の脂肪族モノマーであって、且つ該2種類以上の脂肪族モノマーのうちの少なくとも1種が該官能基を三つ以上有するモノマーを、それぞれ、前記ポリユリアからなる誘電体膜層の原料モノマーとして準備する工程と、
前記脂肪族モノマーからなる2種類以上の原料モノマーの蒸気を真空中で重合させる蒸着重合法を実施して、前記ポリユリアからなる誘電体膜層を形成する工程と、
金属材料を用いた蒸着法を実施して、前記金属蒸着膜層を形成する工程と、
前記ポリユリアからなる誘電体膜層と前記金属蒸着膜層とを積層して、前記積層体を得る工程と、
かかる得られた積層体を用いて、前記フィルムコンデンサ素子を作製する工程と、
を含むことを特徴とするフィルムコンデンサ素子の製造方法。 In a method of manufacturing a film capacitor element using a laminate formed by laminating a dielectric film layer made of polyurea and a metal vapor deposition film layer,
Two or more types of aliphatic monomers each having a functional group capable of reacting with each other, and at least one of the two or more types of aliphatic monomers has a monomer having three or more functional groups, Preparing as a raw material monomer for a dielectric film layer made of polyurea;
Performing a vapor deposition polymerization method in which vapors of two or more kinds of raw material monomers composed of the aliphatic monomer are polymerized in vacuum to form a dielectric film layer composed of the polyurea;
Performing a vapor deposition method using a metal material to form the metal vapor deposition film layer;
Laminating the dielectric film layer made of the polyurea and the metal vapor deposition film layer to obtain the laminate;
Using the obtained laminate, producing the film capacitor element,
A method for producing a film capacitor element, comprising:
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