JPH03116706A - 金属化フィルムコンデンサ - 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、両面金属化フィルムの少なくとも片面に、複
合誘電体をラッカー層として設けた金属化フィルムコン
デンサに関する。

［従来の技術］ 近年電子機器などの小形化にともないこれに収容される
各種電子部品への小形化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・大容量化を目的として種々
の材料、構造が検討されている。たとえばポリエステル
フィルムの両面をアルミ蒸着などにより金属化しその表
面にラッカー層を形成して、これを積層、または巻回し
て金属化フィルムコンデンサとすることが前記小形・大
容量化の一手段として知られている。

従来、前記金属化フィルムコンデンサのラッカー膜に用
いる複合誘電体は、超微粒子高誘電率無機材料の表面へ
シランカップリング処理を行う例（特開平１−１３０５
１４号）、チタネートカップリング処理を行う例（特開
平１−１３０５１６号）、ポリシロキサン処理を行う例
（特開平１−１３０５１５号）等が知られており、この
超微粒子高誘電率無機材料とポリフェニレンオキサイド
（以下ＰＰ０）と溶剤を充分攪拌して塗工液を作成しリ
バースロールコーティング等でラッカー膜を形成してい
た。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ラッカー膜を形成する上記塗工液では、
塗工液作成後、時間の経過とともに超微粒子高誘電率無
機材料の凝集を生じ、かつ超微粒子高誘電率無機材料の
沈降が発生するため、塗工液安定性に欠けるという課題
を有していた。この理由は、塗工液を形成する主成分で
ある前記ＰＰＯと超微粒子高誘電率無機材料の比重が相
違すること、および超微粒子高誘電率無機材料自体のフ
ァンデルワールス力などの分子間引力により凝集が発生
しやすいからである。

そして最大の課題は得られたラッカー層の絶縁が低く、
さらには耐圧も低いため、得られた金属化フィルムコン
デンサ素子の初期絶縁抵抗が低く、また第２図、第３図
のように寿命試験において絶縁抵抗の低下を生ずるとい
う課題を有していた。

この現象は主に経験的事実によるが、理由として考えら
れるのは、前記ＰＰＯと超微粒子高誘電率無機材料の界
面のミクロな部分の接着性があまり良くないためと思わ
れる。

上記した従来技術の課題を解決するために、本発明の金
属化フィルムコンデンサは、ラッカー層形成用塗工液の
超微粒子高誘電率無機材料の凝集・沈降を防ぎ、塗工液
安定性を、向上させ、加えてラッカー層の絶縁・耐圧を
向上させ、金属化フィルムコンデンサ素子の初期絶縁抵
抗の向上と寿命試験における絶縁抵抗の低下を防止する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。

すなわち本発明は、両面金属化フィルムの少なくとも片
面に、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、および超
微粒子高誘電率無機材料を主成分とする複合誘電体ラッ
カー層を形成した金属化フィルムコンデンサであって、
前記ラッカー層に少なくとも一種類の有機金属化合物を
含有させたことを特徴とする金属化フィルムコンデンサ
である。

［作用］ 本発明の特徴的要件は、ＰＰＯおよび超微粒子高誘電率
無機材料を主成分とする複合誘電体ラッカー層に少なく
とも一種類の有機金属化合物を含有させたことである。

前記ラッカー層に少なくとも一種類の有機金属化合物を
含有させる理由は、有機高分子ポリマであるＰＰＯと、
無機物である超微粒子高誘電率無機材料の界面の接着性
・親和性を向上させるためである。すなわちＰＰＯと超
微粒子高誘電率無機材料のみでは両者の界面の接着性・
親和性が必ずしも良好ではなく、前記従来技術の項で記
載したように、ラッカー層の絶縁特性、耐圧、金属化フ
ィルムコンデンサ素子の初期絶縁抵抗、寿命試験におけ
る絶縁抵抗の低下、さらには塗料の微粒子の沈降・凝集
によるポットライフが短いという種々の問題があった。

しかし本発明のように前記成分のラッカー層に少なくと
も一種類の有機金属化合物を含有させることにより、Ｐ
ＰＯと超微粒子高誘電率無機材料の界面の接着性・親和
性を向上することができ、従来技術の課題を改善するこ
とができるのである。

本発明において用いられる有機金属化合物は、有機シラ
ン化合物、及び有機チタン化合物から選ばれる少なくと
も一種類以上の化合物であることが好ましい。ラッカー
層の絶縁・耐圧特性に優れるからである。同様の理由か
らと（に有機シラン化合物または有機チタン化合物とし
て好ましいのは、有機シラン化合物が一般式 ％式％） で表わされる化合物（ただし、Ｒはメチル、エチル、プ
ロピル、もしくはブチル基であり、Ｘはり、有機チタン
化合物としてはチタンアルコラードもしくはチタンアミ
レートから選ばれる少なくとも一種類以上の化合物であ
る。なお有機金属化合物はラッカー層とするため、ラッ
カー塗料に用いる溶剤に溶解または微分散するものであ
れば液状でも固体状でもその性状は問わない。

また有機金属化合物の使用量は、塗膜が形成される量で
あればいかなる量でもよいが、前記ＰＰＯと超微粒子高
誘電率無機材料および有機金属化合物全体（これを以下
固形分という）を１００重量部とした場合、５〜３０重
量部程度が好ましい。

本発明において、両面金属化フィルムの少なくとも片面
にラッカー層を形成する理由は、少なくとも片面にラッ
カー層を形成すればコンデンサとして使用できるからで
ある。好ましくは両面金属化フィルムの両面にラッカー
層を形成する。両面にラッカー層を形成すれば、ピンホ
ール等の欠陥の発生が少なくできるからである。

またＰＰＯを主成分とする理由は、ＰＰＯは絶縁抵抗特
性に優れ、かつ塗膜形成能に優れるからである。

また超微粒子高誘電率無機材料を用いる理由は、ＰＰＯ
は誘電率が低いので、小形化達成のため高誘電率無機材
料を含ませ、全体として高誘電率するためである。ここ
で超微粒子高誘電率無機材料の平均粒径（直径）は、０
．５μｍ以下であることが好ましい。ラッカー層の厚さ
はせいぜい１μｍ以下が好ましいので、超微粒子高誘電
率無機材料の平均粒径（直径）が０．　５μｍを越える
と塗膜の均一性・平滑性が損なわれるからである。

本発明において用いられる超微粒子高誘電率無機材料は
、酸化チタン（Ｔ　ｉ　０２　）　、チタン酸バリウム
（ＢａＴｉ０３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ
０３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉ０３）、及びチタン酸カ
ルシウム（ＣａＴｉＯ３）から選ばれる少なくとも一種
類以上の化合物であることが好ましい。誘電率特性に優
れるからである。

また本発明の金属化フィルムコンデンサは積層タイプ、
巻回タイプなどその使用形態はどのようなものであって
もよい。

以上説明したとおり、本発明は両面金属化フィルムの少
なくとも片面に、ポリフェニレンオキサイド、および超
微粒子高誘電率無機材料を主成分とする複合誘電体ラッ
カー層を形成した金属化フィルムコンデンサにおいて、
前記ラッカー層に少なくとも一種類の有機金属化合物を
含有させたので、有機高分子ポリマであるＰＰＯと、無
機物である超微粒子高誘電率無機材料の界面の接着性・
親和性を向上させることができ、ラッカー層の絶縁特性
、耐圧、金属化フィルムコンデンサ素子の初期絶縁抵抗
、寿命試験における絶縁抵抗の向上、さらには塗料の微
粒子の沈降・凝集によるポットライフの向上を図ること
ができた。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるもので
はない。

第１図は、本発明の複合誘電体をラッカー層として用い
たときの金属化フィルムコンデンサの構成の一例を示す
ものである。第１図において、１１はポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルム、１２はアルミニウム（
ＡＩ）蒸着電極、１３は本発明のＰＰＯと超微粒子高誘
電率無機材料と少なくとも一種類の有機金属化合物を含
むラッカー層である。

以上のように構成された金属化フィルムコンデンサにつ
いては以下具体例にそって説明する。

実施例１ 厚さ４μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フ
ィルムの両面にＡＩ！蒸着電極を第１図の番号１２のよ
うに設け、両面金属化フィルムとした。この両面金属化
フィルムの両面に下記のラッカー組成物を乾燥後の厚さ
が１μｍとなるように塗布した。

ラッカー組成物の内容は下記のとおりである。

（ただし重量％は、固形分全体を１００重量部とする。

） ■　ＰＰＯ：４５重量％ ■　平均粒径０．２１μｍの７１０２超微粒子高誘電率
無機材料：４５重量％ （Ｔ１０２超微粒子はアルミナ２重量％、シロキサン１
重量％からなる組成物で表面処理されたもの） ■　有機金属化合物としてビニルトリメトキシシ５ン（
ＶＴＭＳ）：　１０重量部 ■　溶剤ニトリクロロエチレン（ＰＰＯに対して１０重
量倍） 塗布後のラッカー層を乾燥機で乾燥した。これを巻取り
積層した。その後、亜鉛の溶射により両端面に外部電極
を形成し、熱処理を行なった。その後、０．１μＦの静
電容量をもつように作製し、リード線を溶接、外装を施
して金属化フィルムコンデンサを作製した。

得られた結果は、ラッカー層形成用塗工液の超微粒子高
誘電率無機材料の凝集・沈降時間は約１００時間でも実
用上の変化は見られなかった。従来技術（有機金属化合
物を添加しないもの）の約２〜３時間に比べて大幅に凝
集・沈降の防止を向上することができた。また、得られ
たコンデンサの特性は、８５℃−６３ＶＤＣ（ＶＤＣは
直流’１流下におけるボルト）の高温負荷試験、１００
０時間経過後で、絶縁抵抗ＩＲがｌＸ１０５ＭΩであり
、従来技術の同一時間経過時のＩＲ，２×１０２ＭΩに
比較して大幅に向上することができた。

同様に６５℃−９５％ＲＨ−５０ＶＤＣ（７）耐湿負荷
試験は、１０００時間経過後で△Ｃ／Ｃ（△Ｃ／Ｃとは
容積変化率をいう）が４％、ＩＲが８×１０４ＭΩであ
り、従来技術のＩＲが１００時間で５×１０２ＭΩに下
がった後１００時間で４×１０４ＭΩへ変化するという
挙動、および△Ｃ／Ｃが１０００時間経過後−１５％に
なるという好ましくない挙動に対して、大幅に向上する
ことができた。

実施例２ 下記の点を除き実施例１と同様に金属化フィルムコンデ
ンサを作製した。

ＰＰＯ：４０重量％ 平均粒径０．１μｍのＢａＴｉＯ３超微粒子高誘電率無
機材料：４５重量％ 有機金属化合物としてγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン＝１５重量部 得られた結果は、ラッカー層形成用塗工液の超微粒子高
誘電率無機材料の凝集・沈降時間は約１００時間でも実
用上の変化は見られなかった。従来技術（有機金属化合
物を添加しないもの）の約２〜３時間時間に比べて大幅
に凝集・沈降の防止を向上することができた。また、得
られたコンデンサの特性は、８５°Ｃ−６３ＶＤＣの高
温負荷試験、１０００時間経過後でＩＲがｌＸ１０５Ｍ
Ωであり、従来技術のｌＸ１０４ＭΩに比較して向上す
ることができた。また、６５℃−９５％ＲＨ−５０ＶＤ
Ｃの耐湿負荷試験は、５００時間経過後で△Ｃ／Ｃが３
％、ＩＲが６×１０３ＭΩであり、従来技術の△Ｃ／Ｃ
−２０％、ＩＲが１×１０３ＭΩに比較して、大幅に向
上するこ七ができた。

実施例３ 下記の点を除き実施例１と同様に金属化フィルムコンデ
ンサを作製した。

ＰＰＯ：４７．５重量％ 平均粒径０．０４μｍのＴ　ｉＯ２超微粒子高誘電率無
機材料：４７．５重量％ 有機金属化合物としてアルコラード系チタネートカップ
リング剤、チタコートＲ−１６１（日本曹達■社製）：
５重量部 得られた結果は、ラッカー層形成用塗工液の超微粒子高
誘電率無機材料の凝集・沈降時間は約１００時間でも実
用上の変化は見られなかった。従来技術（有機金属化合
物を添加しないもの）の約２〜３時間時間に比べて大幅
に凝集・沈降の防止を向上することができた。また、得
られたコンデンサの特性は、８５°Ｃ−６３ＶＤＣの高
温負荷試験、１０００時間経過後でＩＲがｌＸ１０３Ｍ
Ωであり、従来技術の１０ＭΩに比較して向上すること
ができた。また、６５℃−９５％ＲＨ−５０ＶＤＣの耐
湿負荷試験は、１００時間経過後で△Ｃ／Ｃが一１０％
、ＩＲが５Ｘ１０２ＭΩであり、従来技術の△Ｃ／Ｃ−
５０％、ＩＲがＩＭΩに比較して、大幅に向上すること
ができた。

なお実施例１の金属化フィルムコンデンサは、８５℃−
６３ＶＤＣ（７）高温負荷試験（第２図）、および６０
℃−９５％ＲＨ−５０ＶＤ　Ｃ（７）耐湿負荷試験（第
３図）の結果をそれぞれ、第２図、第３図に示す。なお
第２図、第３図において、−点鎖線は本発明の実施例１
を示し、実線は従来技術の例を示す。

なお、本実施例では、Ｔ　１０２とビニルトリメトキシ
シラン、ＢａＴｉＯ３とγ−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシラン、Ｔ　ｉ　Ｏ２とチタネートカップリン
グ剤の組み合せについて上げたが、他の超微粒子高誘電
率無機材料と有機金属化合物の組み合わせについても同
様の効果が得られる。

また本発明のフィルムコンデンサは積石、巻回その他の
使用形態で使用することができる。

［発明の効果］ 本発明は両面金属化フィルムの少な（とも片面に、ポリ
フェニレンオキサイド、および超微粒子高誘電率無機材
料を主成分とする複合誘電体ラッカー層を形成した金属
化フィルムコンデンサにおいて、前記ラッカー層に少な
くとも一種類の有機金属化合物を含有させたので、有機
高分子ポリマであるＰＰＯと、無機物である超微粒子高
誘電率無機材料の界面の接着性・親和性を向上させるこ
とができ、ラッカー層の絶縁特性、耐圧、金属化フィル
ムコンデンサ素子の初期絶縁抵抗、寿命試験における絶
縁抵抗の向上、さらには塗料の微粒子の沈降・凝集によ
るポットライフの向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における金属化フィルムコ
ンデンサのモデルの断面構成図、第２図は、本発明品と
従来品の８５°Ｃ−６３ＶＤＣの高温負荷試験の結果を
示す特性図、第３図は、本発明品と従来品の６０℃−９
５％ＲＨ−５０ＶＤＣの耐湿負荷試験の結果を示す特性
図である。 １１・・・・・・ポリエチレンテレフタレートフィルム
１２・・・・・・アルミニウム蒸着電極１３・・・・・
・ＰＰＯと超微粒子高誘電率無機材料と有機金属化合物
からなるラッカー眉 １２ニアルミニウム蒸着電極 第１図 −一うＩＲ（ＭΩ） −一つΔＣ／Ｃ（％）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面金属化フィルムの少なくとも片面に、ポリフ
   ェニレンオキサイド、および超微粒子高誘電率無機材料
   を主成分とする複合誘電体ラッカー層を形成した金属化
   フィルムコンデンサであって、前記ラッカー層に少なく
   とも一種類の有機金属化合物を含有させたことを特徴と
   する金属化フィルムコンデンサ。
2. （２）有機金属化合物が、有機シラン化合物、及び有機
   チタン化合物から選ばれる少なくとも一種類以上の化合
   物である請求項第１項の金属化フィルムコンデンサ。
3. （３）有機シラン化合物が一般式 Ｘ−Ｓｉ−（ＯＲ）＿３ で表わされる化合物（ただし、Ｒはメチル、エチル、プ
   ロピル、もしくはブチル基から選ばれる基であり、Ｘは ▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、または ▲数式、化学式、表等があります▼ を示す。）であ り、有機チタン化合物としてはチタンアルコラートもし
   くはチタンアミレートから選ばれる少なくとも一種類以
   上の化合物である請求項第２項の金属化フィルムコンデ
   ンサ。