JPS5823114A - 複合フイルム - 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】 本発明は、コンデンサ等の銹電体材料に用いて好適な複
合フィルムに関するものである。

例えば、コンデンサや容量型スイッチなどに、ポリオレ
フィン、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ポリカー
ボネート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフ″オルエチレン、ポリ塩化ビニル、その他
各種の熱可塑性樹脂フィルムが使用されている。これら
のフィルムを用いたコンデンサ等の静電容量は、周知の
ように、フィルムの誘電率に比例し、フィルムの厚みに
反比例する。従って、フィルムの厚みはできる限り薄い
ことが好ましいが、この薄膜化には従来限度があった。

例えばヤング率の高い熱可塑性ポリエステルフィルムで
は２μのものも市販されているが、その他の樹脂のフィ
ルムでは３μ程度が限度であり、それより薄いフィルム
を工業的に製造することは極めて困難であった。また、
仮令得られたとしても、例えばポリフッ化ビニリデンや
ポリプロピレンなどのポリエステルフィルムに比べてヤ
ング率が格段に小さな材料からなるフィルムでは、薄い
フィルムをしわなく巻き取る際に必要な巻取応力がフィ
ルムの弾性限界応力を超える場合があり、巻回してコン
デンサを製造することは困難である。即ち、従来のフィ
ルムコンデンサ等においては、これらの点から厚さを薄
くすることができず、従ってその静電容量を大きくする
ことが困難であった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、製造時の作業性の良い厚みを有し、かつ単位表面積
当りの静電容量が大きい・コンデンサ等を形成可能なフ
ィルム材料を提供しようとするものである。

以下、本発明を実施例につき図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すものであって、複
合フィルム（１）は、基体フィルム層（２）と、その両
面に積層された誘電体層（３Ｘ３）’とからなっている
。基体フィルム層（２）は熱可塑性樹脂（４）の中に金
属粉末又はカーボンブラック等の導電性微粒子（５）が
ほぼ均一に分ｔされて構成されている。また、誘電体層
（３Ｘ３）’は、電気絶縁性の良い熱可塑性樹脂で夫々
構成されている。なお、誘電体層（３）又は（３Ｙは基
体フィルム層（２）の片面のみに設けられても良く、ま
た、両面に設ける場合でも、これら両面の樹脂の種類、
膜厚などを互いに異ならせて良い。

本例のような複合フィルム（１）は、例えば導電性微粒
子（５）を含有する熱可塑性樹脂（４）と、誘電体膜を
形成する熱可塑性樹脂（３）及び／又は（３）′とを別
々の押出機より押出し、これを複合ダイス内で共押出し
した後、−軸若しくは二軸方向に延伸することにより容
易に製造することができる。この場合、熱可塑性樹脂（
４）と熱可塑性樹脂（３）及び／又は（３）′との比″
４を適当に選定することにより、誘電体フィルム層（３
）及び／又は（３）′を例えば１μ若しくはそれ以下（
こ任意に薄膜化することができる。また基体層（２）に
おける導電性微粒子（５）の含有量を増加すると、この
層（２）の誘電率はいくらでも増加させることができ、
例えば導体に近づけることができて、複合フィルム（１
）全体の誘電率を大巾に増大させることができる。

即ち、本例のような複合フィルム（ｌ）（但し、誘電体
層（３）のみが形成されている場合）により形成される
コンデンサにおいて、基体層（２）の厚みをｔｌ、誘電
率をＣ１、また、誘電体層（３）の厚みをｔ２、誘電率
をＣ２と丁れば、夫々の層（２）及び（３）の静電容量
ｃ１及びＣ２は、面積Ｓのフィルムについて、２ となり、この複合フィルム（１）全体の静電容量Ｃは、
となる。従って、基体層（２）中の導電性微粒子（５）
の含有量が増大して基体層（２）の誘電率ε１が無限大
に近づけば、Ｃｋｑ　Ｃ２となる。

また、基体層（２）の両側に誘電体層（３Ｘ３）’が夫
々設けられている場合には、各誘電体層（３）及び（３
）′の静電容量を夫々Ｃ２及びＣｓとすれば、同様にし
て、もし両側の誘電体層（３Ｘ３）’が同一の樹脂でか
つ同一の厚みとすればＣ２”’ＣＸとなり、ＣｋｑＣ２
／２となる。

場合には、Ｃに対するＣ１の寄与は小さくなり、誘基体
層（２）は導電性微粒子（５）を含有した熱可塑性樹脂
層であり、その表面に付された熱可塑性樹脂の誘電体層
（３）及び／又は（３）′と共に延伸することができる
ので、延伸前のフィルムの厚み、各層の厚み比及び延伸
倍率を適宜選択することにより、誘電体層（３）及び／
又は（３ｙの厚みを、誘電体層（３Ｘ３）’と能である
。また延伸することなく、単に共押出することによって
も複合フィルム（１）を得ることができる。この他、プ
レス若しくはキャスティングなどにより積層した複合フ
ィルムでも良い。

基体層（２）及び誘電体層（３Ｘ３）’の樹脂は任意に
選ぶことができるが、両層の樹脂は相互に良好な接着性
を有するものであるのが好門１シい。両層の樹脂が互い
に接着性を有しない場合には接着剤を使用することも可
能であるが、接着剤層は１つの誘電体層となり、全体と
しての誘電体層の厚みが増加するばかりでなく、誘電体
層（３Ｘ３）’に誘電率の高い樹脂を使用する場合には
、上記接着剤層の存在により誘電体層の平均の誘電率を
低下させるのであまり好ましくない。誘電体層（３Ｘ３
）’は誘電率の高い樹脂を使用すれば、複合フィルム（
１）の静電容量を高める上からも有利であり、例えば、
導電性微粒子（５）がカーボンブラックの場合、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリトリフロロエ
チレンなどの高誘電率の樹脂を用いるのが好ましい。

一方、基体層（２）を導体に近づけるために導電性微粒
子（５）として金属粒子を使用する場合には、ポリフッ
化ビニリデンやポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニルなど
は融点以上の高温で金属粒子と接触すると分解する恐れ
があるので、誘電率は比較的低いが金属に不活性な樹脂
、例えばポリプロピレンなどを誘電体層（３Ｘ３）’と
する場合もあり、その他加工性、薄膜フィルムの絶縁性
などを考慮して適轟な熱可塑性樹脂を選択すれば良い。

スＩＩＩＫ体、分散助剤、その他の成分を含有せしめる
ことができる。

才た、誘電体層（３Ｘ３）’にも、樹脂の他にセラミッ
クス誘電体、分散助剤、その他の成分を必要により含め
ることができる。なかでもセラミックス誘電体は＃電体
層（３Ｘ３）’の静電容量を高め、ひいては複合フィル
ム（１）の静電容量をより一層高めることができるので
好ましい。セラミックス誘電体としては、ＢａＴｊ０５
系セラミックス、チタンジルコン酸鉛系セラミックス、
ニオブ酸系セラミックス等のセラミックス強誘電体；酸
化チタン、アルミナ等のセラミックス非強誘電体等が用
いられても良い。

好ましくは、　　１ＫＨｚにおけるＩＩ誘電率１０以上
、更に好ましくは５０以上のセラミックスｌ１ｗ体が用
いられる。誘電体層（３Ｘ３）’中におけるセラミック
ス＃電体の割合は体積比で２〜５０Ｉｓであるのが好ま
しく、５〜４５チ、更には１０〜４０％の範囲が特に好
ましい。セラミックス誘電体の形状、大きさは特に限定
されるものではないが、大きさが小さい程、延伸したと
きにボイドができにくいという長所を有する反面、押出
加工の際に混ざりに＜＜、可撓性も相対的に小さいとい
う欠点を有しているため、好ましくは５０〜５００声、
より好ましくは１００〜４００μの範囲のものを用いる
のが良い。

基体層（２）と誘電体層（３Ｘ３）’との厚み比は任意
に選択できるが、誘電体層（３Ｘ３）’があまり厚いと
本例−による複合の効果が小さくなって好ましくない。

一般には誘電体層（３Ｘ３）’の厚みは基体層（２）の
厚みのルム（１）全体の厚みも製造可能な範囲で任意に
選ぶことができるが、一般Ｉこは２〜２００μ、更に好
ましくは４〜１００声である。

本例のような複合フィルム（１）は、その片面又は両面
に、例えば蒸着、スパッタリングなどにより薄膜電極を
付して、積層コンデンサ、重ね巻きコンデンサ等のフィ
ルムコンデンサや容量型スイッチの銹電体材料として使
用される。

次に、本発明の第２の実施例を第２図に示す。

本例による複合フィルムａυの基体層ａ２には、その所
々に、導電性微粒子（Ｉ！１９を含まない誘電体樹脂Ｉ
からなる線条部員が設けられている。この基体層０２の
導電性微粒子（ｉｓを含有している部分の電気抵抗は低
く、面方向にかなり自由に導通する場合もあるが、導電
性微粒子←９を含まない線条部（ｌｅは絶縁層となって
その両側の部分を互いに絶縁している。

従って、第６図に示すように、本例の複合フィルム任υ
に電極αηを付したもの（但し、’ｌ！、６図（こおい
ては、作図の便宜上、フィルムαυ及び電極（Ｉ′ｒ）
、とりわけ電極αηの厚みが誇張されている）を互いに
積層してコンデンサを形成した場合、メタリコン接続部
０８がフィルムαηの側面部分に接触しても、この部分
が、対向電極（１７１Ｘ　１７ｂ）の存在する部分から
絶縁されているので、両電極（１７１Ｘ１７ｂ）間がシ
ョートする恐れは全（ない。Ｓ電性微粒子（へ）を含有
しない線条部αＱの巾は０．１〜５閣程・度とするのが
好ましい。なお、第２図において、参照符号α瀦四′は
誘電体層である。

次に、実験例につき説明する。

実験例１−１〜１−５及び比較実験例１−１〜１−２基
体ｍｍ脂としてポリフッ化ビニリデンホモポリマー（以
下、　　「ＰＶＤＦＪと略す）にカーボンブラックを体
積比で８％添加し、ブレンドして溶融押出を行ない、カ
ーボンブラックがＰＶＤＦに均一に分散されたベレット
を作製した。

一方、誘電体層樹脂としてやはりＰＶＤＦＢ用い、上記
基体層樹脂を芯層として誘電体層樹脂をその両面に積層
し、表面層となるように２４０Ｃの温度で共押出した後
、衆１に示す延伸条件で縦方向に延伸を行った。

この共延伸後における基体層の厚みと両面の誘電体層各
々の厚みは表１に示す通りであった。なお、各誘電体層
の厚さは同一である。

これに対し、比較実験例として、基体層樹脂又は誘電体
層樹脂単体常開じ２４０Ｃで押出し、１６０Ｃで２．５
倍に延伸した。

これらのシートの両面にＮ蒸着を施し、ＩＫＨＩにおけ
る比誘電率及び−δ、直流１００ｖを印加して１分後の
体積固有抵抗を夫々測定した。結果は表１に示す通りで
あった。なお、表１には、各コンデンサの単位表面積当
りの静電容量も夫々示した。

（以下次頁に続く） ６８ 実験例２ 実験例１−２の一軸延伸フイルムを更に横方向に温度１
７０Ｃ，倍率４．５倍で延伸を行ない、厚さ１３．５μ
の二軸延伸フィルムを得た。このフィルムの比誘電率、
−一及び直流１０Ｖを印加して１分後の体積固有抵抗は
夫々５５．０．０２．１３ｘ１０１４Ω・口であった。

実験例６ 実験例１−５の一軸延伸フイルムを更に横方向に温度１
６８Ｃ，倍率４．６倍で延伸を行ない、４．５μの二軸
延伸フィルムを得た。

このフィルムの比誘電率、−δ及び直流１０Ｖを印加し
て１分後の体積固有抵抗は夫々７０．０．０２１．１．
ＯＸ　１０Ω＠儲であった。

実験例４ 実験例１で用いた基体層樹脂を芯層とし、　ＰＶＤＦに
ＢａＴｉＯ３を体積比で２〇−均一に分散させた誘電体
層樹脂が上記基体層樹脂の両面に積層されるように、２
５０Ｃの温度で共押出し、１４５ｔｌ：’、倍率３．０
倍で縦方向に一軸延伸を行ない、基体層の厚みが６０μ
、各誘電体層の厚みが６．３μの積層フィルムを得た。

このシートの比誘電率、−δ及び直流１００ｖを印加し
て１分後の体層固有抵抗は夫々２９０．０．０２７．１
．２　Ｘ　１０’ＳΩ・■であった。

実験例５−１〜５−２及び比較実験例５−１〜５−２基
体層樹脂としてポリプロピレン樹脂にカーボンブラック
を体積比で９チ添加し、ブレンドして溶融押出を行ない
、カーボンブラックがポリプロピレン樹脂に均一に分散
されたベレットを作製した〇 一方、誘電体層樹脂としてやはりポリプロピレン樹脂を
用い、上記基体層樹脂を芯層とし、て誘電条件で縦方向
に延伸を行な、つた。この共延伸後における基体層の厚
み右誘電体層各々の厚みは表２に示す通りであった。な
お、各誘電体層の厚みは同一である。これに対し、比較
実験例として上記基体層樹脂又は誘電体層樹脂単体を同
じ＜　２５０Ｃで押出し、１３５ｔ：’で７．５倍に延
伸した。これらのフィルムの両面にＭ蒸着して電極とな
し、１ＫＨｚにおける比誘電率及び−δ、直流１ｏｏｖ
を印加して１分後の体積固有抵抗を夫々測定した。結果
を表２に示す。

（以下次頁に続く） 実験例６ 実験例１−３の基体層樹脂と誘電体層樹脂とを共押出し
する際、基体層樹脂の巾方向の１０ｍｍ間隔に０．５　
ｗのＰＶＤＦ線条部全条部た以外は実験例１−３と全く
同じ厚み構成、共押出、共延伸条件で一軸延伸フイルム
を得た。得られたシートの比誘電率、−δ、体積固有抵
抗は夫々４０．０．０２．１．８Ｘ１０Ω・口であった
。また、巾方向の基体層抵抗値は４０■巾、４０■長で
１０１ｓΩ以上であった。これに対し、０．５■のＰＶ
ＤＦ線条部全条部ない基体層抵抗値は３８０にΩであっ
た。

以上の実験例からも明らかなように、本発明による複合
フィルムでは、導電性微粒子を含有した熱可塑性樹脂単
独のものと比べて、体積固有抵抗及び−δが大巾に改善
されると共に、誘電率及び単位面積当たりの静電容量が
、誘電体層単独のものと比べて顕著に改善される。従っ
て、本発明による複合フィルムは、例えばフィルムコン
デンサ等に用いて特に好適なものである。

以上説明したように、本発明においては、導電性微粒子
を含有した熱可塑性樹脂からなる基体層の少なくとも一
方の面に、熱可塑性樹脂からなる誘電体層を設けている
。従って、コンデンサ等の製造時の作業性の良い厚みで
もって、単位表面積当りの静電容量を大巾に改善するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明の第１の実施例による複合フィルムの部
分縦断面図、第２図は第２の実施例による第１図と同様
の部分縦断面図、第３図は上記第２の実施例による複合
フィルムを用いた積層コンデンサの縦断面図である。 なお図面に用いた符号において、 （２）・・・・・・・・・・・・・・・基体層（３Ｘ３
）’−・・・・・・・・・・・誘電体層（５）・・・・
・・・曲面導電性微粒子ａａ−・・・・・・・・・・・
・・・基体層（ｌｉＱ３’・・・・・・・・・・・・誘
電体層（ハ）・・・・・・・・・・・・・・・導電性微
粒子である。 代理人　土星　勝 第３図 （自発）手続補正書 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１２１１９６号 ２°′″’Ａ″ｇ［、合フィルム 東京都中大区日本ｌＩ襦−町壱丁目九査拾堂号（ｉｉｏ
）呉羽化学工Ｓ体式会社 ６、補正により増加する発明の数 （１）、明＃１１４ｆＦか６３行［）ｒｉ伸Ｊを１１ｍ
押または溶融−伸」に補正する。 （２）、同１０頁６行目の「５００μ」を「５Ｌｌｏｍ
μＪ番こ補正する。 （３）、同１０負４行目Ｏ「４０　Ｕ　ｐ　Ｊを「４０
０ｍｐＪに補正する。 （４）、同１１頁１４行目の「側面ｈμ分」を［四面部
分（１９ａ　〜１９ｄ）　Ｊに補正する。 （５）、同１１頁１５．１６行目のｒ　（１７ａ）（１
，７ｂ）　Ｊを［（１８ａ）　（１８ｂ）　Ｊに補正す
る◇（６）、同１１ｊｊ１７行目の「ショート」を「４
通」−以　上−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　導電性微粒子を含有した熱可塑性樹脂からなる基
   体層と、この基体層の少なくとも一方の面に設げられた
   熱可塑性樹脂からなる誘電体層とを夫々具備する複合フ
   ィルム。 ２、導電性微粒子がカーボンブラックである特許請求の
   範囲第１項に記載の複合フィルム。 ６、積層された複合フィルムが共押出積層フィルムであ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の複合フィル
   ム。 ４、積層された複合フィルムが共延伸積層フィルムであ
   る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載
   の複合フィルム。 ５、　基体層中に、導電性微粒子を含有していない熱可
   塑性樹脂からなる線条部分が設けられた特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいずれか１項に記載の複合フィルム。 ６、　基体層及び誘電体層を構成する熱可塑性樹脂が夫
   々ポリフッ化ビニリデン系樹脂である特許請求の範囲第
   １項〜第５項のいずれか１項に記載の複合フィルム。 ２　誘電体層が、セラミックス誘電体を分散させた熱可
   塑性樹脂からなる特許請求の範囲第１項〜第６項のいず
   れか１項に記載の複合フィルム。