JPH11204368A

JPH11204368A - 金属化フィルムチップコンデンサ

Info

Publication number: JPH11204368A
Application number: JP10014775A
Authority: JP
Inventors: Tamio Miyauchi; 民雄宮内; Kazuo Muroga; 和夫室賀; Kiichiro Nakamura; 喜一郎中村
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】外装レス大容量の湿式フィルムチップコンデ
ンサの外形変形を防止し、耐湿性，耐熱性及び誘電正接
特性を改良し、外部電極の接続信頼性の高い湿式コンデ
ンサを得ることを目的とすること。【解決手段】上記の目的を達成する手段として、コン
デンサ素子５の端面６に第１メタリコン層８構成成分に
アルミニウム７０〜９０％の範囲，シリカ１０〜３０％
の範囲を用い、さらに第２メタリコン層９構成成分とし
て錫９０〜９６％の範囲，亜鉛２．５〜６％の範囲，残
部が銅，Ｓｂからなるメタリコン材料を採用することに
より、耐湿性，耐熱性の向上を図るとともに、誘電正接
の改善も実現しようとするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属化フィルムチ
ップコンデンサの製造方法の改良に関する。特に大容量
の無外装湿式金属化フィルムチップコンデンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、電子機器のパッケージ技術の急速
な進展にともない、インターネット，パソコン通信など
通信網の発達により電子部品の小型化，高機能化が求め
られ、フィルムコンデンサもこの例にもれず、フィルム
チップ大容量（０．１〜２．０μＦの範囲）のチップ化
率が急速に上昇しているが、しかし、前記金属化プラス
チックフィルム１１の融点が低く、リフロー法，はんだ
付け等において耐熱性が劣るとともに、特性の劣化，外
形の変形，メタリコン層のクラック２２発生等の問題が
あり、大容量のフィルムチップ化率が他のコンデンサに
比較してなかなか進展しなく、低かった。

【０００３】また、金属化フィルムコンデンサは、一般
的に誘電体であるプラスチックフィルム１１にアルミニ
ウムの金属を蒸着して、金属薄膜を形成し、この金属薄
膜を内部電極１２とした金属化プラスチックフィルム１
３を用いている（図２参照のこと。）。

【０００４】次いで、前記金属化プラスチックフィルム
１３を複数枚重ね合せ、互にズラシ巻回し得たコンデン
サ素子１５とし、このコンデンサ素子１５の両端面１６
に金属微粒子を吹き付け、外部電極１７としたコンデン
サ素子１５を形成し、このメタリコン付きコンデンサ素
子１５に含浸剤１５Ａを充てんし、これにリード線をは
んだ付けしたり、リードフレームを溶接し、さらに、は
んだ付けの場合の熱遮蔽や耐湿性の向上を目的とするた
めに外包材料としては、熱硬化性ポリマーとしては、エ
ポキシ樹脂を用いて、前記コンデンサ素子１５全体を被
覆しているが固化に時間を要する問題があった。

【０００５】また、従来の技術においては、ポリスチレ
ン，ポリエチレン等が主に用いられ、軟化温度は１００
〜１４０℃程の範囲である。

【０００６】次いで、メタリコンとしては、誘電体であ
るプラスチックフィルム１１をメタリコンの溶射熱より
保護し、特性の劣化を防止するとともに、蒸着した金属
であるアルミニウムとの物理的接触の付着強度を確保す
るために、融点が１６０℃〜２６０℃の範囲からなる合
金と亜鉛と鉛等の単一金属を用いている（図２参照のこ
と。）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年さらに小
型化，軽量化を図るために、外包材料の熱硬化性ポリマ
ーとしては、エポキシ樹脂でコンデンサ素子全体を被覆
していない、いわゆる無外装形湿式フィルムコンデンサ
が用いられることにより、

【０００８】例えば、第１の課題として、メタリコンの
融点が１６０〜２６０℃の範囲の合金であるはんだ（Ｐ
ｂ８１〜８５．５％，Ｓｎ９〜１１．０％，Ｚｎ，Ａ
ｇ，Ｓｂ）を用いた場合、フローやリフロー法により、
プリント配線板にはんだ付けした場合、メタリコンが溶
融し、電気的な接続特性劣化を起し、

【０００９】また、前記融点以下でも拡散反応により、
周囲のはんだに溶け出し、容量減少、断線事故を起す問
題があった。

【００１０】次いで、第２の課題としては、メタリコン
材料として、亜鉛を用いた場合には、環境劣化を起し、
誘電体であるプラスチックフィルム１１の表面に形成し
た蒸着薄膜との接続不良が発生し、絶縁劣化，誘電正接
の増加，容量減少及び断線事故等を起す問題があった
（図２参照のこと。）。

【００１１】次いで、第３の課題としては、鉛を用いた
場合には、蒸着金属であるアルミニウムに対して接続性
が悪く、急速充放電に適してなく、また、稼動初期に正
常な誘電正接特性が得られないという問題があった。

【００１２】次いで、第４の課題としては、厚さ１０〜
１５μｍ程の第１メッキ層に、ニッケルメッキ、また、
厚さ１５〜２５μｍ程の第２メッキ層に、はんだメッキ
を施す場合に、前記コンデンサ素子１５，端面１６、中
央部がメッキ薄く析出するため、クラック２２が起ると
いう問題があった（図３参照のこと。）。

【００１３】従って、本発明の目的は、上述の問題を解
決するとともに、特に、メタリコンによる外部電極７の
構成を改良し、耐熱性，耐湿性及び電気的特性の劣化の
ない湿式金属化フィルムチップコンデンサ１０を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、プラスチックフィルム１の表面にアルミ
ニウムを蒸着して、内部電極２を形成した金属化プラス
チックフィルム３を用い、前記金属化プラスチックフィ
ルム３を互にズラシ重ね合せて巻回後、耐熱性絶縁シー
ル用フィルム４を挿入巻回してコンデンサ素子５を設
け、このコンデンサ素子５の両端面６に外部電極７とな
るメタリコン微粒子を用い、メタリコン層を形成し得た
湿式金属化フィルムチップコンデンサにおいて、前記メ
タリコン層は、第１メタリコン層８と第２メタリコン層
９から構成され、この第１メタリコン層８の成分は、ア
ルミニウム７０〜９０％の範囲で、残部のシリカは１０
〜３０％範囲からなる材料を用い、前記第１のメタリコ
ン層８の厚さを１１０〜１３０μｍに構成することを特
徴とする湿式金属化プラスチックフィルムチップコンデ
ンサ１０を提供するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明の金属化フィルムチップ
コンデンサ１０は、厚さ２．０〜４．０μｍの範囲のプ
ラスチックフィルム１を用い、この表面にアルミニウム
を蒸着して内部電極２を形成、しかる後に、前記金属化
プラスチックフィルム３をズラシ重ね合せて巻回しコン
デンサ素子５を構成後、この両端面６にメタリコン２層
構造からなる外部電極７を構成し、この第１メタリコン
層８の成分をアルミニウム７０〜９０％の範囲、残部が
シリカ１０〜３０％の範囲で、この第１メタリコン層８
の厚さを１１０〜１３０μｍの範囲に形成、

【００１６】しかる後に、第２メタリコン層９の成分を
錫（Ｓｎ）９０．０〜９６．０％の範囲、亜鉛（Ｚｎ）
２．５〜６．０％の範囲、銅１．０〜２．５％の範囲、
Ｓｂ０．５〜１．５％の範囲で、この第２メタリコン層
９の厚さを３００〜４００μｍの範囲に形成することに
より、耐熱性，耐湿性及び電気的な接続、特性等の改良
を行うものである。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を示す図１に基づ
いて説明する。

【００１８】（実施例１）以下に、この発明の実施例を
示す図１において、まずポリフェニレンスルフィド１に
内部電極２であるアルミニウムを蒸着して、金属薄膜を
形成した金属化ポリフェニレンスルフィド３を２枚用
い、これを互にずらし巻回し、最外周に耐熱性絶縁シー
ル用フィルム４を蒸着したコンデンサ素子５を形成す
る。

【００１９】次いで、前記コンデンサ素子５の端面６に
メタリコン層の２層構造からなる外部電極７を構成し、
この２層構造は、第１メタリコン層８と第２のメタリコ
ン層９より構成する。

【００２０】次いで、前記第１のメタリコン層８は、厚
さ１１０〜１３０μｍの範囲で、好適は１２０μｍであ
り、また、前記第１メタリコン層８の厚さ１１０μｍ未
満では、第１メタリコン層８とコンデンサ素子５の端面
６との付着強度低下を起し、さらに１３０μｍを超すと
電気アーク溶射の熱量が蓄積され、金属薄膜が熱劣化を
起すためいずれも適していない。

【００２１】次いで、前記第１メタリコン層８の成分
は、アルミニウム７０〜９０％の範囲、残部がシリカ１
０〜３０％の範囲にて、構成され温度の液相線５８０℃
であり、前記、アルミニウム７０％未満になると、線材
の硬度が上昇し作業性に不都合が起き、また、９０％を
超えると第１メタリコン層８を平滑に構成するのが難し
くなり、いずれも適していない。

【００２２】次いで、前記第１のメタリコン層８のシリ
カ１０〜３０％の範囲にて構成され、また、１０％未満
になると融点が最高約６００℃まで上昇し、内部電極２
であるアルミニウム金属薄膜を損傷して、付着強度が低
下し、電気的な特性劣化を起すため適してない。

【００２３】次いで、前記第１メタリコン層８の構成に
おいて、直径１．２φmmの線材を用い、電気アーク溶射
方法により、前記コンデンサ素子５の端面６に厚さ１１
０〜１３０μｍの範囲に形成する。

【００２４】この電気アーク溶射条件は、印加電圧が１
９〜２１Ｖ．Ｄ．Ｃの範囲，吹付圧空圧力を４．５〜
５．５kg／cm²の範囲，流量が１．５５〜１．６５ｍ³／
分の範囲，線材の送りを４５〜５５mm／秒の範囲，溶射
距離を１９０〜２１０mmの範囲，溶射速度を４５〜５５
mm／秒の範囲とする。

【００２５】次いで、前記第１のメタリコン層８の上に
厚さ３００〜４００μｍの範囲に線径１．６mmを用い、
第２メタリコン層９を構成し、また前記第２メタリコン
層９の厚さ３００μｍ未満の場合には、物理的な付着強
度の低下と熱劣化を起し、さらに４００μｍを超えた場
合には、外形寸法が大きくなり小型化等に適していな
い。

【００２６】次いで、前記第２メタリコン層９の成分
は、錫（Ｓｎ）９０．０〜９６．０％の範囲で好適は９
４％であり、また９０％未満になると、線材の硬度がア
ップし、線材送りに問題が起き、さらに９６．０％超え
ると電気アーク溶射方法にて第２メタリコン層９を構成
するのに不都合が起り、いずれも適していない。

【００２７】次いで、亜鉛（Ｚｎ）２．５〜６．０％の
範囲で、好適は３％程であり、銅（Ｃｕ）は１．０〜
２．５％の範囲で好適は２％程であり、Ｓｂは０．５〜
１．５％の範囲で好適は１％程である。また、温度液相
線は約３１１．５℃程で電導率は約１３．５％程であ
る。

【００２８】次いで、前記第２メタリコン層９を構成す
る電気アーク溶射条件は、前記第１メタリコン層８を構
成する場合と同一であるが線送りが異なり、第１電気ア
ーク溶射機を線材１．６mmφで送りが３０mm／秒とし、
第２電気アーク溶射機を線材１．６mmφで送りが６０mm
／秒である。

【００２９】次いで、本発明にて主に以下の様に改良さ
れたので記載する。

【００３０】その第１として、メタリコン成分に鉛を用
いないために、アルミニウム蒸着金属薄膜との電気的な
接続性が改良され、さらに物理的な付着強度が向上し外
形の変形等も防止出来るようになった。

【００３１】その第２として、メタリコン成分に亜鉛を
用いないために環境劣化を防止し、耐湿性（８５℃，８
５％，１０００Ｈｒ以上）電気的な特性（誘電正接，絶
縁抵抗，断線等）が向上し得た。

【００３２】その第３として、メタリコン成分に、はん
だ合金（鉛８５％，錫１０％，その他５％）を用いない
ために、フロー，リフロー及びはんだ付けした場合にメ
タリコン層が温度２４０℃にて溶融することなく電気的
な特性劣化を防止でき得た。

【００３３】その第４として、前記コンデンサ素子５の
熱劣化を防止可能なために図４に周波数と誘電正接につ
いて示す様に周波数１ＫＨｚの場合に誘電正接の値が
０．５％から０．４％に向上し得た。

【００３４】次いで、前記第２メタリコン層９を構成
し、しかる後に、メタリコンのバリ，突起を物理的に除
去し、その後、このコンデンサ素子５に金属化プラスチ
ックフィルム３のフィルム厚さ１μｍに対し８０Ｖ．Ｄ
Ｃの電圧を１秒間程印加処理する。

【００３５】次いで、前記メタリコン付きコンデンサ素
子５に含浸剤（エポキシ樹脂）５Ａを４〜６時間真空加
圧含浸を施し、その後機械的な分離機を用い、余剰な含
浸剤５Ａを除去する。しかる後、温度１１０〜１４０℃
の範囲，２〜５時間程加熱して仮硬化し、さらに温度１
４０〜１９０℃の範囲で、加熱を１４〜１８時間の範囲
で行い本硬化する。

【００３６】次いで、上記第２メタリコン層９面上をエ
ンドミルの刃を用い、平滑に切削研磨し、外部電極７を
構成し得た本発明の金属化フィルムチップコンデンサ１
０が得られるものである。

【００３７】金属化プラスチックフィルム３としては、
ポリフェニレンスルフィドフィルムの他に耐熱性フィル
ムとして、ポリイミドフィルム，アラミドフィルム，ポ
リチレンナフタレートフィルムを用いても前記と同一な
効果が得られる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ素子５の端
面６に第１メタリコン層８構成成分にアルミニウム７０
〜９０％の範囲，シリカ１０〜３０％の範囲，さらに第
２のメタリコン層９の構成成分に錫９０〜９６．０％の
範囲，亜鉛２．５〜６．０％の範囲，残部を銅１．０〜
２．５％，Ｓｂ０．５〜１．５％の範囲を用いることに
より、従来技術２３よりも耐湿性（１０００Ｈｒ以上）
と耐熱性（２２０℃→２４０℃）が向上し、さらに図４
に示すように周波数１ＫＨｚの場合に、誘電正接０．１
％改良出来得、コンデンサ素子５とメタリコン層との接
触が大きく改善されるため非常に信頼性の高いフィルム
チップコンデンサ１０を得ることが実現し、産業上寄与
する効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図。

【図２】従来の技術に係る金属化フィルムチップコンデ
ンサを示す断面図。

【図３】従来の技術に係る故障外部電極を示す模式断面
図。

【図４】本発明の周波数に対する誘電正接の変化を示
す。

【符号の説明】

１…プラスチックフィルム２…内部電極３…金属化
プラスチックフィルム４…耐熱性絶縁シール用フィルム５…コンデンサ素子５Ａ…含浸剤（エポキシ樹脂）６…端面７…外部電
極８…第１メタリコン層９…第２メタリコン層１０…本発明の金属化フィルムチップコンデンサ１１…プラスチックフィルム１２…内部電極１３…金属化フィルムチップコンデンサ１４…絶縁シ
ール用フィルム１５…コンデンサ素子１５Ａ…含浸剤１６…端面
１７…外部電極１８…第１メタリコン層１９…第２メタリコン層２
０…第１メッキ層２１…第２メッキ層２２…クラック２３…従来の技術に係る金属化フィルムチップコンデン
サ

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】（実施例１）以下に、この発明の実施例を
示す図１において、まずポリフェニレンスルフィド１に
内部電極２であるアルミニウムを蒸着して、金属薄膜を
形成した金属化ポリフェニレンスルフィド３を２枚用
い、これを互にずらし巻回し、最外周に耐熱性絶縁シー
ル用フィルム４を巻着したコンデンサ素子５を形成す
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村喜一郎長野県上水内郡信州新町155番地の２日立エーアイシー株式会社新町コンデンサ社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルム（１）の表面にア
ルミニウムを蒸着して、内部電極（２）を形成した金属
化プラスチックフィルム（３）を用い、前記金属化プラ
スチックフィルム（３）を互にズラシ重ね合せて巻回後
耐熱性絶縁シール用フィルム（４）を挿入巻回してコン
デンサ素子（５）を設け、このコンデンサ素子（５）の
両端面（６）に外部電極（７）となるメタリコン微粒子
を用い、メタリコン層を形成し得た湿式金属化フィルム
チップコンデンサにおいて、前記メタリコン層は、第１
メタリコン層（８）と、第２メタリコン層（９）から構
成され、この第１メタリコン層（８）の成分はアルミニ
ウム７０〜９０％範囲、残部のシリカは、１０〜３０％
範囲からなる材料を用い、前記第１メタリコン層（８）
の厚さを１１０〜１３０μｍに構成することを特徴とす
る湿式金属化フィルムチップコンデンサ（１０）。
【請求項２】請求項１において、プラスチックフィル
ム（１）がポリフェニレンスルフィドまたはポリエチレ
ンテレフタレートで、この厚さを２〜４μｍの範囲であ
ることを特徴とする湿式金属化フィルムチップコンデン
サ（１０）。
【請求項３】請求項１において、外部電極（７）はメ
タリコン層２層の構成から成り、前記メタリコン２層の
うち第１メタリコン層（８）がアルミニウム７０〜９０
％の範囲、残部がシリカ１０〜３０％の範囲の材料で構
成され、前記第２メタリコン層（９）の成分は、錫（Ｓ
ｎ）９０．０〜９６．０％の範囲、亜鉛（Ｚｎ）２．５
〜６．０％の範囲、銅１．０〜２．５％の範囲、Ｓｂ
０．５〜１．５％の範囲の材料で構成され、この第２メ
タリコン層（９）の厚さが３００〜４００μｍの範囲に
構成されて成ることを特徴とする湿式金属化フィルムチ
ップコンデンサ（１０）。