JPH04152614A - チップフィルムコンデンサの製造方法 - 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 本発明は電子機器や電気機器に用いられる面実装用モー
ルドレスチップフィルムコンデンサの製造方法に関する
。

従来の技術 近年、エレクトロニクス技術の進歩に伴って、エレクト
ロニクス技術を使用した電気機器９通信機器、制御機器
などは多機能化と小型化が進んでいる。

これらの電子機器の小型化推進に当たっては、回路を小
型に構成するため、回路を構成する受動部品への小型化
が強（要望されている。その代表例が抵抗器、コンデン
サ、コイルなどの受動部品のチップ化による小型化であ
る。また、受動部品のチップ化と共に回路を構成するプ
リント基板への部品実装方法も、従来より高密度に実装
できる面実装工法へと移ってきている。この面実装工法
は基板の片面、あるいは両面に部品を接着剤、もしくは
クリームはんだで固定し、はんだ浴槽と高熱炉内を通過
（以後、面実装リフローと略す）させることにより、は
んだ付けを行っている。したがって構成部品は直接高温
に曝され、部品本体に加わる温度は従来のリード付き部
品のリード線のみはんだ浴槽に浸漬させる工程に比べ非
常に高くなる。例えば、フィルムコンデンサの場合、従
来のリード付きでリード線のみはんだ付けを行った時の
コンデンサの内部温度は１００〜１３０℃であるのに対
し、チップフィルムコンデンサをはんだ付けしたときの
内部温度は２１０〜２４０℃であり、約１００℃高くな
っている。また、機器を小型化するために機器内に存在
する空間部を削減し基板構成密度を高（する構成を用い
ることから、電子機器の作動中に能動電子部品（ＩＣ，
トランジスター、ダイオードなど）から発生した熱が機
器内に蓄積し、機器内の温度は上昇する。

以上のようにチップ部品の使用状況は、従来のリード付
き部品に比べ温度的に非常に厳しくなっているうえ、よ
り一層の小型化が要求されている。

フィルムコンデンサを、面実装に対応するためチップ化
、小型化するのに、有効な方法として、できるだけ耐熱
特性の高い誘電体フィルムに金属蒸着を施した金属化フ
ィルムを用いてコンデンサ素子を構成することと、コン
デンサ容量に直接関係ない部分を極力削減すること、す
なわち外装をできるだけ単純な構成にすることが必要で
ある。

現在、面実装対応のフィルムコンデンサの中で、最も小
型化の進んだ構成のものとしては、第８図および第９図
に示すモールドレス型チップコンデンサを挙げることが
できる。

第８図（ａ）　、　（ｂ）に示すモールドレス型チップ
コンデンサは、片面に金属蒸着層３２を設けた誘電体フ
ィルム３１を金属蒸着層３２を上側になるようにして積
層し、両側面に金属を溶射して形成した外部溶射端面電
極３３を設け、その外側に外部はんだメツキ電極３４を
形成する。このように構成したコンデンサを簡易保護膜
外装３５で被覆して完成する。

また、第９図（ａ）、（ｂ）に示すモールドレス型チッ
プコンデンサは、両面に金属蒸着層３７を設けた誘電体
フィルム３６と合せ用誘電体フィルム３８を交互に積層
し、両側面に金属を溶射して形成した外部溶射端面電極
３９を設け、その外側に外部はんだメツキ電極４０を形
成する。このように構成したコンデンサを簡易保護膜外
装４１で被覆して完成する。

これは、従来のフィルムコンデンサの外装（モールド）
をほとんど除去したものであり、約０．１閣厚の極薄い
保護膜３５をコンデンサ素子の外側に被覆した構成とな
っている。従来のフィルムコンデンサの外装は、特に、
面実装対応の場合など、はんだ耐熱性を付与するために
数−の厚さに及ぶことも珍しくなく、このモールドレス
型チップコンデンサは、画期的な小型商品である。

このモールドレス型チップコンデンサが、簡易的な保護
膜のみで、面実装対応のはんだ耐熱性を得ることができ
るのは、その誘電体フィルムとして、ポリフェニレンサ
ルファイド（以下ＰＰＳと略す）フィルムや、ポリエチ
レンナフタレート（以下ＰＥＮと略す）フィルムなど高
耐熱性を有するプラスチックフィルムを用いていること
による。

しかしながら、これら耐熱性のプラスチックフィルムを
用いるだけでは、モールドレス型チップコンデンサとは
なり得ない。プラスチックフィルム自体がはんだ耐熱性
を有していても、延伸工程を経て製造されるこれらのフ
ィルムには、熱ひずみが凍結されており、加熱すると必
ず熱収縮を引き起こす。例えば。耐熱フィルムで構成し
たコンデンサ素子を２２０℃〜２３０℃程度のはんだ槽
の中に投入すると、フィルムの熱収縮により、素子が太
き（変形する。この変形を防止するために、プラスチッ
クフィルムの熱処理が必要不可欠となる。一般に、−度
ある温度で熱処理を施したこれらフィルムは、その処理
温度以下の範囲内の温度であれば、フィルムの収縮率は
劇的に小さくなる。

すなわち、金属化フィルムを積層または巻回を行ない、
端面電極を形成したのちに、はんだ耐熱性を付与させる
ために、少なくとも面実装時の温度２２０℃以上の雰囲
気下で適当なプレス圧力を加えながら、コンデンサ素子
に熱処理を施す手法がとられている。耐熱性を有するチ
ップフィルムコンデンサを得るには前述の高温による熱
処理工程は必要不可欠となっている。

発明が解決しようとする課題 ところが、このような高温での熱処理を有機フィルムコ
ンデンサに施すことにより、コンデンサ素子を構成する
誘電体フィルム層間の接着力が極端に強化される。その
ため、本来、金属化フィルムコンデンサの大きな特徴の
−っである自己回復作用（セルフヒーリング）が充分に
発現しな（なる。

この自己回復作用とは第１０図（ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うなプロセスで形成されるものである。電極を構成する
金属化フィルムにはもともと多少の欠陥が存在している
が、この欠陥は、瞬間的あるいは連続的に電圧を印加さ
れた場合、容易に破壊されて短絡状態となる。

しかし、その後、短絡電流により、破壊部近傍の蒸着電
極層が飛散して消失し、電気絶縁性は回復する。この自
己回復作用機構が、金属化フィルムコンデンサの信頼性
を向上させ、また小型化を可能にしている。

しかし、この自己回復作用を充分に発現するためには、
蒸着電極層および誘電体を酸化させるたるに必要な最小
限の酸素と、発生ガスや生成物を飛散させるのに必要な
最小限の空間が必要である。しかし、コンデンサ素子を
構成する誘電体フィルムの眉間の接着力が強化された場
合、酸素と空間不足から自己回復性が発現しに（（なる
。

このことは、自己回復作用を有するフィルムコンデンサ
は、多少のフィルム欠陥があってもこの自己回復作用に
より、コンデンサ自体の破壊には至らない。しかし、誘
電体フィルムの層間接着力が極度に強化されたモールド
レス型チップコンデンサにおいては、同じ電圧を印加し
た場合でも、自己回復作用が働かず、欠陥部での小破壊
でさえも致命的なコンデンサの破壊となり、コンデンサ
の機能を失う。

実際、自己回復作用を有する金属化フィルムコンデンサ
に比べ、モールドレス型チップコンデンサの電位傾度（
誘電体の単位厚み当たりに印加可能な定格電圧値）は約
半分程度の値となっている。

現在、面実装対応のチップ部品には、さらに小型化が要
求されており、チップコンデンサの電位傾度向上は避け
られない課題となっている。

本発明はこのような課題を解決するもので、高温の熱処
理を施しても、誘電体フィルム間の極度な接着力向上が
発生せず、自己回復作用により欠陥を補修して電位傾度
の高いチップフィルムコンデンサの製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、片面金属化フィル
ムの少なくとも一方の面に剥離剤をコーティングする工
程と、前記剥離剤をコーティングした金属化フィルムを
積層体または巻回体に形成し、前記積層体または前記巻
回体を各コンデンサ要素の蒸着電極引出し端面となる位
置で切断して、前記蒸着電極引出し端面側部分を反応性
のガスに接触させて選択的に除去する工程と、端面電極
を形成する工程と、コンデンサ素子に耐熱性を付与する
ための熱処理工程とを少なくとも含むようにしたもので
ある。

また、両面金属化フィルムの両面、または、合せフィル
ムの両面に、両面金属化フィルムと合せフィルムがそれ
ぞれ分離するように剥離剤をコーティングする工程と、
前記コーティング後の金属化フィルムを積層体または巻
回体に形成し、前記積層体または前記巻回体を各コンデ
ンサ要素の蒸着電極引出し端面となる位置で切断して、
前記蒸着電極引出し端面部分を反応性のガスに接触させ
て選択的に除去する工程と、端面電極を形成する工程と
、コンデンサ素子に耐熱性を付与するための熱処理工程
とを少な（とも含むようにしたものである。

また、金属化フィルムにコーティングする離型剤として
、フッ素樹脂系またはシリコーン樹脂系の剥離剤のいず
れかを用い、誘電体フィルムとしてポリエチレンナフタ
レートフィルムまたはポリフェニレンサルファイドフィ
ルムのいずれかを用い、２００℃以上の熱処理を行い、
形成されたコンデンサ素子を耐熱性フィルムからなる簡
易保護膜で被覆するようにしたものである。

作用 このようなモールドレス型チップフィルムコンデンサの
製造方法により、高温での熱処理を有機誘電体フィルム
に施しても、フィルム間で極端に接着力が大きくなるこ
とを任意に制御できるので、金属化フィルムコンデンサ
が有する本来の自己回復作用が発現し、高電位傾度のモ
ールドレスタイプのフィルムコンデンサを得ることがで
きる。

また、誘電体層間の剥離剤として、それ自体、充分な耐
熱性を有するジメチルポリシロキサンなどのシリコーン
樹脂系剥離剤や、フロロアルキルノン酸エステルなどの
フッ素樹脂系剥離剤を用いることにより、充分なはんだ
耐熱性を有するモールドレスタイプのチップフィルムコ
ンデンサを得ることができる。同時に、これらシリコー
ン樹脂や、フッ素樹脂系化合物が網目状に架橋構造をと
り、この網目が比較的大きいので、水分の拡散性が良好
になり、耐湿特性の大幅な向上が可能となる。この耐湿
特性向上のメカニズムは、例えば、半導体チップの半導
体ジャンクションコーティング材を、エポキシ樹脂から
シリコーン樹脂に変えることにより、アルミニウム蒸着
配線の腐食が殆どなくなり、大幅な耐湿特性の向上が得
られたことと、はぼ同一の原理で理解される。

実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

（実施例１） 第１図（ａ）、（ｂ）に本発明の実施例１のモールドレ
ス型チップフィルムコンデンサの構成を示す。

厚さ０．２μｍのＰＰＳフィルム１の片面上に約３００
Ａ厚のアルミニウム蒸着電極２を形成し金属化プラスチ
ックとし、前記金属化プラスチックの片面上にメチルハ
イドロジエンポリシロキサンを主成分とした剥離剤３を
ある一定厚に均一にコーティングする。剥離ギ１３をコ
ーティングした金属化フィルムを同じ向きに積層し、各
コンデンサ要素の蒸着電極引出し端面となる位置で切断
する。蒸着電極引出し端面部分を、反応性のガスに接触
ささせて選択的に除去した後、金属溶射により端面電極
４を形成した。このようにして得られる母体コンデンサ
素子は第３図に示すような構造で、離型剤２０を塗布し
た誘電体フィルム１８上の蒸着電極層１９に端面電極２
１が接触している。これを温度２４０℃の雰囲気下で、
素子のフィルム積層方向に適当な圧力をかけながら、所
定時間の熱処理を行い、端面電極４の最上部にはんだメ
ツキを行ってはんだメツキ電極５を形成する。このよう
にして得られた母体コンデンサ素子を所定の長さに切断
し、切断面に簡易保護膜６を被覆してモールドレス型チ
ップフィルムコンデンサを得た。

このチップコンデンサの初期昇圧破壊特性を第４図に、
耐湿負荷特性を第６図に示す。

（実施例２） 第２図（ａ）　、　（ｂ）に本発明の実施例２のモール
ドレス型チップフィルムコンデンサの構成を示す。

厚さ３．０μｍのＰＥＮフィルム７の両面上に約３００
Ａ厚のアルミニウム蒸着電極８を形成して金属化プラス
チックとする。合せフィルム９として厚さ３．０μｍの
ＰＥＮフィルムを用意し、合せフィルム９の両面に、フ
ロロアルキルリン酸エステルを主成分とする剥離剤１０
を、ある一定厚に均一にコーティングする。金属化フィ
ルムと剥離剤コーティング後の合せフィルムを交互に積
層した後、各コンデンサ要素の蒸着電極引出し端面とな
る位置で切断する。蒸着電極引出し端面部分を、反応性
のガスに接触させて選択的に除去した後、金属溶射によ
り端面電極１１を形成した。

このようにして得られる母体コンデンサ素子を、温度２
２０℃の雰囲気下で、素子のフィルム積層方向に適当な
圧力をかけながら、所定時間の熱処理を行い、端面電極
１１の最上部にはんだメツキを行ってはんだメツキ電極
１２を形成する。このようにして得られた母体コンデン
サ素子を所定の長さに切断し、切断面に簡易保護膜１３
を被覆してモールドレス型チップフィルムコンデンサを
得た。

このチップコンデンサの初期昇圧破壊特性を第５図に、
耐湿負荷特性を第７図に示す。

（比較例１） 第８図（ａ）　、　（ｂ）に比較例１のモールドレス型
チップフィルムコンデンサの構成を示す。

厚さ２．０μｍのＰＰＳフィルム３１の片面上に約３０
ＯＡ厚のアルミニウム蒸着電極３２を形成して金属化プ
ラスチックとし、この金属化プラスチックフィルムを同
じ方向に積層する。各コンデンサ要素の蒸着電極引出し
端面となる位置で切断した後、金属溶射により端面電極
３３を形成した。このようにして得られる母体コンデン
サ素子を、温度２４０℃の雰囲気下で、素子のフィルム
の積層方向に適当な圧力をかけながら、所定時間の熱処
理を行う。その後、端面電極３３の最上部にはんだメツ
キによりはんだメツキ電極３４を形成する。このように
して得られた母体コンデンサ素子を所定の長さに切断し
、切断面に簡易保護膜１８を被覆して、モールドレス型
チップフィルムコンデンサを得た。

このチップコンデンサの初期昇圧破壊特性を第４図に、
耐湿負荷特性を第５図に示す。

（比較例２） 第９図（ａ）　、　（ｂ）に比較例２のモールドレス型
チップフィルムコンデンサの構成を示す。

厚さ３．０μｍのＰＥＮフィルム３６の両面上に約３０
ＯＡ厚のアルミニウム蒸着電極３７を形成し、金属化プ
ラスチックとする。合せフィルム３８として、ＰＥＮ３
．０μｍを用意し、金属化フィルムと合せフィルム３８
を交互に積層する。

各コンデンサ要素の蒸着電極引出し端面となる位置で切
断した後、金属溶射により端面電極３９を形成した。こ
のようにして得られる母体コンデンサ素子を、温度２２
０℃の雰囲気下で、素子のフィルム積層方向に適当な圧
力をかけながら、所定時間の熱処理を行う。端面電極３
９の最上部にはんだメツキによりはんだメツキ電極４０
を形成する。このようにして得られた母体コンデンサ素
子を、所定の長さに切断し、切断面に簡易保護膜４１を
被覆してモールドレス型チップフィルムコンデンサを得
た。

このチップコンデンサの初期昇圧破壊特性を第５図に、
耐湿負荷特性を第７図に示す。

本発明の実施例１および実施例２によって得られたチッ
プコンデンサの初期昇圧破壊特性（第４図および第５図
）および耐湿負荷特性（第６図および第７図）は、比較
例１および比較例２によって得られたチップコンデンサ
の初期昇圧破壊特性（第４図および第５図〉および耐湿
負荷特性（第６図および第７図）よりも優れた特性を有
していることがわかる。

なお、実施例１においては、剥離剤として、シリコーン
系剥離剤を用いたが、フッ素系剥離剤またはその他の耐
熱性剥離剤またはそれらの混合溶液を用いてもよい。ま
た、実施例２において、剥離剤としてフッ素系剥離剤を
用いたが、シリコーン系剥離剤またはそれらの混合溶液
を用いてもよい。

本発明の実施例においては、誘電体フィルムとして、Ｐ
ＥＮフィルムおよび、ＰＰＳフィルムを、蒸着電極材料
としてアルミニウムを用いたが、これ以外の耐熱性プラ
スチックフィルムと金属材料との組み合わせを用いても
よい。

なお、本実施例においては、積層型コンデンサ素子につ
いて説明したが、巻回型コンデンサ素子でも本発明は効
果を発揮する。

発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように本発明によれ
ば、本来の金属化フィルムコンデンサが有する自己回復
作用を発現し、従来品よりも高い電位傾度が可能で、し
かも信頼性の高いチップフィルムコンデンサを得ること
ができる。

また、本発明の眉間の剥離剤として、シリコーン系剥離
剤あるいはフッ素系剥離剤を用いることで、チップ型コ
ンデンサとして、充分な耐熱性を確保しつつ、従来品よ
りも、耐湿特性の大幅な向上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例１のチップフィルムコン
デンサの構成を示す一部切欠斜視図、第１図（ｂ）は同
断面図、第２図（ａ）は実施例２のチップフィルムコン
デンサの構成を示す一部切欠斜視図、第２図（ｂ）は同
断面図、第３図は同端面電極の構造を示す断面図、第４
図は実施例１および比較例１の初期昇圧破壊試験結果を
示す図、第５図は実施例２および比較例２の初期昇圧破
壊試験結果を示す図、第６図は実施例１および比較例１
の耐湿負荷試験結果を示す図、第７図は実施例２および
比較例２の耐湿負荷試験結果を示す図、第８図（ａ）は
従来のチップフィルムコンデンサの構成を示す一部切欠
斜視図、第８図（ｂ）は同断面図、第９図（ａ）は別の
従来のチップフィルムコンデンサの構成を示す一部切欠
斜視図、第９図（ｂ）は同断面図、第１０図（ａ）〜（
Ｃ）は金属化フィルムコンデンサの自己回復機構を示す
工程図である。 １．７．１８・・・・・・誘電体フィルム、２．８．１
９・・・・・・蒸着金属、９・・・・・・合せフィルム
、３．１０゜２０・・・・・・剥離剤、４．１１．２１
・・・・・・端面電極、５．１２・・・・・・はんだメ
ツキ電極、６，１３・・・・・・簡易保護膜。 代理人の氏名　弁理士小蝦治明　ほか２名／３ 蕗　４１ｘ 初期薯凪碩壌特吐試験紹寒 個数 箪 図 ＠期昇氏ｌ皮ネ特作試験ら果 偲叡 第 図 ６ｏ’ｃ＃’Ｊ−貢、ネｔ（Ｑ力σトＳρＶ）％ｒＬ溝
〒町男−試銅し時間（凌） 枦ζ　、−甲５曖ミ　）〒　１ｆｌｌ九ン纂 図 （ａ＋） Ｃ′ ア 第 図 ｔり） 寥１０図 （（Ｚ、） （／Ｐ＞ フィルムＸ厚部 空景玉通じて放電 （ｒＩｌ、の起医ｌＪ室菅Ｊ敷零） 芝１電坂 加覧（、Ｒン悸↑Ｅ已優

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面金属化フィルムの少なくとも一方の面に剥離
   剤をコーティングする工程と、前記剥離剤をコーティン
   グした金属化フィルムを積層体または巻回体に形成し、
   前記積層体または前記巻回体を各コンデンサ要素の蒸着
   電極引出し端面となる位置で切断して、前記蒸着電極引
   出し端面側部分を反応性のガスに接触させて選択的に除
   去する工程と、端面電極を形成する工程と、コンデンサ
   素子に耐熱性を付与するための熱処理工程とを少なくと
   も含むチップフィルムコンデンサの製造方法。
2. （２）両面金属化フィルムの両面、または、合せフィル
   ムの両面に、両面金属化フィルムと合せフィルムがそれ
   ぞれ分離するように剥離剤をコーティングする工程と、
   前記コーティング後の金属化フィルムを積層体または巻
   回体に形成し、前記積層体または前記巻回体を各コンデ
   ンサ要素の蒸着電極引出し端面となる位置で切断して、
   前記蒸着電極引出し端面部分を反応性のガスに接触させ
   て選択的に除去する工程と、端面電極を形成する工程と
   、コンデンサ素子に耐熱性を付与するための熱処理工程
   とを少なくとも含むチップフィルムコンデンサの製造方
   法。
3. （３）金属化フィルムにコーティングする離型剤として
   、フッ素樹脂系またはシリコーン樹脂系の剥離剤のいず
   れかを用いる請求項１または請求項２のいずれかに記載
   のチップフィルムコンデンサの製造方法。
4. （４）誘電体フィルムとして、ポリエチレンナフタレー
   トフィルムまたはポリフェニレンサルファイドフィルム
   のいずれかを用い、２００℃以上の熱処理工程を行う請
   求項１または請求項２のいずれかに記載のチップフィル
   ムコンデンサの製造方法。
5. （５）コンデンサ素子に耐熱性を付与するための熱処理
   工程を施した後、前記コンデンサ素子を耐熱性フィルム
   からなる簡易保護膜で被覆する請求項１または請求項２
   のいずれかに記載のチップフィルムコンデンサの製造方
   法。