JPH0314866A - 誘電体用樹脂組成物と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 本発明は電子部品および電気部品に用いられる高耐熱性
の誘電体用樹脂組成物とフィルムコンデンサに関する。

従来の技術 ポリフェニレンオキサイドは、その熱変形温度が１９０
℃と高く、またその誘電体損失が周波数１ｋＨｚで０．
００１と小さいため、これまでにも電子部品や電気機器
用部品のための誘電体材料として幅広く使用されてきた
。出願人はその用途の一つとして、フィルムコンデンサ
を提案した（特願昭６２−２３５１９９号）。

このフィルムコンデンサの概要について述べる。

まず、ポリフェニレンサルファイドからなるプラスチッ
クフィルム両面にアルミニウムが蒸着されて、電極が形
成される。この蒸着電極上に、ポリフェニレンオキサイ
ドからなる誘電体層がコーティング法で形成され、両面
蒸着両面コーティングフィルムが得られる。次に、その
両面蒸着両面コーティングフィルムが数百枚積層され、
積層体端面にメタリコン層が形成され、蒸着電極と電気
的接続がなされて、母コンデンサが得られる。

この母コンデンサはまず９０〜１２０℃の範囲内の温度
で熱せられ、それに残留している溶剤が除去される。さ
らに、そのままでは十分でないポリフェニレンオキサイ
ドの耐熱性を向上させるために、その熱変形が生じない
１５０〜１９０℃の範囲内の温度で１５〜１５０時間加
熱されて、そして２００℃の温度で王時間の加熱による
架橋処理を施されてから、フライス切断されてコンデン
サ素子とされる。このコンデンサ素子のメタリコン層に
コムリードが溶接され、エポキシ樹脂によりモールド外
装が施された後、コムリードが加工されて外部電極とな
り、フィルムコンデンサが得られる。

このようにして得られたフィルムコンデンサは、その誘
電体損失が周波数１ｋＨｚで０．００１５であり、乾燥
後と吸湿後との間における静電容量増加率が５％という
特性を示していた。

発明が解決しようとする課題 近年、電子機器や電気機器の小型化．高性能化、さらに
はそれらの製造工程の自動化のために、これらに用いら
れる部品の小型化，高性能化，チップ化への要望が非常
に大きい。これはフイルムコンデンサにおいても、例外
でない。そのために、それらに用いられる誘電体に対し
て、低吸湿性，比誘電率の高安定性，低誘電体損失等が
要求されるようになってきた。

ポリフェニレンオキサイドは、溶剤に溶けやすく、加工
も容易であるという利点をもっているものの、耐熱性が
十分でない。そこで、その短所を補うために、ポリフェ
ニレンオキサイドを、それが熱変形を生じない程度の高
い温度で比較的長時間熱処理することによって、架橋処
理を施してきた。その結果、ポリフェニレンオキサイド
の吸湿性が増加し、ポリフェニレンオキサイドの乾燥後
と吸湿後との間の比誘電率が見掛上９％増加し、変化す
るということが明らかとなった。この乾燥後と吸湿後と
の間の見掛けの比誘電率の増加は、ポリフェニレンオキ
サイドの比誘電率が２．６であるのに対して、比誘電率
が８０と非常に大きい水分が数分の一パーセントの量で
ポリフェニレンオキサイド中に侵入することによって生
ずるものと推測される。

このような見掛けの比誘電率増加あるいは耐熱性不足と
いう課題を解決するためには、ボリフエニレンオキサイ
ドより耐熱性のよい高分子化合物を用いたり、あるいは
ポリフエニレンオキサイドに熱硬化性の樹脂を添加し耐
熱性を高めたりするという方法が容易に考えられる。し
かしながら、前者の方法では、溶剤に溶ける高耐熱性の
高分子材料は非常に少ない。たとえば、ポリエーテルイ
ミドやポリエーテノレスノレホンは、ポリフェニレンオ
キサイドと熱変形温度がほぼ同程度で、酎熱性を高める
ことはできない。また、ポリアミド酸は吸湿性が大なる
ために、コンデンサ材料としては適していない。そして
、後者の方法の場合、添加した熱硬化性樹脂を反応させ
るときに誘電体が軟化したり、ポリフェニレンオキサイ
ドの分子により反応が妨害されて未反応基が残ったりす
るために、耐熱性不足となったり、吸湿性が増加したり
する。このようなことから、いずれの方法もフィルムコ
ンデンサに適用することはきわめて困難なことであった
。

本発明はポリフェニレンオキサイドからなる誘電体用樹
脂の熱処理による吸湿性増加を低減し、吸湿による見掛
けの比誘電率の変化を少なくすることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は電子・電気部品の誘電体用樹脂組成物としてポ
リフェニレンオキサイドに少なくとも有機金属化合物を
添加して用い、これに熱処理を行なうことにより化学反
応が生じ、ボリフエニレンオキサイドの熱処理による吸
湿性増加が著しく低減し、耐熱性も向上することを見出
したものである。

作用 ポリフェニレンオキサイドは、第１図に示す構造式で表
される（ただし、Ｒ，，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はアルキル基
、フェニル基あるいは水素基、ｎは整数）。

本発明ではＲ１，Ｒ２がともにメチル基の場合について
述べるが、これに限定されるものではない。

ポリフェニレンオキサイドが空気と接触した状態で熱処
理された場合、この側鎖であるメチル基が酸化され、第
２図（ａ），　（ｂ），　（Ｃ）の順で化学的に変化し
ていく。

その結果、ＯＨ基が多量に生ずるため、吸湿性が異常に
増加し、吸湿による見掛けの比誘電率が９％増加したの
である。

本発明においては、このポリフェニレンオキサイドに有
機金属化合物を添加し熱処理を行なうことにより、ポリ
フェニレンオキサイドの表面近傍に透湿性がきわめて小
さい三次元架橋有機金属化合物層が形成され、また、有
機金属化合物とポリフェニレンオキサイドの側鎖である
メチル基の加熱により生じたＯＨ基が反応し、吸湿性が
低下すると同時に架橋構造となりやすいため、酎熱性も
向上している。したがって、フィルムコンデンサにおい
て、このポリフェニレンオキサイドと有機金属化合物を
添加した誘電体用樹脂組威物を誘電体として用いること
で、吸湿による静電容量増加率の低減と、耐熱性向上と
が実現できる。

前記有機金属化合物はその構造からニグループに分けら
れる。

第一のグループは、分子中に少なくとも二つのＨ基がけ
い素に結合した構造のポリシロキサンであり、第３図に
示す一般構造式で表される（ただし、Ｒ５　＋　　Ｒ６
，Ｒ７　，Ｒ８はアルキル基，フェニル基または水素基
、ｎは２以上の整数）。

このグループの有機金属化合物にはメチルハイドロジエ
ンポリシロキサン等がある。

第二のグループは、分子中に少なくとも二つのＯＲ基（
Ｒは炭素および水素からなる基、炭素，水素および酸素
からなる基、もしくは、炭素，水素，窒素および酸素か
らなる基）が金属原子に結合した構造の有機アルミニウ
ム化合物、有機シリコン化合物、有機錫化合物、そして
有機チタン化合物であり、第４図に示す構造式で表され
る（ただし、Ｍはアルミニウム，シリコン，錫．チタン
、ｍは２以上４以下でｍ≦ｎの整数、ｎはアルミニウム
が３，錫がまたは４，シリコンとチタンとが４、Ｒ．，
Ｒ，ｏは炭素および水素，炭素，水素および酸素、また
は炭素，水素および窒素からなる基である。このグルー
プに属する有機金属化合物において、有機アルミニウム
化合物はアルミニウムトリエトキシド，アルミニウムト
リーｉ−プロポキシド等であり、有機シリコン化合物は
ジメチルジメトキシシラン．メチルトリメトキシシラン
，テトラメトキシシラン，テトラエトキンシランメチル
ハイド口ジェンジメトキシシラン　ジメチルビニルエト
キシシラン，ジフェニルジメトキシシラン等であり、有
機錫化合物は錫トリ一〇一ブトキシド等であり、有機チ
タン化合物はテトラｉ−プロポキシチタン，テトラーｎ
−ブトキンチタン．テトラキス（２−エチルヘキソキシ
）チタン，ジーｉ−プロポキシ・ビス（アセチルアセト
ナト）チタン，ジーｎ−ブトキシ・ビス（トリエタノー
ルアミナト）チタンである。そして、第５図に示す構造
式で表される有機金属化合物である（ただし、Ｒ１１は
アルキル基、ｎは２以上の整数）。

これら第一および第二のグループから選択された添加剤
を２種以上ポリフエニレンオキサイドに添加しても同様
の優れた効果が得られる。さらに、第一のグループから
選択された添加剤を単独で使用する場合には、１９０℃
以上の温度による熱処理で効果が得られ、第二のグルー
プに属する添加剤を単独で使用した場合と第一のグルー
プに属する添加剤とを併用した場合には、９０℃以上の
温度で熱処理した場合でも効果がある。

以上のことから、熱処理条件に応じて添加剤の種類ある
いは添加剤の添加含有量を決定することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について、説明する。

〔実施例１〕 厚さ２μｍのポリフェニレンサルファイドからなるプラ
スチックフィルムの両面に、アルミニウムを厚さ４００
Ａに蒸着して電極を形威した。そして、ポリフエニレン
オキサイドに１０部のメチルハイドロジェンポリシロキ
サンを添加した誘電体用樹脂組成物を、さらに両蒸着電
極上にそれぞれ厚さ１μｍに塗布して誘電体層を形成し
、両面蒸着両面コーティングフィルムを得た。次に、そ
の両７面蒸着両面コーティングフィルムを数百枚積層し
、積層体端面に亜鉛を溶射してメタリコン層を形成して
、母コンデンサを得た。

この母コンデンサを９０〜１２０℃の範囲内の温度まで
昇温した後、１６０℃の温度で１２０時間、さらに２０
０℃の温度で１時間加熱することにより、熱処理を施し
た。熱処理後、母コンデンサをスライス切断してコンデ
ンサ素子とし、このコンデンサ素子のメタリコン層にコ
ムリードを溶接した。そして、エボキシ樹脂によりモー
ルド外装を施してから、コムリードを加工して外部電極
とし、フィルムコンデンサを得た。

〔実施例２〕 ポリフェニレンオキサイドに、第６図に示す構造式で表
されるジーｉ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトナト
）チタンを１０部添加した誘電体用樹脂組底物を用いて
、実施例１と同様にしてフィルムコンデンサを得タ。

〔実施例３〕 ポリフエニレンオキサイドに、１０部のメチルハイドロ
ジェンポリシロキサンと、１０部のジーｉ−ブロポキシ
・ビス（アセチルアセトナト）チタンとを添加した誘電
体用樹脂組成物を用いて、実施例１と同様にしてフィル
ムコンデンサを得た。

〔実施例４〕 ポリフェニレンオキサイドに、１０部のテトラメトキシ
チタンを添加した誘電体用樹脂組成物を用い、実施例１
と同様にしてフィルムコンデンサを得た。

〔実施例５〕 ポリフェニレンオキサイドに、０、５部のメチルハイド
ロジエンボリシロキサンを添加した誘電体用樹脂組成物
を用い、実施例１と同様にしてフィルムコンデンサヲ得
タ。

〔実施例６〕 ポリフェニレンオキサイドに、２０部のメチルハイドロ
ジェンポリシロキサンを添加した誘電体用樹脂組戊物を
用い、実施例１と同様にしてフィルムコンデンサを得た
。

〔実施例７〕 ポリフェニレンオキサイドに、０．５部のメチルハイド
ロジェンポリシロキサンと、１部のジーｉ一プロボキシ
・ビス（アセチルアセトナト）チタンとを添加した誘電
体用樹脂組成物を用い、実施例１と同様にしてフィルム
コンデンサを得た。

〔実施例８〕 ポリフェニレンオキサイドに、ＩＯ部のメチルトリメト
キシシランと、５部のジーｉ−プロポキシ・ビス（アセ
チルアセトナト）チタンとを添加した誘電体用樹脂組成
物を用い、実施例１と同様にしてフィルムコンデンサを
得た。

〔実施例９〕 ポリフェニレンオキサイドに、１０部のジェチルジエト
キシシランと、１部のジーｉ−プロポキシ・ビス（アセ
チルアセトナト）チタンとを添加した誘電体用樹脂組成
物を用い実施例１と同様にしてフィルムコンデンサを得
た。

〔実施例１０〕 ボリフ二二レンオキサイドに、０。５部のテトラ−ｎ−
ブトキシチタンを添加した誘電体用樹脂組威物を用い、
実施例ｌと同様にしてフィルムコンデンサを得た。

〔実施例１１〕 ポリフェニレンオキサイドに、０．５部の錫トリーｎ−
ブトキシドを添加した誘電体用樹脂組成物を用い、実施
例１と同様にしてフィルムコンデンサを得た。

〔実施例１２〕 ポリフェニレンオキサイドに、１部のアルミニウムトリ
ーｉ−プロポキシドを添加した誘電体用樹脂組成物を用
い、実施例１と同様にしてフィルムコンデンサを得た。

〔実施例１３〕 ポリフエニレンオキサイドに、第７図に示す構造式で表
される有機金属化合物を２部添加した誘電体用樹脂組成
物を用い、実施例ｌと同様にしてフィルムコンデンサを
得た。

〔従来例〕

ポリフェニレンオキサイドのみの誘電体用樹脂組戊物を
用い、実施例１と同様の手法でフィルムコンデンサを得
た。

以上のようにして得た本発明の実施例のフィルムコンデ
ンサと従来例のフィルムコンデンサとをそれぞれ５０個
用い、乾燥後と、温度４０℃，相対湿度９５％の雰囲気
における吸湿後との間での平均静電容量増加率と、フィ
ルムコンデンサから取出したコーティング誘電体の熱変
形温度とを第１に示す。

この結果から明らかなように、本発明によれば、吸湿に
よる静電容量増加率をいちじるしく低減でき、特性の向
上が可能となり、さらに熱変形温度も向上するため、耐
熱性を向上させることができる。

（以下余白） また、本発明において、有機金属化合物として上記実施
例で示した化合物に限られるものではなく、分子中に少
なくとも二つのＨ基がけい素に結合した構造のポリシロ
キサン、分子中に少なくとも二つのＯＲ基（Ｒは炭素お
よび水素、炭素９水素および酸素、または、炭素，水素
，窒素および酸素からなる基）が金属原子に結合した構
造の有機アルミニウム化合物，有機シリコン化合物，有
機錫化合物，ならびに有機チタン化合物を単独であるい
は併用しても、上記実施例と同様の良好な結果が得られ
た。

そして、熱処理の最終温度を２３０℃以上としたモール
ド外装を省略したチップ型のフィルムコンデンサにおい
ても、吸湿による静電容量増加率が２．５％以下で、ポ
リフェニレンオキサイドの熱変形温度が２２０℃以上で
あるという良好な結果が得られた。

さらに、ポリフェニレンオキサイドに有機金属化合物を
添加した薄板について、同様な熱処理を行った場合でも
、その見掛の比誘電率の増加率゛が２．５％以下となり
、良好な結果が得られた。

また、誘電体損失や絶縁抵抗の特性に関して、有機金属
化合物を添加して熱処理を実施しても、その増加あるい
は低下といった問題もなく、良好な結果が得られた。

発明の効果 本発明によれば、ポリフエニレンオキサイドに有機金属
化合物を添加しているので、熱処理を必要とする用途に
おいて、吸湿による見掛けの比誘電率増加がいちじるし
く低減され、良好な電気特性を有する誘電体が提供でき
るようになった。また、この誘電体用樹脂組戒物を用い
たフィルムコンデンサは吸湿による静電容量増加率が小
さくなり、温度による比誘電率も安定であるため、環境
変化による静電容量がきわめて安定となった。そして、
同時にコーティング誘電体の熱変形温度が上昇すること
から、歩留が向上する等製造が容易となり、低コスト化
が可能となったこと、そしてフィルムコンデンサ素子の
はんだ耐熱性の向上が実現され、本来耐熱性が低いとさ
れていたフィルムコンデンサの使用対象範囲を大幅に拡
大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリフエニレンオキサイドの構造を示す図、第
２図（ａｌ〜（ｅｌはポリフェニレンオキサイドが空気
と接触した状態で熱処理されたときに化学的に変化する
様子を示す図である。第３図〜第５図はそれぞれ本発明
において使用される有機金属化合物の構造を示す図、第
６図および第７図はそれぞれ本発明の実施例において使
用される有機金属化合物の構造を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポリフェニレンオキサイドに少なくとも有機金
   属化合物を添加したことを特徴とする誘電体用樹脂組成
   物。
2. （２）　有機金属化合物として、分子中に少なくとも二
   つのＨ基がけい素に結合した構造のポリシロキサン、分
   子中に少なくとも二つのＯＲ基（Ｒは炭素および水素、
   炭素、水素および酸素、または、炭素、水素、窒素およ
   び酸素からなる基）が金属原子に結合した構造の有機ア
   ルミニウム化合物、有機シリコン化合物、有機錫化合物
   、ならびに有機チタン化合物を単独であるいは併用して
   添加した請求項（１）記載の誘電体用樹脂組成物。
3. （３）　プラスチックフィルムと、前記プラスチックフ
   ィルムの両面上に形成されている蒸着電極と、前記蒸着
   電極の少なくとも一方の表面上に形成されている誘電体
   層とを有し、前記誘電体層がポリフェニレンオキサイド
   に少なくとも有機金属化合物を添加した誘電体で構成さ
   れていることを特徴とするフィルムコンデンサ。
4. （４）　プラスチックフィルムと、前記プラスチックフ
   ィルムの両面上に形成されている蒸着電極と、前記蒸着
   電極の少なくとも一方の表面上に形成されている誘電体
   層とを有し、前記誘電体層が、分子中に少なくとも二つ
   のＨ基がけい素に結合した構造のポリシロキサン、分子
   中に少なくとも二つのＯＲ基（Ｒは炭素および水素、炭
   素、水素および酸素、または、炭素、水素、窒素および
   酸素からなる基）が金属原子に結合した構造の有機アル
   ミニウム化合物、有機シリコン化合物、有機錫化合物、
   ならびに有機チタン化合物からなる化合物群から選択さ
   れた少なくとも一つもしくは二つ以上の有機金属化合物
   をポリフェニレンオキサイドに添加した誘電体で構成さ
   れていることを特徴とするフィルムコンデンサ。