JPH01202806A - コンデンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、２つの電極間に電荷を蓄積する機能を備え各
種電気回路等に使用されるコンデンサーに関するもので
ある。

従来の技術 最近の電子機器は小型計量化が進み、これに伴ってコン
デンサー等電子部品の小形、軽量化への要望は益々厳し
くなっている。

平板型コンデンサーを例にあげて説明する。平板型コン
デンサーの平板容量は次式で与えられる。

ただし、Ｃ：容量（μＦ）、ε：誘電体層の実効誘電率
、Ｓ　：電極対向面積（ｃｎｆ）、ｄ：電極間距離（ａ
ｍ）従って容量を決定する要因は電極対向面積（Ｓ）、
電極間距離（ｄ）、電極間の実効誘電率（ε）の３要素
であり、これらを調製することから部品として必要な容
量を構成する。コンデンサーの小形化を図るためには、
コンデンサーの３要素Ｓ。

ε、ｄのうちＳに対する可変性は全く制限される。とい
うよりも逆にＳの値は縮小していかなければならない。

従ってコンデンサーの小形化に対する問題は、ε／ｄを
いかにして太き（するかということに集約される。また
コンデンサーの実用面からは絶縁耐力が重要である。絶
縁耐力とは、絶縁破壊電圧（絶縁物を２平行電極間には
さみこれに電圧を印加したときに、それが破壊される最
低の電圧）、絶縁破壊の強さ（単位厚さあたりの破壊電
圧）、耐電圧（一定時間電圧を印加しても絶縁破壊を起
こさない電圧）、などの総称であリ、誘電体の性質、厚
さ等により決まる。

従来から一般に使用されているものとして、巻取形コン
デンサーがある。これは第２図に示すように、帯状の２
枚の電極箔５の間に誘電体膜４をはさみ、これを円筒状
に巻き込んだ形式のものである。この種のコンデンサー
には、スチロール。

ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン等の
有機薄膜や、鉱物油、ポリイソブチレン油等の各種油、
さらにはマイクロクリスタリンワックスを含浸させた紙
、等が誘電体膜として使用されており、その誘電率は２
〜３である。また誘電体膜４の厚みは必要とする絶縁耐
力により異なるが６〜５０μｍが普通であり、絶縁耐力
は２０〜１００　ｋＶ／ｍｍ程度である。

巻取形コンデンサー以外には、磁器コンデンサー、積層
形コンデンサーが提供されている。磁器コンデンサーは
、第３図に示すように構造的には非常に簡単である。す
なわち誘電率５〜１５０００程度の磁器質平板６の上下
両面、または磁器円筒９の内外両面に電極焼き付けを施
し、その電極面７に直接ハンダ付を行ってリード線８を
取り出す構造のものである。これに絶縁皮膜を塗布して
コンデンサーが形成される。積層形コンデンサーは第４
図に示すように可変空気コンデンサーの形式と同じで、
空気を他の誘電体材料で置き換えて固定した構造である
。これは単位コンデンサーを並列接続し、これを合成樹
脂やガラスでモールドした構造と考えることもできる。

この形式のものは、普通それに使用する誘電体材料を比
較的薄い皮膜とすることはできても帯状に長くして巻き
込むことができないような場合に採用される。

巻取形コンデンサーは、誘電体を薄膜状にして円筒状に
巻き込むことにより平面的なものから立体的なものにな
って容積的に無駄が省かれる。また電極箔の両面を有効
に働かすことも可能で、１組の電極で２倍の容量が得ら
れ、容積効率を高めることができる特徴を持っている。

発明が解決しようとする課題 しかしその誘電率は一般に２〜３と低いものが使用され
ている。これは現在までのところ彷き取り可能な薄膜誘
電体そのものに誘電率の高いものが得られていないため
であり、もしこの方法で誘電率の高いものが取り入れら
れれば、小形で非常に好ましいコンデンサーができる。

課題を解決するための手段 本発明は、誘電体膜材料としてダイヤモンドの多結晶か
らなるダイヤモンド膜、あるいはダイヤモンドに近い緒
特性を示す非晶質のダイヤモンド状薄膜を使用すること
により上記問題点を解決し、小形で容量の大きな巻取形
コンデンサーを提供するものである。

作用 ダイヤモンド膜、あるいは非晶質のダイヤモンド状薄膜
は誘電率が５〜６で、従来から巻取形コンデンサーに使
用されてきた誘電体材料の２〜３倍の誘電率がある。ま
た絶縁耐力も同等以上で、特に結晶性が高いダイヤモン
ド膜では絶縁耐力が太き（誘電体膜として優れた特性を
備える。このダイヤモンド膜、あるいはダイヤモンド状
薄膜を誘電体膜として使用することで、小形で容量の大
きな巻取形コンデンサーを実現できる。

実施例 ダイヤモンド膜やダイヤモンド状薄膜の合成技術に関し
ては、既に多くの方法が報告されている。

参考特許 （１）特公昭５９−２７７ｓａ込ダイヤモンドの合成法
科学技術庁無機材質研究所 （２）特公昭５９−２７７５４ｓダイヤモンドの合成法
科学技術庁無機材質研究所 （３）特開昭６２−２ａ２ｏｏｓ名硬質炭素膜の気相合
成法住友電気工業株式会社 しかしながらコンデンサーの誘電体膜としてこれらの膜
を展開するためには、電極箔の表面に連続して高速に合
成することが必要であり、電極箔の耐熱性の点から合成
時の温度も限定される。従来より報告されている合成方
法では、基板温度が低く連続して高速にダイヤモンド膜
やダイヤモンド状薄膜を合成することは難しく、このよ
うな理由からコンデンサーの誘電体膜に展開することは
困難であった。我々は、ダイヤモンド状薄膜の新しい合
成方法を提案している（特開昭６１−１３０４８７号公
報）プラズマ・インジェクション・ＣＶ口装置。

特開昭６１−１３６６７８号公報高硬度炭素膜形成方法
）。

この方法は、メタンガス等の炭化水素ガスを原料ガスと
してｌＯ〜２０Ｐａの低圧力でこれをプラズマ化し、プ
ラズマ中のイオンを加速電界によって加速しつつこのプ
ラズマを基板に噴射するもので、基板を加熱することな
く最高５０００へ／分程度の高速で膜を合成することが
できる。我々はこの方法をプラズマ・インジェクション
・ＣＶＤ法（ＰＩ−ＣＶＤ法）と称しており、この方法
を用いて連続走行する磁気記録媒体の金属磁性層表面に
ダイヤモンド状薄膜が合成できることを報告している（
特開昭６１−２１０５８３号公報　磁気記録媒体）。

このことからもわかるように、ＰＩ−ＣＶＤ法は連続走
行する膜状基板表面に高速で膜を合成するのに適してお
り、ダイヤモンド状薄膜をコンデンサーに展開すること
が可能になるものである。

第１図に、本発明の一例を示す。Ａｅの電極１．２の間
に、ダイヤモンド状薄膜３がＰＩ−ＣＶＤ法により合成
される。ダイヤモンド状薄膜３の厚みは、必要とする絶
縁耐力により適時設定される。そしてこれを円筒状に巻
き込むことによりコンデンサーが構成される。ＰＩ−Ｃ
ＶＤ法で合成したダイヤモンド状薄膜３は、ご（微量の
水素を含む非晶質の炭素膜で、■５２０〜１５６０ｃｍ
−’にブロードなピークを備えたラマンスペクトルを示
す。

また、非晶質構造でのみ形成することもできる。

膜はＩＱＩｏΩｃｍ以上の比抵抗を示し、また誘電率は
約５．７で従来から使用されている誘電体材料の２倍近
くの大きさがある。また膜の硬度はビッカース硬さで２
５００ｋｇ／ｍｍ以上を示し、絶縁耐力は４０ｋｖ／ｍ
ｍ程度で従来から使用されている誘電体材料と同等以上
である。比抵抗が１０”０ｃｍ以下の膜では、十分な絶
縁耐力を得ることができなかった。本構成によれば、同
容量のコンデンサーを１７２以下の容積で実現すること
ができた。ダイヤモンド状薄膜３の合成方法については
先にも述べたようにＰＩ−ＣＶＤ法が最適と考えるが、
比較的低温で同様な膜合成が可能と考えられるスパッタ
リング法、イオンブレーティング法等の方法でもかまわ
ない。またダイヤモンド状薄膜３としては完全なる非晶
質に限るものではな（、非晶質の中に微細なダイヤモン
ドの結晶が散在するような膜も含むものとする。

多結晶質のダイヤモンド膜を誘電体膜として利用するこ
とも可能である。ダイヤモンド膜は、合成速度が遅いと
いう欠点はあるもののダイヤモンド状薄膜に比べて絶縁
耐力が大きく、また誘電率も約６と同程度以上の値を示
すことから小形で絶縁耐力の大きなコンデンサーを実現
することができる。

発明の効果 以上のように、誘電体膜としてダイヤモンド膜やダイヤ
モンド状薄膜を利用する本発明の構成によれば、従来に
比較して小形で絶縁耐力の大きなコンデンサーを実現す
ることができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

９コンデ′：／ｆ′ｌ− 第１図は、本発明の一実施例を示す構成略図、第２図〜
第４図は従来例を示す構成図である。 １．２・・・電極、３・・・ダイヤモンド状薄膜。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第１図 （α）普還畳移」昧刀ス、ゴンデンブ　（ｂ片線、を左
浦θ杉勾又コンテ゛ンブ兎３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２枚の帯状の電極箔の間に、ダイヤモンド膜又はダイ
   ヤモンド状薄膜をはさみこんだ構成のコンデンサー。