JPH01274311A - フィルムコンデンサ用誘電体組成物 - 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 本発明はフィルムコンデンサ用誘電体組成物に関するも
のである。

従来の技術 近年、電子機器などの小形化に伴い、各種電子部品に対
する小型化の要望が高まってきている。

フィルムコンデンサにおいても小形化と、さらには大容
量化を目的として、種々の材料と、構造とが検討されて
いる。しかし、その誘電体として使用されるプラスチッ
ク材料の誘電率（１ｋＨｚ）は、ポリエチレンテレフタ
レートで３．２、ポリカーボネートで２．５〜２゜７、
ポリプロピレンで２．３〜２．４、ポリスチレンで２．
２〜２．３程度であり、このような材料を使用して小形
・大容量のフィルムコンデンサを実現するには限界があ
る。一部誘電率の高いプラスチック素材もあるが、フィ
ルムコンデンサ用材料として実用に供し得るものは現在
のところ見つかっていない。

発明の解決しようとする課題 ］ンデンサにおいて、静電容量は誘電体の誘電率に比例
するので、それを小形化するには高誘電率の誘電体を用
いなければならない。

そのために、従来から高誘電率材料とプラスチック材料
との複合化により誘電率を高めることが検討されてきて
いる。ところが、この手法には、誘電率を高めるという
利点があるものの、高誘電率材料を高充填させるために
、フィルムコンデンサのｊａｎδ値が大きくなったり、
吸湿による容量変化がいちじるしく大きくなるという課
題が残されていた。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、良好な電気特
性を損なわずに小形化を図ることができるフィルムコン
デンサ用誘電体組成物を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明のフィルムコンデンサ誘電体組成物は、数平均分
子量Ｍｎ＝１５０００〜３００００、重量平均分子量Ｍ
ｗ＝　３００００〜５００００のポリフェニレンオキサ
イドに、０．５〜５重量％のシランカップリング剤を沈
着させた平均１次粒径が０．５μｍ以下の微粒子チタン
酸バリウムを４５〜８５重量％含有させているものであ
る。

実施例 本発明において、高誘電率材料として使用する表面処理
を施した微粒子チタン酸バリウムは、平均粒径が０．５
μｍ以下であるチタン酸バリウム粒子の表面にシランカ
ップリング剤であるビニルトリクロロシラン、ビニルト
リエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−クロロプロピルメチルジェトキシシラン、γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル
）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β
−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
、γ−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどを０．
５〜５重量％（ＢａＴｉＯ，基準）沈着させて、プラス
チック材料との密着性を高めたものである。その中でも
、γ−グリシドキシプロビルメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランもしくはγ−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシランで処理したものが
好ましい。このような表面処理を施すことによって、フ
ィルムコンデンサとしての重要な電気特性であるｊａｎ
δ値を劣化させることな（、吸湿による容量変化も少な
（することができる。

この微粒子チタン酸バリウムにシランカップリング剤を
沈着させる方法として、乾式法、湿式法および溶剤スラ
リー法がある。乾式法は、微粒子チタン酸バリウムとシ
ランカップリング剤を直接撹拌混合して表面に沈着させ
るという方法である。

湿式法は、水系で微粒子チタン酸バリウムと処理する方
法で、ホモジナイザーを用いて強制乳化させたり、乳化
剤を用いて水溶化したのち微粒子チタン酸バリウムとと
ともに撹拌混合し水分を除去するという方法である。溶
剤スラリー法は、多量の溶剤中に溶解したシランカップ
リング剤溶液中に微粒子チタン酸バリウムを添加して撹
拌混合したのち溶剤を除去するという方法である。これ
らの方法のうちでも、溶剤スラリー法が、微粒子チタン
酸バリウムの表面にシランカップリング剤を強固に沈着
することができることから、もっとも好ましい方法であ
る。

シランカップリング剤の量は、それが沈着している微粒
子チタン酸バリウムにおいて、０．５〜５重量％（Ｂａ
Ｔｉ０３基準）が望ましい。その沈着量が０．５重量％
未満であると、顕著な効果が認められず、また、５重量
％を越えるとその効果がほぼ一定となるだけでなく、吸
湿性能も低下する。

また、このようなシランカップリング剤で処理する前に
、微粒子チタン酸バリウムの表面にアルミナ処理を施し
て表面を安定化させてもよい。

この表面処理微粒子チタン酸バリウムの充填量は４５〜
８５重量％が好ましい。それが４５重量％未満であると
、本発明の目的である高誘電率が得られず、８５重量％
を越えると、誘電率は高いものの、ｔａｎδの値が大き
くなったり、吸湿後の容量変化が大きくなったりする。

使用に適するポリフェニレンオキサイドの分子量は溶解
性、作業性を考慮すると、数平均分子量Ｍｎ＝１５００
０〜３００００．！！量平均分子量Ｍｗ＝３００００〜
５００００のものが好ましい。

ただ、ポリフェニレンオキサイド単独では、塗布によっ
て収縮が起こり、フィルムが反ることもあるため、応力
緩衝剤としてゴム状のポリブタジェン、スチレン・ブタ
ジェン共重合体、低分子量エポキシ樹脂などを用いるこ
とも好ましい方法である。また、トリアリルシアヌレー
ト、トリアリルイソシアヌレート、トリプロピルイソシ
アヌレートなどのトリアジン環構造を持っモノマーは、
ポリフェニレンオキサイドとの相溶性がよ（、成膜性や
耐熱性もよいので、作業性向上のための添加剤として適
している。そして、均一なフィルムを得るために、ジブ
チルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジオクチル
フタレート、ブチルベンジルフタレートなどの可塑剤を
併用してもよい。

ポリフェニレンオキサイドを溶解する溶剤としては、本
質的にポリフェニレンオキサイドを溶解するものを適宜
選択すればよい。中でも、高溶解性として、塩素系の溶
剤たとえば塩化メチレン、トリクロルエチレン、１．１
．１１リクロルエタン、１．２ジクロルエタン、モノク
ロルベンゼン、１゜１．２．２テトラクロルエチレン、
１，１，２．２テトラクロルエタンなどの溶剤を単独で
もしくは複数種併せて使用することができる。また、塩
素系以外の芳香族系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系
溶剤もポリフェニレンオキサイドの溶液安定性に支障が
なければ、使用してもさしつかえない。

本発明のフィルムコンデンサ用誘電体組成物の調製は、
ポリフェニレンオキサイドを塩素系溶剤などに溶解した
のち、溶液中にシランカップリング剤で表面処理した微
粒子チタン酸バリウムを入れ、混合することによって行
われる。その際、塗料製造業などで用いられている沈殿
防止剤や、消泡剤、分散助剤、レベリング剤などの添加
剤を適宜選択して添加してもよい。調整にあたっては、
３本ロール、ボールミル、アトライダー、グラインドミ
ル、もしくはペイントシェーカーなどの公知の製造装置
を使用することができる。ただ、できるだけ不純物の混
入を避けるために、分散装置にはセラミックライニング
もしくは樹脂ライニングを施したものを使用した方がよ
い。使用する分散ボールも耐磨耗性のよいジルコニア、
チタニアもしくは高純度アルミナなどのセラミック製ボ
ールが好ましい。

このようにして得られた塗工液を、プラスチックフィル
ムまたは金属化プラスチックフィルムに、ロールコータ
−で塗布し乾燥させて、フィルムコンデンサ用誘電体組
成物を得る。その後、電子線や紫外線といった放射線を
照射することで、さらに重合度を高めることもよい方法
である。

以下、本発明について、その実施例および比較例をあげ
て具体的に説明する。

〔実施例１〕 トリクロルエチレン１００重量部にγ−グリシドキシプ
ロビルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製の
’ＫＢＭ−４０３Ｊ　）２重量部を入れて撹拌した後、
平均−次粒子径が０．２μｍの微粒子チタン酸バリウム
を１００重量部を入れ、十分混合撹拌した後、減圧乾燥
法でトリクロルエチレンの大部分を除去した。その後、
ベレット状になったものを熱風乾燥炉で温度１６０℃に
て２時間乾燥させ、シランカップリング剤表面処理微粒
子チタン酸バリウム（シランカップリング剤処理量２％
：ＢａＴｉ○３基準）を得た。次に、ポリフェニレンオ
キサイドをトリクロルエチレンに溶解して濃度１０％の
溶液とし、この溶液１００重量部に表面処理済の微粒子
チタン酸バリウムを、表面処理されたシランカップリン
グ剤量を除いたチタン酸バリウム量として１３Ｍ量部を
入れ、ジルコニア製の容器および分散ビーズを用いてペ
イントシェーカーで十分分散させ、平均粒径０．３μｍ
の不揮発分２０．４％、固形分中のフィラー濃度５６．
５％の組成物を得た。なお、粒径の測定には、日機装株
式会社の超微粒子粒度分析計ｒＢＩ−９０型」を使用し
た。

このようにして得られた組成物をトリクロルエチレンで
適性粘度まで希釈してから、金属化プラスチックフィル
ム上にロールコータ−で均一に塗布し、それを熱風乾燥
炉にて温度１０５℃で２０時間乾燥させて、厚さ約１μ
ｍのフィルムコンデンサ用誘電体組成物を得た。

その電気特性を測定した結果を下表に示す。

〔実施例２〕 実施例１においてγ−グリシドキシプロビルトリメトキ
シシランの代わりにγ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン（信越化学工業株式会社製のｒＫＢＭ−８０３
Ｊ　）を表面処理剤として使用した以外は、実施例１と
同じ条件で調整して、フィルムコンデンサ用誘電体組成
物を作製して、その電気特性を測定した。結果を下表に
示す。

〔実施例３〕 実施例１において、表面処理剤ジメチルポリシロキサン
の処理量を０．５％（Ｂ　ａ　Ｔ　ｉＯ３基準）とした
以外は実施例１と同じ条件で調整して、フィルムコンデ
ンサ用誘電体組成物を作製し、電気特性を測定した。そ
の結果を下表に示す。

〔実施例４〕 実施例１において表面処理剤としてγ−グリシドキシプ
ロビルトリメトキシシランの処理量を５％（ＢａＴｉ０
３基準）とした以外は実施例１と同じ条件で調製して、
フィルムコンデンサ用誘電体組成物を作製し、電気特性
を測定した。その結果を下表に示す。

〔実施例５〕 実施例１における表面処理済微粒子チタン酸バリウムを
、固形分中のフィラー濃度を４５％にした以外は実施例
１と同様の方法で調製して、フィルムコンデンサ用誘電
体組成物を作製し、電気特性を測定した。その結果を下
表に示す。

〔実施例６〕 実施例１における表面処理微粒子チタン酸バリウムを、
固形分中のフィラー濃度を８５％にした以外は実施例１
と同様の方法で調製して、フィルムコンデンサ用誘電体
組成物を作製し、電気特性を測定した。その結果を下表
に示す゛。

〔比較例１〕 表面処理を施していない微粒子チタン酸バリウムを用い
て、実施例１と同様の方法で調製した後、金属化プラス
チックフィルム上に均一にロールコータ−にて塗布し、
熱風乾燥炉にて１０５℃の温度で２０時間乾燥させて、
厚さ約１μｍのフィルムコンデンサ用誘電体組成物を得
た。その電気特性を測定した結果を下表に示す。

〔比較例２〕 実施例１において、γ−グリシドキシプロビルトリメト
キシシラン量を０．２％（ＢａＴｉＯ，基準）にした以
外は、実施例１と同様の方法で調製した後、フィルムコ
ンデンサ用誘電体組成物を作製して、電気特性を測定し
た。その結果を下表に示す。

【比較例３〕 実施例１において１表面処理剤であるγ−グリシドキシ
プロビルトリメトキシシランの処理量を７％（ＢａＴｉ
Ｏ，基準）にした以外は実施例１と同じ方法で調製した
後、フィルムコンデンサ用誘電体組成物を作製して、電
気特性を測定した。その結果を下表に示す。

【比較例４〕 実施例１における表面処理微粒子としてのチタン酸バリ
ウムを、固形分中のフィラー濃度３５％とした以外は実
施例１と同じ条件で調製して、フィルムコンデンサ用誘
電体組成物を作製し、その電気特性を測定した。結果を
下表に示す。

【比較例５〕 実施例１における表面処理微粒子としてのチタン酸バリ
ウムを、固形分中のフィラー濃度を９０％にした以外は
、実施例１と同じ条件で調製して、フィルムコンデンサ
用誘電体組成物を作製し、その電気特性を測定した。結
果を下表に示す。

〔比較例６〕 微粒子チタン酸バリウムを含有しないポリフェニレンオ
キサイド、溶液を、トリクロルエチレンにて適性粘度ま
で希釈した後、金属化プラスチックフィルム上に均一に
１μｍの厚さに塗布し、熱風乾燥炉にて温度１０５℃で
２０時間乾燥させた後、電気特性を測定した。その結果
を下表に示す。

（以下余白） 上表に示す結果から明らかなように、本発明の実施例の
フィルムコンデンサ用誘電体組成物は誘電率が高く、か
つ他の電気特性の優れた材料であることがわかる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、フィルムコンデンサ用の
誘電体材料として微粒子チタン酸バリウムの表面にシラ
ンカップリング剤を処理したものを使用することにより
、フィルムコンデンサとして必要な電気特性を阻害せず
に、誘電率を大幅に高めたフィルムコンデンサ用誘電体
組成物を得ることができるため、フィルムコンデンサの
小形化に有用なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 数平均分子量Ｍｎ＝１５０００〜３００００、重量平均
   分子量Ｍｗ＝３００００〜５００００であるポリフェニ
   レンオキサイドに、０．５〜５重量％（ＢａＴｉＯ＿３
   基準）のシランカップリング剤を沈着させた平均１次粒
   径が０．５μｍ以下の微粒子チタン酸バリウムを４５〜
   ８５重量％含有することを特徴とするフィルムコンデン
   サ用誘電体組成物。