JPS62158312A - 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】 〔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軸配向ポリーｐ−７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，ｌＴＩ４ハンダ性の優れたコンデンサを得ること
が，特開昭５７−１８７３２７等において知られている
。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

２軸配向ポリ−ｐーフエニレンスルフイドフィルムを誘
電体として用いたコンデンサが．周波数特性，温度特性
，」熱性等に優れたコンデンサとして注目されている。

しかし、従来のポリ−ｐーフエニレンスルフイドフィル
ムを誘電体とするコンデンサには，耐電圧が充分ではな
いという欠点があった。

本発明は，従来のボリーＰ−７エニレンスルフイドフィ
ルムを誘電体とするコンデシサの有していた上記のよう
な欠点を解消し，耐電圧の改良さレタポリ−ｐ−７エコ
レンスルフイドフィルムコンデンサを提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は，主たる誘電体がポリ−ｐ一フエコレンスルフ
イドを主成分とする樹脂組成物の２軸配向フィルムから
なるコンデンサにおいて，該樹脂組成物の３００℃にお
ける溶融比抵抗が，１．Ｏｘ１０Ω・儂以上であること
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−フェニレンスルフィド（以下
，ｐｐｓと略称することがある）とは。

繰シ返し単位の７０モルチ以上（好ましくは８５構成単
位からなる重合体をいう。係る成分が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ｐｐｓｌ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９寸法安定性９機械的特性等を損う。

繰り返し単位の３０モル係未満、好ましくは１５モルチ
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差し支えない。

本発明においてｐｐｓｌ主成分とする樹脂組成物（以下
、ｐｐｓ系組成物と略称することがある）とは、上記Ｐ
　Ｐ　Ｓｆ：９０重量係以上含む組成物を言う。

ｐｐｓの含有量が９０重量％未満では９組成物としての
結晶性、熱転移温度等が低くなシ、該組成物からなるフ
ィルムの特長である耐熱性９寸法安定性１機械的特性等
を損う。

該組成物中の残シの１０重量係未満はｐｐｓ以外のポリ
マ、無機または有機の滑剤９着色剤、紫外線吸収剤など
の添加物を含むことも、後述の溶融比抵抗に関する制限
を満たす限シに於ては差し支えない。

本発明においては、該樹脂組成物の３００℃における溶
融比抵抗（以下、単にσと略称することがある）が、１
．０ｘｌＯΩ・ω以上であることが必須の要件である。

σが上記の値未満では、該樹脂組成物のフィルムを誘電
体とするコンデンサの耐電圧の改良効果が小さく本発明
の目的を達成できない、σの上限は特にないが、５．０
ｘｌＯΩ・ｃｍ’を超えることは一般には困難である。

また、σは。

２．０ｘ１０　　Ω・口以下であることが、フィルムの
厚み均一性を良好に保ち、これを誘電体とするコンデン
サの容量および絶縁破壊電圧のばらつきをよシ小さく保
てる点で好ましい。

該樹脂組成物の溶融粘度は、温度３００℃、せん断速度
２００　１’／ｓｅｃのもとで、５００〜１２０００ポ
イズ（よシ好ましくは７００〜１ｏｏｏｏボイズ）の範
囲がフィルムの成形性の点で好ましい。

該樹脂組成物の溶融比抵抗および溶融粘度は。

最終的に得られるコンデンサの主たる誘電体としての２
軸配向ポリ−Ｐ−フェニレンスルフィトフィルムの溶融
比抵抗および溶融粘度に等しい。

本発明において、２軸配向ポリ−Ｐ−フェニレンスルフ
ィドフィルム（以下、ＰＰ５−ＢＯフィルムと略称する
ことがある）とは、上記ｐｐｓ系組成物を、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Ｅｎｄ方
向及びＥｄｇｅ方向で０．０７〜０．５０゜Ｔｈｒｏｕ
ｇｈ方向で０．６０〜１．　ＯＯの範囲にあるととが好
ましい。

また、該フィルムの厚さは０．６〜２５ミクロンの範囲
が好ましい。

吻 該フィルムのＪＩＳ　　Ｋ−６７６８−７１に従って測
定した表面の濡損数は３０〜４５　ｄｙｎｅ／ｍの範囲
とすることか好ましい。

該フィルムの熱収縮率は、２５０℃、１０分でフィルム
の長さ方向が３〜８％９幅方向が一１〜＋３％　の範囲
が好ましい。

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
極ヲ設けることによシ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ない。

なお金属箔とは、自己支持性の金属膜であり。

その厚さは３〜１０μｍが好ましい。

金属薄膜とは、ＰＰ５−ＢＯフィルムを支持体として、
その表面に蒸着、メッキ等の方法で形成された非自己支
持性の金属膜であり、その厚さは０．０１〜０．５μｍ
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フィルム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℃、１０分でフィルム長さ方向が３〜８
％９幅方向が一１〜＋３チの範囲が好ましい。

本発明のコンデンサは、前述のＰＰ５−ＢＯフィルムを
主たる誘電体とするものであるが９本発明のコンデンサ
の特長である温度特性９周波数特性、削ハンダ性等を損
わない限り、ＰＰ５−Ｄ。

フィルム以外の絶縁体層が、ＰＰ５−ＢＯフィルムとと
もに電極間に存在することは何ら支障ない。

係る絶縁体層の例としては、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、これに限定されるものではない。

本発明のコンデンサの形状としては９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ず基板表面に直接
ハンダ付けするタイプ（いわゆるチップコンデンサ）の
いずれでもよい。

また、ＰＰ５−ＢＯフィルムそのものは、大気中の湿気
の影響を全く受けない力ｉ、電極がアルミニウムの薄膜
の場合のように大気中の湿気の影響を受けるときは、コ
ンデンサ素子の周囲に外装体を設けることが好ましい。

係る外装体の材質としては、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
、ＰＰＳ樹脂、エポキシ樹脂などのプラスチックスが好
ましい。

次に９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。特に硫化す）　ＩＪ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９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。

重合終了後、系を徐冷しポリマを析出させた後水中にダ
ンプし、フィルタで戸別してポリマを得る。

次に、副生塩の除去等を目的として、ポリマを水洗する
が、得られるポリマの溶融比抵抗を前述の範囲とするた
めには１次のような方法を用いることができる。

（１）水洗を１００℃以上の加圧イオン交換水で行なう
。

（２）水洗後、ポリマを酸洗浄する。

これらの方法での水洗時間、酸のｐＨ等は重合後のポリ
マの形状、密度等によシ適宜決定すればよい。

σの大きさは、ｐｐｓ系組成物中のカチオンのくの場合
Ｎａ）ｉ含んでおり、またポリマの　水洗する際、洗浄
水中に■ａ族カチオンなどが含まれていると、水洗後ポ
リマ中に吸蔵される。これらのいずれもがσに影響を与
えるが、カチオンの種類によって多少影響の度合が異な
るため、σの値を前述の１．０ｘ１０Ω幡　以上とする
ための総力チオン濃度は完全に一義的には定まらないが
、大略９重量濃度で２００ｐｐｍ程度以下とすればよい
。

該濃度の下限は特に制限はなく、小さい方が好ましいが
、加圧水洗法で３０ｐｐｍ前後、酸洗浄法で１０ｐｐｍ
程度が限界である。

こうして得られた樹脂組成物（ｐｐｓ系組成物）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％カット孔径が３〜２０μ
ｍ（好ましくは′５〜１５μｍ）の高精度フィルターで
濾過したのち、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、
荒さ０．４Ｓ以下の鏡面に仕上け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′ｆ：、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
によってシート長手方向に延伸した後に、デンタによっ
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、縦方向およそ３゜２〜４８５
倍、横方向およそ３．０〜６，８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Ｋすることを意味
する。熱処理条件は２５０〜２９０　’Ｃで１〜５０秒
とするが、２６０〜２８５°Ｃ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。

以上のようにして２軸配向ｐｐｓフィルム（ＰＰＳ−Ｂ
Ｏフィルム）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９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
つ忙金属薄膜層を形成した後。

巻回もしくは積層してコンデンサ素子とする方法７；・
が適用できる。いずれの場合も巻回もしくは積層後、１
５０〜２４　Ｑ　’Ｏ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、プラズマ処理等、接着性向
上のた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絶縁油等を含浸せしめて、
いわゆる油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１以上のような構成とした結果、
従来のポリ−ｐ−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に比べて、制電圧特性が大幅に改良
された。すなわち、コンデンサとしての絶縁破壊電圧が
向上すると同時に。

長時間使用後の絶縁不良率が小さくなる。従って本発明
のコンデンサは、従来のものに比べ、同一定格電圧に対
してより薄い誘電体を用いることができるので、同一容
量ならより小型に、同一サイズならよシ大容量のコンデ
ンサを提供することができる。

次に本発明の記述において使用したポリマ、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。

押出機の出口部のポリマ管内に、対向面積社÷（２）の
一対の平行平板型電極を設ける（電極間距離０．５個９
両電極間の空の絶縁抵抗は１０　９以上とする）。押出
機から、ポリマ温度３００℃で測定しようとする樹脂を
押し出しつつ９両電極間にＤＣ５ｋｖｙ印加したときに
流れる電流ｆ１ｍＡ　とすると、３００℃での溶融比抵
抗σ（ｊ２・−）は次の式で求められる。

σテ３ｘｌＯ／１ （２）　　コンデンサの絶縁破壊電圧 コンデンサの両端子間に直流電圧に１００Ｖ／秒の昇圧
速度で印加していき、コンデンサが絶縁破壊する（カッ
トオフ電流Ｉ　ＱｍＡ　）ときの電圧を絶縁破壊電圧と
する。

（３）使用中の不良率（信頼性） コンデンサの両端子間に、誘電体の厚さ１μｍ当、９５
０Ｖの直流電圧を印加しつつ、１５０℃のオープン中に
放置し、２０００時間以内に導通して不良となる個数の
割合を測定して、使用後の不良率とする。測定はｉｏ、
ｏｏｏ個について行なった。また厚さは電子式マイクロ
メータで測定した。

この不良率が小さいほど優れていることは言うまでもな
い。

（４）容量 コンデンサの容量は、自動キャパシタンスブリッジを用
いて、２５℃、　１　ｋＨｚで測定した。

〔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
ドフィルム（ＰＰＳ−ＢＯ）の調製オートクレーブに、
硫化ナトリウム′５２．６ｚ（２５０モル、結晶水４０
ｗｔ％を含む）、水酸化ナトリウム１００ｇ５安息香酸
ナトリウム３６．１−（２５０モル）、およびＮ−メチ
ル−２−ピロリドン（以下ＮＭＰと略称する）７９．２
ｋＨ’ｉ仕込み２０５°０で脱水したのち、１．４ジク
ロルベンゼン（ｐ’−ＤＣＢと略称する）３Ｚ５襠（２
５５モル）、およびＮ　Ｍ　Ｐ　２０．０権を加え、２
６５℃で４時間反応させた。

その後攪拌しながら約り℃／分の速さで１００℃以下ま
で徐冷し、イオン交換水中にダンプした。

得られた水スラリーを、２００メツシユの目開きを有す
るフィルターで渥別し、ウェットケーキを得た。

このウェットケーキをイオン交換水で３回洗浄した後、
酢酸水溶液（ｐＨ５）で洗浄し、さらに２回イオン交換
水洗浄し、乾燥してポリ−ｐ−フェニレンスルフィドユ
ニット１００モル係からなり５００℃の溶融粘度６５０
０ボイズのボＩＪ　　ｐ　−フェニレンスルフィド２１
ｋｇを得た。

このポリマ粉末に、平均粒径１．５μｍのシリカ微粉末
Ｑ、４ｗｔ％を添加し、６０工径の押出機でガツト状に
押し出し、切断してペレット化した。

このペレットｆ　４０　ａｎｎ径の押出機に供給し′５
００℃で押出し、金属繊維を用いた９５％カット孔径１
０μｍのフィルターで濾過したのち、長さ４００＝９間
隙１．５ｍｔｏ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°Ｃに保った金属ドラム上に静電印加
キャストして冷却固化し、厚さ２６μｍの未延伸フィル
ムを得た。

このとき、押出機出口のポリマ管内に設けた前述の溶融
比抵抗測定電極で測定した。原料樹脂の３００℃におけ
る溶融比抵抗は３．２ｘ１０’Ω・個であった。

この未延伸フィルムをロール群からなる縦延伸装置によ
って、フィルム温度１０２℃、延伸速度３０００１／分
で３．７倍縦延伸し、続いてテンタを用いて温度１００
℃、延伸速度１０００４／分で６．５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２．５μｍのＰＰ５−ＢＯフィルム
を得た（フィルムＡとする）。

これとは別に比較のため、ポリマの重合後に酢酸洗浄を
行なわなかった以外は、フィルムＡと同じ条件で別のＰ
Ｐ５−ＢＯフィルムを得た（フィルムＢとする）、フィ
ルムＢの原料樹脂の３００℃における溶融比抵抗は０．
６１Ｘ１０　　であった。

（２）　　コンデンサの作成 上記のフィルムＡおよびフィルムＢｉ各々真空蒸着装置
にかけ、アルミニウムを表面抵抗５Ω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（幅４
．５０ｍ１．マージン部０．５　ｍｍ　）。

素子巻機にかけ、２枚重ねで巻き上げ２００℃でプレス
して中空部をつぶし、コンデンサ素子を作シ、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シ付け
を行ってコンデンサ（容量０．０１μＦ）ｔ−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 第１表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、コンデンサＢ
に比べ絶縁破壊電圧が高く、かつ使用中の不良発生率も
低いことがわかる。

第　　１　　表 実施例２ 実施例１と同様にしてｐｐｓ６重合し、水洗時の水温１
時間を適当に変え、塩酸による洗浄も一部併用して種々
の溶融比抵抗を有する原料樹脂を調製した。このような
樹脂を用いて実施例１と同様にＰＰ５−ＢＯフィルムを
作シ（フィルムＣ〜フィルムＧ）、それらを誘電体とす
るコンデンサを作って（コンデンサＣ−コンデンサＧ）
、原料樹脂の３００℃における溶融比抵抗と、絶縁破壊
電圧及び使用中の不良発生率を測定した。

これらの測定結果を、第２表にまとめて示す。

これらの表から、原料樹脂の溶融比抵抗が１．０×１０
Ω・（至）以上になると、絶縁破壊電圧の向上及び使用
中の不良率の低下が目立つことがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　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るコ
   ンデンサにおいて、該樹脂組成物の３００℃における溶
   融比抵抗が、１．０×１０Ω・ｃｍ以上であることを特
   徴とするコンデンサ。