JPS60257510A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はコンデンサ、さらに詳しくはプラスチックフィ
ルムを誘電体とするコンデンサに関するものである。

〔従来技術〕

従来、２軸配向ポリフエニレンスルフイドフイルムをコ
ンデンサの誘電体として用い２周波数特性、温度特性、
耐ハンダ性の優れたコンデンサを得ることが、特開昭５
７−１８７３２７等において知られている。

しかし、かかる従来のコンデンサ、特に薄い誘電体を用
いたコンデンサは、容量および絶縁破壊電圧のバラツキ
が大きくなるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記欠点を解消し、２軸配向ポリフエ
ニレンスルフイドフイルムコンデンサの優れた特性を損
なうことなく、容量および絶縁破壊電圧のバラツキの小
さいコンデンサヲ提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

本発明は上記の目的を達成するため２次の構成。

すなわち、誘電体が、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィド
を主成分とする樹脂組成物からなり、かつ表面の微細突
起密度Ｓｄが２０〜３００個／ｍｍ　。

粗大突起密度Ｌａが５個／ｍｍ以下の範囲にある２軸配
向ホリフエニレンスルフイドフイルムでアリ。

電極が、金属の薄膜または箔であることを特徴とするコ
ンデンサとしたものである。

本発明においてポリ−ｐ−フエニレンスルフイドとは、
＜９返し単位の７０モルチ以上（好まし示される構成単
位からなる重合体をいう。かかる成分が７０モル係未満
ではポリマの結晶性、熱転移温度等が低くなりポリ−ｐ
−フェニレンスルフィドを主成分とする樹脂組成物から
なるフィルムおよびその積層体の特長である耐熱性１寸
法安定性１機械的特性等を損なう。

くり返し単位の６０モルチ未満（好ましくは１５モル襲
未満）であれば共重合可能なスルフィド結合を含有する
単位が含まれていてもさしつかえない。

本発明においてポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを主成
分とする樹脂組成物（以下ｐｐｓと略称’する）とｉｄ
、上記ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを９０重量％以
上含む組成物を言う。

ボ’）−ｐ−フェニレンスルフィドの含有ｉ　カ９ｊ　
ｏｉｔｉ＊未３８組ワウ、品性、□□Ｉが低くなり該組
成物からなるフィルムおよびその積層体の特長である耐
熱性２寸法安定性１機械的特性等を損なう。

該組成物中の残りの１０重量％未満はポリバラフェニレ
ンスルフィド以外のポリマ、無機または有機光添剤等か
ら成ることができる。また、無機または有機の滑剤２着
色剤、紫外線吸収剤等の添加物を含むこともさしつかえ
ない。

該樹脂組成物の溶融粘度は、温度３００　Ｃ，せん断速
度２００　ｓｅｃ””のもとて５００〜１２０００ポイ
ズ（よシ好ましくは７００〜７０００ボイズ）の範囲が
フィルムの成形性の点で好ましい。

本発明において、２軸配向ポリフエニレンスルフイドフ
イルム（以下ＰＰ５−ＢＯと略称する）とは、上記ｐ　
ｐ　ｓを溶融成形してシート状とし。

２軸延伸、熱処理してなるフィルムであって、その配向
度は特に限定されないが、Ｘ線種図形法によシ２θ−２
０〜２１に存在する　結晶ピークからめた面配向度が０
．７５以上のものが好ましい。　゛また。その厚さは０
３〜１０μｍの範囲が好ましい。

本発明において、微細突起密度Ｓｄとは、突起高さ００
２μｍ以上の突起の線密度（単位長さ当シの個数）をい
う。

ここに、突起高さは触針式表面粗さ計（カットオフ値が
０．０８ｍｍ、触針の半径２μｍ）によって測定される
もので、縦倍率Ｎでフィルムの長さ１晒にわたって測定
した粗さ曲線のチャート上の１番目の山頂のレベルをＭ
ｉ、同じく１番目の山の左側の谷底のレベルをｖｌとす
るとき、Ｐ１＝（Ｍ　ｉ　−Ｖ　ｉ　）　／　Ｎを１番
目の突起の突起高さと定義する。

本発明に用いるＰ　Ｐ　Ｓ−Ｂ　ＯのＳｄは、２０〜３
００（よシ好捷しくは６０〜２００）個／皿の範囲にあ
ることが必要である。Ｓｄが太きすぎても小さすぎても
本発明の目的を達成することは・できない。

本発明において、粗大突起密度Ｌｄとは、突起高さ０２
μｍ以上の突起の線密度をいう。

本発明に用いるＰＰｌ９−ＢＯのＬｄは、５（より好ま
しくは３）個／−以下であることが必要である。Ｌ（１
が大きすぎると本発明の目的を達成することはできない
。

本発明におけるＳｄあるいはＬｄの値と、Ｊ工５Ｒ−０
６０１に規定された方法で測定した平均表面あらさｌ’
ｊａの値とは一義的には対応しないが２本発明に用いる
ＰＰ５−ＢＯのＲａは、おおよそ００２〜０．０８μｍ
の範囲が好ましい。逆に、Ｒａがこの範囲にあってもＳ
ａおよびＬαの値が上記の条件を満さないものは２本発
明の目的を達し得ないことは言うまでもない。

本発明に用いるＰＰ５−ＢＯの密度は１，３５６ｇ　／
ａＴｌ’以上であることが、得られるコンデンサの耐ハ
ンダ性の点で好ましい。

また２本発明に用いるＰＰ５−ＢＯの熱収縮率は、２５
０℃、５０分で縦、横方向とも０〜８％であることが、
得られるコンデンサの削ハンダ性の点で好ましい。

さらに１本発明に用いるＰ　Ｐ　Ｓ　−ＢＯの吸湿率は
２５℃１００％ＲＨで０．１チ以下であることがコンデ
ンサの特性上好ましい。

本発明に用いるｐｐｓ−ＢＯの絶縁破壊電圧は直流で２
４０　ｋＶ　７ｍｍ以上であることが、コンデンサの特
性上好唸しい。

本発明において、コンデンサとは、電気回路の受動回路
素子の一種で、誘電体をはさんで導体からなる一対の電
極を設けることにより９両電極間に一定の静電容量を与
えたものを意味し、蓄電器。

キャパシターなどと呼ばれているものと同義である。

本発明のコンデンサの電極は、金属の薄膜または箔から
なシ、形状、材質等は特に限定されるものではない。

なお金属箔とは、自己支持性の金属膜であシ。

その厚さは、３〜１５μｍが好ましい。

金属薄膜とは、ＰＰＥ＋−Ｂ＠ｌを支持体として°。

その表面に蒸着、メッキ等の方法で形成された非自己支
持体の金属膜であシ、その厚さは０．０１〜０５μｍが
好ましい。

これら金属膜の材質は特に限定されないが、アルミニウ
ム、亜鉛、ニッケル、クロム、銅、もしくはこれらの合
金が好ましい。

本発明のコンデンサの電極として、金属薄膜を用いる場
合、ＰＰ５−ＢＯ支持体上に金属薄膜が形成され一体と
なったいわゆる金属化フィルムの状態での熱収縮率が、
２５０℃６０分間で０〜８％（より好ましくは０〜６％
）であることが、好ましい。

本発明のコンデンサは、前述のＰＰＢ−ＢＯを誘電体と
することを特徴とするものであるが、ＰＰｆ９−ＢＯを
誘電体とするコンデンサ本来の特長である。温度特性９
周波数特性等を損なわない限り、ＰＰ５−ＢＯ以外の絶
縁体薄膜が、ＰＰ５−ＢＯとともに電極間に存在するこ
とは何ら支障ない。

本発明のコンデンサの形状としては１通常のリード線を
有するタイプもしくはリード線を有さす基板にハンダを
用いて直付けするタイプ（いわゆるチップコンデンサ）
のいずれでもよい。

まだ、ＰＰ５−ＢＯそのものは、大気中の湿気の影響を
全く受けないが電極がアルミニウムの薄膜で形成される
場合のように大気中の湿気の影響を受けるときは、コン
デンサの周囲に外被を設けることが好ましい。かかる外
被の材質としては。

アルミニウムなどの金属、ガラスなどの無機物。

プラスチックス等が挙げられるが、チップコンデンサの
場合には、軟化点が２００℃以上（よシ好ましくは２４
０℃以上）の樹脂組成物が好ましい・次に２本発明のコ
ンデンサの製造方法について説明する。

先ず９本発明に使用するポリ−ｐ−フェニレンスルフィ
ドの重合方法としては、硫化アルカリとｐ−ジハロベン
ゼンを極性溶媒中で高温高圧下に反応させる方法を用い
る。特に硫化ナトリウムとｐ−ジクロルベンゼンをＮ−
メチル−ピロリドン等のアミド系高沸点極性溶媒中で反
応させるの゛が好捷しい。この場合１重合度を調整する
ために。

か性アルカリ、カルボン酸アルカリ金属塩等のいわゆる
重合助剤を添加して、２３０〜２８０℃で反応させるの
が最も好ましい。重合系内の圧力および重合時間は、使
用する助剤の種類や量および所望する重合度などによっ
て適宜決定される。

カくシて得うれタボリール−フェニレンスルフィドに、
必要に応じ、他のポリマ、添加剤などをブレンド、添加
する。

こうして得られた樹脂組成物（ｐｐｓ）は、エクストル
ーダに代表される周知の溶融押出装置に供給され、溶融
される。

フィルム表面のＳｃｌおよびＴＪ　ｄを本発明の構成範
囲内とするために、必要に応じて上記の溶融押出工程以
前の任意の段階で、樹脂組成物中に、平均粒子径が０．
１〜１．５μｍの微粒子を均一に分散させておく。該微
粒子の添加量は、樹脂組成物中に内包されている粒子成
分の種類および量、添加微粒子の平均粒子径等によって
異なるが、およそ００５〜０．８　ｗｔｑ６の範囲であ
る。

次に、溶融された樹脂を、９５％カット孔径が３〜２０
μｍ（好ましくは６〜１５μｍ）の高精度フィルターで
ろ過した後、いわゆるＴダイから連続的に押出し、冷却
された金属ドラム上にキャストして、急冷固化し、未配
向非晶状態のソートとする。該金属ドラムの表面は、荒
らさ０．４Ｓ以下の鏡面に仕上げられていることが好ま
しい。

次に、このようにして得られたシートを２軸延伸して面
配向度を０７５以上とする。延伸方法としては、逐次２
軸延伸法、同時２軸延伸法等の周知の方法を用いること
ができるが、ロール群によってシート長手方向に延伸し
た後に、テンタによって幅方向に延伸する。いわゆる縦
横逐次２軸延伸法によるのが好ましい。延伸温度は縦横
ともに９５〜１１０℃の範囲とする。一方、延伸倍率は
樹脂粘度、延伸温度などによって異なり、−概には言え
ないが、およそ６３〜４．８倍の範囲である。

次に、このようにして得られた延伸フィルムを定長熱処
理する。ここにいう定長熱処理とは、熱処理中の幅およ
び長さの変化が１０係以下にな・るようにすることを意
味する。熱処理条件は２００〜２９０℃で３〜５０秒と
するが、２５０〜２８・５ｊ！１　℃で５〜３０秒行う
のが好ましい。

定長熱処理の後に、２９０℃以下の温度で、長手方向ま
だは／および幅方向に数−以下のりラックスを行うこと
も好ましい。

以上のようにして、２軸配向ポリフエニレンスルフイド
フイルム（ＰＰＳ−ＢＯ）を得る。

こうして得たフィルムを誘電体とし、金属膜を電極とし
て１周知の方法でコンデンサ素子を形成する。すなわち
、金属箔を電極とする場合には。

細断したフィルムと金属箔を重ね合わせて円筒状に巻き
上げるいわゆる巻回法が、また金属薄膜を電極とする場
合には、あらかじめフィルム上に蒸着法、メッキ法等に
よって金属薄膜層を形成した後、コンデンサ素子とする
方法が適用できる。いずれの場合も１巻回後、常温〜２
００℃位の温度でフィルム表面と垂直方向にプレスして
、容量および絶縁破壊電圧の安定化を図る。

フィルム上に金属薄膜層を形成する場合、あらかじめフ
ィルム表面に、コロナ処理、プラズマ処理環、接着性向
上のだめの処理を施しておくこともできる。

必要に応じ、上記のコンデンサ素子に、端面導電化処理
、リード線取付け、外被形成などを行ってコンデンサと
する。

また９本発明のコンデンサに油、電解液などを含浸せし
めて、いわゆる液浸コンデンサとしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明のコンデンサは９以上のような構成とした結果、
従来のポリフェニレンスルフィドフィルムを誘電体とす
るコンデンサの欠点であった容量および絶縁破壊電圧の
バラツキが解消され、容量および絶縁破壊電圧の安定性
、均一性に優れたコンデンサとなった。

また本発明のコンデンサは、温湿度が大幅に変化しても
容量がほとんど変化しないという、従来のコンデンサに
はない優れた特徴を有するため。

変化する環境下で常に一定の容量を示すことが要求され
る回路用として有用である。

また本発明のコンデンサは、広い温度範囲にわたって誘
電損失が小さく、ｉｏｏ〜１７０℃という高い温度下で
も長時間安定した特性を示すので。

自動車や電気機器の中などのように９周囲が高温になる
所での使用に好適である。

さらに２本発明のコンデンサは耐ハンダ性を有するため
、リード線を持たないいわゆるチップコンデンサとして
、プリント基板に直にハンダ付して用いることができる
ので、実装効率の点で従来のフィルムコンデンサより大
幅に優れている。

次に２本発明の記述において使用した。フィルム、およ
びコンデンサの特性値の測定、評価法について説明する
。

（１）　コンデンサの容量 自動キャパシタンスブリッジを用いて、２５℃１　ｋＨ
ｚで容量（キャパシタンス）を測定した。

（２）容量のバラツキ 同一条件で製造したコンデンサ１００個の容量を測定し
てそれらの平均値Ｃおよび標準偏差σ。

を算出し、（σ。／ｃ）ｘｌｏＤを容量のバラツキ（単
位：係）と定義する。このバラツキが少ないほど優れて
いることは言うまでもない。

（３）　コンデンサの絶縁破壊電圧 コンデンサを２６℃・５０％ＲＨの雰囲気に２４時間放
置した後、同一雰囲気で１００ｖ／秒の昇圧速度で直流
電圧を印加していき、コンデンサが絶縁破壊するときの
電圧を絶縁破壊電圧とする。

（４）絶縁破壊電圧のバラツキ 同一条件で製造したコンデンサ１００個について絶縁破
壊電圧を測定して、それらの平均値■および標準偏差σ
７を算出し、（σｖ／ｖ）ｘｌｏｏを絶縁破壊電圧のバ
ラツキ（単位：チ）と定義する。このバラツキが少ない
ほど優れていることは言うまでもない。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を挙げて、さらに詳細に説明する。

実施例１ （１）　本発明に用いる２軸配向ポリ フエニレンスルフイドフイルム （ＰＰＳ−ＢＯ）の調製 耐　オートクレーブに、硫化ナトリウム３２．６ｋｇ１
□　（２５０モル、結晶水４０．、ｗｔ％を含む）、水
酸化ナトリウム１００ｇ、安息香酸ナトリウム６６１ｋ
ｇ（２５０モル）、およびＮ−メチル−２−ピロリドン
（以下ＮＭＰと略称する）７９．２ｋｇを仕込み２０５
℃で脱水したのち、１，４ジクロルベンゼン（ｐ　−Ｄ
　ＯＢと略称する）３Ｚ５砲（２５５モル）、およびＮ
　Ｍ　ｐ　２０．　Ｄ　ｋｇを加え、２６５℃で４時間
反応させた。反応生成物を水洗、乾燥して。

ｐ−フェニレンスルフィドユニット１００七ルチからな
り、溶融粘度３１００ポイズのポ！ｊ−ｐ−フェニレン
スルフィド２１．１　ｋｇ（収率７８％）ヲ得た。

この組成物に、平均粒子径０．７μｍのシリカ微粉末０
．１　ｗｔ％、ステアリン酸カルシウム０．０５ｗｔ％
を添加し、４０ｍｍ径の　エクストルーダによって３１
０℃で溶融し、金属繊維を用いた９５チ力ツト孔径１０
μｍのフィルタでろ過したのち。

長さ４００ｍｍ、間隙１．５ｍｍの直線状リップを有す
るＴダイから押し出し９表面を２５℃に保った金属ドラ
ム上にキャストして冷却固化し、厚さ５２μｍの未延伸
フィルムを得た。

このフィルムをロール群から成る縦延伸装置によって、
フィルム温度９８℃、延伸速度３００００係／分で４．
４倍縦延伸し、続いてテンタを用いて、温度１００℃、
延伸速度１０００％／分で６．８倍横延伸し、さらに同
一テンタ内の後続する熱処理室で、２７５℃で１０秒間
熱処理して、厚さ４μｍのＰＰ５−ＢＯを得た（フィル
ムＡとする）。

このフィルムのＳｄは６７個／匝、Ｌｄは１個／ｍｍ　
、密度は１３６０であり１本発明に用いるＰＰ５−ＢＯ
としての条件を満たしていた。

これとは別に比較のだめに、溶融押出前にシリカ微粒子
を添加しなかったこと以外はフィルムＡと全く同じ条件
で２軸配向ｐｐｓフイルムを調製した（フィルムＢとす
る）。このフィルムのＳｄは１１個／　ｍｍ　、　Ｌ　
ｄ　Ｆｉｉ個／ｍｍ　、密度は１．３６・ｉｇ／ａｎ’
であシ２本発明に用いるＰＰ５−ＢＯとしての要件を満
していなかった。

（２）　コンデンサの作成 上記のフィルムＡおよびフィルムＢを各々真空蒸着装置
にかけ、アルミニウムを表面抵抗３Ωになるように片面
蒸着した。これらの蒸着フィルムをスリットして、素子
巻機にかけ、２枚重ねで巻き上げ、１２０℃でプレスし
て中空部をつぶしコンデンサ素子を作り、さらに常法に
よって端面メタリコン処理およびリード線取り付けを行
ってコンデンサ素子量０．５μＦ）を得た（各々コンデ
ンサＡ、およびコンデンサＢとする）。

（３）評価 表−１に得られたコンデンサの評価結果を示す。

本発明のコンデンサ（コンデンサＡ）は、容量および絶
縁破壊電圧のバラツキが小さい優れたコンデンサである
ことがわかる。

表−１ 実施例２ （１１Ｐ　Ｐ　Ｓ　−Ｂ　Ｏの調製 実施例１のフィルムＡと同様にして、溶融押出、ｆ　前
に添加するシリカ微粉末の平均粒子径および添加量のみ
を変えた５種類のｐｐｓ−ＢＯ（厚さ６μｍ）を調製し
た（フィルムＣ−Ｇとする）。

（２）　コンデンサの作成および評価 実施例１と同様にして、フィルムＯ−’Ｇを誘電体とし
、アルミニウム蒸着層を電極とする２個別巻回型コンデ
ンサを作成した。

表−２に得られたコンデンサの評価結果を示す。

この表から、微細突起密度８６および粗大突起密度ＴＪ
　ｄが特定の範囲内にある本発明のコンデンサは、容量
および絶縁破壊電圧のバラツキが極めて小さく優れてい
ることがわかる。

実施例３ 実施例１と同様にして、溶融押出前に平均粒径２μｍの
炭酸カルシウム微粉末をり。５％添加し。

溶融物を、金属繊維を用いた９５係力ツト孔径１０μｍ
のフィルタでろ過して、厚さ２．５μｍのＰＰ５−ＢＯ
を得た（フィルムＨとする）。

一方、比較のために、溶融物を９５％カット孔径が４０
μｍのフィルタでろ過したことを除いては上記と全く同
様にして厚さ２．５μｍの２軸延伸フイルムを調設した
（フイルムエとする）。

次に実施例１と同様にして、フィルムＨおよび工を各々
誘電体とし、アルミニウム蒸着層を電極とする９個別巻
回型コンデンサ（コンデンサＨおよび工とする）を作成
した。

表−６に、用いたフィルムの特性値および得ちれたコン
デンサの評価結果を示す。

表−３から、粗大突起密度が太きすぎると２本（１発明
の目的を達し得ないことがわかる。

表−６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘電体が、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを主成分と
   する樹脂組成物からなり、かつ表面の微細突起密度Ｓｄ
   が２０〜３００個／　ｍｍ　、粗大突起密度Ｌ（１が５
   個／−以下の範囲にある２軸配向ポリフエニレンスルフ
   イドフイルムでありｔｔ電極”＋金属の薄膜捷だは箔で
   あることを特徴とするコンデンサ。