JP6235291B2 - Laminate and film capacitor - Google Patents

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本発明は、積層体およびフィルムコンデンサに関する。   The present invention relates to a laminate and a film capacitor.

フィルムコンデンサは、例えば、ポリプロピレン樹脂をフィルム化した誘電体フィルムの表面に蒸着によって形成された金属膜を電極として有している。このような構成により、誘電体フィルムの絶縁欠陥部で短絡が生じた場合にも、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属膜が蒸発、飛散して絶縁化し、フィルムコンデンサの絶縁破壊を防止できるという利点を有している(例えば、特許文献1を参照)。   The film capacitor has, for example, a metal film formed by vapor deposition on the surface of a dielectric film obtained by filming a polypropylene resin as an electrode. With such a configuration, even when a short-circuit occurs in an insulation defect portion of the dielectric film, the metal film around the defect portion is evaporated and scattered by the short-circuit energy to insulate and prevent dielectric breakdown of the film capacitor. It has an advantage (see, for example, Patent Document 1).

このため、フィルムコンデンサは電気回路が短絡した際の発火や感電を防止することができるという点が注目され、近年、LED(Light Emitting Diode)照明等の電源回路への適用を始め、用途が拡大しつつある(例えば、特許文献2を参照)。   For this reason, film capacitors are attracting attention because they can prevent ignition and electric shock when electrical circuits are short-circuited, and in recent years, they have been applied to power supply circuits such as LED (Light Emitting Diode) lighting, and their use has expanded. (For example, see Patent Document 2).

また、フィルムコンデンサについても、他の電子部品と同様、小型化の要求がますます高まってきており、誘電体フィルムを薄層化する試みが行われている。ところが、誘電体フィルムを薄層化すると、誘電体フィルムの表面の凹凸が小さくなり、より平滑になってくるために、たとえば誘電体フィルムの表面に導体層を形成する場合の加工性や、コンデンサ素子を作製する場合の巻き取り性等が問題となる場合があり、それにより誘電体フィルムや電極に欠陥が生じたり、誘電体フィルムの密着性が不均一になる等の問題があった。   In addition, as with other electronic components, there is an increasing demand for miniaturization of film capacitors, and attempts have been made to make dielectric films thinner. However, when the dielectric film is made thinner, the surface roughness of the dielectric film becomes smaller and smoother. For example, workability when forming a conductor layer on the surface of the dielectric film, There is a case where the winding property or the like in the case of producing an element becomes a problem, and there is a problem that a defect occurs in the dielectric film or the electrode, or the adhesion of the dielectric film becomes non-uniform.

特開平9−129475号公報JP 9-129475 A 特開2010−178571号公報JP 2010-178571 A

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、巻き取り工程等における取扱性に優れた滑り性のよい誘電体フィルムを用い、欠陥が少なく誘電体フィルムの密着性がより均一な積層体およびフィルムコンデンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and uses a dielectric film having excellent slidability and excellent handling properties in a winding process and the like, and a laminate and a film with less defects and more uniform adhesion of the dielectric film The object is to provide a capacitor.

本発明の積層体は、金属酸化物と樹脂とを含む誘電体フィルムが電極層を介して複数積層された積層体であって、前記誘電体フィルムの第1の主面が、樹脂からなる第1の樹脂面と、前記セラミック粒子を含み前記第1の樹脂面から突出したセラミック粒子集合部と、を有し、前記第1の主面上において前記セラミック粒子集合部を平面視した際の形状が、弧状、線状、Y字状、十字状、星状および樹枝状のいずれかであるとともに、前記セラミック粒子集合部が、前記第1の樹脂面を複数の領域に区画するように配置され、前記電極層が前記誘電体フィルムの第2の主面に設けられており、前記第1の主面に対向する前記電極層の第1の電極表面が、前記セラミック粒子集合部と接するとともに、前記第1の電極表面と前記第1の樹脂面との間に空隙を有することを特徴とする。
The laminate of the present invention is a laminate in which a plurality of dielectric films containing a metal oxide and a resin are laminated via an electrode layer, wherein the first main surface of the dielectric film is made of a resin. 1 and a ceramic particle assembly including the ceramic particles and protruding from the first resin surface, and the shape of the ceramic particle assembly when viewed in plan on the first main surface Is one of an arc shape, a linear shape, a Y shape, a cross shape, a star shape, and a dendritic shape, and the ceramic particle assembly portion is disposed so as to partition the first resin surface into a plurality of regions. The electrode layer is provided on the second main surface of the dielectric film, and the first electrode surface of the electrode layer facing the first main surface is in contact with the ceramic particle assembly, The first electrode surface and the first resin surface; And having an air gap between.

本発明のフィルムコンデンサは、上述の積層体を備えることを特徴とする。   The film capacitor of the present invention includes the above-described laminate.

本発明によれば、欠陥が少なく誘電体フィルムの密着性がより均一な積層体およびフィルムコンデンサを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a laminate and a film capacitor in which there are few defects and the adhesion of the dielectric film is more uniform.

(a)は、本発明の一実施形態である積層体の一部を模式的に示した斜視図であり、(b)は、(a)におけるX−X線断面図である。(A) is the perspective view which showed typically a part of laminated body which is one Embodiment of this invention, (b) is XX sectional drawing in (a). フィルムコンデンサの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a film capacitor.

本発明の積層体およびフィルムコンデンサについて、図1および2を基に説明する。本発明の一実施形態である積層体を構成する誘電体フィルム1は、図1に示すように、セラミック粒子2aと樹脂3とを含み、その第1の主面1Aには、樹脂3からなる第1の樹脂面3Aと、セラミック粒子2aを含み第1の樹脂面3Aから突出したセラミック粒子集合部2とを備える構成となっている。なお、図1では、理解を容易にするために誘電体フィルム1の積層方向を誇張して示しており、実際の寸法関係を反映したものではない。   The laminated body and film capacitor of this invention are demonstrated based on FIG. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 1, the dielectric film 1 constituting the laminate according to one embodiment of the present invention includes ceramic particles 2 a and a resin 3, and the first main surface 1 </ b> A is made of the resin 3. The configuration includes a first resin surface 3A and a ceramic particle assembly 2 that includes the ceramic particles 2a and protrudes from the first resin surface 3A. In FIG. 1, the stacking direction of the dielectric film 1 is exaggerated for easy understanding, and does not reflect the actual dimensional relationship.

一方、誘電体フィルム1の第2の主面1Bには電極層4が形成されており、電極層4の第1の電極表面4Aと他の誘電体フィルム1の第1の主面1Aとが対向するように誘電体フィルム1を重ね合わせることにより積層体が形成される。なお、ここでいう積層体とは、誘電体フィルム1と電極層4とが交互に重ねあわされたものであり、たとえば矩形状の誘電体フィルム1と電極層4とが交互に積層されたいわゆる積層体以外に、長尺状の誘電体フィルム1と電極層4とが巻回された構造も含む。   On the other hand, the electrode layer 4 is formed on the second main surface 1B of the dielectric film 1, and the first electrode surface 4A of the electrode layer 4 and the first main surface 1A of the other dielectric film 1 are formed. A laminated body is formed by overlapping the dielectric films 1 so as to face each other. The laminated body here is one in which the dielectric films 1 and the electrode layers 4 are alternately overlapped. For example, the so-called rectangular dielectric films 1 and the electrode layers 4 are alternately laminated. In addition to the laminate, a structure in which the long dielectric film 1 and the electrode layer 4 are wound is included.

本実施形態においては、第1の電極表面4Aと誘電体フィルム1の第1の主面1Aとは、セラミック粒子集合部2において接するとともに、第1の電極表面4Aと第1の樹脂面3Aとの間には空隙5を有することが重要である。   In the present embodiment, the first electrode surface 4A and the first main surface 1A of the dielectric film 1 are in contact with each other at the ceramic particle assembly 2, and the first electrode surface 4A and the first resin surface 3A are in contact with each other. It is important to have a gap 5 between them.

第1の電極表面4Aと誘電体フィルム1の第1の主面1Aとが、セラミック粒子集合部2において接するとともに、第1の電極表面4Aと第1の樹脂面3Aとの間に空隙5を有することにより、第1の電極表面4Aと誘電体フィルム1の第1の主面1Aとの接触面積が小さくなり、第1の電極表面4Aと誘電体フィルム1の第1の主面1Aとの滑り性が向上する。その結果、誘電体フィルム1を多層に巻回しても電極層4と誘電体フィルム1との接触に起因した拘束によって発生する応力を小さくすることが可能となり、誘電体フィルム1の密着性がより均一化するとともに、フィルムコンデンサなどを形成して電圧を印加した際に、誘電体フィルム1の膨張によって起こるクラックなどの欠陥の発生を抑制することが可能になる。   The first electrode surface 4A and the first main surface 1A of the dielectric film 1 are in contact with each other at the ceramic particle assembly portion 2, and a gap 5 is formed between the first electrode surface 4A and the first resin surface 3A. By having the contact area between the first electrode surface 4A and the first main surface 1A of the dielectric film 1, the contact area between the first electrode surface 4A and the first main surface 1A of the dielectric film 1 decreases. Improved slipperiness. As a result, even when the dielectric film 1 is wound in multiple layers, it is possible to reduce the stress generated by the restraint caused by the contact between the electrode layer 4 and the dielectric film 1, and the adhesion of the dielectric film 1 is further improved. In addition to uniforming, it is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks caused by expansion of the dielectric film 1 when a voltage is applied by forming a film capacitor or the like.

なお、このように第1の樹脂面3Aと第1の電極表面4Aとの間に空隙5を有する場合、空隙5中に存在する気体により第1の樹脂面3Aと第1の電極表面4Aとの間に気体層が形成され、フィルムコンデンサなどを形成した際の絶縁破壊電圧(BDV)が向上するという効果も得られる。このような効果は、パッシェンの法則からもわかるように、たとえば気体層が1気圧の空気からなる場合、空隙の厚さ(第1の樹脂面3Aと第1の電極表面4Aとの間隔)すなわち気体層の厚さが特に1000nm以下の場合において顕著となり、この時の気体層のBDVはおよそ300V以上にもなる。   In addition, when it has the space | gap 5 between the 1st resin surface 3A and the 1st electrode surface 4A in this way, with the gas which exists in the space | gap 5, the 1st resin surface 3A, the 1st electrode surface 4A, A gas layer is formed between them, and the effect of improving the dielectric breakdown voltage (BDV) when a film capacitor or the like is formed is also obtained. As can be seen from Paschen's law, for example, when the gas layer is made of air at 1 atm, the thickness of the gap (the distance between the first resin surface 3A and the first electrode surface 4A), that is, In particular, when the thickness of the gas layer is 1000 nm or less, the BDV of the gas layer is about 300 V or more.

セラミック粒子集合部2の表面は、セラミック粒子2aが露出していてもよいが、樹脂3の薄い層により被覆されていていることが好ましい。これは、セラミック粒子2aは電極層4を構成する金属との接着性が高く、樹脂3の方が第1の電極表面4Aとの滑り性が高い(摩擦係数が低い)ことによる。また、セラミック粒子2aが露出している場合でも、露出部は一部のみで、他の大部分が樹脂3に埋まっていることが好ましい。セラミック粒子2aの大部分が樹脂3に埋まっていることにより、セラミック粒子集合部2の誘電体フィルム1からの脱落を防止することができる。なお、セラミック粒子2aは、表面に表
面改質剤などが塗布されたものであってもよい。
Although the ceramic particles 2a may be exposed on the surface of the ceramic particle assembly portion 2, it is preferably covered with a thin layer of the resin 3. This is because the ceramic particles 2a have higher adhesiveness with the metal constituting the electrode layer 4, and the resin 3 has higher slipperiness with the first electrode surface 4A (lower coefficient of friction). Even when the ceramic particles 2a are exposed, it is preferable that only a part of the exposed part is embedded and the other most part is buried in the resin 3. Since most of the ceramic particles 2 a are embedded in the resin 3, it is possible to prevent the ceramic particle aggregate portion 2 from falling off the dielectric film 1. The ceramic particles 2a may have a surface coated with a surface modifier or the like.

ここで、セラミック粒子集合部2が第1の樹脂面3Aを複数の領域に区画するように配置されている、すなわちセラミック粒子集合部2が、第1の樹脂面3Aと第1の電極表面4Aとの間で空隙5を複数の領域に仕切る壁状に存在することにより、第1の主面1Aにおいて第1の樹脂面3Aの占める面積比率を大きくしても、安定した空隙5を形成することができる。   Here, the ceramic particle aggregate part 2 is arranged so as to partition the first resin surface 3A into a plurality of regions, that is, the ceramic particle aggregate part 2 includes the first resin surface 3A and the first electrode surface 4A. , The wall 5 partitioning the gap 5 into a plurality of regions makes it possible to form a stable gap 5 even if the area ratio of the first resin surface 3A in the first main surface 1A is increased. be able to.

セラミック粒子集合部2により複数の領域に区画された第1の樹脂面3Aの各領域の大きさは、たとえば500μm以内とすればよい。このような大きさであれば、第1の樹脂面3Aと第1の電極表面4Aとが接触することなく空隙5を形成することができる。   The size of each region of the first resin surface 3A divided into a plurality of regions by the ceramic particle assembly portion 2 may be, for example, 500 μm or less. If it is such a magnitude | size, the space | gap 5 can be formed, without 3 A of 1st resin surfaces and 4 A of 1st electrode surfaces contacting.

なお、第1の樹脂面3Aは、連続したセラミック粒子集合部2により完全に独立した個々の領域に区画されていてもよいが、第1の樹脂面3Aの各領域が互いに連通している、すなわち複数のセラミック粒子集合部2が点在している方が、誘電体フィルム1の滑り性向上という点から好ましい。また、セラミック粒子集合部2が連続して例えば網目状構造を取ったり、面状に広がっている場合、樹脂3がセラミック粒子集合部2に拘束されて、誘電体フィルム1自体が変形しにくくなる懸念がある。   The first resin surface 3A may be partitioned into individual regions that are completely independent by the continuous ceramic particle assembly 2, but the regions of the first resin surface 3A communicate with each other. That is, it is preferable that the plurality of ceramic particle aggregate portions 2 are scattered in terms of improving the slipperiness of the dielectric film 1. Further, when the ceramic particle aggregate portion 2 has a continuous network structure or spreads in a planar shape, the resin 3 is constrained by the ceramic particle aggregate portion 2 and the dielectric film 1 itself is not easily deformed. There are concerns.

また、複数のセラミック粒子集合部2が点在する場合、隣接するセラミック粒子集合部2同士の最近接距離を50μm以上とすることで、誘電体フィルム1の変形性を実用的な範囲とすることができる。   In addition, when a plurality of ceramic particle aggregate parts 2 are scattered, the closest distance between adjacent ceramic particle aggregate parts 2 is 50 μm or more, so that the deformability of the dielectric film 1 is within a practical range. Can do.

第1の主面1A上においてセラミック粒子集合部2を平面視した際の形状は、たとえば弧状、線状、Y字状、十字状、星状、樹枝状などいずれの形状であってもよい。   The shape of the ceramic particle assembly portion 2 in plan view on the first main surface 1A may be any shape such as an arc shape, a linear shape, a Y shape, a cross shape, a star shape, and a dendritic shape.

セラミック粒子集合部2を形成するセラミック粒子2aのサイズ(平均粒径)としては、セラミック粒子2aの凝集の低減やセラミック粒子2a同士が当接したときに変形しやすくなるという理由から、10〜200nmであることが望ましい。   The size (average particle size) of the ceramic particles 2a forming the ceramic particle assembly portion 2 is 10 to 200 nm because it is easy to deform when the ceramic particles 2a agglomerate and the ceramic particles 2a come into contact with each other. It is desirable that

また、誘電体フィルム1におけるセラミック粒子2aの割合は、1〜10体積%、特に、2〜7体積%であることが望ましい。   Further, the ratio of the ceramic particles 2a in the dielectric film 1 is preferably 1 to 10% by volume, particularly 2 to 7% by volume.

上記した構成を有する誘電体フィルム1としては、その平均厚みが3μm、特には、2μmといった薄層化したものを好適に用いることができる。また、主面1A、1Bの算術平均粗さ(Sa)についても50nm以下、特に、10nm以下と平滑な表面を有するものが適している。   As the dielectric film 1 having the above-described configuration, a thin film having an average thickness of 3 μm, particularly 2 μm can be suitably used. Also, the arithmetic average roughness (Sa) of the main surfaces 1A and 1B is suitable to have a smooth surface of 50 nm or less, particularly 10 nm or less.

なお、誘電体フィルム1の第2の主面1Bにセラミック粒子集合部2’を備えていてもよい。第2の主面1Bにおいては、セラミック粒子集合部2’の表面にはセラミック粒子2aが露出していることが好ましい。セラミック粒子2aは電極層4を構成する金属との接着性が高く、第2の主面1Bと電極層4とを強固に密着させることができるからである。第2の主面1Bにおいてセラミック粒子集合部2’は第2の樹脂面3Bから突出していてもよいが、第2の樹脂面3Bに埋設されるとともにセラミック粒子2aの一部が第2の主面1B上に露出していることが好ましい。第2の主面1Bにおいてセラミック粒子集合部2’が突出した場合、その表面に露出したセラミック粒子2aが誘電体フィルム1から脱落したり、露出したセラミック粒子2aと樹脂面3Bとの段差部分から電極層4が剥離する懸念がある。なお、第2の樹脂面3Bと第2の電極表面4Bとの間には空隙が介在していてもよいが、フィルムコンデンサとした場合の容量を確保するという点から第2の樹脂面3Bと第2の電極表面4Bとが密着している方が好ましい。   The second main surface 1B of the dielectric film 1 may include a ceramic particle aggregate portion 2 '. In the second main surface 1B, it is preferable that the ceramic particles 2a are exposed on the surface of the ceramic particle assembly portion 2 '. This is because the ceramic particles 2a have high adhesiveness to the metal constituting the electrode layer 4, and can firmly adhere the second main surface 1B and the electrode layer 4. The ceramic particle aggregate portion 2 ′ may protrude from the second resin surface 3B on the second main surface 1B, but is embedded in the second resin surface 3B and part of the ceramic particles 2a is the second main surface 1B. It is preferable to be exposed on the surface 1B. When the ceramic particle aggregate portion 2 ′ protrudes from the second main surface 1B, the ceramic particles 2a exposed on the surface drop off from the dielectric film 1, or from the stepped portion between the exposed ceramic particles 2a and the resin surface 3B. There is a concern that the electrode layer 4 may be peeled off. Note that a gap may be interposed between the second resin surface 3B and the second electrode surface 4B, but the second resin surface 3B and It is preferable that the second electrode surface 4B is in close contact.

なお、第2の主面1Bにおけるセラミック粒子集合部2’は、第1の主面1Aのセラミック粒子集合部2と、誘電体フィルム1の内部で連結していてもよい。   The ceramic particle aggregate portion 2 ′ on the second main surface 1 </ b> B may be connected to the ceramic particle aggregate portion 2 on the first main surface 1 </ b> A inside the dielectric film 1.

誘電体フィルム1のセラミック粒子集合部2の状態や、空隙5の有無については、例えば、フィルムコンデンサなどの積層体の誘電体フィルム1から化学的方法あるいは物理的方法によって電極層4を除去した表面や、フィルムコンデンサなどの積層体の積層方向または巻回軸に垂直な断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)などの分析装置を用いて観察することで確認できる。   Regarding the state of the ceramic particle assembly portion 2 of the dielectric film 1 and the presence or absence of the void 5, for example, the surface obtained by removing the electrode layer 4 from the dielectric film 1 of a laminate such as a film capacitor by a chemical method or a physical method In addition, the cross-section perpendicular to the stacking direction or the winding axis of a laminate such as a film capacitor can be confirmed by observing using a analyzer such as a scanning electron microscope (SEM).

このような積層体は、フィルムコンデンサのほか、多層配線基板などの機能性基板にも好適に用いることができる。また、たとえば携帯カメラの駆動部や人工筋肉、医療用ポンプなどに用いられるアクチュエータや、振動、音響、加速度、圧力、温度等を検知する各種センサ、発電素子など種々の電子部品にも適用可能である。   Such a laminate can be suitably used for a functional substrate such as a multilayer wiring board as well as a film capacitor. It can also be applied to various electronic parts such as actuators used in mobile camera drive units, artificial muscles, medical pumps, various sensors for detecting vibration, sound, acceleration, pressure, temperature, etc., and power generation elements. is there.

図2は、フィルムコンデンサの外観斜視図である。本実施形態のフィルムコンデンサは、矩形状の誘電体フィルム1と電極層4とが交互に積層されたいわゆる積層体を用いた積層型のフィルムコンデンサであってもよいし、長尺状の誘電体フィルム1と電極層4とを巻回した構造の積層体を用いた巻回型のフィルムコンデンサであってもよい。積層型のフィルムコンデンサの場合においても工程上誘電体フィルム1を巻回する場合があり、滑り性の向上により工程内で発生する欠陥を低減することができる。また、空隙5が存在することにより積層型、巻回型に関わらず上述のように絶縁破壊電圧(BDV)を向上する効果が得られる。   FIG. 2 is an external perspective view of the film capacitor. The film capacitor of the present embodiment may be a laminated film capacitor using a so-called laminated body in which rectangular dielectric films 1 and electrode layers 4 are alternately laminated, or a long dielectric body. A winding type film capacitor using a laminate having a structure in which the film 1 and the electrode layer 4 are wound may be used. Even in the case of a multilayer film capacitor, the dielectric film 1 may be wound in the process, and defects generated in the process can be reduced by improving the slipperiness. In addition, the presence of the gap 5 provides the effect of improving the dielectric breakdown voltage (BDV) as described above regardless of the stacked type or the wound type.

これらのフィルムコンデンサは外部電極14に端子としてさらにリード線15を有していても良いが、フィルムコンデンサの小型化という点でリード線15を有しない構造が望ましい。また、コンデンサ本体13、外部電極14およびリード線15の一部は絶縁性および耐環境の点から外装部材16に覆われていてもよい。   These film capacitors may further have a lead wire 15 as a terminal on the external electrode 14, but a structure without the lead wire 15 is desirable in terms of miniaturization of the film capacitor. Further, a part of the capacitor body 13, the external electrode 14, and the lead wire 15 may be covered with the exterior member 16 in terms of insulation and environment resistance.

本実施形態の積層体は、例えば、以下に示すような製造方法によって得ることができる。まず、誘電体フィルム1の母材となる樹脂3を用意する。樹脂3としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびシクロオレフィンポリマー(COP)、などが好適である。   The laminated body of this embodiment can be obtained by the manufacturing method as shown below, for example. First, a resin 3 serving as a base material for the dielectric film 1 is prepared. As the resin 3, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer (COP), and the like are suitable.

これらの樹脂3の室温(約25℃)における比誘電率(ε)は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)が3.3、ポリプロピレン(PP)が2.3、ポリフェニレンサルファイド(PPS)が3.0、シクロオレフィンポリマー(COP)が2.2〜3.0である。   The relative dielectric constant (ε) of these resins 3 at room temperature (about 25 ° C.) is, for example, 3.3 for polyethylene terephthalate (PET), 2.3 for polypropylene (PP), and 3.0 for polyphenylene sulfide (PPS). The cycloolefin polymer (COP) is 2.2 to 3.0.

また、これらの樹脂3の室温(約25℃)における絶縁破壊電界(BDE)は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)が310(V/μm)、ポリプロピレン(PP)が380(V/μm)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)が210(V/μm)、シクロオレフィンポリマー(COP)が370〜510(V/μm)である。   The dielectric breakdown electric field (BDE) of these resins 3 at room temperature (about 25 ° C.) is, for example, 310 (V / μm) for polyethylene terephthalate (PET), 380 (V / μm) for polypropylene (PP), polyphenylene The sulfide (PPS) is 210 (V / μm), and the cycloolefin polymer (COP) is 370 to 510 (V / μm).

セラミック粒子2aとしては、アルミナ、酸化チタン、酸化珪素などの他にペロブスカイト型構造の複合酸化物などを適用できる。セラミック粒子2aと樹脂3との相溶性を高める上で、セラミック粒子2aにシランカップリング処理やチタネートカップリング処理等の表面処理を行っても良い。   As the ceramic particles 2a, a composite oxide having a perovskite structure in addition to alumina, titanium oxide, silicon oxide, and the like can be applied. In order to increase the compatibility between the ceramic particles 2a and the resin 3, the ceramic particles 2a may be subjected to a surface treatment such as a silane coupling treatment or a titanate coupling treatment.

誘電体フィルム1は、例えば、基材としてPET製のフィルムを適用し、この表面に、セラミック粒子2aを含む樹脂シートを形成することにより得ることができる。この場合、セラミック粒子2aと樹脂3とを含むスラリの粘度、および成膜時の膜厚を調整し、マランゴニ対流を発生させることにより本実施形態の誘電体フィルム1を得ることができる。この場合、マランゴニ数を80以上とすることで、誘電体フィルム1の成膜時に対流が発生し、樹脂3を主とするセルの周囲にセラミック粒子2aが集合し、誘電体フィルム1の第1の表面1Aにおいて、第1の樹脂面3Aから突出したセラミック粒子集合部2が第1の樹脂面3Aを複数の領域に区画するように配置された構成とすることができる。   The dielectric film 1 can be obtained, for example, by applying a PET film as a base material and forming a resin sheet containing the ceramic particles 2a on the surface. In this case, the dielectric film 1 of the present embodiment can be obtained by adjusting the viscosity of the slurry containing the ceramic particles 2a and the resin 3 and the film thickness at the time of film formation to generate Marangoni convection. In this case, by setting the Marangoni number to 80 or more, convection occurs when the dielectric film 1 is formed, and the ceramic particles 2a gather around the cell mainly composed of the resin 3, so that the first of the dielectric film 1 is formed. In the first surface 1A, the ceramic particle aggregate portion 2 protruding from the first resin surface 3A may be arranged so as to partition the first resin surface 3A into a plurality of regions.

成膜方法としては、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等、周知の成膜方法から適宜選択すればよい。なお、マランゴニ数は、以下の式によって定義される値である。
M=t/(μk)*(|dσ/dT|)*ΔT、
M:マランゴニ数、
t:膜厚(m)、
μ:粘度(N・s/m)、
k:熱伝導率(W/m・K)、
(|dσ/dT|):表面張力の温度勾配(N/m・K)、
ΔT:塗膜の表面と裏面の温度差(K)
ここで、熱伝導率kには便宜上、有機樹脂の熱伝導率(0.1〜0.5W/m・K)を適用し、他に、表面張力の温度勾配(|dσ/dT|)、および塗膜の表面と裏面の温度差ΔTは適宜規定する。
The film forming method may be appropriately selected from known film forming methods such as a doctor blade method, a die coater method, and a knife coater method. The Marangoni number is a value defined by the following equation.
M = t / (μk) * (| dσ / dT |) * ΔT,
M: Marangoni number,
t: film thickness (m),
μ: viscosity (N · s / m 2 ),
k: thermal conductivity (W / m · K),
(| Dσ / dT |): temperature gradient of surface tension (N / m · K),
ΔT: Temperature difference between the front and back surfaces of the coating film (K)
Here, for the sake of convenience, the thermal conductivity of the organic resin (0.1 to 0.5 W / m · K) is applied to the thermal conductivity k, and in addition, the temperature gradient of the surface tension (| dσ / dT |), The temperature difference ΔT between the front surface and the back surface of the coating film is appropriately defined.

成膜に使用する溶剤としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、又は、これらから選択された2種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いるのがよい。   Examples of the solvent used for film formation include methanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, ethylene glycol monopropyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethylacetamide, It is preferable to use an organic solvent containing cyclohexane or a mixture of two or more selected from these.

次に、誘電体フィルム1を基材から剥離して、誘電体フィルム1の基材側の面である第2の主面1BにAl(アルミニウム)などの金属成分を蒸着することによって電極層4を形成し、次いで、電極層4を形成した誘電体フィルム1を巻回させて積層体を得る。   Next, the dielectric film 1 is peeled from the base material, and a metal component such as Al (aluminum) is vapor-deposited on the second main surface 1B which is the base material side surface of the dielectric film 1 to thereby form the electrode layer 4. Then, the dielectric film 1 on which the electrode layer 4 is formed is wound to obtain a laminate.

次に、得られた積層体をフィルムコンデンサの本体部13として、その電極層4が露出した端面に外部電極14を形成する。外部電極14の形成には、例えば、金属の溶射、スパッタ法、メッキ法などが好適である。また、ここで、外部電極14にリード線15を形成しても良い。次いで、外部電極14(リード線15を含む)を形成した本体部13の表面に外装樹脂16を形成することによって本実施形態のフィルムコンデンサを得ることができる。   Next, the obtained laminated body is used as the main body 13 of the film capacitor, and the external electrode 14 is formed on the end face where the electrode layer 4 is exposed. For forming the external electrode 14, for example, metal spraying, sputtering, plating, or the like is suitable. Here, the lead wire 15 may be formed on the external electrode 14. Next, the film capacitor of the present embodiment can be obtained by forming the exterior resin 16 on the surface of the main body 13 on which the external electrodes 14 (including the lead wires 15) are formed.

具体的な材料の選択を行って誘電体フィルムを作製し、以下の評価を行った。   A specific material was selected to produce a dielectric film, and the following evaluation was performed.

まずセラミック粒子として平均粒径が100nmのアルミナ粒子(比誘電率:9)と、樹脂としてポリシクロオレフィンポリマー(分子量:Mw=20000、比誘電率2.2)を準備した。アルミナ粒子には樹脂との相溶性を向上させるためにシランカップリング処理を行った。   First, alumina particles (relative dielectric constant: 9) having an average particle diameter of 100 nm as ceramic particles and polycycloolefin polymer (molecular weight: Mw = 20000, relative dielectric constant 2.2) as resin were prepared. The alumina particles were subjected to silane coupling treatment in order to improve the compatibility with the resin.

次に、上記のアルミナ粒子をシクロオレフィンポリマー中に分散させてスラリを調製し
た。このときシクロヘキサンを希釈剤として加えた。
Next, a slurry was prepared by dispersing the alumina particles in a cycloolefin polymer. At this time, cyclohexane was added as a diluent.

その後、コータを用いて上記スラリをポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に塗布してシート状に成形し、誘電体フィルムを作製した。   Thereafter, the slurry was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film using a coater and formed into a sheet shape to produce a dielectric film.

作製した誘電体フィルムは、180℃で脱溶剤を行った後に基材から剥離し、基材側の面を第2の主面として平均厚みが75nmのAlの電極層を真空蒸着法により形成した。得られた電極層つきの誘電体フィルムを巻回して積層体とし、メタリコン処理により外部電極を形成し、メタリコン層の表面にリード線を接続してフィルムコンデンサを作製した。   The produced dielectric film was peeled off from the substrate after removing the solvent at 180 ° C., and an Al electrode layer having an average thickness of 75 nm was formed by vacuum deposition using the surface on the substrate side as the second main surface. . The obtained dielectric film with an electrode layer was wound to form a laminate, external electrodes were formed by a metallicon treatment, and lead wires were connected to the surface of the metallicon layer to produce a film capacitor.

誘電体フィルムの平均厚み(膜厚)は、脱溶剤後の誘電体フィルムの一部を切り取り、10等分した領域を測定した平均値より求めた。また、スラリの粘度は回転円板型粘度計を用いて室温(25℃)にて測定した。マランゴニ数は測定したスラリ粘度および膜厚を用いて上述の式から算出した。このとき、熱伝導率、表面張力の温度勾配および塗膜の表面と裏面の温度差には、基本的な物性値を用いた。樹脂に対するアルミナ粒子の体積比率、スラリ粘度、マランゴニ数Mおよび誘電体フィルムの平均厚みを表1に示す。   The average thickness (film thickness) of the dielectric film was determined from an average value obtained by measuring a region obtained by cutting a part of the dielectric film after solvent removal and dividing it into 10 equal parts. The viscosity of the slurry was measured at room temperature (25 ° C.) using a rotating disk viscometer. The Marangoni number was calculated from the above equation using the measured slurry viscosity and film thickness. At this time, basic physical property values were used for the thermal conductivity, the temperature gradient of the surface tension, and the temperature difference between the front surface and the back surface of the coating film. Table 1 shows the volume ratio of alumina particles to the resin, slurry viscosity, Marangoni number M, and average thickness of the dielectric film.

誘電体フィルムの第1の主面におけるセラミック粒子集合部の状態については、エネルギー分散型X線分光(EDS)および走査型電子顕微鏡(SEM)観察により確認した。積層体の空隙は、作製したフィルムコンデンサをクロスセクションポリッシャー(CP)により加工し、得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)観察することにより確認した。   The state of the ceramic particle assembly on the first main surface of the dielectric film was confirmed by observation with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and scanning electron microscope (SEM). The voids in the laminate were confirmed by processing the produced film capacitor with a cross section polisher (CP) and observing the obtained cross section with a scanning electron microscope (SEM).

誘電体フィルムの滑り性は、誘電体フィルムの静摩擦係数を測定することにより確認した。誘電体フィルムの静摩擦係数が0.6未満の場合を滑り性良好とし、0.6以上の場合を滑り性不良と判断した。これらの結果を表2に示す。   The slipperiness of the dielectric film was confirmed by measuring the static friction coefficient of the dielectric film. When the static friction coefficient of the dielectric film was less than 0.6, the slipperiness was good, and when it was 0.6 or more, the slipperiness was judged as poor. These results are shown in Table 2.

表1および2の結果より、スラリ粘度および膜厚を調整してマランゴニ数を80以上とした試料No.1、2は、誘電体フィルムの第1の主面に、セラミック粒子集合部が第1の樹脂面を複数の領域に区画するように配置された状態となり、積層体の第1の樹脂面と第1の電極表面との間に空隙が存在し、誘電体フィルムの滑り性が良好であった。 From the results of Tables 1 and 2, the sample No. 1 was adjusted so that the Marangoni number was 80 or more by adjusting the slurry viscosity and the film thickness. 1 and 2, in the first main surface of the dielectric film, the ceramic particle assembly portion is arranged so as to partition the first resin surface into a plurality of regions, and the first resin surface of the laminate There was a gap between the surface of the first electrode and the dielectric film had good sliding properties.

これに対し、セラミック粒子を含まない試料(試料No.3)およびマランゴニ数が80以下の試料(試料No.4)では、セラミック粒子集合部が形成されず、積層体の第1の樹脂面と第1の電極表面との間に空隙のない、誘電体フィルムの滑り性に劣るものであった。   On the other hand, in the sample not containing ceramic particles (sample No. 3) and the sample having a Marangoni number of 80 or less (sample No. 4), the ceramic particle aggregate portion is not formed, and the first resin surface of the laminate is There was no gap between the first electrode surface and the dielectric film was inferior in slipperiness.

また、各試料について絶縁破壊電界(BDE)を測定したところ、空隙のない試料No.3、4では300V/μm以下であったが、試料No.1、2は平均厚さ1000nm未満の空隙を有しており、BDEが400V/μmと高い値を示した。   Moreover, when the dielectric breakdown electric field (BDE) was measured about each sample, sample No. without a space | gap was measured. 3 and 4 were 300 V / μm or less. 1 and 2 had voids with an average thickness of less than 1000 nm, and BDE was as high as 400 V / μm.

1 : 誘電体フィルム
1A : 誘電体フィルムの第1の主面
1B : 誘電体フィルムの第2の主面
2 : セラミック粒子集合部
2a : セラミック粒子
3 : 樹脂
3A : 第1の樹脂面
3B : 第2の樹脂面
4 : 電極層
4A : 第1の電極表面
4B : 第2の電極表面
5 : 空隙
13 : 本体部
14 : 外部電極
15 : リード
16 : 外装部材
1: Dielectric film 1A: First main surface 1B of dielectric film: Second main surface 2 of dielectric film: Ceramic particle assembly 2a: Ceramic particle 3: Resin 3A: First resin surface 3B: First 2 resin surface 4: electrode layer 4A: first electrode surface 4B: second electrode surface 5: gap 13: body 14: external electrode 15: lead 16: exterior member

Claims (6)

セラミック粒子と樹脂とを含む誘電体フィルムが電極層を介して複数積層された積層体であって、
前記誘電体フィルムの第1の主面が、樹脂からなる第1の樹脂面と、前記セラミック粒子を含み前記第1の樹脂面から突出したセラミック粒子集合部と、を有し、
前記第1の主面上において前記セラミック粒子集合部を平面視した際の形状が、弧状、線状、Y字状、十字状、星状および樹枝状のいずれかであるとともに、前記セラミック粒子集合部が、前記第1の樹脂面を複数の領域に区画するように配置され、
前記電極層が前記誘電体フィルムの第2の主面に設けられており、前記第1の主面に対向する前記電極層の第1の電極表面が、前記セラミック粒子集合部と接するとともに、前記第1の電極表面と前記第1の樹脂面との間に空隙を有することを特徴とする積層体。
A dielectric film including ceramic particles and a resin is a laminate in which a plurality of dielectric films are laminated via an electrode layer,
The first main surface of the dielectric film has a first resin surface made of resin, and a ceramic particle assembly including the ceramic particles and projecting from the first resin surface,
A shape of the ceramic particle assembly portion in plan view on the first main surface is any one of an arc shape, a linear shape, a Y shape, a cross shape, a star shape, and a dendritic shape, and the ceramic particle assembly A portion is arranged so as to partition the first resin surface into a plurality of regions;
The electrode layer is provided on the second main surface of the dielectric film, and the first electrode surface of the electrode layer facing the first main surface is in contact with the ceramic particle aggregate portion, and A laminate having a gap between a first electrode surface and the first resin surface.
前記セラミック粒子集合部の表面に、前記樹脂の被覆を有することを特徴とする請求項1に記載の積層体。   The laminate according to claim 1, further comprising a coating of the resin on a surface of the ceramic particle assembly portion. 前記セラミック集合部により区画された前記第1の樹脂面の前記領域の大きさが、500μm以内であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層体。   3. The laminate according to claim 1, wherein a size of the region of the first resin surface partitioned by the ceramic aggregate portion is 500 μm or less. 複数の前記セラミック粒子集合部が前記第1の主面上に点在するとともに、前記第1の樹脂面の前記複数の領域が、前記第1の主面において互いに連通していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の積層体。   A plurality of the ceramic particle aggregate portions are scattered on the first main surface, and the plurality of regions of the first resin surface communicate with each other on the first main surface. The laminate according to any one of claims 1 to 3. 隣接する前記セラミック粒子集合部の最近接距離が、50μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の積層体。   The laminate according to claim 4, wherein the closest distance between adjacent ceramic particle aggregate portions is 50 μm or less. 請求項1乃至5のいずれかに記載の積層体を備えることを特徴とするフィルムコンデンサ。   A film capacitor comprising the laminate according to claim 1.
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