JPS5915340B2 - High dielectric constant film - Google Patents

High dielectric constant film

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JPS5915340B2
JPS5915340B2 JP896582A JP896582A JPS5915340B2 JP S5915340 B2 JPS5915340 B2 JP S5915340B2 JP 896582 A JP896582 A JP 896582A JP 896582 A JP896582 A JP 896582A JP S5915340 B2 JPS5915340 B2 JP S5915340B2
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JP
Japan
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film
dielectric constant
titanate
thermoplastic polymer
loss tangent
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JP896582A
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JPS58141221A (en
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計夫 松倉
邦夫 村上
次男 長沢
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘電率を著しく向上せしめたコンデンサー用
フィルムに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a capacitor film with significantly improved dielectric constant.

一般に、フィルムコンデンサーの静電容量は使用するポ
リマーの誘電率およびフィルムの厚さと面積とにより決
まる力ζ使用するポリマーの誘電率は有機高分子物質の
場合、普通ぜいぜい5位であり、中にはフッ素化合物の
場合のように10位の誘電率を示すものもあるが、コス
ト面や絶縁性能等の点から殆んど使用されていないのが
実情である。
In general, the capacitance of a film capacitor is determined by the dielectric constant of the polymer used and the thickness and area of the film ζ The dielectric constant of the polymer used is usually at most 5th in the case of organic polymeric materials. Some of them, such as fluorine compounds, exhibit a dielectric constant of about 10, but the reality is that they are rarely used due to cost and insulation performance considerations.

一方、静電容量を増加させるためにフィルムの厚さを薄
くする努力もなされているが、コスト上昇と作業性の面
から限界があり、またアイルムの面積の増加もコンデン
サーの形状から制約さえ、結局、誘電体フィルムの誘電
率を安価に向上させる必要があつた。この改善の方法と
してチタ5 ン酸バリウムを主成分とした強誘電体物質
配合物を添加する方法があるが、この方法では誘電率を
増大させることができる反面誘電正接も増大する傾向に
あり特に交流用の用途等に使用する場合には発熱等の問
題があり、改善する必要があつた。10本発明は、かゝ
る問題につき検討を加えた結果、単層または複数層の熱
可塑性ポリマーフィルムに、(a)チタン酸カルシウム
単独、あるいは(a)チタン酸カルシウムと(b)スズ
酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸のカルシウム塩とは異な
るチタン酸塩のうちの15少なくとも一種以上とよりな
る強誘電体物質配合物を含有せしめることにより誘電率
を増大させしかも誘電正接を増大させないコンデンサー
用フィルムを提供するものである。
On the other hand, efforts have been made to reduce the thickness of the film in order to increase capacitance, but there are limits due to increased cost and workability, and there are even restrictions on increasing the area of the film due to the shape of the capacitor. In the end, there was a need to inexpensively improve the dielectric constant of the dielectric film. One way to improve this is to add a ferroelectric compound containing barium titanate as the main component, but while this method can increase the dielectric constant, it also tends to increase the dielectric loss tangent. When used for AC applications, etc., there were problems such as heat generation, which needed to be improved. 10 As a result of considering these problems, the present invention has developed a monolayer or multilayer thermoplastic polymer film containing (a) calcium titanate alone, or (a) calcium titanate and (b) stannate. For capacitors that increase the dielectric constant and do not increase the dielectric loss tangent by containing a ferroelectric material compound consisting of at least 15 types of titanates different from calcium salts of titanate, zirconate, and titanate. It provides film.

以下、本発明を詳細に説明する。20本発明に使用され
る熱可塑性ポリマーには、ポリエチレンテレフタレート
、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、
ボリアリレート、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、
ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド等あるい
はこ25れらの混合物や共重合物などが挙げられるが、
これらに限定されることはなく各種の熱可塑性ポリマー
が使用される。
The present invention will be explained in detail below. 20 Thermoplastic polymers used in the present invention include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, polycarbonate,
polyarylate, polyamide, polyvinylidene fluoride,
Examples include polysulfone, polyphenylene sulfide, etc., or mixtures and copolymers thereof.
Various thermoplastic polymers can be used without being limited to these.

これらのうち、特にポリエチレンテレフタレートおよび
ポリプロピレンが電気的性能、作業性および価格等の点
で好適である。30本発明における強誘電体物質として
は、前述した如く、チタン酸バリウムを主成分とした場
合には誘電率を飛躍的に増大させることができるが、反
面、誘電正接も誘電率に応じて増大し、ベースとなる熱
可塑性ポリマーの誘電正接に較べて非常35に大きな値
をとるようになる。
Among these, polyethylene terephthalate and polypropylene are particularly preferred in terms of electrical performance, workability, cost, etc. 30 As mentioned above, when barium titanate is the main component of the ferroelectric material in the present invention, the dielectric constant can be dramatically increased, but on the other hand, the dielectric loss tangent also increases in accordance with the dielectric constant. However, compared to the dielectric loss tangent of the base thermoplastic polymer, the dielectric loss tangent takes on an extremely large value of 35.

これを防ぐために本発明ではチタン酸カルシウム単独あ
るいはチタン酸カルシウムとスズ酸塩、ジルコン酸塩、
チタン酸のカルシウム塩とは異なるチタン酸塩のうちの
少なくとも一種以上とよりなる配合物を使用している。
チタン酸カルシウム単独の場合は、誘電率が160〜1
70、誘電正接が0.02%の値であり、熱可塑性ポリ
マーに添加することにより誘電正接を増大させることな
く誘電率を増大させることができる低更に誘電率を増大
させる方法として、スズ酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸
のカルシウム塩とは異なるチタン酸塩のうちの少なくと
も一種以上をチタン酸カルシウムに配合する方法を採る
ことができる。これらの配合量は一般に、チタン酸カル
シウム100〜50重量%に対して0〜50重量%であ
るが、特に限定されるものではない。また、スズ酸塩、
ジルコン酸鬼チタン酸のカルシウム塩とは異なるチタン
酸塩の具体例としては、BasnO3、Bi2(SnO
3)3、CasnO3pbsnO3、MgsnO3、S
rsnO3、ZnsnO3、BazrO3、CazrO
3、PbzrO3、MgzrO3、SrZrO,、Zn
zrO3、BaTlO3、Bi2(TiO3),、CO
TlO3、PbTlO3、NiTiO3、MgTiO3
、MgTlO4、ZnTiO3、Zn2TiO4等が挙
げられる力(これらに限定されない。これらの配合添加
物はチタン酸カルシウムに添加したのち、約1300℃
で焼成して固溶体を形成して使用される力(これらの配
合添加物はチタン酸カルシウムの結晶構造を変化させチ
タン酸カルシウムのキユーり一点を変化させて誘電率を
変化させるものである。一般に、誘電率が増大する場合
には、誘電正接も増大するが、チタン酸カルシウム独自
の誘電正接が元々小さいために、熱可塑性ポリマーの誘
電正接より大きくなることは少なく熱可塑性ポ゛リマ一
に添加しても総合誘電正接を増大させることは少ない。
また、誘電率を減少させる場合は熱可塑性ポリマーに添
加しても総合誘電率を大きく増加させることはできない
が、総合誘電正接の温度特性を改良することができ、温
度補償用等に使用することができる。これらの内、代表
的な組合せは、CaTiO3とMg2TlO4との組合
せである。この場合はMg2TiO4を増加させること
により誘電率が減少するが、温度変化率を小さくするこ
とができる。上述の強誘電体物質を含む配合物を熱可塑
性ポリマーフイルムに含有せしめる手段として4丸配合
物を粉砕して数μの粉末状とした後、熱可塑性ポリマー
と混合し、溶融押出成形によりフイルム状とする方法が
一般に採用される。
In order to prevent this, in the present invention, calcium titanate alone or calcium titanate and stannate, zirconate, etc.
A formulation comprising at least one titanate different from the calcium salt of titanic acid is used.
In the case of calcium titanate alone, the dielectric constant is 160 to 1.
70, the dielectric loss tangent is a value of 0.02%, and the dielectric constant can be increased without increasing the dielectric loss tangent by adding it to a thermoplastic polymer. As a method of further increasing the dielectric constant, stannate , zirconate, and a titanate different from the calcium salt of titanate can be mixed with calcium titanate. The amount of these compounds is generally 0 to 50% by weight based on 100 to 50% by weight of calcium titanate, but is not particularly limited. Also, stannate,
Specific examples of titanates different from calcium salts of zirconate titanate include BasnO3, Bi2 (SnO
3) 3, CasnO3pbsnO3, MgsnO3, S
rsnO3, ZnsnO3, BazrO3, CazrO
3, PbzrO3, MgzrO3, SrZrO,, Zn
zrO3, BaTlO3, Bi2(TiO3),, CO
TlO3, PbTlO3, NiTiO3, MgTiO3
, MgTlO4, ZnTiO3, Zn2TiO4, etc. (but not limited to these) These blended additives are added to calcium titanate and then heated to about 1300°C.
(These additives change the crystal structure of calcium titanate, change the cue point of calcium titanate, and change the dielectric constant. Generally, When the dielectric constant increases, the dielectric loss tangent also increases, but since the dielectric loss tangent unique to calcium titanate is originally small, it is unlikely to become larger than the dielectric loss tangent of the thermoplastic polymer. However, the total dielectric loss tangent is rarely increased.
In addition, when reducing the dielectric constant, adding it to a thermoplastic polymer cannot greatly increase the overall dielectric constant, but it can improve the temperature characteristics of the overall dielectric loss tangent, and it can be used for temperature compensation, etc. Can be done. Among these, a typical combination is a combination of CaTiO3 and Mg2TlO4. In this case, the dielectric constant decreases by increasing Mg2TiO4, but the temperature change rate can be reduced. As a means of incorporating the above-mentioned ferroelectric substance-containing compound into a thermoplastic polymer film, the 4-round compound was crushed into a powder of several μm in size, mixed with a thermoplastic polymer, and melt-extruded into a film. This method is generally adopted.

その混合方法は、熱可塑性ポリマーの重合時に添加する
方法や重合された熱可塑性ポリマーに2軸押出機やカレ
ンダーロール等を使用して直接ブレンドする方法等があ
るが、特にこれに限定されるものではない。また、フイ
ルム化の方法には通常の熱可塑性ポリマーをフイルム化
する方法を適用することができる。すなわち、強誘電体
物質配合物を含有する熱可塑性ポリマーを押出機で加熱
溶融し、Tダイより押出して冷却ロールにより冷却固化
させることによりフイルム化することができる。あるい
は、熱可塑性ポリマーを溶解または分散した溶液に配合
物を添加した後に成膜して溶媒のみを蒸発させる方法を
採ることも可能である。形成される熱可塑件ポリマーフ
イルムは、単層であつても複数層であつても良いが、全
フイルムに対する強誘電体物質配合物の平均含有率が1
5重量%以上が望ましい。
The mixing method includes adding it during the polymerization of the thermoplastic polymer and directly blending it into the polymerized thermoplastic polymer using a twin-screw extruder, calender roll, etc., but the method is not particularly limited to these. isn't it. Further, a method for forming a film from a normal thermoplastic polymer can be applied. That is, a thermoplastic polymer containing a ferroelectric material mixture can be heated and melted using an extruder, extruded from a T-die, and cooled and solidified using a cooling roll to form a film. Alternatively, it is also possible to adopt a method in which the compound is added to a solution in which a thermoplastic polymer is dissolved or dispersed, and then a film is formed and only the solvent is evaporated. The thermoplastic polymer film formed may have a single layer or multiple layers, but the average content of the ferroelectric substance compound in the entire film should be 1.
5% by weight or more is desirable.

複数層のフイルムの形成方法は、特に限定されるもので
はなく、押出ラミネート法、ドライラミネート法、溶液
コーテイング法、ホツトメルトコーテイング法、共押出
法等を適用することができる。強誘電体物質配合物の含
有量が多く、特に40重量%を超えるような場合や熱可
塑性ポリマーの延伸性が特に悪い場合には、延伸せずに
未延伸フイルムのままコンデンサー誘電体として使用す
る力(あるいは強誘電体物質配合物を5重量%以下しか
含有しない熱可塑件ポリマー層と強誘電体物質配合物を
5重量%以±含有する熱可塑性ポリマー層との少なくと
も各一層が積層されたような複合フイルムの形にしてか
ら延伸することにより、延伸を可能となして諸強度を高
めることができる。
The method for forming a multilayer film is not particularly limited, and extrusion lamination, dry lamination, solution coating, hot melt coating, coextrusion, and the like can be applied. When the content of the ferroelectric material compound is large, especially exceeding 40% by weight, or when the stretchability of the thermoplastic polymer is particularly poor, the unstretched film is used as a capacitor dielectric without stretching. (or at least one layer each of a thermoplastic polymer layer containing less than 5% by weight of a ferroelectric material blend and at least one layer of a thermoplastic polymer containing less than 5% by weight of a ferroelectric material blend) By forming such a composite film into a shape and then stretching it, stretching becomes possible and various strengths can be increased.

延伸方法は、一軸延伸、逐次二軸延伸、同時二軸延伸の
いずれであつても良い。得られたコンデンサー用フイル
ムを誘電体として用いてコンデンサーを作る方法は、特
に限定されるものではないが、通常の巻回型コンデンサ
ーの製法を適用するのが一般的である。
The stretching method may be uniaxial stretching, sequential biaxial stretching, or simultaneous biaxial stretching. The method for manufacturing a capacitor using the obtained capacitor film as a dielectric is not particularly limited, but it is common to apply a manufacturing method for a normal wound type capacitor.

すなわち、上記のフイルムをマイクロスリツトした後、
アルミ箔と重ね合わせて巻回するが、あるいは上記のフ
イルムの片面あるいは両面に帯状に金属蒸着を施した後
、マイクロスリツトし、巻回する方法によりコンデンサ
ーを作ることができる。あるいは、他の方法として、積
層型コンデンサーの型で製造することもできる。すなわ
ち、上記の蒸着フイルムを無処理のまま、あるいは表面
にホツトメルト接着剤をコーテイングしたのち積層し、
小さくチツプ状に裁断して一体化する方法である。以下
、実施例により詳しく述べる。
That is, after microslitting the above film,
A capacitor can be made by stacking it with aluminum foil and winding it, or by applying metal vapor deposition on one or both sides of the above film in the form of a band, micro-slitting it, and winding it. Alternatively, it can be manufactured in the form of a multilayer capacitor. That is, the above-mentioned vapor-deposited film is laminated without any treatment or after coating the surface with hot melt adhesive,
This is a method of cutting into small chips and integrating them. Hereinafter, this will be described in detail with reference to Examples.

実施例 1 平均粒径1.5μのCaTiO3粉末をポリエチレンテ
レフタレートチツプに50重量%ブレンドし、2軸押出
機に混入して加熱溶融押出し、ブレンドチツプを製造し
た。
Example 1 CaTiO3 powder having an average particle size of 1.5 μm was blended with polyethylene terephthalate chips in an amount of 50% by weight, mixed into a twin-screw extruder, and heated and melt-extruded to produce blended chips.

このブレンドチツプを単軸押出機により加熱溶融し、T
ダイより押出して冷却ロール上で成膜し、厚さ40μの
フイルムを作つた。この未延伸フイルムを同時2軸延伸
機を使用して95℃で3×3.5倍に同時二軸延伸し、
230℃で熱セツトを行なつた。
This blend chip is heated and melted using a single screw extruder, and T
It was extruded through a die and formed into a film on a cooling roll to form a film with a thickness of 40 μm. This unstretched film was simultaneously biaxially stretched to 3x3.5 times at 95°C using a simultaneous biaxial stretching machine.
Heat setting was performed at 230°C.

得られた延伸フイルムの誘電率および誘電正接を測定し
たところ、表1に示すように良好な結果であつた。実施
例 2 CaTi03重量%、Mg2TiO44O重量%の混合
物を1300℃で約3時間焼成した後、ハンマーミル及
び振動ミルで粉砕して平均粒径1.7μの強誘電体物質
配合物を作り、これを2軸押出機とカレンダーロール式
混練機及びミキサーを併用し.てポリエチレンテレフタ
レートと混練し、含有率60重量%のブレンドチツプを
製造した。
When the dielectric constant and dielectric loss tangent of the obtained stretched film were measured, the results were good as shown in Table 1. Example 2 A mixture of CaTi03wt% and Mg2TiO44O wt% was calcined at 1300°C for about 3 hours, and then ground in a hammer mill and a vibration mill to produce a ferroelectric material composition with an average particle size of 1.7μ. Uses a twin-screw extruder, calendar roll kneader, and mixer together. The mixture was kneaded with polyethylene terephthalate to produce blend chips with a content of 60% by weight.

このブレンドチツプと強誘電体物質配合物を含有してい
ないポリエチレンテレフタレートバージンチツプを各々
別々に共押出装置に投入し、Tダイより押出し.て積層
未延伸フイルムを作つた。各層のフイルム厚さは、強誘
電体物質を含有するフイルム層が40μ、強誘電体物質
を含有しないフイルム層が工0μであつた。この積層未
延伸フイルムを95℃で3×3.5倍に同時2軸延伸し
、230℃で熱セツトを行なつた。
This blend chip and polyethylene terephthalate virgin chips containing no ferroelectric material compound were separately placed into a coextrusion device and extruded from a T-die. A laminated unstretched film was prepared. The film thickness of each layer was 40 μm for the film layer containing a ferroelectric substance, and 0 μm for the film layer not containing a ferroelectric substance. This laminated unstretched film was simultaneously biaxially stretched to 3x3.5 times at 95°C and heat set at 230°C.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 単層または複数層の熱可塑性ポリマーフィルムに、
(a)チタン酸カルシウム単独、あるいは(a)チタン
酸カルシウムと(b)スズ酸塩、ジルコン酸塩、チタン
酸のカルシウム塩とは異なるチタン酸塩のうちの少なく
とも一種以上とよりなる強誘電体物質配合物が含有せら
れていることを特徴とする高誘電率フィルム。
1 A single layer or multiple layers of thermoplastic polymer film,
A ferroelectric material consisting of (a) calcium titanate alone, or (a) calcium titanate and (b) at least one type of titanate different from stannate, zirconate, or calcium salt of titanate. A high dielectric constant film characterized by containing a substance combination.
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JPS58141221A JPS58141221A (en) 1983-08-22
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