JPS61272917A

JPS61272917A - コンデンサ

Info

Publication number: JPS61272917A
Application number: JP60114246A
Authority: JP
Inventors: 出口　雄吉; 弘明小林
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1986-12-03

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、コンデンサに関するものである。

〔従来技術〕

従来、２軸配向ボリフエニレンスルフイドフィルムをコ
ンデンサの誘電体として用い、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。

また、ポリイミドフィルム，芳香族ボリアミドフィルム
などの耐熱性フィルムを誘電体とするコンデンサも知ら
れている。

ｃ本発明が解決しようとする問題点〕プラスチックフィルムを誘電体とするいわゆるフィルム
コンデンサは、電気特性に優れているため、時定数回路
等精密さを要求される回路に多用されているが、最近、
回路の小型化と実装能率の向上のために、フィルムコン
デンサのチップ化か求められている。

しかし、チップ化されたコンデンサ（以下チップコンデ
ンサという）は、実装時にハンダ浴にディップするなど
し・て回路基板に直付けされるため、コンデンサ全体が
極めて高い温度にさらされることになり、ポリエステル
．ポリプロピレン，ポリカーボネート，ポリスチレンな
どを誘電体とする一般的なコンデンサでは、たとえ厚い
外装体を設けたとしても耐熱性不足で、実装時に、容量
が大幅に変ったり、絶縁抵抗の減少、接続不良等を起こ
すため、チップ化することはできなかった。

＝方、ポリイミドフィルム、芳香族ポリアミドフィルム
などを誘電体とすれば、ハンダ耐熱性の点からはチップ
化できる可能性があるが、このようなコンデンサは、電
気特性が悪く、フィルムコンデンサとしての特長が損な
われてしまう。

そこで、電気特性と耐ハンダ性を両立させるために、２
軸配向ポリフエニレンスルフイドフィルムを誘電体とし
て用いることが提案されているが、なお、耐ハンダ性の
点で充分なものとは言い難かった。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のコンデンサの有していた上記のような
欠点を解消し、電気特性と耐・ハンダ性の双方を高い次
元で満足し、チップコンデンサとして極めて優れた特性
を有するコンデンサを提供することを目的とするもので
ある。

〔発明の構成〕

本発明は、上記の目的を達成するために、主たる誘電体
が、ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドを主成分とする樹
脂組成物の２軸配向フィルムからなり、電極が該誘電体
フィルム表面に蒸着された金属薄膜からなるコンデンサ
において、該蒸着フィルムの２５０℃、１０分間の熱収
縮率がフィルム長手方向で０〜８％、幅方向で一２〜６
％であり、且つコンデンサ素子の両端に２６０℃で不融
の電極引出し部材が設けられ、且つ熱変形温度が２３０
℃以上の熱硬化性樹脂からなる外装体を有することを特
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−フェニレンスルフィドとは、
くり返し単位の７０モル％以上（好ましくは８５モル％
以上）が一般式（＠−５→で示される構成単位からなる
重合体をいう。掛かる成分が７０モル未満ではポリマの
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
の特長である耐熱性、寸法安定性、機械的特性等を損な
う。

くり返し単位の３０モル％未満（好ましくは１５モル％
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と略称することがある
）とは、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。

ポリ−ｐ−フェニレンスルフィドの含有率カ９０重量％
未満では組成物の結晶性、熱転移温度等が低くなり該組
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、寸法安定性、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−ｐ−フェニ
レンスルフィド以外のポリマ、無機又は有機充溢剤等か
ら成ることができる。また、無機又は有機の滑剤、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。

該樹脂組成物の熔融粘度は、温度３００℃、せん断速度
２００　１／ｓｅｃのもとで５００〜１２０００ポイズ
（より好ましくは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
ィルム（以下ＰＰ５−ＢＯフィルムと略称することがあ
る）とは、上記ＰＰＳ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る。

該フィルムの配向度は、広角Ｘ線回折で２０＝２０〜２
１度の結晶ピークについて求めた配向度（ＯＦ）がＥｎ
ｄ方向及びＥｄｇｅ方向で０．１〜０．６、Ｔｈｒｏｕ
ｇｈ方向で０．６〜１．０の範囲にあることが好ましい
。

また、該フィルムの厚さは、０．３〜５ミクロンの範囲
が好ましい。

該フィルムの、ＪＩＳ　　Ｒ−０６０１に規定された方
法で測定した平均表面粗さＲａは０．０３〜０゜２０ミ
クロンの範囲が好ましい。

該フィルムの、粗大突起密度Ｌｄ（突起高さ０．２ミク
ロン以上の突起の線密度をいう）は、５（より好ましく
は３）個／ｆｉ以下であることが好ましい。また、該フ
ィルムの、微細突起密度Ｓｄ（突起高さ０．０２ミクロ
ン以上の突起の線密度をいう）は、２０〜３００（より
好ましくは３０〜２００）個／ｆｉの範囲にあることが
好ましい。

ここに、突起高さとは、触針式表面粗さ針（カットオフ
値が０．０８１ｎ１触針の半径２ミクロン）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鶴にわた
って測定した粗さ曲線のチャート上のｉ番目の山頂のレ
ベルをＭｉ１同じくｉ番目の山の左側の谷底のレベルを
Ｖｉとするとき、Ｐ　ｉ　＝　（Ｍｉ　−Ｖ　ｉ）　／
Ｎをｉ番目の突起の突起高さと定義する。

該フィルムの、２５０℃、１０分間の熱収縮率は、フィ
ルム長手方向の０〜８％（より好ましくは、０〜６％）
、フィルム幅方向で一２〜６％（より好ましくは一１〜
３％）の範囲にあることが好ましい。

本発明のコンデンサの電極は、ＰＰ５−ＢＯを支持体と
して、その表面に蒸着された金属薄膜であり、その厚さ
は０．０１〜０．５μｍが好ましい。

これら金属薄膜の材質は特に限定されないが、アル−ミ
ニラム、亜鉛、スズ、ニッケル、クロム。

鉄、銅、チタンもしくはこれらの合金などが好ましい。

該電極の膜抵抗値は、０．５Ω〜５０Ωの範囲が好まし
い。

本発明において、蒸着フィルムとは、表面に上記のごと
き金属薄膜が形成されたＰＰ５−ＢＯであって、その２
５０℃、１０分間の熱収縮率は、フィルム長手方向で０
〜８％（好ましくは０〜６％）１．フィルム幅方向で一
２〜６％（好ましくは一１〜＋３％）の範囲にある。熱
収縮率が、この範囲外のものでは、コンデンサをハンダ
付する際に、容量変化、絶縁抵抗低下、接続不良等の欠
点を生じる。

本発明のコンデンサは、前述のＰＰ５−ＢＯを主たる誘
電体とするものであるが、本発明のコンデンサの特徴で
ある温度特性９周波数特性。

耐ハンダ性等を損なわない限り、ＰＰ５−ＢＯ以外の誘
電体層が、ＰＰ５−ＢＯとともに電極間に存在すること
は何ら支障ない。係る誘電体層の例としては、ポリスル
ホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、
ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、フッ素樹
脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない
。

本発明のコンデンサは、前述の電極と外部の回路を接続
するための電極引出し部として、コンデンサ素子の両端
面に、２６０℃で不融の電極引出し部材を有する。該電
極引出し部材としては、厚さ０．０５〜０．５ｆｉの金
属の薄片が好ましい。

コンデンサ素子の両端面に、まず通常のメタリコン溶射
を施し、上記金属薄片の一旦が該メタリコンに電気的に
接続されており、かつ、他端は外装体の外部にあって、
該金属片がコンデンサの両端面の一部及び下面の一部を
覆うような構造とするのがより好ましい。

本発明のコンデンサは、熱変形温度が２３０℃以上の熱
硬化性樹脂からなる外装体を有する。

本発明において熱変形温度とは、ＡＳＴＭＤ６４８−７
２に規定されたものであって、応力１８２０ＫＰａＯ下
で測定した。

係る熱変形温度が２３０℃未満では、コンデンサをハン
ダ付した時に、容量変化が大きかったり、絶縁抵抗が低
下したりして好ましくない。

係る熱変形温度は高ければ高い程良く、上限はないが、
３５０℃以上にすることは事実上困難である。

該外装体の厚さは、最も薄い部分で０．３　＋ｎ以上、
最も厚い部分で５鶴以下とするのが好ましい。

該外装体を形成する樹脂組成物のＡＳＴＭＤ５７０に規
定された２３℃の水中２４時間の吸水率は、０．１％以
下であることが好ましい。

係る樹脂組成物としては、エポキシ系の樹脂が好ましい
。

また該外装体の成形方法としては、トランスファモール
ド法によるのが好ましい。

本発明のコンデンサは、チップコンデンサとして用いた
場合、すなわち電極引出し部材に続くリード線を設けず
、回路基板にもリード線挿入用の孔を設けることなく、
電極引出し部材を回路導体にハンダで直付けすることに
より実装する（以下かかる実装法を表面実装法と略称す
ることがある）場合に最も有用である。

本発明においてコンデンサの端面とは、蒸着フィルムを
巻回するときの巻回軸（積層コンデンサにおいては、同
時一体巻回するときの巻回軸）に垂直な面をいう。

次に、本発明のコンデンサの製造方法について説明する
。

先ず、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
応させるのが好ましい。この場合、重合度を調整するた
めに、苛性アルカリ、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
。

かくして得られたポリ−ｐ−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。

この時、フィルムの表面粗さを整える目的で、ポリ−ｐ
−フェニレンスルフィド以外のポリマを、０〜５紳ｔ％
（より好ましく″は０．３〜３ｗｔ％）添加することが
好ましい。

係る添加ポリマの例としては、ポリエチレン。

ボＩＪプロピレン、エチレン・プロピレンコポリマ、ポ
リスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、４
フツ化エチレン・６フッ化フロピレン共重合体、ポリア
ミド等を挙げることができる。

こうして得られた樹脂組成物（Ｐ　Ｐ　Ｓ）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。

次に、溶融された樹脂を、９５％カフ）孔径が３〜２０
μｍ（好ましくは３〜１５μ醜）の高精度フィルターで
濾過したのちミいわゆる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
配向非晶状態のシートとする。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、−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９
５〜１１０℃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、
縦方向およそ３．２〜４．５倍、横方向およそ３．０〜
３．８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％以下になるようにすることを意味
する。熱処理条件は２５０〜２９０℃で１〜５０秒とす
るが、２６０〜２８５℃で３〜２０秒行うのが好ましい
。

定長熱処理の後に、２４０乃至２９０℃の温度でリラッ
クスを行うことが好ましい。リラックス率は、幅方向で
４〜１０％、長手方向で０〜６％程度が好ましい。

以上のようにして、２軸配向ＰＰＳフィルムを得る。

こうして得たフィルムの表面に、電極となる金属薄膜を
真空蒸着等の方法で形成し、−いわゆる金属化フィルム
とする。該金属化フィルムから巻回、積層等の周知の方
法によって、コンデンサ素子を形成する。その後、２０
０℃〜２５０℃の温度で加熱し、巻回軸と垂直方向にプ
レスすることが好ましい。

フィルム上に金属薄膜層を形成するに際し、あらかじめ
フィルム表面に、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処
理を施しておくことが好ましい。

こうして得たコンデンサ素子の両端面に、端面導電化処
理を施す。

該処理は、いわゆるメタリコンを用いる常法によって行
えばよい。

次に、端面導電化処理を施こされた素子の導電化処理部
に電極引出し部材を溶接し、さらに素子の周囲を外装体
用樹脂組成物で覆って本発明のコンデンサを得る。この
とき、電極引出し部材の一部が外装体の外に露出してい
なければ・ならないことは言うまでもない。

このとき、電極引出し部材として厚さ０．０５〜０．５
　Ｍ、幅１〜５■、長さ５〜３０鶴の金属薄片を端面に
垂直に溶接し、かかる状態でトランスファ成形機の金型
に入れ、周囲をエポキシ樹脂等でモールドした後、電極
引出し部材を必要長さに切断し、端面にそって下方に折
り曲げ、さらに下面にそって折り曲げるようにするのが
好ましい。

第１図は本発明のコンデンサ１の態様を示し、コンデン
サ素子２は積層されたＰＰ５−ＢＯフィルムからなる誘
電体３と、この誘電体３の間に存在する、蒸着された金
属薄膜からなる電極４とから形成されている。そして、
コンデンサ素子２の両端面にはメタリコン層５．５′が
設けられ、コンデンサ素子２は外装体６で覆われている
。更にメタリコン層５，５′には電極引出し部材７．７
′が溶接され、その一部が外装体６の外に露出している
。

かかる本発明のコンデンサ１は第２図に示すような外観
を有する。なお、第２図において、８．８′はコンデン
サ素子の端面側を示し、９は下面を示す。

〔発明の効果〕

本発明のコンデンサは、以上のような構成とした結果、
チップコンデンサとして表面実装法によって回路基板に
実装した時１．リフロ一方式。

ディ、ツブ方式を問わず、通称のハンダ付装置。

条件下で同等制限を設けることなく実装でき、しかもそ
の際の、容量変化、絶縁抵抗の低下。

耐電圧の低下等が極めて小さいという従来のフィルムコ
ンデンサでは実現できなかった優れた特性を存している
。

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
一定の容量をしめ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、１００〜１７０℃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、周囲が高温になる所での使用に好適で
ある。

次に、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）　　フィルムの熱収縮率初期長さＡのフィルムを、熱風オープン中で２５０℃、
１０分間加熱した後の長さをＢとするとき、１００　ｘ
　（Ａ−Ｂ）　／Ａによって熱収縮率（％）を定義する
。

（２）　　コンデンサの容量自動キャパシタンスプリフジを用いて、２５’Ｃ，ＩＫ
Ｈｚで容量（キャパシタンス）を測定した。

（３）　　絶縁抵抗電極間に直流５０Ｖを印加した時に流れる電流から、絶
縁抵抗値を求めた。

（４）　　ハンダ耐熱テスト初期特性に対して、２５０℃のハンダ浴中に１０秒間浸
漬した後の特性値の変化率によって、ハンダ耐熱性を評
価した。係る変化が小さいほど、ハンダ耐熱性に優れて
いることは言うまでもない。

実施例１（１）　　本発明に用いる２軸配向ポリフエニレンスフ
イドフィルム（ＰＰＳ−ＢＯ）の調製オートクレーブに
、硫化ナトリウム３２．６ｋｇ（２５０モル、結晶水４
０ｗｔ％を含む）、水酸化ナトリウム１００ｇ、安息香
酸ナトリウム３６．１ｋｇ　（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で脱水した後、１，４ジク
ロルベンゼン（ｐ−ＤＣＢと略称する）　３７．５ｋｇ
　（２５５モル）、およびＮＭＰ２０．Ｏｋｇを加え、
２６５℃で３．５時間反応させた０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モ
ル％からなり、溶融粘度２５００ボイズのポリ−ルーフ
ユニしンスルフィド２１．１ｋｇ　（収率７８％）を得
た。

この組成物に、平均粒子径２．０μ−の炭酸カルシウム
微粉末０．３ｗｔ％、ステアリン酸カルシウム０．０５
ｗｔ％を添加し、４０鶴径のエクストルーダによって３
１０℃で溶融し、９５％カット孔径１０μｌのフィルタ
で濾過したのち、長さ４００ｍ、間隙１．５ｆｉの直線
状リップを有するＴダイから押出し、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３１
μ請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１００℃、延伸速度２０．０００％／ａｋ
ｉｎで３．６倍縦延伸し、続いてテンタを用いて、温度
１００℃、延伸速度１，５００％／ｓｉｎで３．４倍横
延伸し、同一テンタ内の後続する熱処理室で、２７５℃
で５秒間定長熱処理して、厚さ２．５μ−のＰＰ５−Ｂ
Ｏを得た（フィルムＡとする）。

（２）　　コンデンサの作成上記フィルムＡを真空蒸着装置にかけ、亜鉛を表面抵抗
２．５Ωになるように片面蒸着した。この際、テープマ
ー°ジン法によって、蒸着部の幅８．０ｍ、非蒸着部の
幅１．０鶴となるように、ストライプ状に蒸着した。こ
の蒸着フィルムの蒸着部及び非蒸着部の各々中央に刃を
入れるようにしてスリットし、幅４．５Ｒで右又は左に
０．５　＋ｎのマージンを有する２種一対のスリットフ
ィルムを得た。これを素子巻機にかけ、２種一対のフィ
ルムを同方向に２枚重ねにして巻き上げ、２００℃のオ
ーブン中で１０分間予熱した後プレスして中空部をつ′
ぶし、常法によって両端面をメタリコン処理した。

次に、この素子の両端面に、各々厚さ０．２鶴９幅３ｍ
、長さ２０ｍのスズメッキ銅板を、電極引出し部材とし
て長手方向を端面に垂直に熔接し、続いて、この素子を
移送成形機にかけて、素子の外周に、最小厚み０．６ｍ
、最大厚み１．２鶴（平均１鶴）のエポキシ系樹脂によ
る外装体を形成した。用いた樹脂は、日本合成化工■製
　アクメライ）９９００Ｆ　（熱変形温度２５０℃）で
ある。

成形後、外装体両端面から突き出た電極引出し部材を長
さ５Ｍの所で切断して端面にそって下方に曲げ、さらに
下面にそって曲げて、本発明のコンデンサ（容量約０．
０５μＦ）を得た（コンデンサＡ１とする）。このコン
デンサのメタリコン処理前の素子を巻きもどして、金属
化フィルムの２５０℃、１０分間の熱収縮率を調べた所
、長手方向３．７％１幅方向３．５％であった。

（３）評　価第１表に得られたコンデンサの評価結果を示す０本発明
のコンデンサが、容量の温度係数が極めて小さく、かつ
耐ハンダ性にも優れたチップコンデンサであることがわ
かる。

比較実施例１実施例１と全く同様にして、フィルムＡを誘電体とし、
外装を設けないコンデンサを作成した。評価結果を第１
表に示す、。

実施例２（１）　　Ｐ　Ｐ　Ｓ　−Ｂ　Ｏの調製実施例１と同様
にして、延伸倍率、定長熱処理温度の異なる４種類のＰ
Ｐ５−ＢＯ（厚さ４μ−）を調製した（フィルムＢ−Ｅ
）とする。

（２）コンデンサの作成及び評価実施例１と同様にして、プレスの予熱温度のみ第１表の
ように変更して、フィルムＢ〜Ｅを各々誘電体とする４
種類の外装付チップコンデンサ（各々コンデンサＢ−２
とする）を作成した。

第１表に作成したコンデンサの評価結果を示す。

この表から、本発明のコンデンサはいずれも、容量の温
度特性を代表される優れた電気特性と、耐ハンダ性とを
兼ね備えていることがわかる。

（本頁以下余白）

【図面の簡単な説明】第１図は本発明のコンデンサの態様を示す断面図、第２
図はその外観斜視図である。１・・・コンデンサ、２・・・コンデンサ素子、３・・
・誘電体、４・・・電極、６・・・外装体、７．７′・
・・電極引出し部材。

Claims

【特許請求の範囲】

　主たる誘電体が、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の２軸配向フィルムからなり、
電極が該誘電体フィルム表面に蒸着された金属薄膜から
なるコンデンサにおいて、該蒸着フィルムの２５０℃、
１０分間の熱収縮率がフィルム長手方向で０〜８％、幅
方向で−２〜６％であり、且つコンデンサ素子の両端に
２６０℃で不融の電極引出し部材が設けられ、且つ熱変
形温度が２３０℃以上の熱硬化性樹脂からなる外装体を
有することを特徴とするコンデンサ。